高档数控中的常用设备沸石

2016-05-16 10:07:48来源： 贤集网

为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机等得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。高频电主轴、直线电机、电滚珠丝杆、转矩电机、高速切削刀具等越来越多地应用在高档数控装备中。

（１）高频电主轴。直接将电动机装配在主轴中，中间不需传动环节，是高频电动机与主轴部件的集成，具有体积小、转速高、可无级调速等一系列优点。电主轴结构紧凑，轴承的内外环采用高氮合金钢制造，配以陶瓷滚动元件，并采用优良的密封和冷却技术以满足主轴高速运转要求。高频电主轴是精密制造技术、轴承技术、电机调速技术、电机技术等各项技术的综合成果。国际上高速、高精度数控机床普遍采用电主轴单元。在多工件复合加工机床、多轴联动多面体加工机床、并联机床和柔性加工单元中，电主轴更有机械主轴不可替代的优越性。

（２）直线电机。专门为动态性能和运动精度要求高的机床设计的直线电机，虽然价格高于传统的伺服系统，但却大大简化了机械传动结构，有效提高了机床动态性能。进给速度和加速度方面，直线电机最大加速度可达３０ｇ，目前加工中心的进给加速度已达３．２４ｇ，激光加工机的进给加速度已达５ｇ。现在，进给速度１００ｍ／ｍｉｎ、加速度１ｇ～２ｇ的直线电机驱动机床已很普遍，西门子公司生产的１ＦＮ１系列三相交流永磁式同步直线电机移动速度为１２０ｍ／ｍｉｎ，加速度为２ｇ。德国Ｔｒｕｍｐｆ公司、法国Ｒｅｎａｕｌｔａｕｔｏｍａｔｉｏｎ公司，可生产最大速度达１５０～２００ｍ／ｍｉｎ、加速度达５ｇ的直线电机。

在定位精度方面，利用直线电机并采用光栅闭环控制，定位精度可达０．０１～０．１μｍ。应用前馈控制的直线电机驱动系统可减小跟踪误差２００倍以上。由于运动部件的动态特性好，响应灵敏，加上插补控制的精细化，可实现纳米级控制。从行程方面来讲，传统的丝杠传动受丝杠制造工艺限制，行程一般为４～６ｍ，更长的行程需要接长丝杠，无论是制造工艺方面还是性能方面都不理想，而采用直线电机驱动，定子可无限加长，且制造工艺简单，已有大型高速加工中心Ｘ轴长达４０ｍ以上。由于直线电机驱动的工作平台具有高速、高加速度、高精度、行程不受限制的特点，故可以更好地满足现代数控机床对于进给伺服电机的要求。

（３）电滚珠丝杆。电滚珠丝杆是伺服电动机与滚珠丝杆的集成。具有传动环节少、结构紧凑等一系列优点。采用电滚珠丝杆可以大大简化数控机床的结构。

（４）转矩电机。在高速加工中心上，回转工作台的摆动以及叉形主轴头的摆动和回转等运动，已广泛采用转矩电机来实现。转矩电机是一种同步电机，其转子直接固定在所要驱动的部件上，所以没有机械传动元件，它像直线电机一样是直接驱动装置的。转矩电机所能达到的角加速度要比传统的蜗轮蜗杆传动所能达到的角加速度高６倍，应用于摆动叉形主轴头时加速度可达到３ｇ。由于转矩电机可达到极高的静态和动态负载刚性，因而提高了回转轴和摆动轴的定位精度和重复定位精度。

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