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功能部件
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摘要:本文论述了直线电机及其驱动控制技术的进
展,在机床中的应用及发展趋势,提出了我国机床行业
加速开发应用直线电机技术的建议。
关键词:数控机床
传动结构
直线电机
驱动控
制
5
引言
数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的
方向发展。精密和高速加工对传动及其控制提出了更高
的要求,更高的动态特性和控制精度,更高的进给速度
和加速度,更低的振动噪声和更小的磨损。问题的症结
在传统的传动链从作为动力源的电动机到工作部件要通
过齿轮、蜗轮副,皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中
间传动环节,在这些环节中产生了较大的转动惯量、弹
性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨
损。虽然在这些方面通过不断的改进使传动性能有所提
高,但 问 题 很 难 从 根 本 上 解 决 , 于 是 出 现 了 “直 接 传
动”的概念,即取消从电动机到工作部件之间的各种中
间 环 节
657
。 随 着 电 机 及 其 驱 动 控 制 技 术 的 发 展 , 电 主
轴、直线电机、力矩电机的出现和技术的日益成熟,使
主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动”概念变为现
实,并日益显示其巨大的优越性。直线电机及其驱动控
制技术在机床进给驱动上的应用,使机床的传动结构出
现了重大变化,并使机床性能有了新的飞跃。
8
直线电机进给驱动的主要优点
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进给速度范围宽。可从
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到
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以上,
目 前 加 工 中 心 的 快 进 速 度 已 达
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, 而 传
统机床快进速度
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,一般为
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。
"
速度特性好。速度偏差可达
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以下。
"
加速度大。直线电机最大加速度可达
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,目前
加 工 中 心 的 进 给 加 速 度 已 达
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, 激 光 加 工 机
的进给加速度已达
D!
,而传统机床进给加速度在
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以下,一般为
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。
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定位精度高。采用光栅闭环控制,定位精度可达
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。应用前馈控制的直线电机驱动系统
可减少跟踪误差
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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。
"
行程不受限制。传统的丝杠传动受丝杠制造工艺
限 制 , 一 般
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, 更 长 的 行 程 需 要 接 长 丝 杠 ,
无论从制造工艺还是在性能上都不理想。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
"
轴长达
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以上。
"
结 构 简 单 、 运 动 平 稳 、 噪 声 小 , 运 动 部 件 摩 擦
小、磨损小、使用寿命长、安全可靠。
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直线电机及其驱动控制技术的进展
直线电机与普通电机在原理上类似,它只是电机圆
直线电机在数控机床中的应用及发展趋势
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李绪成
(北京机电院高技术股份有限公司,北京
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)
图
5
直线电机直接传动结构的一种示例
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