随着航空航天、汽车制造、模具加工、电子制造行业等领域对高效率地进行加工的要求越来越高,需要大量高速数控机床。而直线电机进给系统彻底改变了传统的滚珠丝杠传动方式存在的弹性变形大、响应速度慢、存在反向间隙、易磨损等先天性的缺点,并具有速度高、加速度大、定位精度高、行程长度不受限制等优点,令其在数控机床高速进给系统领域逐渐发展为主导方向。
1 、直线电机及其驱动技术
现代先进的驱动技术主要分为两大类:一类为电磁式的,另一类则为非电磁式的。
电磁类的现代先进的驱动技术主要由现代电磁类驱动器与现代控制系统组成,它的驱动器包括传统改进型的电磁驱动器与新发展型的电磁驱动器。它们中有旋转的、直线的、磁浮的、电磁发射的等等。除了在一般通用电机技术基础上改进获得的电机技术外,还有更多的是在通用电机技术基础上进一步发展的新型电机技术,如直线电机技术、无刷直流电机技术、开关磁阻电机技术和各种新型永磁电机技术等。
它是一种将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的新颖电机,它具有系统结构简单、磨损少、噪声低、组合性强、维护方便等优点。旋转电机所具有的品种,几乎都有相对应的品种,其应用范围正在不断扩大,并在一些它所能独特发挥作用的地方取得了令人满意的效果。
2 、直线电机在数控机床的应用
现代数控机床经过半个世纪的发展,其加工速度和加工精度得到极大提高。其加工精度从开始的0.01mm到现在的1μm,提高了10000倍,加工速度则从每分钟几十毫米提高到每分钟几十米,提高了1000倍。机床技术水平的高速发展是机床自动化技术发展的结果,也是以CNC为代表的先进制造技术对传统机械制造业的渗透,从而形成的机电一体化产品的结果。
数控机床采用其驱动技术,克服了传统驱动方式的许多缺陷,获得了极高的性能指标和优点。
它的驱动技术与数控机床制造的结合大大促进了世界制造业的发展,大大提高了加工精度和加工效率。而进给系统是一种能把电能直接转换成直线运动的机械能,且不需要任何中间传动环节的驱动装置。它将传统的回转运动转变为直接的直线运动,因此机床的速度、加速度、刚度、动态性能得到完全改观。通过采用其驱动技术使得在高速移动中获得高的定位精度成为现实,有效克服通过传统旋转电机进行驱动时,机械传动机构传动链较长、体积大、效率低、能耗高、精度差等缺点。所以,直线电机驱动技术将是高速数控机床未来发展的方向。