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数控机床直线电动机系统

日期：2010年01月26　来源：沈阳第一机床厂　关键字：数控机床
    传统的滚珠丝杠副传动机构最大进给速度可达60m／min左右，而机床电器直线电动机驱动系统进给速度可达100m／min以上。随着现代切削技术的发展，数控机床高速切削和超高速切削技术日趋成熟。传统的滚珠丝杠已不能满足高速度和高加速度的要求。
    直线电动机是利用电能直接产生直线运动的电动机，可作为进给驱动部件，机床进给系统采用直线电动机直接驱动，取消了从电动机到工作台(滑板)之间的中间机械传动环节，达到“直接驱动”，避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点；加快系统反映速度，提高系统精确度，行程不受限制，所以得到广泛的应用。直线电动机的基本结构与普通旋转电动机相似。
    1．直线电动机的工作原理
    直线电动机的原理与旋转电动机相比，并没有本质的区别。设想把一台旋转电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，就成了一台直线电动机。在直线电动机中，相当于旋转电动机定子的，机床电器叫初级；相当于旋转电动机转子的，叫次级，初级中通以交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。
    2．直线电动机种类
    直线电动机有多种类型，数控机床按结构形式可分为扁平型、管型、圆盘型和圆弧型；按工作原 理可分为交流直线感应电动机、交流直线同步电动机、直线直流电动机和直线步进电动机； 在机床上主要使用交流直线电动机。在结构上，可以有短次级(即初级固定，次级移动)和短初级(即次级固定，初级移动)两种结构形式。为了减少发热和降低成本，高速机床用直线电动机一般用短初级结构。
    3．直线电动机的优点
    1)响应出色，移动速度非常高。
    2)极好的精度(纳米级)。
    3)安装简单。    
    4)没有机械摩擦，结构简单，体积小。
    5)行程理论上不受限制，数控机床而且性能不会因为行程的变化而受到影响。
    6)可以提供很宽的速度范围，加速度很大。
    7)运动平稳；初次级之间只有直线导轨，没有其他机械传动环节，机床电器因此维护简单，精度保持时间长。
    8)容易密封，不怕污染，适应性强，推力大，随动性好。
    因此，采用直线电动机，可以获得更高的效率、数控机床更高的精度、更强的实用性。但是，目前直线电动机系统尚处于初级应用阶段，如防磁问题、直线电动机散热问题、工作台的结构轻化问题、机床电器高速导轨结构类型的选择问题、直线电动机驱动与闭环控制系统问题，这一系列问题都有待进一步研究解决，而且生产批量不大，成本较高。尽管如此，直线电动机在高速加工中心上的应用，数控机床已呈现出滚珠丝杠所无法比拟的诸多优点，机床电器并有望成为本世纪高速加工中心进给系统的基本传动方式。

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