近十年來,驅(qū)動技術(shù)和控制系統(tǒng)的進(jìn)步,推動了加工中心結(jié)構(gòu)的不斷創(chuàng)新和性能的不斷提高。電主軸、
直線電機(jī)、轉(zhuǎn)矩電機(jī)和快速數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用對提高加工中心的高速、高動態(tài)和高加工精度起了決定性的作用。但同時
直線電機(jī)在加工機(jī)床中也會出現(xiàn)一系列問題,主要有以下四種問題:
隔磁及防護(hù)問題。旋轉(zhuǎn)電機(jī)磁場是封閉式的,而直線電機(jī)磁場是敞開式的,并且就在機(jī)床工作臺附近,其工件、切屑和工具等磁性材料很容易被該磁場吸住,而妨礙其正常工作。為此,雖然采用電磁式要比永磁式好一點,但其隔磁防護(hù)仍不能忽視。并且還需考慮對機(jī)床冷卻液、潤滑油等的防護(hù)。
發(fā)熱問題。由于
直線電機(jī)直接處于散熱條件較差的機(jī)床內(nèi)部,其初、次級繞組在進(jìn)行電磁能量轉(zhuǎn)換過程中所產(chǎn)生的熱量,特易使溫度T升高;并且T的升高又將引起電機(jī)繞組阻值R增大,該時為確保驅(qū)動力輸出不變,就要增大其電流I,反過來I的增大又將使T升高,從而形成惡性循環(huán)的正反饋過程。又由于
直線電機(jī)的繞組、鐵芯就貼在機(jī)床導(dǎo)軌上,其結(jié)果將嚴(yán)重引起機(jī)床導(dǎo)軌熱變形。
負(fù)載干擾問題。
直線電機(jī)傳動控制只能是全閉環(huán)控制。其工作臺負(fù)載(工件重量、切削力等)的變化,對一個穩(wěn)定系統(tǒng)來說就是外界干擾,若自動調(diào)節(jié)不好就會引起系統(tǒng)震蕩而失穩(wěn)。
因此對整個直線進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)來講,除了要求
直線電機(jī)有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力外,還得同時具備速度、位置檢測負(fù)反饋,和高速信息傳輸、校正、響應(yīng)能力。并且也應(yīng)盡量減小導(dǎo)軌間的摩擦阻尼,如采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌。另外在加大
直線電機(jī)容量的同時,若適當(dāng)增加工作臺自重,對減小其負(fù)載干擾系數(shù)會有作用。
垂直進(jìn)給中的自重問題。當(dāng)直線步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用于垂直進(jìn)給機(jī)構(gòu)時,由于存在拖板自重,因此得解決好
直線電機(jī)斷電時的自鎖問題和通電工作時重力加速度對其影響問題。為此,除了增加合適的平衡配重塊(或用液壓支承),斷電時采取機(jī)械自鎖裝置外,還得在伺服驅(qū)動控制模塊上采取相應(yīng)的措施。
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