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目前,世界上最知名的機床廠家?guī)缀鯚o一例外地都推出了直線電機驅動的機床產品,品種覆蓋了絕大多數(shù)機床類型。此外,在壓力機、坐標測量機、水切割機、等離子切割機、快速原型機及半導體設備的X-Y工作臺上直線電機都有應用。
此外,浙江大學直線電機與現(xiàn)代驅動研究所開發(fā)了直線電機驅動的壓力機、鋸床、雕刻機、線切割機床。
北京機電院高技術股份有限公司承擔的“十五”攻關項目《直線電機驅動的高速立式加工中心》,于2003年研制成功國內第一臺直線電機驅動的加工中心,并在2003年北京國際機床展覽會展出。該機床X/Y軸采用直線電機驅動,行程分別為1250/630mm,最大快移速度80/120m/min,最大加速度O.8/1.5g。機床在設計中對減輕運動部件質量、加強機床剛性、解決高速高加速運動下的抗沖擊性、直線電機的防護,以及控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與直線電機的匹配和優(yōu)化調試等方面做了有益的探索并取得了成功。為解決處于工作臺下方的Y軸直線電機的防護問題,設計了密封的直線驅動軸部件,并獲得了國家專利。經測定,該機床精度達到精密級加工中心標準,并有充分裕量。一年多來該機床工作穩(wěn)定可靠。課題組還對直線電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升進行了試驗。以X軸為例:X軸運動部件質量>1000kg,加速度設定為O.8g,快移速度設定為70m/min,連續(xù)往復運動1小時以上。試驗結果:10分鐘后初級線圈(水冷)溫升趨于平衡,工作溫度穩(wěn)定在69℃左右,遠遠低于允許工作溫度(12℃)。電機次級磁鐵溫升約2℃??梢娭本€電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升對機床的熱影響有限,可通過補償消除。
五、發(fā)展趨勢
技術日益成熟
直線電機及其驅動控制系統(tǒng)在技術上已日趨成熟,已具有傳統(tǒng)傳動裝置無法比擬的優(yōu)越性能。過去人們所擔心的直線電機推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全、難安裝、難防護等問題,隨著電機制造技術的改進,已不再是大問題。而驅動與控制技術的發(fā)展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直線電機及驅動控制系統(tǒng),配以合理的機床設計,完全可以生產出高性能、高可靠性的機床?,F(xiàn)在直線電機驅動進給速度100m/min,加速度1~2g的機床已很普遍,已有機床達到快進240m/min,加速度5g的指標(日本AMADA激光切割機)。日本Mazak公司宣稱,該公司將在近期推出快移速度500m/min,加速度6g,主軸速度80000r/min切削速度8馬赫的超音速加工中心。高速度高加速度的傳動已在加工中心、數(shù)控銑床、車床、磨床、復合加工機床、激光加工機床及重型機床上得到廣泛應用,這類機床在航空、汽車、模具、能源、通用機械等領域發(fā)揮著特殊的作用。在電加工機床上采用直線電機驅動可實現(xiàn)0.1(1)m的精密平穩(wěn)移動。在微細加工及精密磨削中,可實現(xiàn)10um進給分辨率及20m/min的快移速度,加工表面粗糙度<1nm。在重型機床上采用直線電機驅數(shù)噸重的運動部件已不成問題。同步雙驅動控制技術已成熟應用。這些都說明直線電機及其驅動控制技術在機床上的應用已經成熟,并在不斷向前發(fā)展,會給人們帶來更多的驚喜。此外,在國際上已有不同類型、不同規(guī)格的直線電機商品可提供,配套的驅動控制系統(tǒng)、檢測裝置及高速導軌、高速防護也都有相應產品供貨。