随着国防、航天、汽车、微电子等高科技领域的迅猛发展,制造业对加工技术的需求日益提升,超高速与超精密加工已成为机床行业发展的两大核心趋势。传统机床的进给驱动系统以“旋转电机+滚珠丝杠”为主,但该系统结构复杂,运动惯性大,滚珠丝杠的物理限制导致速度、加速度及定位精度有限,难以满足超高速、高精密加工的需求。因此,直线电机因其结构简单、运动惯性小、系统刚性高、响应速度快、定位精度高、推力大、工作行程无限长、维护简单、寿命长等优势,逐渐成为现代机床进给驱动的优选部件。
在机床应用中,交流直线电机是进给伺服系统中的关键技术,主要分为同步式和感应式两大类。稀土钕铁硼永磁材料的出现及其性价比的提升,使得永磁同步直线电机成为主流,应用*为广泛。皖南电机价格表以下以这类直线电机在高速、高精密机床上的应用为例,探讨需要克服的关键问题。
首先,绝热与散热问题。永磁直线电机运行时,由于铜损和铁损,线圈会发热,产生以下负面影响:一是可能导致线圈绝缘层老化或损坏,影响电流输入和推力产生;二是温度升高会改变永磁体的工作点;三是热量传递到机床工作台或导轨,可能导致热变形,影响加工精度。特别是平板形大推力直线电机,必须进行降温,磁钢温度不超过70℃,线圈温度不超过130℃。安徽皖南电机对于动圈式和一般动磁式直线电机,只需冷却线圈部位;而对于超精密要求的动磁式直线电机,应采用双层水冷方式,并配备温度传感器监测系统。U形直线电机因结构原因,一般无需冷却。
其次,隔磁与防护问题。皖南电机机床切削液、铁屑、灰尘等可能污染、腐蚀电机,甚至堵塞气隙,因此必须封闭电机。永磁钢对铁磁性物质有强吸引力,为安全起见,应进行隔磁处理,可采用不锈钢罩封闭。直线电机两端需配备缓冲防护装置和电子限位开关,防止动子失控后的碰撞。电缆线应加保护拖链,输出信号线还需加屏蔽体。
再次,线性导轨要求承受载荷,适应高速运动并保证精度。选择导轨时,需考虑行程大小、机械特性、精密性与速度承受能力等因素。一般采用滚动直线导轨,安装时保证相互平行度。对于超精密要求的情况,可使用空气静压导轨。
随着直线电机制造工艺的革新、规模化生产以及永磁材料和电子产品价格的下降,直线电机的成本正以每年20%的速度下降,在机床上的应用前景十分广阔。皖南电机价格表然而,这一应用仍属新兴领域,无论是直线电机本身还是相配套的数控技术,都具有巨大潜力。作为制造大国,我国在发展高档数控设备方面任重道远。