直線(xiàn)電機模組在機床中的廣泛應用
基于近乎理想的進(jìn)給傳動(dòng)方式，直線(xiàn)電機漸漸取代了傳統的旋轉電機，以先驅之姿超越了其他伺服電機而廣泛應用于多個(gè)領(lǐng)域中并得到了快速的發(fā)展。而在機床行業(yè)中，直線(xiàn)電機正掀起一場(chǎng)勢不可擋的革命熱潮。
機床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎設備，主要為汽車(chē)、軍工、農機、工程機械、電力設備、鐵路機車(chē)、船舶等行業(yè)服務(wù)。我國已連續幾年成為世界最大的機床消費國和機床進(jìn)口國，是世界第三大機床生產(chǎn)國。
在機床行業(yè)里數控機床正在向精密、高速、復合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。精密和高速加工對傳動(dòng)及其控制提出了更高的要求，更高的動(dòng)態(tài)特性和控制精度，更高的進(jìn)給速度和加速度，更低的振動(dòng)噪聲和更小的磨損。
問(wèn)題在于傳統的傳動(dòng)鏈從作為動(dòng)力源的電動(dòng)機到工作部件要通過(guò)齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動(dòng)環(huán)節，在些環(huán)節中產(chǎn)生了較大的轉動(dòng)慣量、彈性變形、反向間隙、運動(dòng)滯后、摩擦、振動(dòng)、噪聲及磨損。雖然在這些方面通過(guò)不斷的改進(jìn)使傳動(dòng)性能有所提高，但問(wèn)題很難從根本上解決，于是出現了“直接傳動(dòng)”的概念，即取消從電動(dòng)機到工作部件之間的各種中間環(huán)節。隨著(zhù)電機及其驅動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電主軸、直線(xiàn)電機、力矩電機的出現和技術(shù)的日益成熟，使主軸、直線(xiàn)和旋轉坐標運動(dòng)的“直接傳動(dòng)”概念變?yōu)楝F實(shí)，并日益顯示其巨大的優(yōu)越性。
直線(xiàn)電機及其驅動(dòng)控制技術(shù)在機床進(jìn)給驅動(dòng)上的應用，使機床的傳動(dòng)結構出現了重大變化，并使機床性能有了新的飛躍。
直線(xiàn)電機進(jìn)給驅動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：1、進(jìn)給速度范圍寬。2、速度特性好，3、加速度大，4、定位精度高。5、行程不受限制，6、結構簡(jiǎn)單、運動(dòng)平穩、噪聲小，運動(dòng)部件摩擦小、磨損小、使用壽命長(cháng)、安全可靠。
傳統旋轉電機組成的數控機床伺服系統一般包含：伺服電機+軸承+聯(lián)軸器+絲杠+構成該系統的支撐結構等等，這樣的系統組成零件比較多，也比較復雜。這樣的一套系統，其慣性質(zhì)量大，動(dòng)態(tài)性能的提高當然也就受到了很大的限制。更要命的是這些中間結構在運動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的彈性變形、摩擦損耗以及難以消除，且隨著(zhù)使用時(shí)間的增加該弊端會(huì )越來(lái)越突出，造成定位的滯后和非線(xiàn)性誤差，從硬件上嚴重影響了加工精度。
而近幾年的永磁直線(xiàn)同步電機打破了傳統的“旋轉電機+滾珠絲杠”的傳動(dòng)方式，實(shí)現了“零傳動(dòng)”。通過(guò)電磁效應，將電能直接轉換成直線(xiàn)運動(dòng)，消除了轉動(dòng)慣量、彈性形變、反向間隙、摩擦、振動(dòng)、噪音及磨損等不利因素，極大地提高了伺服系統的快速反應能力和控制精度。接下來(lái)我們來(lái)了解一下機床利用直線(xiàn)電機的發(fā)展歷程。
機床利用直線(xiàn)電機發(fā)展歷程
1993年，德國Eｘ-CELL-O公司推出一臺加工中心HSC-240，采用的是直線(xiàn)電機進(jìn)行驅動(dòng)，這是世界上第一臺直線(xiàn)電機機床。此后，直線(xiàn)電機逐漸的應用到各種機床中。
1996年，日本的沙迪克公司著(zhù)手開(kāi)發(fā)電火花成型機，終于開(kāi)發(fā)出專(zhuān)門(mén)的直線(xiàn)電機及與其匹配的數控系統，沒(méi)過(guò)多久，他們又將這項技術(shù)應用到電火花切割機上。此外，日本的松浦機械所、東京芝浦電氣、森精機制作所和新日本工機等公司也研發(fā)出性能各異的直線(xiàn)電機機床。
1999年，意大利JOBS公司開(kāi)發(fā)出龍口加工中心LinX，隨后開(kāi)始全面生產(chǎn)LinX系列產(chǎn)品。
2003年，這款產(chǎn)品占公司總產(chǎn)量的比值為60%，因此成為公司的主要利潤來(lái)源。法國RenaultAutomotion公司生產(chǎn)的rene20和rene25系列的加工中心坐標軸的運動(dòng)均利用的是直線(xiàn)電機。
要探討直線(xiàn)電機機床領(lǐng)域一定要提到美國，美國的直線(xiàn)電機機床最大的優(yōu)勢在于其超精密加工，這項技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位。美國Precitech公司生產(chǎn)的超精密機床Ｎanoform200、Freeform700等均使用的直線(xiàn)電機，而且加工精度值得信賴(lài)，更為重要的一點(diǎn)是Precitech公司首先將直線(xiàn)電機作為工業(yè)標準。
直線(xiàn)電機傳動(dòng)系統及其機床產(chǎn)品均出現在2001年的歐洲機床展、2002年的日本機床展以及2004年的美國機床展。目前，世界上直線(xiàn)伺服電機及其驅動(dòng)系統的主要供應商有：Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Anorad、AerMech、Baldor、Copley、ETEL、LK和Kollmogen等。
由此可見(jiàn)，機床利用直線(xiàn)電機的案例已經(jīng)不是第一次，今后的發(fā)展里，直線(xiàn)電機也將會(huì )擔任起越來(lái)越重要的角色。
德瑪特直線(xiàn)電機
