Станки с ЧПУ развиваются в направлении точности, высокой скорости, соединения, интеллекта и защиты окружающей среды. Прецизионная и высокоскоростная обработка предъявляет более высокие требования к приводу и его управлению, более высоким динамическим характеристикам и точности управления, более высокой скорости подачи и ускорения, более низкому уровню вибрации и меньшему износу. Суть проблемы заключается в том, что традиционная цепная передача от двигателя как источника энергии к рабочим органам через шестерни, червячные передачи, ремни, винты, муфты, сцепления и другие промежуточные звенья передачи, в этих звеньях возникает большая инерция вращения, упругая деформация, люфт, гистерезис движения, трение, вибрация, шум и износ. Хотя в этих областях путем постоянного совершенствования улучшаются характеристики передачи, но проблема трудно решается принципиально, в появлении концепции «прямой передачи», то есть устранения различных промежуточных звеньев от двигателя к рабочим органам. С развитием двигателей и технологий управления их приводами, электрошпинделей, линейных двигателей, моментных двигателей и повышением технологической зрелости, концепция «прямого привода» для управления шпиндельными, линейными и вращательными координатами всё больше демонстрирует своё огромное превосходство. Линейные двигатели и технологии управления ими в приводах подачи станков значительно изменили конструкцию привода станков и вывели её на новый уровень.
TheMайнAпреимуществаLлинейныйMдвигательFимDрвутся:
Широкий диапазон скоростей подачи: от 1 (1) м/с до более 20 м/мин, текущая скорость ускоренной подачи обрабатывающего центра достигла 208 м/мин, в то время как у традиционных станков ускоренная подача < 60 м/мин, как правило, 20 ~ 30 м/мин.
Хорошие скоростные характеристики: Отклонение скорости может достигать (1) 0,01% и менее.
Большое ускорение: максимальное ускорение линейного двигателя достигает 30g, ускорение подачи текущего обрабатывающего центра достигло 3,24g, ускорение подачи станка лазерной обработки достигло 5g, в то время как ускорение подачи традиционного станка составляет 1g или меньше, обычно 0,3g.
Высокая точность позиционирования: использование замкнутого контура управления решеткой обеспечивает точность позиционирования до 0,1 ~ 0,01 (1) мм. Применение системы управления линейным двигателем с прямой связью позволяет снизить погрешность отслеживания более чем в 200 раз. Благодаря хорошим динамическим характеристикам подвижных частей и чувствительному отклику, а также точному интерполяционному управлению, достигается управление на наноуровне.
Длина хода не ограничена: традиционный шарико-винтовой привод ограничен процессом изготовления винта, обычно 4–6 м, и для соединения длинного винта требуется больше ходов, что неидеально как с точки зрения процесса изготовления, так и с точки зрения производительности. При использовании линейного двигателя статор может быть бесконечно длинным, а процесс изготовления прост. Существуют крупные высокоскоростные обрабатывающие центры с осью X длиной до 40 м и более.
ПрогрессLлинейныйMдвигатель иIts DрвутсяCконтрольTтехнология:
Линейные двигатели в принципе аналогичны обычным двигателям, это всего лишь расширение цилиндрической поверхности двигателя, и их типы такие же, как и у традиционных двигателей, например: линейные двигатели постоянного тока, синхронные линейные двигатели переменного тока с постоянными магнитами, асинхронные линейные двигатели переменного тока, шаговые линейные двигатели и т. д.
С появлением в конце 1980-х годов линейного серводвигателя, способного контролировать точность движения, с развитием материалов (например, материалов на основе постоянных магнитов), силовых устройств, технологий управления и датчиков производительность линейных серводвигателей продолжает улучшаться, а стоимость снижается, что создает условия для их широкого применения.
В последние годы линейный двигатель и технология управления его приводом развиваются в следующих областях: (1) производительность продолжает улучшаться (например, тяга, скорость, ускорение, разрешение и т. д.); (2) уменьшение объема, снижение температуры; (3) широкий спектр охвата для удовлетворения требований различных типов станков; (4) значительное снижение стоимости; (5) простота установки и защиты; (6) высокая надежность; (7) включение систем ЧПУ в вспомогательную технологию становится все более и более совершенным; (8) высокая степень коммерциализации.
В настоящее время ведущими мировыми поставщиками линейных серводвигателей и систем их привода являются: Siemens; FANUC (Япония), Mitsubishi; Anorad Co. (США), Kollmorgen Co.; ETEL Co. (Швейцария) и др.
Время публикации: 17 ноября 2022 г.
