2007,34(10应用ξEMCA直线电机在数控车床上的应用蒋朝霞(沈阳第一机床厂,辽宁沈阳110141摘要:介绍了直线电机的优势以及当前在机床上的应用情况。以CKS6125数控机床为例,介绍了直线电机应用用于机床所遇到的种种问题,并说明了其解决办法。关键词:数控机床;直线电机;进给系统;传动链中图分类号:TM359.4∶TG519.1文献标识码:B文章编号:167326540(20071020057202ApplicationLinearMotorinNCLatheJIANGZhao2xia(ShenyangNo.1MachineToolCo.,Ltd.,Shenyang110141,ChinaAbstract:Theadvantagesoflinearmotorandexistinguseinlatheareintroduced.TakingCKS6125NCmachinetoolasexample,thevariousproblemsusinginmachinetoolandcorrespondingsolutionsareexpounded.Keywords:numericallycontrolledmachinetools;linearmotor;feedingsystem;drivingchain0引言采用直线电机技术的CKS6125数控车床,是沈阳第一机床厂自行研制开发的新产品,是“”国家八六三高技术研究发展计划项目。它不仅具备普通数控车床的优点,而且体现了直线电机独有的高速、低噪声、高精度等特性。该机床可以加工各种轴类、盘类零件,可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面,对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工,特别适合汽车、摩托车行业,以及电子、航天、军工等行业。1直线电机的优势采用直线电机传动,把进给传动链的长度缩短为零,避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点。其主要优势有:(1响应速度高。由于取消了响应时间较大的丝杠等传动件,使整个闭环伺服系统的动态响应性能大大提高。(2精度高。减少了丝杠传动滞后所带来的跟踪误差,并通过高精度直线位移传感器进行位置检测反馈控制,提高了机床的定位精度。原机床X轴的定位精度为0.013mm,重复定位精度为0.006mm;现机床的定位精度为0.006mm,重复定位精度为0.003mm。(3速度快,加速过程短。一般机床的运动速度为20m/min,加速度0.5g。采用直线电机机床的运动速度达到60m/min,加速度为1.0g。(4运动噪声低。减少了丝杠传动的摩擦,降低机床的噪声。(5效率高。由于无中间传动环节,减少机械传动时的能量损耗,提高了电机效率。目前国际上只有几家较大的机床公司把这项新技术应用到机床行业,如:德国的DMG、埃马克公司,日本的马扎克、沙迪克公司。这些公司已经把直线电机这项技术应用到加工中心机床。国内在电火花加工机床和其它类型机床也有应用。由于车床的加工环境比较差,安装、防护比较困难,因此应用到车床类的厂家只有德国的DMG和日本的马扎克公司。2关键问题直线电机在结构和原理上都是从旋转电机演变而来的。它是由初级部构芯和次级部构芯组成。次级部构芯为永磁板。在初级部构芯中通入三相正弦电流后,会产生气隙磁场,当三相电流随时间变化时,气隙磁场将按相序沿直线运动;次级部构芯在这个移动的磁场切割下产生电流并产生—75—应用ξEMCA2007,34(10电磁推力。如果次级部构芯固定,那么初级部构芯就会沿直线运动。应用直线电机技术就是用直线电机代替传统的滚动丝杠和伺服电机进给系统,这在机床的结构设计上有很大的改变(见图1,也带来了一些新的问题。图1直线电机在机床上的安装结构2.1直线电机隔磁防屑技术若将直线电机安装在远离加工区的位置,有利于直线电机的防护,但对机床来说会使其尺寸增大很多,尤其是X轴;也会限制它速度和加速度的提高,失去了安装直线电机的意义。因此,由于车床本身的结构特点,安装直线电机的位置不得不在加工区内,若防护不好,切屑等杂质将直接吸浮在次级部构芯的永磁板上,使直线电机无法工作。这也是直线电机在车床上的应用难点。因为它不可能象其它机床如立式加工中心、电火花加工机床等那样,将直线电机安装在远离加工区的位置,以避免切屑、冷却液等的溅入。这类机床的防屑、防磁与车床相比较容易些。另外,直线电机本身的移动速度快,与高精度的光栅尺配合有较高的定位精度,因此可获得较高的加工精度和生产效率,但又不能由于防屑防磁而制约了它本身的优点。因此在设计时,经过反复推敲,综合考虑,在满足直线电机使用要求的情况下采用高速全封闭防磁拉罩来解决这一问题。采取改进拉罩结构和采用防磁材料的措施,即能实...