数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的方向发展。
精密和高速加工对传动及其控制提出了更高的要求,更高的动态特性和控制精度,更高的进给速度和加速度,更低的振动噪声和更小的磨损。问题的症结在传统的传动链从作为动力源的电动机到工作部件要通过齿轮、蜗轮副,皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节,在些环节中产生了较大的转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损。虽然在这些方面通过不断的改进使传动性能有所提高,但问题很难从根本上解决,于出现了“直接传动”的概念,即取消从电动机到工作部件之间的各种中间环节。随着电机及其驱动控制技术的发展,电主轴、直线电机、力矩电机的出现和技术的日益成熟,使主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动”概念变为现实,并日益显示其巨大的优越性。直线电机及其驱动控制技术在机床进给驱动上的应用,使机床的传动结构出现了重大变化,并使机床性能有了新的飞跃。
自1993年德国Ex-Cell-O公司研发出世界上第一台直线电机驱动工作台的加工中心以来,直线电机已在不同种类的机床上得到应用。2001年、2003年欧洲机床展,2002年、2004年日本机床展及美国机床展上每次都有几十家公司的展品采用直线电机驱动系统。以2002年日本机床展JIMTOF为例,在展的524台数控机床中,有25家公司41台机床采用直线电机进给驱动[3>,其中,加工中心11台(立式8台,卧式3台),电加工机床7台(线切割4台,成形机2台,小孔机1台),磨床6台(一般磨床4台,齿轮磨床1台,坐标磨床1台),非球面加工机和微型微细加工机5台,车床4台,专用机床3台,激光加工机2台,车磨复合机床1台,铣削加工单元(FMC)l台。
目前,世界上最知名的机床厂家几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品,品种覆盖了绝大多数机床类型。此外,在压力机、坐标测量机、水切割机、等离子切割机、快速原型机及半导体设备的X-Y工作台上直线电机都有应用。 |