高速数控机床直线电机进给系统的研究

【摘要】：超高速加工是一项新兴的先进制造技术。为了实现超高速加工,除了要有高速主轴,还必须同时大大提高进给系统的速度和加速度。而传统“旋转伺服电机+滚珠丝杠”进给系统的传动方式已不能满足高速加工的要求。近年来出现了一种新型的直线电机伺服驱动进给方式,它取消了从电动机到工作台之间的一切中间传动环节,被称作为“零传动”。自1993年德国EX-Cell-O公司第一次将直线电机用于加工中心以来,这种新型的高速进给单元已引起世界各国的普遍关注。直线电机驱动的高速加工中心己成为21世纪数控机床的基本发展方向之一。本文结合我校自行研制的GD-3型高速直线电机进给单元,介绍了在设计直线电机高速进给单元时,如何根据设计要求来计算直线电机参数并选择直线电机的型号。文中讨论了进给单元的各种布局形式的优缺点,结合我校进给单元的设计与制造实践,介绍了高速进给单元结构布局的设计方法。文中还讨论了直线电机进给系统设计中应注意考虑的一些主要问题,如直线电机的防磁和散热问题,工作台和导轨等部件的设计问题等,对进给单元伺服控制系统的要求也做了简单的介绍。研究和实践表明,直线电机在高速数控机床上具有良好的应用前景,直线电机驱动有望成为21世纪高速数控机床的基本传动方式。