直線電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)零傳動(dòng)
高速化、精密化和模塊化是現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展方向。新的切削理論認(rèn)為：當(dāng)切削速度達(dá)到一定程度（約500m/min）后，切削區(qū)溫度不再上升，并且切削力反而會(huì)減小，刀具磨損也減少。這樣在提高生產(chǎn)率的同時(shí)還能提高零件的表面質(zhì)量和加工精度。
一般來(lái)說(shuō)，高速加工的切削速度和進(jìn)給速度都比常規(guī)加工要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此高速主軸和快速進(jìn)給系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高速加工的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)提出了以下新要求：（1）進(jìn)給速度必須與高速主軸相匹配，達(dá)到60m/min或更高：（2）加速度要大，這樣才能在最短的時(shí)間和行程內(nèi)達(dá)到要求的高速度，至少要1～2g：（3）動(dòng)態(tài)性能要好，能實(shí)現(xiàn)快速的伺服控制和誤差補(bǔ)償，具有較高的定位精度和剛度。
長(zhǎng)期以來(lái)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)主要是“旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠”，這種進(jìn)給系統(tǒng)所能達(dá)到的最高進(jìn)給速度為90～120m/min，最大加速度只有1.5g。同時(shí)，由于從電動(dòng)機(jī)主軸到工作臺(tái)之間存在聯(lián)軸節(jié)、絲杠、螺母、軸承、支架等一系列中間環(huán)節(jié)，當(dāng)進(jìn)給部件要完成啟動(dòng)、加減速、反轉(zhuǎn)、停車等動(dòng)作時(shí)，這些機(jī)械元件產(chǎn)生的彈性變形、摩擦、反向間隙等，會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滯后和其它許多非線性誤差：這些中間環(huán)節(jié)也加大了系統(tǒng)的慣性質(zhì)量，影響了對(duì)運(yùn)動(dòng)指令的快速響應(yīng)。另外，絲杠是細(xì)長(zhǎng)桿，在力和熱的作用下，會(huì)產(chǎn)生變形，影響加工精度。
為了克服傳統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，滿足高速精密加工的要求，人們開(kāi)始研究新型的進(jìn)給系統(tǒng)，直線電動(dòng)機(jī)就是最有前途的快速進(jìn)給系統(tǒng)。它取消了源動(dòng)力和工作臺(tái)部件之間的一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使得機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為零，這就是所謂的“直接驅(qū)動(dòng)”或“零傳動(dòng)”。
直線電動(dòng)機(jī)的原理和分類
所謂直線電動(dòng)機(jī)就是利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的設(shè)備。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了保證在整個(gè)行程之內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變，一般要將初級(jí)與次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度。直線電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)類似，通入三相電流后，也會(huì)在氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果不考慮端部效應(yīng)，磁場(chǎng)在直線方向呈正弦分布，只是這個(gè)磁場(chǎng)是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場(chǎng)。行波磁場(chǎng)與次級(jí)相互作用便產(chǎn)生電磁推力，這就是直線電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本原理。
由于直線電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)之間存在以上對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此每種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)都有相對(duì)應(yīng)的直線電動(dòng)機(jī)，但直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)更靈活。直線電動(dòng)機(jī)按工作原理可分為：直線直流電動(dòng)機(jī)、直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線同步電動(dòng)機(jī)、直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線壓電電動(dòng)機(jī)及直線磁阻電動(dòng)機(jī)：按結(jié)構(gòu)形式可分為平板式、U形及圓筒式。
一般來(lái)說(shuō)，高速加工的切削速度和進(jìn)給速度都比常規(guī)加工要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此高速主軸和快速進(jìn)給系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高速加工的兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，其中對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)提出了以下新要求：（1）進(jìn)給速度必須與高速主軸相匹配，達(dá)到60m/min或更高：（2）加速度要大，這樣才能在最短的時(shí)間和行程內(nèi)達(dá)到要求的高速度，至少要1～2g：（3）動(dòng)態(tài)性能要好，能實(shí)現(xiàn)快速的伺服控制和誤差補(bǔ)償，具有較高的定位精度和剛度。
長(zhǎng)期以來(lái)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)主要是“旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠”，這種進(jìn)給系統(tǒng)所能達(dá)到的最高進(jìn)給速度為90～120m/min，最大加速度只有1.5g。同時(shí)，由于從電動(dòng)機(jī)主軸到工作臺(tái)之間存在聯(lián)軸節(jié)、絲杠、螺母、軸承、支架等一系列中間環(huán)節(jié)，當(dāng)進(jìn)給部件要完成啟動(dòng)、加減速、反轉(zhuǎn)、停車等動(dòng)作時(shí)，這些機(jī)械元件產(chǎn)生的彈性變形、摩擦、反向間隙等，會(huì)造成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的滯后和其它許多非線性誤差：這些中間環(huán)節(jié)也加大了系統(tǒng)的慣性質(zhì)量，影響了對(duì)運(yùn)動(dòng)指令的快速響應(yīng)。另外，絲杠是細(xì)長(zhǎng)桿，在力和熱的作用下，會(huì)產(chǎn)生變形，影響加工精度。
為了克服傳統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)的缺點(diǎn)，簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，滿足高速精密加工的要求，人們開(kāi)始研究新型的進(jìn)給系統(tǒng)，直線電動(dòng)機(jī)就是最有前途的快速進(jìn)給系統(tǒng)。它取消了源動(dòng)力和工作臺(tái)部件之間的一切中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，使得機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為零，這就是所謂的“直接驅(qū)動(dòng)”或“零傳動(dòng)”。
直線電動(dòng)機(jī)的原理和分類
所謂直線電動(dòng)機(jī)就是利用電磁作用原理，將電能直接轉(zhuǎn)換直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的設(shè)備。在實(shí)際的應(yīng)用中，為了保證在整個(gè)行程之內(nèi)初級(jí)與次級(jí)之間的耦合保持不變，一般要將初級(jí)與次級(jí)制造成不同的長(zhǎng)度。直線電動(dòng)機(jī)與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)類似，通入三相電流后，也會(huì)在氣隙中產(chǎn)生磁場(chǎng)，如果不考慮端部效應(yīng)，磁場(chǎng)在直線方向呈正弦分布，只是這個(gè)磁場(chǎng)是平移而不是旋轉(zhuǎn)的，因此稱為行波磁場(chǎng)。行波磁場(chǎng)與次級(jí)相互作用便產(chǎn)生電磁推力，這就是直線電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的基本原理。
由于直線電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)之間存在以上對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此每種旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)都有相對(duì)應(yīng)的直線電動(dòng)機(jī)，但直線電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式比旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)更靈活。直線電動(dòng)機(jī)按工作原理可分為：直線直流電動(dòng)機(jī)、直線感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線同步電動(dòng)機(jī)、直線步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直線壓電電動(dòng)機(jī)及直線磁阻電動(dòng)機(jī)：按結(jié)構(gòu)形式可分為平板式、U形及圓筒式。
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