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高速数控机床直线进给单元的实验研究

来源:未知  浏览次数:次  发布时间:2016-03-14 08:52

高速数控机床直线进给单元的实验研究。现代航空、航天、和汽车制造业的飞速发展,对制造精度和加工效率提出了更高的要求。为了实现高精度、高效率加工,近年来,美、日、德等发达工业国家已在高速数控机床的研究和开发方面取得了长足的进步,使高速数控机床的研究和开发取得了长足的进步,使高速数控加工技术得到了迅速发展。其中,高速直线进给单元的研究是实现高速加工的关键技术之一。

传统的数控机床由于采用旋转伺服电机+滚珠丝杠的进给方式,具有较长的传动链,使进给系统的加速度和减速度难以提高。几十年来,其最大的加速度和减速度都停留在0.1~0.2G(G=9.8m/s2)的水平。由于机床的进给距离短,加速还没有达到最大进给速度就必须减速,从而限制了机床最大进给速度的提高,难以高速机床发展的要求。

大功率直线电机的开发和先进的变频控制技术的发展,为高速进给系统的开发和研制提供了有利的条件。采用直线电机直接驱动机床的工作台不仅消除了中间传动环节、增强了传动效率,而且极大地提高了进给系统的速度和加速度,能较好地高速加工的发展要求。

GD-4型高速直线进给单元,GD-3型高速直线进给单元采用直线电机直接驱动,系统结构如图1所示。系统采用动初级、定次级,短初级、长次级的结构方式,其中初级通过冷却板与工作台安装面相连,而次级采用串联方式通过冷却板平铺在床身上。当初级通入三相交流电时,会产生行波磁场,切割次级,使次级产生电势,从而在次级的闭合回路形成感生电流。次级的感生电流与初级的交变磁场相互作用产生电磁推力,使初级与次级之间产生相对运动。运动速度的大小与行波磁场的速度成正比。采用变频调速技术,通过调整电源频率来改变电机的速度,可以实现工作台的高速直线进给运动。

在GD-3型直线进给单元中,直线电机的最大进给速度为100m/min,最大启动推力为4550N,额定推力为2000N,额定功率为8kW,系统采用光栅测量反馈装置,对进给单元进行闭环控制,光栅的分辨率为3μm,控制系统结构。
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