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直线电机在精密加工中的显著优势

2016-06-21 11:15 来源: 景驰传动 作者: dianji 点击: 1178
直线电机在精密加工中的显著优势

因为直线电机具有结构简单、适合高速直线运动、初级绕组利用率高、无横向边缘效应、容易克服单边磁拉力问题、易于调节和控制、适应性强以及高加速度八大优势,所以其在高精密加工中的应用,具有十分显著的优势。

超 精密加工是制造业中的前沿科学,在工作尤其是国防工业中起着举足轻重的作用,巡航导弹的惯性制导装置陀螺仪,雷达的关键器件波导管,卫星仪表上的精密轴 承、大型集成电路等无不涉及到超精加工。在超精机床中,为进行机床加工误差的在线补偿,以提高加工的形状精度;为进行某些特殊的非轴对称表面的加工,都需 要微量进给装置,高精度微量进给装置现已成为超精机床的重要关键装置。

目前,台湾上银(HIWIN)直线电机在精密微进给装置中有着广泛的 应用,其原理就是利用电致伸缩效应。电致伸缩效应的变形量和电场强度的平方成正比。它能实现高刚度的无间隙位移;分辨力可达1.0~2.5nm;且变形系 数大;有很高频率,其响应时间达100μs。为增大行程,一般电机都是由多片晶体串叠在一起粘合使用,尺蠖式压电陶瓷电机则是通过三个单独控制的管状陶瓷 压电器件组成,其中A、B作径向伸缩,以便夹紧和松开电机轴,而器件C作轴向伸缩,使电机轴产生轴向位移,实现步进直线运动。

美国LLL国家实验室的DTM-3大型金刚石车床和LODTM大型光学金刚石车床、英国Cranfieid公司的OAGM2500大型精密机床都已采用了电致伸缩式微量进给装置。

超 声波电动机(USM)是国内外日益受到重视的一种新型直接驱动电机,广义地说也是一种压电陶瓷电动机,它利用压电陶瓷的逆压电效应,将材料的微观变形通过 共振放大和摩擦耦合转换成转子或者滑块的宏观运动,压电陶瓷在适当的电压作用下可以形成单一方向的运动的行波。转子以适当的压力作用于弹性体表面上,则将 在质点摩擦力的驱动下产生运动。改变行波方向,则转子反向。

在超精密加工中,为了要加工出形状精度高的非球曲面,要求超精机床的进给驱动系 统有很高的分辨力,达到每脉冲移动量为0.01μm,国外已有几家著名大公司拥有该产品,但对我国禁运。目前国内国防科技大学、哈尔滨工业大学、清华大学 等正开展此方面的研究。超声波电动机具有小型轻量、响应速度快、无电磁干扰以及低速大转矩等特点,行程在10cm范围内可取代传统的电磁电机。带有反馈闭 环控制的步进驱动超声电动机,其步进分辨率约0.01μm,有望代替机械式摩擦驱动方式。日本东京大学研制的声表面波式直线USM,步进分辨力高达 5nm。 2.3 在异形截面加工领域中的应用。

采用直线电机的直线运动,运动机构由于具有响应快、精度高的特点,已成功地用于异型截面工 件(汽车发动机活塞、波瓣形轴承外环滚道、活塞环及凸轮等)的计算机控制的精密车削和磨削加工。与传统的采用“靠模”加工异型内外圆轮廓的方法相比,具有 编程修改灵活、加工精度高的特点,十分适合多品种、小批量产品的加工。

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