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卧式螺旋桨五轴联动数控加工中心结构设计与加工仿真(4)

时间:2020-06-18 20:01来源:毕业论文
高速数控机床主传动系统取消了带传动和齿轮传动,机床主轴由内装式电主轴直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,真正的实现了机床的零传动
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高速数控机床主传动系统取消了带传动和齿轮传动,机床主轴由内装式电主轴直接驱动,从而把机床主传动链的长度缩短为零,真正的实现了机床的“零传动”。

电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点, 而且转速高、功率大,简化机床设计,易于实现主轴定位,是高速主轴单元中的一种理想结构。 电主轴轴承采用高速轴承技术,耐磨耐热,寿命是传统轴承的几倍。

(2)直线电机

直线电动机与普通旋转电动机都是实现能量转换的机械,普通旋转电动机将电能转换成旋转运动的机械能,直线电动机将电能转换成直线运动的机械能。直线电动机应用于要求直线运动的某些场合时,可以简化中间传动机构,使运动系统的响应速度、稳定性、精度得以提高。直线电动机在工业、交通运输等行业中的应用日益广泛。直线电机具有以下特点:

①速度快、加减速过程短。直线电机直接驱动进给部件,取消了中间机械传动元件,无旋转运动和离心力的作用,可容易的实现高速直线运动。目前,其最大进给速度可达80-180m/min。同时“零传动”的高速响应性使其加速过程大大缩短,从而实现启动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间达到准停,其加速度最高可达10g。

②精度高。取消了丝杠等机械传动机构,减少插补时因传动系统滞后带来的跟踪误差。利用光栅作为工作台的位置测量元件,并采用闭环控制,通过反馈对工作台的位移进行精确控制,定位精度可达0.1-0.01μm。

③传动刚度高,运行平稳。不存在中间传动机构的惯量和阻力的影响,“零传动”提高了其传动刚度。结构简单,不需要将旋转运动转换成直线运动,因而不受齿轮、螺纹、连杆、带等构件的影响。

④高速响应性。在系统中取消了一些响应时间较长的机械传动件,使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高。

⑤直线电动机容易密封,不怕污染,适应性强。由于电机本身结构简单,又可做到无接触运行,因此容易密封,可在有毒气体、核辐射和液态物质中使用。

⑥散热性能好,温升低。额定值高,电流密度可以取得较高,对启动的限制小。

⑦行程长度不受限制。在导轨上通过串联直线电动机的定子,可无限延长动子的行程。行程长度对整个系统的刚度不会有任何影响。 

⑧运行时效率高、噪声低。

(3)滚珠丝杠

相比较而言,滚珠丝杠的性能没有直线电机的性能高,但是在某些机构上它同样能够满足传动的精度刚度要求,而且价格要比直线电机便宜的多。具有减少传动环节、结构紧凑等一系列优点。采用滚珠丝杠可以大大简化数控机床的结构。

(4)力矩电机

力矩电机的主要特点是具有软的机械特性,可以堵转。当负载转矩增大时能自动降低转速,同时加大输出转矩。当负载转矩为一定值时改变电机端电压便可调速。但转速的调整率不好。因而在电机轴上加一测速装置,配上控制器。利用测速装置输出的电压和控制器给定的电压相比,来自动调节电机的端电压,使电机稳定[12]。

力矩电机具有低转速、大扭矩、过载能力强、响应快、特性线性度好、力矩波动小等特点,可直接驱动负载省去减速传动齿轮,从而提高了系统的运行精度。为取得不同性能指标,该电机有小气隙、中气隙、大气隙三种不同结构形式,小气隙结构,可以满足一般使用精度要求,优点是成本较低;大气隙结构,由于气隙增大,消除了齿槽效应,减小了力矩波动,基本消除了磁阻的非线性变化,电机线性度更好,电磁气隙加大,电枢电感小,电气时间常数小,但是制造成本偏高;中气隙结构,其性能指标略低于大气隙结构电机,但远高于小气隙结构电机,而体积小于大气隙结构电机,制造成本低于大气隙结构电机[12]。 卧式螺旋桨五轴联动数控加工中心结构设计与加工仿真(4):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_54631.html

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