機床的驅(qū)動方案
粗看一眼機床,往往看不到安裝在內(nèi)的絕大部分的驅(qū)動技術(shù)的細節(jié)臼婆。一臺加工中心的圖解隧期,原理上顯示了選擇用于要實現(xiàn)的運動的主驅(qū)動器,進給驅(qū)動器和輔助驅(qū)動器的各種不同的可能性惠赫。在此把鉴,力士樂可以為機床提供驅(qū)動和控制系統(tǒng)的完整解決方案。
主驅(qū)動器
對于主驅(qū)動器來說儿咱,最主要的是采用閉環(huán)控制的同步電機和異步電機庭砍。它們被作為組合式電機和封閉式電機使用在車床,銑床混埠,磨床怠缸,以及加工中心里诗轻。
傳統(tǒng)的使用封閉式電機進行驅(qū)動的主軸驅(qū)動,很大部分是空氣冷卻的揭北,他們的使用非常普遍扳炬。和電機主軸相比,在考慮到兩種系統(tǒng)次級費用的情況下搔体,它被認為是經(jīng)濟的方案恨樟。變速箱的中間換檔使得一方面使轉(zhuǎn)速和扭矩可以和加工的需要相匹配,另一方面竿赂,變速箱產(chǎn)生不受歡迎的徑向力仲寇,噪聲和加劇磨損。
使用帶有主軸集成的組合式電機的主軸驅(qū)動觀在技術(shù)水準上已經(jīng)完全成熟宅谁。因為可以去掉變速箱和離合器购具,在這種驅(qū)動中,可以實現(xiàn)沒有徑向力和完全中心的回轉(zhuǎn)運動记浸,它以長時間的平穩(wěn)運動和最低磨損為標志责爹,特別適用于大功率的切削作業(yè)。
產(chǎn)生大扭矩目前還很復雜罚迹,要么必須在主軸上集成一個(行星輪)變速器牧僻,要么必須選擇大功率電機。為了進行預防性的維護和維修异这,現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出作為標準件的集成在軸上的監(jiān)控 傳感器臊整,用于進行測量數(shù)據(jù)采集,而使用油愤售、空氣或者乙二醇進行冷卻則是必不可少的蛔琅!
進給驅(qū)動器
進給驅(qū)動可以采用機電一體化或者液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。根據(jù)不同的特定驅(qū)動技術(shù)的優(yōu)缺點進行選擇峻呛。
現(xiàn)在世界上的機電一體化進給驅(qū)動絕大部分使用帶有滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的伺服電機罗售,將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動。與主驅(qū)動器不同钩述,在這里寨躁,從對定位精度,同步和動態(tài)性能的高要求的角度出發(fā)牙勘,首選同步封閉式電機职恳。
這種驅(qū)動系統(tǒng)由于其很高的靜態(tài)剛度,可以應用在很許多領(lǐng)域并已經(jīng)成為傳統(tǒng)方案方面,但是放钦,磨損很大,根據(jù)安裝情況和所要產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩的大小,伺服電機直接或者通過一條齒型帶與主軸相連操禀。
盡管電機直線電機的原理在十九世紀就已經(jīng)發(fā)明褂策,但是,這種技術(shù)直到九十年代才開始在機床上應用颓屑。當時力士樂為第一批系列機床配備了直線電機猫单。這種驅(qū)動器的無磨損,高強度和高動態(tài)的組合特性受到了普遍的歡迎玛呐。因此朗猖,與可比較的帶有間接位移測量系統(tǒng)的滾珠絲杠傳動系統(tǒng)相比,它能夠保證具有高精度的長期無故障運行冻咆。
使用的局限性一方面在于驅(qū)動器的承載能力:因此殿膏,對于有大切削力的場合,放棄使用滾珠絲杠傳動系統(tǒng)或者液壓驅(qū)動方案還是不可能的炮家。另一方面在與其他涉及到的機器部件尘箫,例如,切削護罩的最大允許移動速度以及導軌滑臺的阻尼性能也限制了驅(qū)動器的使用界限媚瘫。直線電機驅(qū)動技術(shù)的優(yōu)點與相關(guān)的投資成本相比較呛营,也阻礙了這種驅(qū)動技術(shù)目前為止在世界范圍的突破。
當以考慮液壓進給驅(qū)動的優(yōu)點為主的時候逢痕,才采用這種驅(qū)動嘲谚。主要用在小安裝空間、要求高動態(tài)特性或者大進給驅(qū)動力的場合钳枕。不言而喻缴渊,對于液壓進給驅(qū)動系統(tǒng)來說,必須能夠?qū)崿F(xiàn)微米級的精確定位鱼炒。
具體的實際應用一直要求液壓線性驅(qū)動必須能長期無間隙工作衔沼,并且比滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的使用壽命更長。對于電動式進給驅(qū)動昔瞧,必須安裝相應的功率(力矩和轉(zhuǎn)速)指蚁,而液壓驅(qū)動軸則以壓力液體蓄能器中根據(jù)需要獲得能量,因此自晰,安裝功率可以降低80%凝化。
輔助驅(qū)動器
輔助驅(qū)動的方案非常多樣化,從機床上的輔助驅(qū)動功能中可以看出明顯的趨勢缀磕,性能得到驗證的方案被廣泛采用缘圈,根據(jù)是否可以最好的滿足當前的驅(qū)動要求來進行選擇劣光。并不奇怪袜蚕,在一個機械制造單元中使用不同類型的驅(qū)動技術(shù)來實現(xiàn)閉環(huán)的功能流程,舉例來說,在一個直立或者是傾斜運動的機器滑臺上使用機電一體化驅(qū)動消弧,再與液壓的或者氣動的重量補償裝配合使用堡雁。進一步說,可以將這里重量補償裝置看作是被動的輔助驅(qū)動器室域,它的任務(wù)是補償運動部件的重力淹疙。它有很多種類型,帶壓力油蓄能器的液壓方案被廣泛采用杜域。對于較小的補償重力柴哈,可以使用一個氣動的氣體彈簧來實現(xiàn)補償功能。這種方案的優(yōu)點是唁谣,很好的動態(tài)匹配特性和較低的能量消耗冶巴。
氣動驅(qū)動系統(tǒng)由于它很小的自重,簡單的控制結(jié)構(gòu)和快速移動特性溪惶,而非常適合在搬運裝置中安裝顺鸯。適合于小重物的上料和裝載裝置中,因此终距,可以集成在加工流程的工件轉(zhuǎn)運中尊捞。
在機床中,刀具和工件的裝夾意義非常重大宏怔,因為裝夾流程的準確性和重復精確性對加工結(jié)果的質(zhì)量有決定性的影響奏路。
液壓緊夾系統(tǒng)也屬于輔助驅(qū)動的一種類型,并且由于它的很好的自動化性能而主要用在無人操作的工件上料和下料的機器上臊诊。
夾緊部件的大的夾緊力密度使得夾具的結(jié)構(gòu)可以做到最小思劳。
總 結(jié)
對于機床的驅(qū)動方案,有很多的驅(qū)動方案可供使用妨猩,它們是潜叛,電驅(qū)動,液壓驅(qū)動壶硅,機電一體化驅(qū)動和氣動驅(qū)動方案威兜。考慮到很多的應用條件庐椒,機器設(shè)計者及其團隊必須作出決定椒舵,什么類型的驅(qū)動方式適用于什么類型的驅(qū)動任務(wù),為此约谈,力士樂有義務(wù)給我們的客戶提供咨詢笔宿。
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