Anwendung und häufige Probleme des Linearmotors in CNC-Werkzeugmaschinen
Mit der kontinuierlichen Entwicklung der High-Tech-Industrie wie Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Mikroelektronik werden höhere Anforderungen an die Fertigungsindustrie gestellt. Ultrahochgeschwindigkeitsbearbeitung und Hochpräzisionsbearbeitung sind zu den beiden Themen der zukünftigen Entwicklung der Werkzeugmaschinenindustrie geworden. Das traditionelle Antriebssystem der Maschine ist der Mechanismus "Drehmotor + Kugelumlaufspindel". Diese Art von Antriebssystem beinhaltet viele Zwischenteile, große Bewegungsträgheit, und die Kugelumlaufspindel selbst hat physikalische Einschränkungen, so dass die Lineargeschwindigkeit, Beschleunigung und Positioniergenauigkeit begrenzt sind, was die Anforderungen der ultraschnellen und hochpräzisen Bearbeitung nicht erfüllen kann ; Der Linearmotor hat die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Es erzeugt direkt eine lineare Bewegung, eine einfache Struktur, eine geringe Bewegungsträgheit, eine hohe Systemsteifigkeit, gute schnelle Reaktionseigenschaften, eine präzise Positionierung bei hoher Geschwindigkeit und einen großen Schub, insbesondere Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung, die höher als die Kugelspindel sind. Der Arbeitszeitplan kann mehrmals unendlich lang sein, weniger Wartung und lange Lebensdauer. Diese Vorteile machen es zu einem idealen Bestandteil für moderne Maschinenvorschubantriebe.
Die wichtigsten technischen Probleme von Linearmotoren in Werkzeugmaschinenanwendungen betreffen hauptsächlich AC-Linearmotoren in Werkzeugmaschinenvorschubservosystemen. Sie sind auch in synchrone und induktive Typen unterteilt. Mit dem Aufkommen von Seltenerd-Neodym-Eisen-Bor- (NdFeB-) Dauermagnetmaterialien und der Verbesserung des Kostenverhaltens ist die Entwicklung von Permanentmagnet-Synchronlinearmotoren zum Mainstream geworden und wird am häufigsten eingesetzt. Am Beispiel solcher Linearmotoren an schnelllaufenden und hochpräzisen Werkzeugmaschinen werden die zu lösenden Schlüsselprobleme analysiert.
I. Adiabatische Probleme und Wärmeableitungsprobleme Wenn der Permanentmagnet-Linearmotor läuft, erwärmt sich die Spule aufgrund von Kupferverlust und Eisenverlust, was mehrere negative Auswirkungen mit sich bringt:
(1) Alte Beschädigung oder Beschädigung der Wicklungsisolationsschicht, wodurch die Wicklung einen ungünstigeren Strom durchlässt, so dass kein größerer Schub erzeugt werden kann.
(2) Eine Temperaturerhöhung verändert den Arbeitspunkt des Permanentmagneten.
(3) Wenn Wärme auf den Maschinentisch oder die Führungsschiene übertragen wird, beeinflusst die thermische Verformung die Bearbeitungsgenauigkeit. Daher muss insbesondere bei flachen Linearmotoren mit großer Schubkraft die Temperatur gesenkt werden. Die Höchsttemperatur des Magnetstahls darf 70 ° C nicht überschreiten und die Spulentemperatur beträgt nicht mehr als 130 ° C. Für sich bewegende Spulen und allgemein bewegliche Magnetlinearmotoren kann der Spulenteil gekühlt werden; Der bewegliche magnetische Linearmotor sollte jedoch unter ultrapräzisen Anforderungen ein zweischichtiges Wasserkühlverfahren mit einem Temperatursensor-Überwachungssystem verwenden. U-förmige Linearmotoren erfordern aus strukturellen Gründen im Allgemeinen keine Kühlmaßnahmen.
Zweitens: Probleme mit der magnetischen Isolierung und dem Schutz Maschinenschneideflüssigkeiten, Eisenspäne, Staub usw. können den Motor verschmutzen und sogar den Luftspalt blockieren, sodass der Motor geschlossen werden muss.
Permanentmagnetstahl hat eine starke Anziehungskraft auf ferromagnetische Materialien. Aus Sicherheitsgründen sollte es magnetisch abgeschirmt und mit einer Edelstahlabdeckung verschlossen werden. An beiden Enden des Linearmotors sollten sich eine stoßdämpfende Vorrichtung und ein elektronischer Endschalter befinden, um zu verhindern, dass der Antrieb außer Kontrolle gerät. Um das Kabel vor der Schleppleine zu schützen, muss das Ausgangssignalkabel abgeschirmt sein.
Drittens müssen die Linearführungsschienen die Last tragen, sich an Hochgeschwindigkeitsbewegungen anpassen und Genauigkeit gewährleisten. Die Führungsschiene sollte die Hubgröße, die mechanischen Eigenschaften, die Präzision und die Tragfähigkeit der Geschwindigkeit berücksichtigen.
Im Allgemeinen werden Rollenführungen (Kugel oder Rollen) verwendet, um die Parallelität während der Installation sicherzustellen. Für ultrapräzise Anforderungen kann eine aerostatische Führung verwendet werden.
Mit der ständigen Innovation des Herstellungsprozesses für Linearmotoren, dem Produktionsumfang und dem Preisverfall bei Permanentmagnetmaterialien und elektronischen Produkten sinken die Kosten für Linearmotoren um 20% pro Jahr und die Anwendungsaussichten auf Werkzeugmaschinen sind breit. Aber diese Anwendung ist immerhin eine Neuheit, egal ob es sich um einen Linearmotor selbst oder um eine passende CNC-Technologie handelt, das Potenzial ist groß. China ist ein großes Produktionsland und es ist noch ein langer Weg, um hochwertige CNC-Ausrüstung zu entwickeln.
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