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       汽車制造、模具加工、飛機(jī)制造等領(lǐng)域的不斷成熟和發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍及產(chǎn)品精度的要求也越來越高，加工的材料也更多的采用復(fù)合性材料。與市場(chǎng)需要相符合，數(shù)控機(jī)床正在向更高的加速度、更精密的方向發(fā)展。

       要想得到更高的動(dòng)態(tài)特性，更高的控制精度，首先要解決設(shè)備傳動(dòng)鏈中連接環(huán)節(jié)過多的問題。傳統(tǒng)的傳動(dòng)鏈從電機(jī)到最終的運(yùn)動(dòng)部件，大多需要經(jīng)過齒輪箱、蝸輪副、絲杠副、聯(lián)軸器、皮帶副等諸多中間環(huán)節(jié)，造成設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，累計(jì)誤差過大，運(yùn)動(dòng)滯后，維護(hù)環(huán)節(jié)過多等缺點(diǎn)。若要從根本上解決上述問題，最有效的方法就是簡(jiǎn)化傳動(dòng)鏈，直接驅(qū)動(dòng)，即取消中間環(huán)節(jié)，將電機(jī)與最終運(yùn)動(dòng)的部件直接相連。隨著電機(jī)與驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷發(fā)展，直線電機(jī)、力矩電機(jī)、電主軸的技術(shù)日益成熟。力士樂憑借其在驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域特有的技術(shù)實(shí)力及前瞻性，在1993年率先為機(jī)床制造商的批量機(jī)床提供了直線電機(jī)，并得到用戶的最終認(rèn)可。

      眾所周知，數(shù)控機(jī)床常用的運(yùn)動(dòng)模式分為主軸運(yùn)動(dòng)，及直線和旋轉(zhuǎn)兩種坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，本文就針對(duì)力士樂直驅(qū)電機(jī)的特點(diǎn)，介紹其產(chǎn)品是如何實(shí)現(xiàn)上述運(yùn)動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)的。

      如圖所示，在使用直線電機(jī)后，大大簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)可以直接安裝到直線電機(jī)的動(dòng)子上，消除了大部分累積誤差，提高了設(shè)備的精度，簡(jiǎn)化了后期的維護(hù)。憑借其高動(dòng)態(tài)的響應(yīng)特性，直接驅(qū)動(dòng)，高速特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過絲杠的技術(shù)指標(biāo)。

      2.旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)的直驅(qū)方案

       如圖所示，在使用力矩電機(jī)后，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸的輸出軸可以直接安裝到力矩電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，消除了大部分累積誤差，提高了設(shè)備的精度，簡(jiǎn)化了后期的維護(hù)。

       力士樂的IndraDyn T- 內(nèi)裝力矩電機(jī)，采用液體冷卻，最大力矩可達(dá)13,800Nm，適用于回轉(zhuǎn)類工作臺(tái)或者加工中心的旋轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動(dòng)。目前已應(yīng)用于靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)等回轉(zhuǎn)類設(shè)備中，工況良好。

       3.主軸運(yùn)動(dòng)的直驅(qū)方案

      如圖所示，使用高速內(nèi)裝電機(jī)后，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)鏈的結(jié)構(gòu)，主軸可以直接安裝到高速內(nèi)裝電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，消除了齒形帶等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的累積誤差，提高了主軸定位精度，簡(jiǎn)化了后期的維護(hù)。由于采用直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)用作高速主軸時(shí)，避免了皮帶副對(duì)高轉(zhuǎn)速的鉗制，可以充分發(fā)揮電機(jī)的高速特性。

      力士樂的IndraDyn H- 高速內(nèi)裝電機(jī)，采用液體冷卻，最高轉(zhuǎn)速30,000rpm，最大扭矩達(dá) 4,500 Nm，大范圍的恒定輸出功率，適合于數(shù)控機(jī)床的主軸直接驅(qū)動(dòng)。目前已應(yīng)用于車床、銑床的主軸應(yīng)用中，工況良好。

      力士樂IndraDyn L-直線電機(jī)，安裝尺寸緊湊，最大推力可以達(dá)到21,500N，再加上極小的推力波動(dòng)性，特別適合于高動(dòng)態(tài)、高精度的數(shù)控設(shè)備。力士樂直線電機(jī)被完全封裝在不銹鋼/鈦合金制成的金屬機(jī)箱內(nèi)，因而可以直接安裝在加工區(qū)域使用。目前應(yīng)用在直線送料等含有高動(dòng)態(tài)、高精度需求的設(shè)備中，工況良好。

      總體來看，直驅(qū)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)與數(shù)控機(jī)床制造的結(jié)合，大大促進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展。因傳動(dòng)鏈的簡(jiǎn)化，電機(jī)即可盡可能的靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)，大大提高了加工精度和加工效率。隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的成熟，加之直驅(qū)電機(jī)成本的不斷降低，未來采用直驅(qū)電機(jī)的數(shù)控產(chǎn)品會(huì)更快的加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，在航空航天、汽車制造及精密模具等制造領(lǐng)域中應(yīng)用前景廣闊。

      文/ 博世力士樂供稿