数控磨床采用高性能直线电机进给试验和研究.pdfVIP

精密制造与 自动化 2011年第3期 数控磨床采用高性能直线电机进给的试验与研究 徐汉新 (上海机床厂有限公司 上海200093) 摘 要 介绍了数控磨床采用高性能直线电机进给的试验与研究过程。重点分析了直线电机的应用情况及需要考 虑的配套项 目。根据直线电机在MK1432／H万能外圆磨床上的应用。验证了采用直线电机比采用传统的丝杆进给 机构的性能指标和动态特性有了很大的改善。研究结果表明，数控万能螺纹磨床采用了高性能直线电机进给功能 部件后，重复定位精度可达 1gm。这项成果已应用于非圆工件磨削随动机构的驱动系统，可为其他数控磨床实现 高精度进给提供参考。 关键词 直线电机 零机械传动 高精度 高动态特性 围绕关于 “用于数控磨床的高性能直线 电机进 最大磨削长度 500mm 给功能部件 ” 的课题展开， 目前开发了适用于数 砂轮直径 400mm 控磨床 的直线 电机驱动方案 。方案具备高精度、高 通过对该机床 的改造，在螺纹磨床 的制造实力 动态特性和大行程的特点，可满足磨床高精度进给 上将有所突破 ，可 以填补空 白。此外，由于该项技 的要求，具有很高的实用价值。 术的通用性，可以为其它产品的设计提供借鉴，增 经过近 3年的制造、试验与研究，目前 已经完 强了整体竞争力。 成各项试验 ，达到了预期的目标，实现了磨床采用 SK7520／H 数控螺纹磨床所采用的床身材料为 高速高精度进给功能部件的研发任务 。 人造花 岗岩，有 良好的吸振性与磨削尺寸稳定 性 。特别是其 良好的吸振性 (其材料的阻尼系数为 1 结构分析 铸铁的 6．5倍)对于磨床来说尤为重要，在精磨阶 传统的螺纹磨床 台面一般都 由滚珠丝杠驱 段较小的振动就有可能在磨削工件表面留下明显 动，台面行程都要受丝杠本身行程 的限制，螺纹 振纹。工作台主体材料为低应力优质铸铁铸件，铸 磨床磨削螺纹的长度必须小于其本身台面丝杠的 铁作为机床最常用的基础材料，拥有 良好的综合机 行程，要磨削长丝杠就必须有更长的丝杠驱动机 械性能及经济性，可加工性也很出色，因此容易获 床。而随着丝杠长度的增加，势必给机床的精度、刚 得较高的精度。 性、经济性等各方面带来负面影响。直线电机驱动 在直线 电机选型方面，需要综合考虑项 目要 系统可 以根据需要，通过增加次级数量的方式无限 求、性价 比、系统兼容性等方面的因素 。直线电机 地增加行程，从而为磨削长精密丝杠提供了良好的 有关的特性将直接影响到整个系统的性能。目前市 条件。对于长距离、准确定位和具有一定速度且承 场上 已有多家厂商可 以提供直线 电机 ，但是 由于没 受一定载荷的直线运动，大都是机床设计制造的一 有统一的标准，相互间互换性较差。而在内部结构 项难题 。如要达到高精度 ，通常需要采用小导程滚 设计上，不同制造厂的产品又趋于雷同，主要性能 珠丝杠 ，这极大地限制了移动速度 。为了得到 良好 指标均相近 (不同厂商直线驱动系统的性能差异主 的刚度与经济性，大多长距离直线运动都是采用齿 要在驱动器)。 轮齿条副传动，但是，齿轮齿条副又无法满足高精 基于系统成套化