第八章高速数控机床及其技术.pptVIP

　　由上所述，直线电动机是由旋转电动机演变而来的，因此，当在初级的多相绕组中通入多相电流后，会产生一个气隙磁场，这个磁场的磁通密度波是直线移动的，称为行波磁场。直线电动机的工作原理如图8－14所示。显然，行波的移动速度与旋转磁场在定子内圆表面上的线速度是相同的，称为同步速度，大小可用下式表示： vs=2fτ 其中，vs为同步速度；f为电源频率；τ为极距。 图8－14直线电动机的工作原理图 　　在行波磁场的切割下，次级中的导条将产生感应电动势和电流，所有导条的电流和气隙磁场相互作用，产生切向电磁力(图中只画出一根导条)。如果初级是固定不动的，那么次级就沿着行波磁场行进的方向作直线运动。若次级移动的速度用v表示，则转差率的大小为 次级移动速度为 v=(1-s)vs 这表明直线感应电动机的速度与电源频率及电动机极距成正比，因此，改变极距或电源频率都可改变电动机的速度。 　　3）直线电动机与机床工作台的连接方式 　　图8－15为感应异步直线电动机截面图，它采用的是动短初级、定长次级的结构形式。带三相绕组的初级6通过冷却板3(内有多路冷却油道)，用固定螺钉5反装在工作台4上。带栅条的次级2通过冷却板1用固定螺钉8装在直线电动机的底座7上，然后再固定在机床床身上。 图8－15感应异步直线电动机截面图 　　从工作台的角度看，直线电动机驱动的工作台是直线电动机的初级载体，同时为了减小摩擦、保证正确的运动导向和防止颠覆力矩，通常在工作台下平面上安装有4个与滚动导轨相连的滑块，工作台与动短初级和滑块的连接如图8－16所示。 图8－16工作台与动短初级和滑块的连接 　　4）直线电动机驱动进给单元的合理布局 　　根据直线电动机的安装方式，进给单元的结构布局可分水平与垂直两种方式。图8－17所示为水平布局方式，它的优点是：结构简单，安装维护方便，工作台高度较小。缺点是：初级与次级间的电磁吸力与工作台重力的方向相同，如果工作台的刚度不足，将会使初级与次级间的间隙减小，从而影响直线电动机的正常工作。因此，水平布局方式的进给单元只宜用于小于中等载荷的情况。 　　水平布局方式又可分为单电动机驱动(见图8－17（a）)与双电动机驱动(见图8－17（b）)两种。 图8－17直线电动机的水平布局方式 (a)单电动机驱动；(b)双电动机驱动 　　单电动机驱动布局方式的特点是：结构简单，工作台两导轨间的跨距较小，测量装置的安装与维修方便，适合要求推力不大的场合。 　　双电动机驱动布局方式的特点是：合成推力大，两导轨间的跨距较大，工作台受电磁吸力的变形较大，对工作台的刚度要求较高，安装也较困难，测量与控制也较复杂，故只适用于特殊场合。 　　垂直布局方式均为双电动机驱动，如图8－18所示。 图8－18直线电动机的垂直布局方式 (a)外垂直安装；(b)内垂直安装 　　5）直线电动机驱动进给单元的其他结构装置 　　（1）导轨。由于直线电动机进给单元的运动速度高，工作时导轨将承受很大的动载荷和静载荷，并受到多方面的颠覆力矩。另外，工作台与导轨的摩擦也会影响进给单元的加速度和发热等。因此必须选用高精度、高刚度和承载能力大的导轨结构，同时选用摩擦系数小的材料。图8－19是四向等截面圆弧接触型高速高刚度滚动导轨。这种滚动导轨的摩擦系数仅为0.02，且动、静摩擦系数相差很小，可有效地避免发热和爬行，可以预加载荷和消除反向间隙，其刚度高，承载能力大，使用寿命长，能较长期保持工作精度。 图8－19四向等截面圆弧接触型高速高刚度滚动导轨 　　（2）测量系统。由于直线电动机的动子直接与工作台相连，因此只能构成闭环系统。通常选用机构精密光栅尺作为工作台位置检测元件。 　　（3）散热装置。由于直线电动机工作时会产生大量的热量，因此必须采取散热措施。直线电动机的初级、次级与工作台和导轨连接时，中间都有冷却板装置，这样就可以由通入冷却板中工作的介质将热量带走。 　　（4）防磁装置。由于直线电动机的磁场是开式的，很容易吸附磁性物质从而影响加工精度，因此必须采取防磁措施。如采用三维折叠式密封罩将整个机床都遮蔽起来。 　　6)直线电动机驱动的适用场合 　　由于直线电动机驱动可以获得高速度和超高速（60～180m/min或更高）、高加速度（1.0～10g）、长行程和高精度，因此可用于高档高速加工中心以及其他类型的高速和超高速数控机床。 8.5高速刀具系统 8.5.1高速切削对刀具系统的要求 　　1．高速刀具系统的基本构成 　　高速刀具系统如图8－20所示，它由刀具、过渡装置、刀具夹紧套和主轴刀具定位面等部分构成。正是由于机床处于高速运转状态，才使得高速刀具系统与传统刀具系统在材料、结构和接口等方面有着很大的不同。 图8－20高速刀具系统的