机床使用中的多种驱动器

研磨者

人们通常不能仅仅通过观察就获悉机床使用的各种驱动技术细节。原则上讲，如果想完成需要执行的动作，选择主驱动进给驱动或者辅助驱动都有可能。 8 k% Q0 x/ Q$ b! Q6 h3 ` Y3 `9 h7 \0 c　　主驱动器：主驱动器主要采用闭环控制方式，大多会使用同步或异步电机。实际应用包括车机、铣床和磨床以及加工中心所使用的配套电机(kit motor)或主电机(housed motor)。带主电机的传统主轴驱动器是一种广泛使用的主驱动器，多数采用空气冷却。如果考虑到间接或派生成本，这种方式较电机主轴系统的成本会低一些。 ( S# m% ?0 g" i8 j, o2 H1 @ , ^( E# b, f- d2 \* l　　另一方面，在主轴中加入齿轮箱可以将角速度和转矩转化到机加工任务中，但是反过来，齿轮箱会产生多余的径向力、带来噪声并增加磨损。 , g6 b2 T* v; z, d9 t! w- Y　　同时，使用配套电机(带有集成主轴)的主驱动器在技术上日臻成熟。由于可以不使用齿轮箱和离合器，这些驱动器能够在不受剪力的情况下进行绕心旋转运动；而由于可以长时期平滑运行且受到的磨损极小，这些驱动器得以脱颖而出，尤其是在进行高性能机加工时。 , b1 N/ }6 F4 c# p1 p2 U　　目前，产生更高力矩需要的成本依然很高，因为这意味着必须在机轴中集成行星齿轮或选择更大功率的电机。为了实现定期检修和维修，将监视传感器集成到主轴上以便获得测量数据将成为一种标准。而利用油、空气或乙二醇进行冷却也依然必不可少。 　　进给驱动器：进给驱动技术的选择主要集中在机电或液压系统之间。为了进行正确的抉择，有必要仔细考虑两系统所特有的优缺点。在机电式进给驱动器中，装配滚珠丝杠的伺服电机目前处于主导地位，它能够将旋转运动转换为线性运动。在这里，同步主电机成为首选，因为它们能够满足进给驱动器较主驱动器对定位、同步操作以及动力学等方面提出的更高要求。 , ~0 ]& H0 W+ R$ X% T/ w3 s, p# v 　　由于进给驱动器系统具有很高的静态刚度，因而适用于多种应用场合，而且也一直被人们视为传统选择。但是它有一个缺点，那就是易磨损。根据安装条件和所需力矩强度的不同，伺服电机可以直接或间接(例如通过同步传动带)连接到主轴。虽然直线电机原理早在19世纪就已经面世，但是该技术直到90年代初才得以进入机床工具应用领域。当时，Rexroth公司装配了第一台带有直线电机的串励电机。这种驱动器具有抗磨损、高刚度以及良好动态性能等优点，可以获得令人满意的卓越品质。这意味着，与带有间接位置检测系统的滚珠丝杠装配相比，这种驱动器在长时间内可以保证系统具有更高精度的无故障操作。 　　负载能力 $ ^' l+ T4 m* T# E7 O2 S* g3 h 　　驱动器的负载能力是限制其使用的一个方面。当然，这并不意味着面对较大阻力时，就不能使用滚珠丝杠装配和液压驱动解决方案。另一个衡量电机驱动器的主要标准，是测量其实际对机床部件的支持能力，例如带有最大允许滑动速度的切屑罩(swarf cover)和具有阻尼行为的机架导轨。直线电机驱动器带来的好处由于相关投资成本的增加而大打折扣，截至目前，这一缺点阻碍了该驱动技术在全球范围内取得突破