机床的驱动方案分析介绍

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粗看一眼-机床，往往看不到安装在内的绝大部分的驱动技术的细节。一台加工中心的图解，原理上显示了选择用于要实现的运动的主驱动器，进给驱动器和辅助驱动器的各种不同的可能性。在此，力士乐可以为机床提供驱动和控制系统的完整解决方案。

　　主驱动器

　　对于主驱动器来说，最主要的是采用闭环控制的同步电机和异步电机。它们被作为组合式电机和封闭式电机使用在车床，铣床，磨床，以及加工中心里。

　　传统的使用封闭式-电机进行驱动的主轴驱动，很大部分是空气冷却的，他们的使用非常普遍。和电机主轴相比，在考虑到两种系统次级费用的情况下，它被认为是经济的方案。变速箱的中间换档使得一方面使转速和扭矩可以和加工的需要相匹配，另一方面，变速箱产生不受欢迎的径向力，噪声和加剧磨损。

　　使用带有主轴集成的组合式电机的主轴驱动观在技术水准上已经完全成熟。因为可以去掉变速箱和离合器，在这种驱动中，可以实现没有径向力和完全中心的回转运动，它以长时间的平稳运动和最低磨损为标志，特别适用于大功率的切削作业。

　　产生大扭矩目前还很复杂，要么必须在主轴上集成一个（行星轮）变速器，要么必须选择大功率电机。为了进行预防性的维护和维修，现在已经开发出作为标准件的集成在轴上的监控 传感器，用于进行测量数据采集，而使用油、空气或者乙二醇进行冷却则是必不可少的！

　　进给驱动器

　　进给驱动可以采用机电一体化或者液压系统来实现。根据不同的特定驱动技术的优缺点进行选择。

　　现在世界上的机电一体化进给驱动绝大部分使用带有滚珠丝杠传动系统的伺服电机，将旋转运动转换成直线运动。与主驱动器不同，在这里，从对定位精度，同步和动态性能的高要求的角度出发，首选同步封闭式电机。

　　这种驱动系统由于其很高的静态刚度，可以应用在很许多领域并已经成为传统方案，但是，磨损很大，根据安装情况和所要产生的转矩的大小，伺服电机直接或者通过一条齿型带与主轴相连。

　　尽管电机直线电机的原理在十九世纪就已经发明，但是，这种技术直到九十年代才开始在机床上应用。当时力士乐为第一批系列机床配备了直线电机。这种驱动器的无磨损，高强度和高动态的组合特性受到了普遍的欢迎。因此，与可比较的带有间接位移测量系统的滚珠丝杠传动系统相比，它能够保证具有高精度的长期无故障运行。

　　使用的局限性一方面在于驱动器的承载能力：因此，对于有大切削力的场合，放弃使用滚珠丝杠传动系统或者液压驱动方案还是不可能的。另一方面在与其他涉及到的机器部件，例如，切削护罩的最大允许移动速度以及导轨滑台的阻尼性能也限制了驱动器的使用界限。直线电机驱动技术的优点与相关的投资成本相比较，也阻碍了这种驱动技术目前为止在世界范围的突破。

　　当以考虑液压进给驱动的优点为主的时候，才采用这种驱动。主要用在小安装空间、要求高动态特性或者大进给驱动力的场合。不言而喻，对于液压进给驱动系统来说，必须能够实现微米级的精确定位。

　　具体的实际应用一直要求液压线性驱动必须能长期无间隙工作，并且比滚珠丝杠传动系统的使用寿命更长。对于电动式进给驱动，必须安装相应的功率（力矩和转速），而液压驱动轴则以压力液体蓄能器中根据需要获得能量，因此，安装功率可以降低80%。

　　辅助驱动器

　　辅助驱动的方案非常多样化，从机床上的辅助驱动功能中可以看出明显的趋势，性能得到验证的方案被广泛采用，根据是否可以最好的满足当前的驱动要求来进行选择。并不奇怪，在一个机械制造单元中使用不同类型的驱动技术来实现闭环的功能流程，举例来说，在一个直立或者是倾斜运动的机器滑台上使用机电一体化驱动，再与液压的或者气动的重量补偿装配合使用。进一步说，可以将这里重量补偿装置看作是被动的辅助驱动器，它的任务是补偿运动部件的重力。它有很多种类型，带压力油蓄能器的液压方案被广泛采用。对于较小的补偿重力，可以使用一个气动的气体弹簧来实现补偿功能。这种方案的优点是，很好的动态匹配特性和较低的能量消耗。

　　气动驱动系统由于它很小的自重，简单的控制结构和快速移动特性，而非常适合在搬运装置中安装。适合于小重物的上料和装载装置中，因此，可以集成在加工流程的工件转运中。

　　在机床中，刀具和工件的装夹意义非常重大，因为装夹流程的准确性和重复精确性对加工结果的质量有决定性的影响。

　　液压紧夹系统也属于辅助驱动的一种类型，并且由于它的很好的自动化性能而主要用在无人操作的工件上料和下料的机器上。

　　夹紧部件的大的夹紧力密度使得夹具的结构可以做到最小。

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