直線電機在精密加工中的顯著優(yōu)勢
發(fā)布時間:2016/7/30 9:48:28 瀏覽次數(shù):6308因為直線電機具有結(jié)構(gòu)簡單、適合高速直線運動、初級繞組利用率高、無橫向邊緣效應(yīng)、容易克服單邊磁拉力問題、易于調(diào)節(jié)和控制、適應(yīng)性強以及高加速度八大優(yōu)勢，所以其在高精密加工中的應(yīng)用，具有十分顯著的優(yōu)勢。
超精密加工是制造業(yè)中的前沿科學(xué)，在工作尤其是國防工業(yè)中起著舉足輕重的作用，巡航導(dǎo)彈的慣性制導(dǎo)裝置陀螺儀，雷達(dá)的關(guān)鍵器件波導(dǎo)管，衛(wèi)星儀表上的精密軸承、大型集成電路等無不涉及到超精加工。在超精機床中，為進(jìn)行機床加工誤差的在線補償，以提高加工的形狀精度；為進(jìn)行某些特殊的非軸對稱表面的加工，都需要微量進(jìn)給裝置，高精度微量進(jìn)給裝置現(xiàn)已成為超精機床的重要關(guān)鍵裝置。
目前，臺灣上銀（HIWIN）直線電機在精密微進(jìn)給裝置中有著廣泛的應(yīng)用，其原理就是利用電致伸縮效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng)的變形量和電場強度的平方成正比。它能實現(xiàn)高剛度的無間隙位移；分辨力可達(dá)1.0~2.5nm；且變形系數(shù)大；有很高頻率，其響應(yīng)時間達(dá)100μs。為增大行程，一般電機都是由多片晶體串疊在一起粘合使用，尺蠖式壓電陶瓷電機則是通過三個單獨控制的管狀陶瓷壓電器件組成，其中A、B作徑向伸縮，以便夾緊和松開電機軸，而器件C作軸向伸縮，使電機軸產(chǎn)生軸向位移，實現(xiàn)步進(jìn)直線運動。
美國LLL國家實驗室的DTM-3大型金剛石車床和LODTM大型光學(xué)金剛石車床、英國Cranfieid公司的OAGM2500大型精密機床都已采用了電致伸縮式微量進(jìn)給裝置。
超聲波電動機（USM）是國內(nèi)外日益受到重視的一種新型直接驅(qū)動電機，廣義地說也是一種壓電陶瓷電動機，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將材料的微觀變形通過共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子或者滑塊的宏觀運動，壓電陶瓷在適當(dāng)?shù)碾妷鹤饔孟驴梢孕纬蓡我环较虻倪\動的行波。轉(zhuǎn)子以適當(dāng)?shù)膲毫ψ饔糜趶椥泽w表面上，則將在質(zhì)點摩擦力的驅(qū)動下產(chǎn)生運動。改變行波方向，則轉(zhuǎn)子反向。
在超精密加工中，為了要加工出形狀精度高的非球曲面，要求超精機床的進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)有很高的分辨力，達(dá)到每脈沖移動量為0.01μm，國外已有幾家著名大公司擁有該產(chǎn)品，但對我國禁運。目前國內(nèi)國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等正開展此方面的研究。超聲波電動機具有小型輕量、響應(yīng)速度快、無電磁干擾以及低速大轉(zhuǎn)矩等特點，行程在10cm范圍內(nèi)可取代傳統(tǒng)的電磁電機。帶有反饋閉環(huán)控制的步進(jìn)驅(qū)動超聲電動機，其步進(jìn)分辨率約0.01μm，有望代替機械式摩擦驅(qū)動方式。日本東京大學(xué)研制的聲表面波式直線USM，步進(jìn)分辨力高達(dá)5nm。 2.3 在異形截面加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。
采用直線電機的直線運動，運動機構(gòu)由于具有響應(yīng)快、精度高的特點，已成功地用于異型截面工件（汽車發(fā)動機活塞、波瓣形軸承外環(huán)滾道、活塞環(huán)及凸輪等）的計算機控制的精密車削和磨削加工。與傳統(tǒng)的采用“靠模”加工異型內(nèi)外圓輪廓的方法相比，具有編程修改靈活、加工精度高的特點，十分適合多品種、小批量產(chǎn)品的加工。
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