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                滚珠丝杠与直线电机性能比较
                作者:管理员    发布于:2018-06-07 17:01:53    文字:【】【】【
                摘要:1845年英国人就已经发明了直线电动机,但当时的直线电动机气隙过大导致效率很低,无法应用。19世纪70年代科尔摩根也推出过,但因成本高能率低限制了它的发展......

                1845年英国人就已经发明了直线电动机,但当时的直线电动机气隙过大导致效率很低,无法应用。19世纪70年代科尔摩根也推出过,但因成本高能率低限制了它的发展。直到20世纪70年代以后,直线电机才逐步发展并应用于一些特殊领域,20世纪90年代直线电》机开始应用于机械制造业,现在世界一些技术先进的加工中心厂家开始在其高速机床上应用,国外知名企ㄨ业例如DMG、Ex-cell-O、Ingersoll、CINCI ATI、GROB、MATEC、MAZAK、FANUC、SODICK都陆续推出使用直线电机的高速高精加工中心。

                随着直接驱动技术的发ξ展,直线电机与传统的“旋转伺〇服电机+滚珠丝杠”的驱动方式的对比引起业界的关注。

                HIWIN做为世界线性产品的领导¤者,在滚珠丝杠和线性滑轨方面取得成功后,于近几年自行研发和生产了直线电机,并且在高速高精领域♀取得不错的业绩。

                下面主要参考HIWIN公司的先进的高速静音式丝杠 SUPER S 系列(DN值达22万)和HIWIN的直线电机在几个主要特性上做一些比较,为相关业者提供一个参考。

                速度比较:

                速度方面直线电机具有相当大的优势,直线电机速度达到300m/min,加速度达到10g;滚珠㊣丝杠速度为120m/min,加速度为1.5g。从速度上和加速度的对①比上,直线电机具有相当大的优势,而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高,而“旋转伺⊙服电机+滚珠丝杆”在速度上却受到限制很难再提高较多。

                从动态响应上@因为运动惯量和间隙以及机构复杂性〒等问题直线电机也占有绝对的优势。

                速度@ 控制上直线电机因其响应快,调速范围更宽,可以实现启动瞬间达到较高转速,高速运行时又能迅速停止。调速范围可达到1:10000。

                精度比较:

                精度方面直线电机因传动机构简单减少了插补滞后的问题,定位精度、重现精度、绝对精度,通过位置检测反馈控制都会较“旋转伺服♀电机+滚珠丝杠”高,且容№易实现。

                直线电机定位精度可达0.1μm。“旋转伺服电机+滚珠丝杠”较高达到2~5μm,且要求CNC-伺服电机-无隙连轴器-止推轴承-冷却系统-高精度滚动导轨→ξ-螺母座-工作台闭环整个系统的传动部分要轻量化,光栅精度要高。

                若想达到较高平稳性,“旋转伺服电机+滚珠丝杠”要采取双轴驱动,直线电机是高发热部件,需采取强冷措施,要达到相同目的,直线电机则要付出更大的代价。

                价格比较:

                价格方面直线电机的价格要高出很多,这也是限制直线电机被更广泛应用的原因。

                能耗比较:

                直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+滚珠丝杠”一倍以上,“旋转伺服电机+滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部◣件,直线电机可靠性受控制系统稳定性影响,对周边的影响很大必须采取有效隔磁与防ぷ护措施,隔断强磁场对滚动导轨的影响和对铁屑磁尘的吸附。

                通过以下这个例子更容易使大家了解直线电机和“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的一些特点:

                日本某公司超高速龙门式加工中心。X、Y轴采用直线电动机▽驱动V=120m/min。该公司为何不应用“旋转伺服电机+滚珠丝杠(HIWIN SUPER S 系列)”?因为SUPER S虽然DN值已经历了从传统丝杠7万到15万再到22万的提速进程,但由于存在纯△机械传动的软肋,其线速度、加速度、行程范围的增加总是有限的。若选用Φ40×20mm的产品,则vmax=110m/min,因nmax=5500r/min转速很高,行程范围受临界转速Nc的制约显▂然不可能太长。若采用大导程Φ40×40mm产品,则Vmax=220m/min,这显然又不能满足定位精度高的场合。能达到DN值22万々从一个侧面反映了HIWIN的设计、制造水准。如果我◆们选择Φ40×20(双头)mm产品,在n≈4000~5000r/min,V=80~100m/min状态下使用,其安全性、可靠性、工作寿命均可高于预期值。事实上到目▓前为止,在高速高精CNC金切机床中(CNC成形≡机床除外)速度V≥120m/min仍采用SUPER S系列驱动的成功范例未见到。实际上“旋转伺服电机+滚珠丝杠”的较佳应用场合是:要求V=40~100m/min,加速度0.8~1.5(2.0)g,精度P3级以上的中档高速数控装备和部分好数控装备◢。


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