機床使用中的多種驅動器概念

分類  >  機床 >
tags:    時間:2014-03-12 02:37:10
機床使用中的多種驅動器概念簡介
    我們通常不能僅僅通過觀察就獲悉機床使用的各種驅動技術細節。原則上講,如果想完成需要執行的動作,選擇主驅動進給驅動或者輔助驅動都有可能。  動器:主驅動器……
機床使用中的多種驅動器概念正文

    我們通常不能僅僅通過觀察就獲悉機床使用的各種驅動技術細節。原則上講,如果想完成需要執行的動作,選擇主驅動進給驅動或者輔助驅動都有可能。

動器:主驅動器主要採用閉環控制方式,大多會使用同步或非同步電機。實際應用包括車機、銑床和磨床以及加工中心所使用的配套電機(kit motor)或主電機(housed motor)。帶主電機的傳統主軸驅動器是一種廣泛使用的主驅動器,多數採用空氣冷卻。如果考慮到間接或派生成本,這種方式較電機主軸系統的成本會低一些。

另一方面,在主軸中加入齒輪箱可以將角速度和轉矩轉化到機加工任務中,但是反過來,齒輪箱會產生多餘的徑向力、帶來雜訊並增加磨損。

同時,使用配套電機(帶有集成主軸)的主驅動器在技術上日臻成熟。由於可以不使用齒輪箱和離合器,這些驅動器能夠在不受剪力的情況下進行繞心旋轉運動;而由於可以長時期平滑運行且受到的磨損極小,這些驅動器得以脫穎而出,尤其是在進行高性能機加工時。

目前,產生更高力矩需要的成本依然很高,因為這意味著必須在機軸中集成行星齒輪或選擇更大功率的電機。為了實現定期檢修和維修,將監視感測器集成到主軸上以便獲得測量數據將成為一種標準。而利用油、空氣或乙二醇進行冷卻也依然必不可少。

進給驅動器:進給驅動技術的選擇主要集中在機電或液壓系統之間。為了進行正確的抉擇,有必要仔細考慮兩系統所特有的優缺點。在機電式進給驅動器中,裝配滾珠絲杠的伺服電機目前處於主導地位,它能夠將旋轉運動轉換為線性運動。在這裡,同步主電機成為首選,因為它們能夠滿足進給驅動器較主驅動器對定位、同步操作以及動力學等方面提出的更高要求。

由於進給驅動器系統具有很高的靜態剛度,因而適用於多種應用場合,而且也一直被人們視為傳統選擇。但是它有一個缺點,那就是易磨損。根據安裝條件和所需力矩強度的不同,伺服電機可以直接或間接(例如通過同步傳動帶)連接到主軸。雖然直線電機原理早在19世紀就已經面世,但是該技術直到90年代初才得以進入機床工具應用領域。當時,Rexroth公司裝配了第一台帶有直線電機的串勵電機。這種驅動器具有抗磨損、高剛度以及良好動態性能等優點,可以獲得令人滿意的卓越品質。這意味著,與帶有間接位置檢測系統的滾珠絲杠裝配相比,這種驅動器在長時間內可以保證系統具有更高精度的無故障操作。

負載能力

器的負載能力是限制其使用的一個方面。當然,這並不意味著面對較大阻力時,就不能使用滾珠絲杠裝配和液壓驅動解決方案。另一個衡量電機驅動器的主要標準,是測量其實際對機床部件的支持能力,例如帶有最大允許滑動速度的切屑罩(swarf cover)和具有阻尼行為的機架導軌。直線電機驅動器帶來的好處由於相關投資成本的增加而大打折扣,截至目前,這一缺點阻礙了該驅動技術在全球範圍內取得突破。 
<td fluid accumulator)中汲取能量,這意味著輸入功率最多可減少80%。

輔助驅動器:談到輔助驅動器,現在有各式各樣的解決方案。在機床的一系列輔助驅動功能中,既沒有哪種方案形成了明顯的發展趨勢,也沒有那一種經過反覆考驗能夠脫穎而出。選擇何種解決方案完全取決於實際驅動情況的需求。因而,對於一個功能順序確定的機床組,將多種類型的驅動技術結合在一起的情況非常尋常。實際應用中不乏此類現象,例如,人們可以把驅動刀架垂直或對角移動的機電驅動器與液壓或氣動式重力補償裝置結合使用。這裡,可以將重力補償廣義理解為一種被動的輔助驅動器,其任務是補償被移動物體的質量。重力補償的實現手法有很多種,其中應用最廣泛的是帶有液壓流儲壓器的液壓方案。如果需要補償的重力值很小,那麼可以使用帶氣墊的板簧(pneumatic gas spring)完成補償。這些解決方案的優點就在於其靈活的動態行為和良好的能量平衡能力。

由於重量小、控制結構簡單以及移動速度快,氣動驅動非常適於安裝在裝/卸設備(handling device)中。這種方式也適合於質量較小的進給和負載單元,因此可以將這些單元統一歸併到生產過程的工件流中。在機床中,夾緊刀具和工件極為重要,因為處理結果的質量在極大程度上受夾緊過程的準確性和反覆性影響。液壓夾板是專用輔助驅動器的代表,由於易於實現自動化,因而在帶有工件自動裝卸的機床中應用尤為普遍。

結論:機床中可以使用多種電氣、液壓、機電和氣動驅動方案完成驅動任務。設計工程師及其小組需要考慮到各種約束進而決定採用何種驅動方案來完成任務。深入了解各種技術的優秀自動化供應商,也應當充分比較各種技術的優缺點並據此向用戶提出建議。

Bookmark the permalink ,來源:
One thought on “機床使用中的多種驅動器概念