CNC-Werkzeugmaschinen entwickeln sich in Richtung Präzision, Hochgeschwindigkeit, Verbundwerkstoff, Intelligenz und Umweltschutz. Präzisions- und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung stellt höhere Anforderungen an den Antrieb und seine Steuerung, höhere dynamische Eigenschaften und Steuergenauigkeit, höhere Vorschubgeschwindigkeit und Beschleunigung, weniger Vibrationsgeräusche und weniger Verschleiß. Der Kern des Problems besteht darin, dass die traditionelle Übertragungskette vom Motor als Energiequelle zu den Arbeitsteilen über Zahnräder, Schneckengetriebe, Riemen, Schrauben, Kupplungen, Schaltkupplungen und andere Zwischenübertragungsverbindungen verläuft. In diesen Verbindungen entstehen eine große Rotationsträgheit, elastische Verformung, Spiel, Bewegungshysterese, Reibung, Vibration, Geräusche und Verschleiß. Obwohl in diesen Bereichen die Übertragungsleistung durch kontinuierliche Verbesserungen verbessert wird, ist das Problem grundsätzlich schwer zu lösen. Daher kommt das Konzept der „direkten Übertragung“ auf, d. h. der Eliminierung verschiedener Zwischenverbindungen vom Motor zu den Arbeitsteilen. Mit der Weiterentwicklung von Motoren und deren Antriebssteuerungstechnologie, elektrischen Spindeln, Linearmotoren und Torquemotoren sowie der zunehmenden technologischen Reife wird das Konzept des „Direktantriebs“ für Spindel-, Linear- und Drehkoordinatenbewegungen immer mehr zur Realität und zeigt zunehmend seine große Überlegenheit. Linearmotoren und ihre Antriebssteuerungstechnologie werden in Vorschubantrieben von Werkzeugmaschinen eingesetzt, wodurch die Getriebestruktur von Werkzeugmaschinen grundlegend verändert wird und die Maschinenleistung deutlich steigt.
DerMainAVorteile vonLim OhrMMotorFeedDFluss:
Großer Bereich an Vorschubgeschwindigkeiten: Kann von 1 (1) m/s bis über 20 m/min reichen, die aktuelle Schnellvorlaufgeschwindigkeit von Bearbeitungszentren hat 208 m/min erreicht, während die Schnellvorlaufgeschwindigkeit herkömmlicher Werkzeugmaschinen < 60 m/min beträgt, im Allgemeinen 20 bis 30 m/min.
Gute Geschwindigkeitseigenschaften: Die Geschwindigkeitsabweichung kann (1) 0,01 % oder weniger erreichen.
Hohe Beschleunigung: Die maximale Beschleunigung des Linearmotors beträgt bis zu 30 g, die aktuelle Vorschubbeschleunigung des Bearbeitungszentrums hat 3,24 g erreicht, die Vorschubbeschleunigung der Laserbearbeitungsmaschine hat 5 g erreicht, während die Vorschubbeschleunigung herkömmlicher Werkzeugmaschinen 1 g oder weniger beträgt, im Allgemeinen 0,3 g.
Hohe Positioniergenauigkeit: Durch den Einsatz einer Gitter-Regelung wird eine Positioniergenauigkeit von bis zu 0,1 bis 0,01 (1) mm erreicht. Durch die Vorwärtsregelung des Linearmotorantriebssystems können Spurfehler um mehr als das 200-fache reduziert werden. Dank der guten dynamischen Eigenschaften der beweglichen Teile und der feinfühligen Reaktion, gepaart mit der Verfeinerung der Interpolationssteuerung, kann eine Steuerung auf Nanoebene erreicht werden.
Der Hub ist unbegrenzt: Der herkömmliche Kugelumlaufspindelantrieb ist durch den Herstellungsprozess der Spindel begrenzt und beträgt im Allgemeinen 4 bis 6 m. Zum Verbinden der langen Spindel sind mehrere Hübe erforderlich, was sowohl vom Herstellungsprozess als auch von der Leistung her nicht optimal ist. Bei Verwendung eines Linearmotorantriebs kann der Stator unendlich länger sein, und der Herstellungsprozess ist einfach. Es gibt große Hochgeschwindigkeits-Bearbeitungszentren mit einer X-Achse von bis zu 40 m oder mehr.
Fortschritt vonLim OhrMMotor undIts DFlussCKontrolleTTechnologie:
Linearmotoren ähneln im Prinzip gewöhnlichen Motoren. Sie bestehen lediglich aus einer Erweiterung der zylindrischen Oberfläche des Motors und sind in den gleichen Typen wie herkömmliche Motoren erhältlich, z. B.: Gleichstrom-Linearmotoren, Wechselstrom-Synchron-Linearmotoren mit Permanentmagnet, Wechselstrom-Induktions-Asynchron-Linearmotoren, Schritt-Linearmotoren usw.
Als Ende der 1980er Jahre ein linearer Servomotor auf den Markt kam, der die Bewegungsgenauigkeit steuern kann, verbesserte sich mit der Entwicklung von Materialien (wie Permanentmagnetmaterialien), Leistungsgeräten, Steuerungstechnologie und Sensortechnologie die Leistung linearer Servomotoren kontinuierlich, während die Kosten sanken, was die Voraussetzungen für ihre breite Anwendung schuf.
In den letzten Jahren wurden beim Linearmotor und seiner Antriebssteuerungstechnologie in den folgenden Bereichen Fortschritte erzielt: (1) Die Leistung wird kontinuierlich verbessert (wie Schub, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Auflösung usw.); (2) Volumenreduzierung, Temperatursenkung; (3) eine große Abdeckung, um den Anforderungen verschiedener Arten von Werkzeugmaschinen gerecht zu werden; (4) erhebliche Kostensenkung; (5) einfache Installation und Schutz; (6) gute Zuverlässigkeit; (7) die Einbeziehung von CNC-Systemen in die unterstützende Technologie wird immer perfekter; (8) hoher Kommerzialisierungsgrad.
Die derzeit weltweit führenden Anbieter von Linearservomotoren und deren Antriebssystemen sind: Siemens, FANUC (Japan), Mitsubishi, Anorad Co. (USA), Kollmorgen Co., ETEL Co. (Schweiz) usw.
Veröffentlichungszeit: 17. November 2022
