Aplicación y problemas comunes del motor lineal en máquinas herramienta CNC
Con el desarrollo continuo de las industrias de alta tecnología como la defensa, aeroespacial, automotriz y microelectrónica, las demandas más altas se colocan en la industria manufacturera. El mecanizado de velocidad ultra alta y el mecanizado de precisión ultra se han convertido en los dos temas del futuro desarrollo de la industria de la máquina-herramienta. El sistema tradicional de accionamiento de alimentación de la máquina es el mecanismo de "motor rotativo + husillo de bolas". Este tipo de sistema de accionamiento involucra muchas partes intermedias, gran inercia de movimiento, y el propio tornillo de bola tiene limitaciones físicas, por lo que la velocidad lineal, la aceleración y la precisión de posicionamiento son limitadas, lo que no puede satisfacer las necesidades de mecanizado de alta velocidad y alta precisión. ; El motor lineal ha atraído la atención de las personas. Produce directamente movimiento lineal, estructura simple, inercia de movimiento pequeño, alta rigidez del sistema, buenas características de respuesta rápida, posicionamiento preciso a alta velocidad y gran empuje, especialmente velocidad de movimiento y aceleración más alta que un husillo de bolas. Varias veces, el horario de trabajo puede ser infinitamente largo, con menos mantenimiento y larga vida. Estas ventajas lo convierten en un componente ideal para las unidades modernas de alimentación de máquinas.
Los problemas técnicos clave de los motores lineales en aplicaciones de máquina-herramienta son principalmente para los motores lineales de CA en sistemas de servo de alimentación de máquina-herramienta. También se dividen en tipos síncronos e inductivos. Con el advenimiento de los materiales de imán permanente de neodimio hierro boro (NdFeB) de tierras raras y la mejora del rendimiento de los costos, el desarrollo de motores lineales síncronos de imán permanente se ha convertido en la corriente principal y más ampliamente utilizado. Tomando como ejemplo la aplicación de dichos motores lineales en máquinas herramienta de alta velocidad y alta precisión, se analizan los problemas clave que deben superarse.
I. Problemas adiabáticos y de disipación de calor Cuando el motor lineal de imán permanente está funcionando, la bobina se calentará debido a la pérdida de cobre y hierro, lo que trae varios efectos negativos:
(1) Daño anterior o daño a la capa de aislamiento de la bobina, haciendo que la bobina sea inconveniente para pasar una corriente más grande, de modo que no se pueda generar un mayor empuje.
(2) Un aumento en la temperatura cambiará el punto de operación del imán permanente.
(3) Si el calor se transfiere a la mesa de la máquina o al riel de guía, la deformación térmica afectará la precisión del mecanizado. Por lo tanto, especialmente para los motores lineales de gran empuje de placa plana, la temperatura debe reducirse. La temperatura máxima del acero magnético no debe superar los 70 ° C, y la temperatura de la bobina no es superior a 130 ° C. Para bobinas móviles y motores lineales de imanes en general, la parte de la bobina se puede enfriar; sin embargo, el motor lineal magnético móvil bajo requisitos de ultra-precisión debe adoptar un método de enfriamiento de agua de doble capa con un sistema de monitoreo de sensores de temperatura. Los motores lineales en forma de U generalmente no requieren medidas de enfriamiento debido a causas estructurales.
En segundo lugar, el aislamiento magnético y los problemas de protección El fluido de corte de la máquina, las limaduras de hierro, el polvo, etc. pueden contaminar el motor e incluso bloquear el espacio de aire, por lo que el motor debe estar cerrado.
El imán permanente de acero tiene un fuerte atractivo para los materiales ferromagnéticos. Por razones de seguridad, debe estar blindado magnéticamente y cerrado con una cubierta de acero inoxidable. Debería haber un dispositivo de absorción de impactos y un interruptor de límite electrónico en ambos extremos del motor lineal para evitar la colisión del motor fuera de control. Para proteger el cable de la línea de remolque, el cable de señal de salida debe estar blindado.
En tercer lugar, se requiere que los rieles de guía lineal soporten la carga, se adapten al movimiento a alta velocidad y garanticen la precisión. El riel guía debe considerar el tamaño de la carrera, las características mecánicas, la precisión y la capacidad de velocidad.
En general, las guías lineales rodantes (de bola o de rodillo) se utilizan para garantizar el paralelismo durante la instalación. Para requisitos de ultra-precisión, se puede utilizar una guía aerostática.
Con la innovación continua del proceso de fabricación de motores lineales, la escala de producción y la disminución en el precio de los materiales de imán permanente y los productos electrónicos, el costo de los motores lineales disminuye a una tasa del 20% por año, y las perspectivas de aplicación En máquinas herramientas son amplias. Pero esta aplicación es una cosa nueva después de todo, ya sea un motor lineal en sí mismo o una tecnología CNC compatible, el potencial es grande. China es un gran país de fabricación y tiene un largo camino por recorrer para desarrollar equipos CNC de alta gama.
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