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tbi滚珠丝杠与直线电机理论

来源:    作者:admin      发布日期:2020-04-14 17:10    |     关注: 183

<b>滚珠丝杠SFV重负荷外循环型-TBI滚珠丝杆</b>

直线电机-tbi滚珠丝杠理论早已在19世纪末就已经出现,但是直至20世纪50年代中期,直线电机-精密滚珠丝杠 的应用才得到了快速发展。至90年代中期,世界上已经有多家公司制造出直 线电机传动装置,并率先在高速机床的进给机构中实现应用。我国对直线电机-滚珠丝杠的研 究和应用开始于上世纪70年代,限于磁性材料、控制技术、冷却方法等限制,大规 模应用一直较为缓慢。从速度上和加速度的对比上,直 线电机具有相当大的优势,而且直线电机-滚珠丝杠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+直线电机-滚珠丝杠”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-滚珠丝杠也占有绝对的优 势。 速度控制上直线电机-滚珠丝杠因其响应快,调速范围更宽,可以实现启动瞬间达到最高转速 ,高速运行时又能迅速停止。
tbi做为世界线性产品的领导者,在直线电机-滚珠丝杠价格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-滚珠丝杠,并且在高速高精领域取得不错的业绩。 下面主要参考pmi公司的先进的高速静音式丝杠 和pmi的直线电机-滚珠丝杠在几个主要特性 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-滚珠丝杠具有相当大的优势,直线电机-滚珠丝杠速度达到300m/min,加速度达到 10g;直线电机-滚珠丝杠速度为120m/min,加速度为1.5g。
近年来,中国步入先进制造业的产业发展与升级阶段,2002 年上海磁悬浮列车的开通,标志直线电机-滚珠丝杠在中国的研究、应用和发展进入到一个新 的阶段,并逐步缩小与世界领先之间的差距。 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,但因成本高效率低限制了它的发 展。直到20世纪70年代以后,直线电机-滚珠丝杠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-滚珠丝杠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陆续推出使用直线电机-滚珠丝杠的高速高精加工中心。调速范围可达到1:10000。
精度比较: 精度方面直线电机-滚珠丝杠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+直线电机-滚珠丝杠”高,且容易 实现。 直线电机-滚珠丝杠定位精度可达0.1μm。“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”最高达到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-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+直线电机-滚珠丝杠”要采取双轴驱动,直线电机-滚珠丝杠是 高发热部件,需采取强冷措施,要达到相同目的,直线电机-滚珠丝杠则要付出更大的代价。
价格比较: 价格方面直线电机-滚珠丝杠的价格要高出很多,这也是限制直线电机-tbi滚珠丝杠被更广泛应用的原因。 能耗比较: 直线电机-滚珠丝杠在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”一倍以上,“旋 转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部件,直线电机-滚珠丝杠可靠性受控制系统 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-滚珠丝杠和“旋转伺服电机+直线电机-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+直线电机-滚珠丝杠(pmi 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22万从一个侧面反映了pmi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+直线电机-滚珠丝杠”的最佳应 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 数控装备和部分高档数控装备。 应用比较: 事实上,直线电机-滚珠丝杠和“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”两种驱动方式尽管各有优势,但 也有自身的软肋。两者在数控机床上都有各自最佳的适用范围。 直线电机-滚珠丝杠驱动在以下数控装备领域具有得天独厚的优势:高速、超高速、高加速度 和生产批量大、要求定位的运动多、速度大小和方向频繁变化的场合。例如汽车产 业和it产业的生产线,精密、复杂模具的制造。 大型、超长行程高速加工中心,航空航天制造业中轻合金、薄壁、金属去除率大的 整体构件“镂空”加工。例如美国cinci ati公司的“hyper mach”加工中心(46m) ;日本mazak公司的“hypersonic 1400l超高速加工中心。 要求高动态特性、低速和高速时的随动性、高灵敏的动态精密定位。例如,以 sodick为代表的新一代高性能cnc电加工机床、cnc超精密机床、tbi螺杆新一代cpc曲轴磨 床、凸轮磨床、cnc非圆车床等。 德国dmg公司以批量生产各类高性能数控装备着称,在其伺服进给系统中采用直线 电机较早,而且采用率也是很高的(均在机床型号后标注“linear”),该公司对两 种驱动方式的配置有三种类型: 各坐标轴全部配置直线电机-滚珠丝杠驱动的“快速型”数控装备。例如:dmc85v linear、 dmc75v linear、dmc105v linear、dmc60h linear、dmc80h linear以及dml80- fine cutting激光加工机等。 混合驱动型。例如:dmf500 linear动柱式大型立式加工中心,在x轴(行程5m)配直 线电机,v=100m/min;而在y、z轴则采用“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”,v=60m/min 。 各坐标轴全部配置“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”的“强力型”加工中心。例如: dmc63h高速卧式加工中心,v=80m/min,加速度1g,定位精度0.008mm。
此外还有 dmc80h和dmc100h、dmc125h (duo block)以及dmc60t等。 两种驱动方式在德国dmg公司被同时运用也说明他们具有各自的优势。
直线电机-滚珠丝杠的 提升空间很大,未来直线电机-滚珠丝杠的技术更加成熟了、产量上去了、成本下降了,应用 也会更加广泛,但从节能降耗、绿色制造的角度思考,以及两种结构自身特点考虑 “旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”驱动仍有其广阔的市场空间。
另外,直线电机-滚珠丝杠将成为高速(超 高速)、高档数控装备中的主流驱动方式的同时,“旋转伺服电机+直线电机-滚珠丝杠”依然 会继续保持其在中档高速数控装备中的主流地位。 传动的原理就是通过伺服马达的带动,丝杆做高速运动,通过螺母来带动固定在螺母上面的机械,特点是滚珠丝杆的精度比较高,误差小。
至于后面的问题我建议你将丝杆返厂就那边重新安装钢珠来回复预紧力,这是最好的方法!东莞引航机电提供免费返厂调试。

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