数控机床用直线电动机及其控制技术.pdf

《数控机床用直线电动机及其控制技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、·电气技术与自动化·柯红金·数控机床用直线电动机及其控制技术数控机床用直线电动机及其控制技术柯红金(杭州娃哈哈非常可乐饮料有限公司，浙江杭州310009)摘要：直线电动机直接驱动系统具有结构简单、动态响应快、速度和加速度大等一系列优点，是各类数控机床进给运动的理想传动方式。介绍了直线电动机直接驱动技术原理、特点及其在数控机床中的应用，阐述了直线电动机直接驱动系统控制技术的研究现状及发展趋势。关键词：直线电动机；数控机床；进给中图分类号：TG659；TP273文献标识码：A文章编号：1671-5276(201

2、2)03-0192-02ControlofLinearMotorforCNCMachineToolsKEHong-iin(HangzhouWahahaGroupCo．，Ltd．，Hangzhou31009，China)Abstract：Ifthelinearmotorisusedtodrivesystemsdirctly，ithastheadvantageofsimplestructure，transientresponse，highspeedandfastacceleration，highaccuracy

3、andlittlenoiseoverconventionalleadscrewdrives．Thispaperintroducestheprincipleandstructureofthelinearmotor．anditsapplicationintheCNCmachinetoolsandthenreseachesonthecurrentstatusandtrendofthecontroltechnologyofthelinearmotordirectdrivesystem．Keywords：linear

4、motor；CNCmachinetools；feed相互作用便会产生电磁推力。在这个电磁推力的作用下，0引言由于定子固定不动，故动子(即初级)就会沿行波磁场运动的相反方向做直线运动，其速度为。这便是永磁直线随着装备制造技术的不断进步，传统的进给系统越来同步电动机的基本工作原理⋯。越不能满足高速、高精密机械加工的要求，因“零传动”著称的直线电动机直接进给技术，以其高速、高精密、快响应、大行程等优异的特性，在高速、高精密机械加工设备中得到了广泛的应用。本文从直线电动机工作原理特点、直线电动机直接驱动技术在数控机

5、床中应用及其控制技术三个方面进行阐述，得出了直线电动机直接驱动技术的研究重点和发展趋势。图1直线电动机原理示意图1直线电动机工作原理直线电动机与旋转电动机工作原理是相似的在结构2直线电动机直接驱动系统的特点上却有所区别。图1所示为一永磁直线同步电动机工作原理示意图。在这台直线电动机动子的三相绕组中通入直线电动机驱动的直接进给方式与传统的“旋转电三相对称正弦电流后，同样会产生气隙磁场。当不考虑由动机+滚珠丝杠”相比具有很多优点：于铁心两端开断而引起的纵向端部效应时，这个气隙磁场1)直线电动机具有比传统旋转电动

6、机大得多的加、减的分布情况与旋转电动机相似，即可以看成沿径向展开的速度(可以达到3O个g，g为重力加速度)。由于数控机床的直线方向呈正弦分布的气隙磁场。当三相电流随时间变直线进给行程较短，一般不超过几百毫米，在很高的进给速化时，气隙磁场将按A，B，c相序沿直线运动。这个原理度下，只有在瞬间达到设定的高速状态和在高速下瞬时准确与旋转电动机的相似，但二者的差异是：直线电动机的气停止运动，高速直线伺服电动机才有实际应用意义。隙磁场是沿直线方向平移，而不是旋转，因此，该磁场称为2)加、减速过程缩短，可改善加工表面品

7、质，提高刀行波磁场。显然，行波磁场的移动速度与旋转磁场在定子具使用寿命。内圆表面上的线速度(称为同步速度)是一样的。对于3)传动刚度的提高，提高了传动精度和定位精度，不永磁直线同步电动机来说，永磁体的励磁磁场与行波磁场存在中间环节的磨损问题，维护简单，提高了可靠性。4)进给行程长度不受限制。旋转电动机在实现长行作者简介：柯红金(1976～)，男，浙江龙游人，工程师，本科，主要从事工业自动化设计与研究。·l92·http：fZZHD．chinajouma1．net．cnE-mail：ZZHD@chainajo

8、urna1．net．ca《机械制造与自动化》·电气技术与自动化·柯红金·数控机床用直线电动机及其控制技术程传动时，滚珠丝杠长度的增加会使惯量增加，刚度大幅外直线电动机还存在有别于旋转电动机的特殊的端部效度下降，伺服品质恶化。应，造成直线电动机直接驱动系统控制性能受到以下这些因素的影响：模型不确定性、结构和参数的变化、运行环境3直线电动机在数控机床中的应用的改变以及外界干扰等。因此，在设计永磁直线同步电动机进给系统