直線電機(jī)在精密加工中的顯著優(yōu)勢(shì)
發(fā)布時(shí)間:2016/7/30 9:48:28 瀏覽次數(shù):6245因?yàn)橹本€電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適合高速直線運(yùn)動(dòng)、初級(jí)繞組利用率高、無(wú)橫向邊緣效應(yīng)、容易克服單邊磁拉力問(wèn)題、易于調(diào)節(jié)和控制、適應(yīng)性強(qiáng)以及高加速度八大優(yōu)勢(shì)，所以其在高精密加工中的應(yīng)用，具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。
超精密加工是制造業(yè)中的前沿科學(xué)，在工作尤其是國(guó)防工業(yè)中起著舉足輕重的作用，巡航導(dǎo)彈的慣性制導(dǎo)裝置陀螺儀，雷達(dá)的關(guān)鍵器件波導(dǎo)管，衛(wèi)星儀表上的精密軸承、大型集成電路等無(wú)不涉及到超精加工。在超精機(jī)床中，為進(jìn)行機(jī)床加工誤差的在線補(bǔ)償，以提高加工的形狀精度；為進(jìn)行某些特殊的非軸對(duì)稱表面的加工，都需要微量進(jìn)給裝置，高精度微量進(jìn)給裝置現(xiàn)已成為超精機(jī)床的重要關(guān)鍵裝置。
目前，臺(tái)灣上銀（HIWIN）直線電機(jī)在精密微進(jìn)給裝置中有著廣泛的應(yīng)用，其原理就是利用電致伸縮效應(yīng)。電致伸縮效應(yīng)的變形量和電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比。它能實(shí)現(xiàn)高剛度的無(wú)間隙位移；分辨力可達(dá)1.0~2.5nm；且變形系數(shù)大；有很高頻率，其響應(yīng)時(shí)間達(dá)100μs。為增大行程，一般電機(jī)都是由多片晶體串疊在一起粘合使用，尺蠖式壓電陶瓷電機(jī)則是通過(guò)三個(gè)單獨(dú)控制的管狀陶瓷壓電器件組成，其中A、B作徑向伸縮，以便夾緊和松開(kāi)電機(jī)軸，而器件C作軸向伸縮，使電機(jī)軸產(chǎn)生軸向位移，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)直線運(yùn)動(dòng)。
美國(guó)LLL國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的DTM-3大型金剛石車床和LODTM大型光學(xué)金剛石車床、英國(guó)Cranfieid公司的OAGM2500大型精密機(jī)床都已采用了電致伸縮式微量進(jìn)給裝置。
超聲波電動(dòng)機(jī)（USM）是國(guó)內(nèi)外日益受到重視的一種新型直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)，廣義地說(shuō)也是一種壓電陶瓷電動(dòng)機(jī)，它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將材料的微觀變形通過(guò)共振放大和摩擦耦合轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子或者滑塊的宏觀運(yùn)動(dòng)，壓電陶瓷在適當(dāng)?shù)碾妷鹤饔孟驴梢孕纬蓡我环较虻倪\(yùn)動(dòng)的行波。轉(zhuǎn)子以適當(dāng)?shù)膲毫ψ饔糜趶椥泽w表面上，則將在質(zhì)點(diǎn)摩擦力的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。改變行波方向，則轉(zhuǎn)子反向。
在超精密加工中，為了要加工出形狀精度高的非球曲面，要求超精機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很高的分辨力，達(dá)到每脈沖移動(dòng)量為0.01μm，國(guó)外已有幾家著名大公司擁有該產(chǎn)品，但對(duì)我國(guó)禁運(yùn)。目前國(guó)內(nèi)國(guó)防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等正開(kāi)展此方面的研究。超聲波電動(dòng)機(jī)具有小型輕量、響應(yīng)速度快、無(wú)電磁干擾以及低速大轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)，行程在10cm范圍內(nèi)可取代傳統(tǒng)的電磁電機(jī)。帶有反饋閉環(huán)控制的步進(jìn)驅(qū)動(dòng)超聲電動(dòng)機(jī)，其步進(jìn)分辨率約0.01μm，有望代替機(jī)械式摩擦驅(qū)動(dòng)方式。日本東京大學(xué)研制的聲表面波式直線USM，步進(jìn)分辨力高達(dá)5nm。 2.3 在異形截面加工領(lǐng)域中的應(yīng)用。
采用直線電機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由于具有響應(yīng)快、精度高的特點(diǎn)，已成功地用于異型截面工件（汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、波瓣形軸承外環(huán)滾道、活塞環(huán)及凸輪等）的計(jì)算機(jī)控制的精密車削和磨削加工。與傳統(tǒng)的采用“靠模”加工異型內(nèi)外圓輪廓的方法相比，具有編程修改靈活、加工精度高的特點(diǎn)，十分適合多品種、小批量產(chǎn)品的加工。
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