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直線(xiàn)滑臺(tái)與旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的對(duì)比
1845年英國(guó)人就已經(jīng)發(fā)明了直線(xiàn)電動(dòng)機(jī),但當(dāng)時(shí)的直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)氣隙過(guò)大導(dǎo)致效率很低,無(wú)法應(yīng)用。19世紀(jì)70年代科爾摩根也推出過(guò),但因制造成本高,效率低限制了它的發(fā)展。
直到20世紀(jì)70年代以后,直線(xiàn)滑臺(tái)才逐步發(fā)展并應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域,20世紀(jì)90年代直線(xiàn)滑臺(tái)開(kāi)始應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè),現(xiàn)在世界一些技術(shù)*的加工中心廠家開(kāi)始在其高速機(jī)床上應(yīng)用,使用直線(xiàn)滑臺(tái)的高速高精加工中心。
下面在直線(xiàn)滑臺(tái)幾個(gè)主要特性上做一些比較,為相關(guān)業(yè)者提供一個(gè)參考。
1、速度比較
速度方面直線(xiàn)滑臺(tái)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì),直線(xiàn)滑臺(tái)速度達(dá)到300m/min,加速度達(dá)到10g;滾珠絲杠速度為120m/min,加速度為1.5g。從速度上和加速度的對(duì)比上,直線(xiàn)滑臺(tái)具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì),而且直線(xiàn)滑臺(tái)在成功解決發(fā)熱問(wèn)題后速度還會(huì)進(jìn)一步提高,而“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。
從動(dòng)態(tài)響應(yīng)上因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)慣量和間隙以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜性等問(wèn)題直線(xiàn)滑臺(tái)也占有很大的優(yōu)勢(shì)。速度控制上直線(xiàn)滑臺(tái)因其響應(yīng)快,調(diào)速范圍更寬,可以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)瞬間達(dá)到轉(zhuǎn)速,高速運(yùn)行時(shí)又能迅速停止。調(diào)速范圍可達(dá)到1:10000。
2、精度比較
精度方面直線(xiàn)滑臺(tái)因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,且減少了插補(bǔ)滯后的問(wèn)題,定位精度、重現(xiàn)精度、準(zhǔn)確精度,通過(guò)位置檢測(cè)反饋控制都會(huì)較“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”高,且容易實(shí)現(xiàn)。
直線(xiàn)滑臺(tái)定位精度可達(dá)0.1μm。“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”達(dá)到2~5μm,若想達(dá)到較高平穩(wěn)性,“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”要采取雙軸驅(qū)動(dòng),直線(xiàn)滑臺(tái)是高發(fā)熱部件,需采取強(qiáng)冷措施,要達(dá)到相同目的,直線(xiàn)滑臺(tái)則要付出更大的代價(jià)。
3、價(jià)格比較
價(jià)格方面直線(xiàn)滑臺(tái)的價(jià)格要高出很多,這也是限制直線(xiàn)滑臺(tái)被更廣泛應(yīng)用的原因。
4、能耗比較
直線(xiàn)滑臺(tái)在提供同樣轉(zhuǎn)矩時(shí)的能耗是“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”一倍以上,“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”屬于節(jié)能、增力型傳動(dòng)部件,直線(xiàn)滑臺(tái)可靠性受控制系統(tǒng)穩(wěn)定性影響,對(duì)周邊的影響很大必須采取有效隔磁與防護(hù)措施,隔斷強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)滾動(dòng)導(dǎo)軌的影響和對(duì)鐵屑磁塵的吸附。
5、應(yīng)用比較
直線(xiàn)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)在以下數(shù)控裝備領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì):高速、超高速、高加速度和生產(chǎn)批量大、要求定位的運(yùn)動(dòng)多、速度大小和方向頻繁變化的場(chǎng)合。例如汽車(chē)產(chǎn)業(yè)和IT產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn),精密、復(fù)雜模具的制造。
“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”在大型、超長(zhǎng)行程高速加工中心,航空航天制造業(yè)中輕合金、薄壁、金屬去除率大的整體構(gòu)件“鏤空”加工。要求高動(dòng)態(tài)特性、低速和高速時(shí)的隨動(dòng)性、高靈敏的動(dòng)態(tài)精密定位,能輕載、快速特種CNC裝備。
直線(xiàn)滑臺(tái)的提升空間很大,未來(lái)直線(xiàn)滑臺(tái)的技術(shù)更加成熟了、產(chǎn)量上去了、成本下降了,應(yīng)用也會(huì)更加廣泛,但從節(jié)能降耗、綠色制造的角度思考,以及兩種結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)考慮“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”驅(qū)動(dòng)仍有其廣闊的市場(chǎng)空間。
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