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滚珠丝杠与直线电机性能比较

速度比较: 


        速度方面直线电机具有相当大的优势,直线电机速度达到300m/min,加速度达到10g;滚珠丝杠速度为120m/min,加速度为1.5g。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+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也占有绝对的优势。 


        速度控制上直线电机因其响应快,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。调速范围可达到1:10000。 



        精度比较: 


        精度方面直线电机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+滚珠丝杠”高,且容易实现。 


        直线电机定位精度可达0.1μm。“旋转伺服电机+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+滚珠丝杠”要采取双轴驱动,直线电机是高发热部件,需采取强冷措施,要达到相同目的,直线电机则要付出更大的代价。 



        价格比较: 


        价格方面直线电机的价格要高出很多,这也是限制直线电机被更广泛应用的原因。 



        能耗比较: 


        直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转伺服电机+滚珠丝杠”一倍以上,“旋转伺服电机+滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部件,直线电机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。 


        应用比较: 


        事实上,直线电机和“旋转伺服电机+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、新一代CPC曲轴磨床、凸轮磨床、CNC非圆车床等。 


        轻载、快速特种CNC装备。例如德国DMG的“DML80 Fine Cutting”激光雕刻、打孔机,比利时LVD公司的“AXEL3015S”激光切割机,MAZAK的“Hyper Cear510”高速激光加工机等。 


        德国DMG公司以批量生产各类高性能数控装备著称,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+滚珠丝杠”,V=60m/min。 


        各坐标轴全部配置“旋转伺服电机+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。

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