直线电动机高速进给单元的设计

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直线电动机高速进给单元的设计

摘要:,max,eff,Rmax,綯綯,mm/s,Acc,微型电机 螺杆泵分为哪些种类 增压泵自控阀功能 电磁阀技术的发展简介更多电磁阀技术 中国电磁阀技术的新发展 大型压水堆核安全阀门 压水堆核安全阀门通过鉴定 通用机械领域 离心泵的固体磨损 直线电动机高速进给单元的设计 直线电动机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、反馈测量系统、防护系统等五部分组成。图1为我校超高速加工与机床研究室研制的G 直线电动机高速进给单元的设计

直线电动机高速进给单元主要由直线电动机、工作台、滚动导轨、反馈测量系统、防护系统等五部分组成。图1为我校超高速加工与机床研究室研制的GD-3型感应式交流直线电动机驱动的高速数控进给单元的横截面图。进给单元应按要求的额定进给速度、额定推力和加速度来设计或选用直线电动机,并根据其应用场合确定进给单元的结构形式,在设计过程中,还要考虑直线电动机的防磁、散热和防护等问题。

1.工作台 2.防护罩 3、12.导轨 4.床身 5、8.辅助导轨 6、14.冷却板 7.次级 9.测量系统 10.光栅尺 11.拖链 13.初级
图1 GD-3型直线电动机高速进给单元

  1. 直线电动机基本参数的确定
  2. 直线电动机的特性曲线如图2所示,在设计或选用直线电动机时应满足以下三个要求:

    图2 直线电动机的特性曲线

    1.工件 2.工件台 3.导轨 4.床身 5.滑块
    图3 直线电动机进给单元受力分析图

    Vmax≥VRmax
    Fmax≥FRmax
    Fmin≥Feff
    式中:Vmax——直线电动机的最大速度,mm/s
    VRmax——进给系统要求达到的最大速度,mm/s
    Fmax——直线电动机的最大推力,N
    FRmax——进给系统要求达到的最大推力,N
    Fmin——直线电动机在所要求的速度范围内的最小推力,N
    Feff——进给系统所要求的平均有效推力,N
    直线电动机的最大速度由下式计算:
    Vmax=2(1-s)tmax
    式中:s——滑差率
    t——直线电动机电极距,mm
    fmax——交流电源的最高可调频率,Hz
    直线电动机进给系统受力模型如图3所示。工作台运动时受的摩擦力FR可用下式计算:
    FR=(mg+FAtt)µ
    式中:m——移动部件的总质量,kg
    g——重力加速度,m/s2
    FAtt——直线电动机初级与次级间的垂直吸力,N
    µ——工作台导轨的摩擦系数
    工作台加速时的惯性力FAcc可用下式计算:
    FAcc=ma
    式中:a——进给运动的加速度,m/s2
    在一个加工周期内,进给系统所要求的平均有效推力Feff可用下式计算:
    Feff=[ ∑(Fi2ti) ]½
    ∑ti
    式中:Fi——在一个时间间隔内系统所要求的推力,N
    ti——时间间隔,s
    一般可按照典型工作情况下的时间速度曲线来计算每个时间段电动机要求的最大进给力FRmax,并由此算出一个加工周期的平均有效进给推力Feff。再按照直线电动机产品的标准参数系列,来选择满足设计要求的直线电动机。
    GD-3型进给单元按额定进给速度为60m/min、加速度为1g、移动件质量33eff为1676N。故选用某公司生产的LAF121C-A型直线电动机。该电动机的额定推力为2000N,最大推力为4500N,最大进给速度为100m/min,总功率为8kW。
    直线电动机工作台所能达到的最大加速度为
    amax= Fmax-FR
    m
    式中,m为进给运动部件的总质量,它包括工作台质量、电动机初级的质量和工件的质量三部分。由此可见,要提高进给单元的加(减)速度,就必须减小运动部件的质量,增大系统的推力。系统的推力与摩擦力、直线电动机的型号、导轨的摩擦系数有关,而运动部件质量可通过对工作台结构的优化设计来减小。
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