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廣州市昊志機電股份有限公司
Guangzhou Haozhi Industrial Co., LTD.

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精準(zhǔn)高效 - 機床行業(yè)為什么偏愛直線電機?

2024-08-12
一、機床行業(yè)發(fā)展難點

隨著制造業(yè)自動化技術(shù)水平的提升,對機床設(shè)備的要求越來越高,當(dāng)前的發(fā)展趨勢正朝著高效、高精和智能化等方向延伸,這些發(fā)展方向不僅要求機床設(shè)備具備更高性能,同時也需滿足更為復(fù)雜的加工需求。


然而傳統(tǒng)機床進給系統(tǒng)采用的旋轉(zhuǎn)電機傳動方式存在諸多局限性,如:



1.維護復(fù)雜,伺服電機絲桿結(jié)構(gòu)多,部件多,工作中有磨損,需定期維護或更換配件。

2.從電動機到工作臺之間的機械中間傳動環(huán)節(jié)多,傳動效率低。

3.行程長度受到限制。

4.速度慢(45m/min)、加減速過程長(加速度0.5g)。

這些問題嚴(yán)重制約了機床設(shè)備的性能提升和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展。


機床進給系統(tǒng)采用直線電機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動方式的最大區(qū)別在于取消了從電動機到工作臺之間的機械傳動環(huán)節(jié),即把機床進給傳動鏈的長度縮短為零,故此這種傳動方式稱為“直線驅(qū)動”。


二、直線電機的創(chuàng)新優(yōu)勢


  • 高速與高精度:直線電機的速度達到5米/秒,更為重要的是,它能夠在高速下依然保持高精度的定位,微米級的定位精度使其在機床行業(yè)、精密加工、半導(dǎo)體生產(chǎn)等領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。

  • 快速響應(yīng)與高效節(jié)能:由于省去了傳統(tǒng)傳動中的多個環(huán)節(jié),能夠更快地響應(yīng)控制系統(tǒng)的命令,最大加速度達到5G。此外,直接驅(qū)動的方式大大減少了能量在傳輸過程中的損失,實現(xiàn)了更高的能效比,符合現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能減排的要求。

  • 低維護成本與長期穩(wěn)定性:與傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”機構(gòu)相比,直線電機的結(jié)構(gòu)更簡單,零件數(shù)量少,安裝精度要求較低,維護需求也減少。

  • 無噪音和無背隙運動:直線電機運行時幾乎無噪音,為操作人員提供了更加舒適的工作環(huán)境。無背隙的設(shè)計確保了在頻繁改變運動方向時仍能保持高精度,這對于精密制造和檢測設(shè)備來說是至關(guān)重要的。

  • 可擴展性和模塊化設(shè)計:傳統(tǒng)的絲杠傳動受絲杠制造工藝限制,一般4~6m,直線電機支持多動子和定子的模塊化拼接,行程可無限延長,對于一些長行程的機床,也能很好滿足,這種設(shè)計靈活性使得它能夠輕松應(yīng)用于大型生產(chǎn)線或特殊定制的設(shè)備中。


三、機床行業(yè)直線電機應(yīng)如何選擇?

01
產(chǎn)品類型齊全、推力范圍大。

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選擇直線電機時,需根據(jù)具體的應(yīng)用需求和工作環(huán)境來決定使用哪種類型的直線電機。例如:如果應(yīng)用場景需要高推力和良好的散熱性能,水冷平板直線電機是更好的選擇;如果對成本和維護有較高要求,自冷型直線電機更適合;而對精度和穩(wěn)定性有高要求的場合,則應(yīng)需要考慮U型直線電機。


02
專利化冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計,溫升超低<2K (攝氏度)。

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溫升是影響直線電機性能和壽命的重要因素,在高精度運動控制中,低溫升能顯著提高直線電機的可靠性和減少對設(shè)備控制精度的影響。


03
水冷系列高防護等級,達到IP65。
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防護等級高的直線電機能夠更好地阻止機床切削液、鐵屑、灰塵等污染物的侵入,減少電機因環(huán)境因素導(dǎo)致的故障,延長電機的使用壽命。


04
低推力波動,3%以內(nèi)。
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直線電機的推力波動會直接影響到機床的定位精度和重復(fù)定位精度,推力波動越小,運動過程越平穩(wěn),加工質(zhì)量越高。 


四、昊志機床直驅(qū)整體解決方案

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數(shù)控系統(tǒng):選擇數(shù)控系統(tǒng)時確保數(shù)控系統(tǒng)與現(xiàn)有的機床和自動化設(shè)備兼容,包括接口和通信協(xié)議(如EtherCAT?和CANopen?)。
伺服驅(qū)動器:伺服驅(qū)動器通常支持不同的控制方式,如位置控制、速度控制和扭矩控制,根據(jù)具體應(yīng)用需求,選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞揭詽M足系統(tǒng)的運動要求。
DiA系列變頻器:預(yù)置電機參數(shù),不需進行復(fù)雜的電機參數(shù)設(shè)置,驅(qū)動器內(nèi)置主軸電機參數(shù),一鍵恢復(fù)缺省電機參數(shù)即可使用。高頻率輸出,自適應(yīng)載波頻率調(diào)整,載波頻率可達 16kHz,最高支持電機運行 30 萬轉(zhuǎn)/分鐘。
直線電機:具有高防護等級(IP65)、高動態(tài)響應(yīng)(加速度2g)、推力波動?。?%以內(nèi))和溫升低(<2K 攝氏度)等突出特點,可廣泛應(yīng)用于PCB鉆孔機、高速精密機床、半導(dǎo)體設(shè)備、激光加工設(shè)備、精密檢測設(shè)備和其他工業(yè)自動化設(shè)備。
五軸轉(zhuǎn)臺:創(chuàng)新型剎車機構(gòu),超短通路設(shè)計,反應(yīng)速度提高10倍,夾緊剛性提高3倍!可實現(xiàn)補償前傾斜軸(A軸)定位精度±3”,重復(fù)定位精度±1”,旋轉(zhuǎn)軸(C軸)定位精度±5”,重復(fù)定位精度±1”。
加工中心系列主軸:主軸軸芯端面及錐孔跳動≤0.001mm,全轉(zhuǎn)速段振動≤1.0mm/s(定制系列可達0.5mm/s),加工零件表面粗糙度可達Ra0.05,廣泛應(yīng)用在鈦合金、鋼合金、銅、鋁等各類零件加工。
拉刀機構(gòu):采用獨有專利的昊志拉刀機構(gòu),主軸松拉刀壽命≥1000萬次,相比傳統(tǒng)碟簧拉刀機構(gòu)壽命高出10倍以上,且拉刀力衰減≤10%,穩(wěn)定可靠。同比傳統(tǒng)碟簧拉刀機構(gòu),昊志拉刀機構(gòu)整機振動值降低30%,振動波動值≤10%,振動穩(wěn)定性極高。昊志拉刀機構(gòu)還具有超高的重復(fù)拉刀精度(≤0.002mm),與極高的精度穩(wěn)定性,動靜態(tài)偏擺變化量為±0.002mm。

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旋轉(zhuǎn)接頭:昊志旋轉(zhuǎn)接頭壽命達10萬小時,相比市場同類型接頭壽命提升10倍,最高轉(zhuǎn)速可達36000rpm,最大水壓可達7MPa。

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五、昊志機電直線電機應(yīng)用于機床行業(yè)的優(yōu)點

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直線電機通過精確控制位置,消除傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的間隙和誤差,提升加工精度和零件質(zhì)量一致性,同時降低能耗和維護成本,顯著提高加工中心的效率和可靠性,是現(xiàn)代高精度加工的理想選擇。

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昊志機電直線電機憑借其高速、高精度、高效率以及低維護的特性,在高端制造業(yè)和自動化領(lǐng)域中展現(xiàn)出巨大的潛力和優(yōu)勢。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低,昊志機電直線電機將在更多的工業(yè)領(lǐng)域中得到更廣泛應(yīng)用,成為推動工業(yè)4.0和智能制造的重要力量。

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