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力士樂直線導(dǎo)軌與直線伺服系統(tǒng)配套的相關(guān)技術(shù)
力士樂直線導(dǎo)軌直線伺服系統(tǒng)電火花成形機(jī)的問世及其所顯示出的巨大功能潛力,無疑對成千上萬的用戶形成了強(qiáng)大的吸引力,并必然刺激各制造商爭相開發(fā)和更新產(chǎn)品以爭奪市場。
但是,直線伺服系統(tǒng)機(jī)床的商品化過程除必須解決本文前述的有關(guān)技術(shù)難點外,還必須解決一系列與直線伺服系統(tǒng)配套的相關(guān)技術(shù)。
垂直滑板(Z軸)的重力平衡和鎖軸
因直線伺服系統(tǒng)的高速運動特性和高加速特性,決定了該系統(tǒng)不能以重錘的方式作為重力平衡裝置。其原因在于當(dāng)滑板(Z軸)的運動加速度大于1g的時候,重錘的自由下落不可能跟蹤滑板的上升運動,即失去了平衡作用。因此,沙迪克公司的Z軸平衡裝置采用了氣缸式的機(jī)構(gòu)(如圖5),依靠氣缸中的氣壓實現(xiàn)重力平衡。這一裝置有如下優(yōu)點:①機(jī)床處于工作狀態(tài)時,因氣壓的平衡裝置對滑板重力的支承作用,電機(jī)工作在微功耗狀態(tài),只有在快速跳躍時,電機(jī)才進(jìn)入到大功率的運行狀態(tài);②氣壓平衡使垂直軸的鎖軸功能可靠化。驅(qū)動器失電后,垂直滑板重力瞬時處于自由下落狀態(tài),傳統(tǒng)的電磁鎖軸此時因動作滯后而極易導(dǎo)致滑板的誤移動,對保持位置和加工精度的影響始終是十分困擾人的,氣壓平衡裝置和氣壓夾緊將使鎖定可靠。
力士樂直線導(dǎo)軌主軸自重及其承重
力士樂直線導(dǎo)軌直線伺服系統(tǒng)的高速運動特性和高加速特性,使主軸自重和懸掛在主軸頭上的工具電極在加速瞬間發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)象。如在加工時的某瞬時,主軸以a的加速度作快速跳躍運動,則此時質(zhì)量為m的工具電極的瞬時重力W=m(g+a)。重力的變化必然給系統(tǒng)的驅(qū)動造成巨大壓力。因此,在確保主軸頭剛度的同時,兼顧減輕主軸的自重則顯得至關(guān)重要。具有重量輕、熱變形小的人工合成陶瓷材料是實現(xiàn)上述目標(biāo)的優(yōu)選材料。但值得注意的是,產(chǎn)品的實用化過程表明,與直線驅(qū)動系統(tǒng)相配套的直線導(dǎo)軌的高速響應(yīng)性及嚴(yán)格對稱分布的磁場力,對平滑的驅(qū)動和防止滑板受力位移更為重要。因此,位于主軸兩側(cè)的一對直線電機(jī)和一對直線導(dǎo)軌的位置設(shè)計和安置調(diào)試工藝必須正確,以達(dá)到力的抵消,有利于獲得直線度高、平滑性好的驅(qū)動。
重力的變化對驅(qū)動系統(tǒng)的輸出力和主軸承重的夾緊力提出了更高的要求。沙迪克公司制造的直線電機(jī)系統(tǒng)輸出力可達(dá)3000N,直線電機(jī)的驅(qū)動原理與傳統(tǒng)的AC電機(jī)相同,可迅速完成與CNC軟件匹配的設(shè)計開發(fā)。與直線電機(jī)伺服系統(tǒng)相配套的夾具在與傳統(tǒng)系統(tǒng)的承重相同的情況下,結(jié)構(gòu)設(shè)計更堅固、夾緊力及安全余量更大,可全面適應(yīng)從zui小幾微米的細(xì)絲電極、窄筋電極至zui重50kg大型電極的平滑穩(wěn)定的伺服加工。