國際先進的機床制造商近來已認識到,采用齒輪傳動技術的機床分度工作臺雖已廣泛應用于工業(yè)領域,但卻不能夠滿足高位置精度的需求。而直接驅(qū)動技術則可以解決這一難題,不但可以實現(xiàn)前所未有的位置精度,而且維護成本極低,具有無可比擬的競爭優(yōu)勢。
齒輪傳動的弊端
在齒輪傳動下,機床分度工作臺使用標準的旋轉(zhuǎn)電機聯(lián)接到直角齒輪箱上。齒輪嚙合時齒面間會留有間隙,稱為齒隙,即一個齒輪在不影響與它的嚙合的齒輪的情況下可以承受的震動。當加速傳動時齒隙會變大,減速傳動時會減小。因此它對系統(tǒng)會產(chǎn)生不良作用,影響輸出軸的精度。當工件進行精密加工時,傳動系中的齒隙就會將其固有的精確性差的問題暴露出來。這一問題在比較復雜的加工過程中顯得尤為重要。由于齒輪會隨著時間的推移產(chǎn)生磨損,因此傳統(tǒng)的齒輪工作臺最初能夠達到的有限的定位精度會隨之下降,工作臺的維修和齒輪的更換也會較為頻繁,由此會產(chǎn)生較高的維護成本。因此,只有將直接驅(qū)動技術應用在機床分度工作臺上,才可解決上述問題。
直接驅(qū)動的特點
所謂直接驅(qū)動就是將直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機(DDR)或直接驅(qū)動直線電機(DDL)直接耦合或連接到從動負載上,從而實現(xiàn)與負載的剛性耦合。
由于取消了傳動皮帶和齒輪箱等部件,直接驅(qū)動的結(jié)構(gòu)設計從根本上改變了原有的旋轉(zhuǎn)電機加絲杠結(jié)構(gòu),消除了機械傳動帶來的間隙、柔性及與之相關的系列問題,具有免維護、高剛度、無需潤滑、定位精度高、速度平穩(wěn)、運行安靜等優(yōu)點,大大提高了設備的生產(chǎn)率和可靠性。同時,由于裝配緊湊、零部件少、安裝和使用便捷,還能夠幫助 OEM 廠商快速將產(chǎn)品推向市場。
直接驅(qū)動技術的應用
在直接驅(qū)動下,工作臺電機必須與當今機床上使用的現(xiàn)有典型的標準驅(qū)動器相互兼容。丹納赫傳動(Danaher Motion)公司與客戶密切合作,設計出了一種在可用框架空間內(nèi)使用的無刷電機方案。
丹納赫傳動定制的直接驅(qū)動電機,擁有很好的整體包裝密度和較高的磁極數(shù)。其結(jié)果是在很小的空間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的持續(xù)轉(zhuǎn)矩和較低的運轉(zhuǎn)溫度。定制的電磁提供了極低的頓轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和諧波變形,其結(jié)果是實現(xiàn)了平滑運動和低脈動。為了突顯其優(yōu)勢,電機電樞被預先安裝在了客戶工作臺的外殼里,表面凸凹不平的包裝方法可以獲得高導熱性。顧客工作臺外殼內(nèi)還裝有一套完整的液體冷卻回路,用于電機在高轉(zhuǎn)矩狀態(tài)下的冷卻工作。
在標準工業(yè)機床控制器和高分辨率編碼器的條件下,將定制的電機加速到比正常速度快5倍的最高設計載荷,進行位置精度試驗,結(jié)果表明,與齒輪驅(qū)動系統(tǒng)相比,在幾弧秒的范圍內(nèi),其重復精度有了數(shù)量級的提升。初始精度等級也沒有因為分度工作臺直接驅(qū)動器的工作時間超長而改變或下降。在工作臺設計中,僅有的易損件是一個大容量的十字滾柱軸承,而該軸承的免費維護期很長。作為選項的軸密封件可以在外部進行更換而無需拆卸工作臺。在工作臺一側(cè)去除了齒輪箱空間,因此比同轉(zhuǎn)矩等級的競爭產(chǎn)品占用空間更小。
試驗證明,將直接驅(qū)動技術應用在機床分度工作臺上,具有位置精度高、維護成本低、占用空間小等極具競爭力的優(yōu)勢,直接驅(qū)動技術將成為機床行業(yè)分度工作臺設計的首選技術。
Danaher Motion 直接驅(qū)動旋轉(zhuǎn)電機-DDR
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