1845年英國人就已經(jīng)發(fā)明了直線電動機(jī),但當(dāng)時的直線電動機(jī)氣隙過大導(dǎo)致效率很低,無法應(yīng)用。19世紀(jì)70年代科爾摩根也推出過,但因制造成本高,效率低限制了它的發(fā)展。
直到20世紀(jì)70年代以后,直線滑臺才逐步發(fā)展并應(yīng)用于一些特殊領(lǐng)域,20世紀(jì)90年代直線滑臺開始應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè),現(xiàn)在世界一些技術(shù)先進(jìn)的加工中心廠家開始在其高速機(jī)床上應(yīng)用,使用直線滑臺的高速高精加工中心。
下面在直線滑臺幾個主要特性上做一些比較,為相關(guān)業(yè)者提供一個參考。
1、速度比較
速度方面直線滑臺具有相當(dāng)大的優(yōu)勢,直線滑臺速度達(dá)到300m/min,加速度達(dá)到10g;滾珠絲杠速度為120m/min,加速度為1.5g。從速度上和加速度的對比上,直線滑臺具有相當(dāng)大的優(yōu)勢,而且直線滑臺在成功解決發(fā)熱問題后速度還會進(jìn)一步提高,而“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”在速度上卻受到限制很難再提高較多。
從動態(tài)響應(yīng)上因?yàn)檫\(yùn)動慣量和間隙以及機(jī)構(gòu)復(fù)雜性等問題直線滑臺也占有很大的優(yōu)勢。速度控制上直線滑臺因其響應(yīng)快,調(diào)速范圍更寬,可以實(shí)現(xiàn)啟動瞬間達(dá)到轉(zhuǎn)速,高速運(yùn)行時又能迅速停止。調(diào)速范圍可達(dá)到1:10000。
2、精度比較
精度方面直線滑臺因傳動機(jī)構(gòu)簡單,且減少了插補(bǔ)滯后的問題,定位精度、重現(xiàn)精度、準(zhǔn)確精度,通過位置檢測反饋控制都會較“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”高,且容易實(shí)現(xiàn)。
直線滑臺定位精度可達(dá)0.1μm?!靶D(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”達(dá)到2~5μm,若想達(dá)到較高平穩(wěn)性,“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”要采取雙軸驅(qū)動,直線滑臺是高發(fā)熱部件,需采取強(qiáng)冷措施,要達(dá)到相同目的,直線滑臺則要付出更大的代價(jià)。
3、價(jià)格比較
價(jià)格方面直線滑臺的價(jià)格要高出很多,這也是限制直線滑臺被更廣泛應(yīng)用的原因。
4、能耗比較
直線滑臺在提供同樣轉(zhuǎn)矩時的能耗是“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”一倍以上,“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”屬于節(jié)能、增力型傳動部件,直線滑臺可靠性受控制系統(tǒng)穩(wěn)定性影響,對周邊的影響很大必須采取有效隔磁與防護(hù)措施,隔斷強(qiáng)磁場對滾動導(dǎo)軌的影響和對鐵屑磁塵的吸附。
5、應(yīng)用比較
直線滑臺驅(qū)動在以下數(shù)控裝備領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢:高速、超高速、高加速度和生產(chǎn)批量大、要求定位的運(yùn)動多、速度大小和方向頻繁變化的場合。例如汽車產(chǎn)業(yè)和IT產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線,精密、復(fù)雜模具的制造。
“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”在大型、超長行程高速加工中心,航空航天制造業(yè)中輕合金、薄壁、金屬去除率大的整體構(gòu)件“鏤空”加工。要求高動態(tài)特性、低速和高速時的隨動性、高靈敏的動態(tài)精密定位,能輕載、快速特種CNC裝備。
直線滑臺的提升空間很大,未來直線滑臺的技術(shù)更加成熟了、產(chǎn)量上去了、成本下降了,應(yīng)用也會更加廣泛,但從節(jié)能降耗、綠色制造的角度思考,以及兩種結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)考慮“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”驅(qū)動仍有其廣闊的市場空間。