直线电机在数控机床中的应用

数控技术在机床加工中的应用研究摘要：数控技术是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物质手段。

它的广泛使用给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来了深刻变化。

随着高端制造业的不断完善和发展，一些传统的机械加工设施已经完全被数控产品所替代，数控技术已经大幅度加快了产品的新老替换的速度。

因此，加工制造行业对生产产品的精准度又提出了新的生产要求。

就数控机床加工技术现状、特点及在加工中的应用情况进行了分析和研究，对数控技术在机床中的广泛应用提供参考。

关键词：数控；技术；机床；加工1 数控机床加工技术的现状1.1 数控机床技术向精密、高效、柔性、集成的方向发展进入21世纪，我国机床制造业既面临着提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入wto后激烈的市场竞争的压力。

近年来，各工业生产企业和科研单位投入生产使用的精密机床日益增多。

这些精密机床主要是指：座标磨床、高精度丝杆车床、螺纹磨床、齿轮磨床、座标镗床、高精度滚齿机、高精度长刻线机和高精度圆刻线机等。

从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。

基于高速、复合、智能、环保的数控机床发展的技术平台，已成为发展数控机床产业的关键技术。

从生产上看，成本、质量、生产率和产量、交货期是衡量企业生产能力和市场竞争能力的4个要素，采用传统的非数控生产方式只有达到一定阈值的大批量的规模生产才能取得上述4个方面的统一。

因此，在当前激烈的市场竞争环境下，以生产为中心，企业为主导的卖方市场已转向以市场需求为中心、用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化，且产品经济寿命大大缩短，这首先将形成以多品种变批量的生产方式为主流的生产环境。

1.2 数控机床技术开发成果显著经过多年的努力，我国机床工具行业有了很大发展，为国民经济和国防建设提供了大量的基础工艺装备。

数控是现代机床的核心技术传统的机床延伸了人的体力，成为工作母机，而数控技术赋予机床一个大脑，使机床变得越来越“聪明”。

D S IG N N WS []丝杠螺母机构是最古老的机械传动副之一，其主要功能是将手轮或电机的旋转运动转换成直线运动。

相比齿轮齿条等其它相同用途的传动副，丝杠螺母传动副具有驱动力矩放大和自锁特性，因此自从机床出现以来，就广泛用于驱动机床的各种移动部件，以实现刀具或工件的进给运动。

早期数控加工机床的配置、技术规格、操作方式、工艺要求等均沿袭传统机床，只是利用计算机控制伺服电机的转动，代替手轮或电机的旋转运动，机床驱动方式并没有发生根本的变化。

然而，由于传统的丝杠螺母副是滑动摩擦副，传动效率低下、改变运动方向时存在间隙等缺点就明显地暴露出来，成为数控机床进一步发展的瓶颈。

因此，需要创造新一代的、高效和高精度的直线驱动装置来满足数控机床对加工精度和效率的要求。

丝杠驱动的创新目前最主流的数控机床直线驱动装置是滚珠丝杠螺母传动副加伺服电机。

滚珠丝杠副由丝杠、螺母和滚珠组成，丝杠的旋转运动通过滚珠与螺母的接触，将旋转运动转变成直线运动。

由于滚动摩擦的摩擦阻力很小，驱动同样部件所需的动力仅为滑动丝杠副的1/3。

滚动丝杠在传动效率高的同时，在高进给速度、高荷载下的发热量也大大降低。

除了摩擦阻力小以外，滚珠丝杠副无背隙、无爬行的特性一举解决了数控机床提高加工精度的障碍。

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动摩擦副那样的爬行现象，当滚珠丝杠副预紧后，由于预紧力可使轴向间隙达到负值，不单是可以消除背隙，丝杠传动副的刚性也得到提高。

直线电机驱动近年，面对数控机床发展上更高切削速度、更高的生产效率和更大的工艺范围这三种趋势，机床直线驱动装置的创新基于滚珠丝杠副的机床驱动方式开始不能完全满足机床高性能的需要，机床设计师开始寻找新的驱动方式。

直线电机驱动是最有潜力取代滚珠丝杠的新驱动模式，有赖于上世纪80年代末永磁材料、功率器件、控制技术及传感技术发展，直线伺服电机的性能不断提高，成本日益下降，为在机床上广泛应用创造了条件。

直线电机主要应用于三个方面：一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；二是作为长期连续运行的驱动电机；三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

在实际工业应用中的稳定增长,证明直线电机可以放心的使用。

本期讨论直线电机的运用Linear motor:直线伺服电机应用昆山佳德锐自动化系统销售中心 交流论坛： www.hilife.me工业之美什么是直线电机特点1.什么是直线电机 直线电动机（或称线性马达）（Linear motor）是电动机的一种，其原理与传统的电动机不同，直线电机是直接把输入电力转化为线性动能，与传统的扭力及旋转动能不同。

直线电机又分为低加速及高加速两大类，当中低加速直线电机适用于磁悬浮列车及其他地面交通工具，而高加速直线电机能把物件在短时间内加至极高速度，适用于粒子加速器、制造武器等。

2.直线电机是如何工作的下面简单介绍直线电机类型和他们与旋转电机的不同，最常用的直线电机类型是平板式，U型槽式和管式。

线圈的典型组成是三相，有霍尔元件实现无刷换相，直线电机用HALL换相的相序和相电流。

直线电机经常简单描述为旋转电机被展平，而工作原理相同。

动子（forcer,rotor)是用环氧材料把线圈压缩在一起制成的，而且磁轨是把磁铁（通常是高能量的稀土磁铁）固定在钢上.电机的动子包括线圈绕组，霍尔元件电路板，电热调节器（温度传感器监控温度）和电子接口。

在旋转电机中，动子和定子需要旋转轴承支撑动子以保证相对运动部分的气隙（airgap）。

同样的，直线电机需要直线导轨来保持动子在磁轨产生的磁场中的位置。

和旋转伺服电机的编码器安装在轴上反馈位置一样，直线电机需要反馈直线位置的反馈装置--直线编码器，它可以直接测量负载的位置从而提高负载的位置精度。

3.直线电机分类管状直线电机圆柱形动磁体直线电机的磁路与动磁执行器相似。

区别在于线圈可以复制以增加行程。

典型的线圈绕组是三相组成的，使用霍尔装置实现无刷换相。

数控技术历史发展趋势及新技术论文数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

发展历史1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。

由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。

1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。

1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。

1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。

60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。

1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。

20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。

20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。

现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。

直线电机工作原理直线电机是一种新型的电机，它采用线性运动的方式，因此又称为直动电机或线性电机。

与传统的旋转电机不同，直线电机具有高速度、高精度、高效率、高加速度和高响应速度等特点，因此在机床、起重机、磁悬浮列车、空气动力飞机等领域得到了广泛应用。

本文将介绍直线电机的工作原理及其优缺点。

一、直线电机的工作原理直线电机的工作原理与传统的旋转电机有很大不同。

传统电机内部的旋转部件，如转子和零件，将电能转化为机械能，因此它们的输出是旋转的。

与之相反，直线电机内部没有旋转部件，而是以线性运动的方式来转化电能为机械能。

因此，直线电机的输出是线性运动的。

简单来说，直线电机由定子和滑块两部分组成，它们之间的电磁作用力使滑块在定子轨道上做直线运动。

直线电机的定子上面安装有一组同步直线电机驱动线圈，这组驱动线圈会产生一定的磁场。

滑块则上面安装有一组磁铁，当磁铁和驱动线圈之间有磁场时，就会产生一定的电磁作用力。

根据安装的方式不同，电磁作用力可能为吸力或推力，在定子上作用力方向相反，在滑块上则相同。

这样，在不断的作用力下，滑块会不断地在定子轨迹上运动，完成直线运动的输出。

二、直线电机的优缺点1. 优点（1）高速度和高精度：直线电机具有很高的速度和精度，其速度能达到几百公里每小时，而精度能够达到很高的水平，适用于高精度加工。

（2）高效率：由于直线电机没有机械传动机构，能量转化效率高，能避免能量损失，提高效率。

（3）高加速度和高响应速度：直线电机输出响应时间快，加速度高，能够实现快速的加速和减速，提高生产效率。

（4）不易受到污染：由于直线电机没有旋转部件，因此它不容易受到污染。

2. 缺点（1）安装和维护困难：由于直线电机的结构比较特殊，安装和维护比较困难，需要专业技术人员操作。

（2）价格高：由于直线电机具有高速度、高精度、高效率等优点，因此价格相对较高，使其应用受到一定的限制。

（3）仅适用于线性运动：直线电机只适用于线性运动，对于旋转运动需要其他设备进行转换处理，成本较高。

三相直线电机原理-概述说明以及解释1.引言1.1 概述三相直线电机是一种重要的直线运动执行元件，它利用三相交流电流在定子上产生交变磁场，从而驱使导体（电流）在磁场中受到洛伦兹力而产生直线运动。

与传统旋转电机相比，三相直线电机具有结构简单、响应速度快、功率密度大、精度高等特点。

在工业自动化、航空航天、制造业等领域有着广泛的应用。

本文将从三相直线电机的基本原理、工作特点以及应用领域等方面进行深入分析和探讨。

文章结构部分内容如下：1.2 文章结构：本文将详细介绍三相直线电机的基本原理、工作特点以及应用领域。

首先将从引言部分对该主题进行概述，接着将详细阐述三相直线电机的基本原理，包括其结构、工作原理等内容。

然后将探讨三相直线电机的工作特点，包括其优势和局限性。

最后将介绍三相直线电机在不同领域的应用情况，以及展望该技术未来的发展。

通过对这些方面的全面讨论，读者将能够全面了解三相直线电机的原理及其在工程领域中的重要性。

1.3 目的目的部分：本文旨在介绍三相直线电机的基本原理、工作特点以及应用领域，通过对其工作原理和特点的深入剖析，使读者能够更全面地了解三相直线电机的运行机制和特性表现，为相关领域的研究和应用提供理论支持和参考。

同时，通过文章的撰写，也旨在加深读者对三相直线电机的理解，促进其在实际应用中的推广和发展。

2.正文2.1 三相直线电机的基本原理三相直线电机的基本原理是利用电磁场的作用原理，通过三相交流电源作为动力源，通过电流在电磁铁中产生的磁场与永磁体或者铁芯之间的相互作用，来产生直线运动的力。

三相直线电机由电磁铁组成，通常包括三个独立的绕组，每个绕组分别与一个相位的交流电源相连。

当三相交流电源输入到电磁铁中时，根据交流电的不同相位，电磁铁内部会产生交变磁场，导致电磁铁中的磁场的方向和大小随着时间的变化而变化。

根据洛伦茨力的作用，当电磁铁内的磁场与永磁体或者铁芯之间的磁场发生相互作用时，就会产生一个力，这个力可以让电磁铁内部的活动部件（通常是转子）产生直线运动。