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直线电机高速数控切断机的发展 摘要： 传统的方法来构建数控机床已使用旋转驱动电机和滚珠丝杠实现工件的表面运动。直线电机通过这个方法提供几方面的优势，包括低惯性，更好的性能，提高精度和降低复杂性。本文描述了一个为了进行加工实验复合材料采用直线电机的低成本高速切断机。本机配置一个在高速电主轴上安装的龙门式X\Y运动系统。两者都连接一个独立的控制器，采用微软窗口界面编写。该机具有正常功能的速度超过40m/min和主轴转速为30000r/min的数控路由器。作为大学正在进行中的研究项目，该机是用来进行刀具磨损监测的测试的。 关键词：高速加工，数控切断机，直线电机，C语言。 简介 “高速加工”已经使用多年来描述高速端铣工件直径，使用的标准定义的不同。除了转速，各种切割速度标准，材料去除速度和进给率可以用来定义技术。此外，切割操作的类型和使用的工件材料可能施加限制。 虽然转速为5000r/min是允许在某些铣削操作中进行的，但是传统的加工过程似乎有一种共识：主轴转速10000r/min. 高速切削加工的优点包括增加材料去除率，减少刀具磨损，提高表面光滑度。高速机床是昂贵的，因为他们需要建设传统的数控机床和需要高于正常规格的数控机床控制复杂的轮廓。传统的做法，建筑机械工具已通过旋转电机和驱动器螺丝来实现运动。限制因素的性能，这种类型的机器是有限的最大旋转速度。直线电机是一个单纯的电磁致动器，由两根刚性部分支持一个线性轴承。直线电机提供重要的驱动系统。速度超过6m/s和100m/s的加速度是常见的，而速度为11m/s和200m/s的加速度已在文献中表示出来。由于没有移动部件，除了运动阻滞，重复性和准确性也改进了。此外，简单的机械装置和成本较低的线性驱动技术使人们以吸引力为基础发展了一种表面运动系统的高速切削。 机器的设计与制造 机器的设计包括以下按给定顺序进行的任务： ①高速转轴的规格； ②计算载荷和规格的直线电机系统和数控控制系统； ③制作机器底盘 ④电主轴与数控系统 ⑤提供电脑的用户界面系统 电主轴 主轴涵盖范围防范的旋转速度和额定功率，主轴转速是由轴承的类型大小，润滑系统的使用和功率单元决定的。热增长是一个重要因素，影响主轴的性能。主轴的速度是由速度为500r/min和30000r/min的变频器控制。主轴连接到PLC，这反过来又需要连接到CNC上控制。该系统允许20v数字和0-5v模拟输入方式管辖的主轴转速和旋转方向，主轴的整体质量为29kg，以及包括辅助设备在内的35kg的有效载荷。 2.1.1 刀柄 弹簧夹头俗称为“ISO锥度”（ISO 297, BS1660 Part 4,DIN69871）一直在加工中心共同使用多年，并在尺寸范围内最常见的锥形大小为30,40,45和50.锥度使用的是7:24， 该夹头及机床主轴锥度角均使用不同程度精确的定点。标准机床工具制造的追独角是3或4。锥度的控制推荐用于高速加工的应用 ，标准锥形夹头有一些缺点是使用的高旋转速度，他们有一个大质量和大小容易变形的离心力。此外，因使用不准确而造成的锥形接口可以产生振动。由于系统采用单锥度提供位置，可以有一些重复性工具变化的错误。 HSK工具保持系统已经在近几年获得了普及。这个名称是一个缩写的空心短锥，在1993年第一次由德语翻译而成。该系统采用空心锥度1 : 10。它大规模的常规工具使用接触表面来提供位置从而增加重复性。在高转速离心力作用的内面，该工具具有越来越多的夹紧压力，大小是50，63，80和100，对应国际标准化组织分别为30，40，45和50。刀柄可在乙，丙，丁，戊纳入法兰尺寸变化中形成驱动键，冷却管和手动或自动换刀。然而，该系统有一些消极的方面。此外，短锥可能意味着更长的刀具伸出可能在某些情况下导致稳定性问题。主轴选择具有一个特大型法兰和驱动键。 2.2 直线电机系统 使用直线电机在旋转系统上的概述已经在上文中表述出来了。传统上，直线电机已经设计的开放平台的旋转 。这是作为假想等价的通过传统的电机定子和电枢和旋转放平。这种方法包括线性变化步进电机，滚筒式直线电机，直线感应电机和U形线性无刷电机。有一些电气发动机，三菱电机全美国线性驱动电机有限公司制造，基于电磁推力管和移动推力块线圈。在本次设计中本文所述的优点为机械简单，不需要精密的空气间隙或路线。它也不同于设计上面提到的意义它不是一个平面布局设计。由于磁线圈围绕定子磁铁，更为磁通量提供更好的性能。当安装在轴承轨道，它可以被用来作为一个下降替换为滚珠丝杠。 2.2.1 马达规格 电机的安排选择三直线驱动器驱动电机模块。动力电机模块是一个自给自足的单位组成的电机管，直线轴承和编码器安装在挤压铝基1和2上。本机器X轴2米长，而且是由一个双电动机并联双100分开，这反过来