Регулируемые электрoпривoды убедительнo дoказали эффективнocть применения вo мнoгих oблаcтях, o чем cвидетельcтвует ширoта их раcпрocтранения. Нo вoт в металлooбрабoтке пo ряду причин эти дети техничеcкoгo прoгреccа еще «не прижилиcь». Хотя и здеcь уже отмечаютcя вполне определенные подвижки.
Для начала раccмотрим cитуацию на примере линейных электроприводов. Они демонcтрируют чудеcа точноcти, к примеру, на автоматах cварки и резки, однако, применить их cтоль же масштабно в металлорежущих станках конструкторы пока не удосужились. Это объясняется двумя основными причинами: здоровой консервативностью изготовителей технологического оборудования и нерешенностью проблемы надежной защиты линейных электродвигателей от попадания металлической стружки.
Консерватизм в отношении применения линейных электроприводов в данном случае оправдан тем, что в рамках существующих требований к металлорежущим станкам возможности линейных приводов на основе шариковинтовой передачи и обычного электродвигателя еще далеко не исчерпаны. Об этом, в частности, свидетельствует факт появления обрабатывающих центров, в которых скорость быстрых перемещений достигает 50 м/мин при ускорении в 1g.
В этих условиях переход на линейный электропривод повлечет необходимость существенной переработки конструкции станка и других действий, связанных с дополнительными затратами при отсутствии очевидной выгоды, прежде всего, для потенциальных покупателей. Вместе с тем, развитие некоторых видов оборудования, например, электроэрозионных станков, достигло такого уровня, когда традиционные приводы становятся узким местом, и применение линейного электропривода позволяет сделать новый качественный скачок в развитии соответствующего оборудования.
В определенной степени устранить вышеназванные причины, сдерживающие более широкое применение линейных электроприводов в металлорежущем оборудовании, сможет появление в распоряжении конструкторов принципиально нового линейного электродвигателя. Он создан фирмой Linear Drives Ltd (Великобритания).
Внешне новый электродвигатель напоминает шариковинтовую пару. Однако вместо ходового винта здесь – гладкий трубчатый шток со встроенными постоянными магнитами, а «аналог» шариковой гайки в данном случае представляет собой корпус с сердечником и обмоткой.
Внешнее сходство с шариковинтовой передачей не случайно. Оба устройства при необходимости могут иметь одинаковые присоединительные размеры. Тем самым решается проблема необходимости существенного изменения конструкции станка при замене традиционного привода линейных перемещений на линейный электропривод.
Более того, для питания и управления новым линейным электродвигателем можно использовать практически любой из существующих промышленных сервоусилителей с соответствующим устройством управления, рассчитанным на работу с обычными трехфазными безщеточными серводвигателями. Ведь новые линейные электродвигатели с ними, можно сказать, электрически идентичны.
Наличие штока с постоянными магнитами, конечно, усугубляет проблему попадания в зазор металлической стружки. Но, с другой стороны, круглый шток малого диаметра значительно проще герметично изолировать от внешней среды, чем соответствующий элемент традиционного плоского линейного электродвигателя. Кроме того, в новом электродвигателе значительно больше рабочий зазор.
Последнее обстоятельство позволяет снизить требования к точности установки штока на изделии. Перекос и смещение штока относительно подвижной части электродвигателя в пределах зазора не оказывают существенного влияния на величину и постоянство силы тяги, т.к. площадь зазора в любом сечении остается неизменной. Следует также отметить, что благодаря осесимметричной конструкции новых электродвигателей направление вектора результирующей силы взаимодействия электрических полей практически совпадает с направлением движения.
Помимо большей величины рабочего зазора, преимуществом нового трехфазного линейного электродвигателя по сравнению с обычными линейными электродвигателями является большее быстродействие. Фирма-разработчик уже освоила выпуск нескольких типоразмеров новых двигателей (серия LD Series). Основные технические данные электродвигателей этой серии: тяга – до 1 300 Н, скорость – до 7,5 м/сек, ускорение – до 20 g.
Стоимость частотно-регулируемых приводов достигла такого уровня, что стало экономически целесообразно оснащать ими относительно простые и недорогие универсальные станки с ручным управлением. Основное преимущество применения частотно-регулируемого привода на подобных станках – становится ненужной громоздкая, шумная и неудобная в эксплуатации многоступенчатая коробка скоростей.
Николай КОЗЛОВ, к.т.н.
Для начала раccмотрим cитуацию на примере линейных электроприводов. Они демонcтрируют чудеcа точноcти, к примеру, на автоматах cварки и резки, однако, применить их cтоль же масштабно в металлорежущих станках конструкторы пока не удосужились. Это объясняется двумя основными причинами: здоровой консервативностью изготовителей технологического оборудования и нерешенностью проблемы надежной защиты линейных электродвигателей от попадания металлической стружки.
Консерватизм в отношении применения линейных электроприводов в данном случае оправдан тем, что в рамках существующих требований к металлорежущим станкам возможности линейных приводов на основе шариковинтовой передачи и обычного электродвигателя еще далеко не исчерпаны. Об этом, в частности, свидетельствует факт появления обрабатывающих центров, в которых скорость быстрых перемещений достигает 50 м/мин при ускорении в 1g.
В этих условиях переход на линейный электропривод повлечет необходимость существенной переработки конструкции станка и других действий, связанных с дополнительными затратами при отсутствии очевидной выгоды, прежде всего, для потенциальных покупателей. Вместе с тем, развитие некоторых видов оборудования, например, электроэрозионных станков, достигло такого уровня, когда традиционные приводы становятся узким местом, и применение линейного электропривода позволяет сделать новый качественный скачок в развитии соответствующего оборудования.
В определенной степени устранить вышеназванные причины, сдерживающие более широкое применение линейных электроприводов в металлорежущем оборудовании, сможет появление в распоряжении конструкторов принципиально нового линейного электродвигателя. Он создан фирмой Linear Drives Ltd (Великобритания).
Внешне новый электродвигатель напоминает шариковинтовую пару. Однако вместо ходового винта здесь – гладкий трубчатый шток со встроенными постоянными магнитами, а «аналог» шариковой гайки в данном случае представляет собой корпус с сердечником и обмоткой.
Внешнее сходство с шариковинтовой передачей не случайно. Оба устройства при необходимости могут иметь одинаковые присоединительные размеры. Тем самым решается проблема необходимости существенного изменения конструкции станка при замене традиционного привода линейных перемещений на линейный электропривод.
Более того, для питания и управления новым линейным электродвигателем можно использовать практически любой из существующих промышленных сервоусилителей с соответствующим устройством управления, рассчитанным на работу с обычными трехфазными безщеточными серводвигателями. Ведь новые линейные электродвигатели с ними, можно сказать, электрически идентичны.
Наличие штока с постоянными магнитами, конечно, усугубляет проблему попадания в зазор металлической стружки. Но, с другой стороны, круглый шток малого диаметра значительно проще герметично изолировать от внешней среды, чем соответствующий элемент традиционного плоского линейного электродвигателя. Кроме того, в новом электродвигателе значительно больше рабочий зазор.
Последнее обстоятельство позволяет снизить требования к точности установки штока на изделии. Перекос и смещение штока относительно подвижной части электродвигателя в пределах зазора не оказывают существенного влияния на величину и постоянство силы тяги, т.к. площадь зазора в любом сечении остается неизменной. Следует также отметить, что благодаря осесимметричной конструкции новых электродвигателей направление вектора результирующей силы взаимодействия электрических полей практически совпадает с направлением движения.
Помимо большей величины рабочего зазора, преимуществом нового трехфазного линейного электродвигателя по сравнению с обычными линейными электродвигателями является большее быстродействие. Фирма-разработчик уже освоила выпуск нескольких типоразмеров новых двигателей (серия LD Series). Основные технические данные электродвигателей этой серии: тяга – до 1 300 Н, скорость – до 7,5 м/сек, ускорение – до 20 g.
Стоимость частотно-регулируемых приводов достигла такого уровня, что стало экономически целесообразно оснащать ими относительно простые и недорогие универсальные станки с ручным управлением. Основное преимущество применения частотно-регулируемого привода на подобных станках – становится ненужной громоздкая, шумная и неудобная в эксплуатации многоступенчатая коробка скоростей.
