工控商務(wù)網(wǎng)直線伺服電機(jī)與電火花加工技術(shù)

1、工控商務(wù)網(wǎng)：直線伺服電機(jī)與電火花加工技術(shù)文章來自：工控網(wǎng)1前言電火花加工技術(shù)經(jīng)歷了半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展歷程，以其獨(dú)到的成形性能和以柔克剛的“切削”性能而成為模具加工領(lǐng)域的重要加工手段。但也經(jīng)歷了一波三折的坎坷歷程，一次又一次受到了來自其他加工手段的沖擊，并且一次又一次地提高和完善，顯示出其強(qiáng)大的生命力。時(shí)值世紀(jì)之交，電火花加工技術(shù)再一次受到來自以數(shù)控加工中心為代表的切削技術(shù)的空前猛烈的沖擊。數(shù)控加工中心技術(shù)在主軸旋轉(zhuǎn)高速化、刀具材料新型化及機(jī)

2、床主體剛度的提高、數(shù)控軌跡功能的發(fā)展等方面均有進(jìn)步。這一系列技術(shù)進(jìn)步，使電火花加工技術(shù)又面臨著新的挑戰(zhàn)。以此為契機(jī)，日本沙迪克公司率先開發(fā)了直線伺服電機(jī)的電火花成形機(jī)。這種機(jī)床在傳統(tǒng)成熟的電火花加工技術(shù)基礎(chǔ)上，又融入了直線伺服系統(tǒng)先進(jìn)的最新技術(shù)，使電火花成形加工的性能有了較大的提高。在模具成形這一特定的加工技術(shù)中，抑制成形加工實(shí)用加工速度的最主要原因是復(fù)雜形狀所造成的加工狀態(tài)惡化。以高運(yùn)動(dòng)速度著稱的直線伺服系統(tǒng)用于電火花成形加工的高速跳

3、躍功能，派生了免沖液加工工藝，提高了電火花成形加工的實(shí)用加工速度，縮短了電火花成形加工的實(shí)用加工時(shí)間。2直線伺服系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)采用直線伺服系統(tǒng)后，省去了絲杠傳動(dòng)環(huán)節(jié)，奠定了軸高速運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。加之控制系統(tǒng)采用了高速的32位計(jì)算機(jī)，使得軸的運(yùn)動(dòng)速度大幅度提高。沙迪克公司的AQ系列直線伺服的電火花成形機(jī)和LN系列的數(shù)控電源，可在0.0001mm的控制當(dāng)量的條件下使軸的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到36mmin，這樣的技術(shù)指標(biāo)使得新一代的電火花成形機(jī)兼具了高速度

4、和精加工的綜合條件。（1）全新的加工工藝，突破傳統(tǒng)的工藝指標(biāo)軸的高速運(yùn)動(dòng)給傳統(tǒng)的電火花成形工藝帶來了巨大的變革，這種變革不僅僅限于因高速運(yùn)動(dòng)而縮短了裝夾、校正、精密定位所需的時(shí)間，更重要的是實(shí)現(xiàn)了加工中的高速跳躍（抬刀）。跳躍（抬刀）是電火花成形加工必不可少的措施，在形狀復(fù)雜或深窄型腔加工中，不采取跳躍（抬刀）和沖液等措施幾乎是不能加工的。但是跳躍（抬刀）時(shí)無放電現(xiàn)象，是電火花加工中的“怠工”現(xiàn)象，影響了加工時(shí)間的利用率?？焖偬S（抬刀

5、）使“怠工”現(xiàn)象時(shí)間縮短，從而提高了時(shí)間的利用率和加工速度。同時(shí)，高速跳躍（抬刀）也為增加跳躍（抬刀）幅度創(chuàng)造了條件，使得加工時(shí)放電間隙的流體作用力得到了充分的改善，完全免除了粗加工時(shí)的沖液處理，并且使加工時(shí)間縮短到原來的12。圖1是一個(gè)用快速跳躍免沖液處理的深窄型腔加工實(shí)例（加工后縱向剖開），電極的斷面尺寸為1mm38mm，電圖三眾所周知，在電火花加工的精加工過程中，電極與工件不接觸，它們之間的有效放電間隙僅十幾微米，傳統(tǒng)的伺服電機(jī)和

6、滾珠絲杠系統(tǒng)在指令脈沖和實(shí)際位置間存在著數(shù)十至上百毫秒的滯后，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、平滑的伺服并保持較高的精加工放電效率是十分困難的。直線伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性在電火花小間隙精加工過程中得到了充分的體現(xiàn)。僅數(shù)毫秒的高速響應(yīng)和大于1g的加速性能，確保了可實(shí)現(xiàn)電火花放電微觀過程小間隙的持續(xù)性，使精加工脈沖利用率大幅度提高，進(jìn)而使精加工的加工速度在直線伺服系統(tǒng)的平滑伺服運(yùn)動(dòng)中得到了提高。（3）實(shí)現(xiàn)精密控制及長期精度保持性的綜合措施直線伺服系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了其

7、伺服單元必須采用直線位置反饋元件作為位置檢測環(huán)節(jié)，這是唯一的方式。因此，直線伺服系統(tǒng)的控制和驅(qū)動(dòng)只可能是一個(gè)全閉環(huán)的系統(tǒng)，直接檢測滑板的直線移位，其中沒有絲杠的螺距誤差，沒有絲杠和聯(lián)軸節(jié)的反向間隙誤差，也避免了傳動(dòng)鏈零件的磨損等干擾因素。直線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向也采用了與直線電機(jī)高響應(yīng)速度相適應(yīng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，這些措施的綜合使用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的精密控制和長期的精度保持性。（4）慢速微進(jìn)給的平滑驅(qū)動(dòng)電火花成形加工的特點(diǎn)是加工的平均伺服速度緩慢。粗加工時(shí)每

8、小時(shí)進(jìn)給距離只有幾毫米，精加工時(shí)每小時(shí)進(jìn)給距離僅零點(diǎn)幾毫米甚至更慢。這就要求電火花加工伺服具有優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性，以適應(yīng)頻繁的制動(dòng)、反向和保持工具與工件的微小間隙。進(jìn)而要求系統(tǒng)具有平滑的驅(qū)動(dòng)特性，且必須解決通常AC電機(jī)的齒槽效應(yīng)所造成的影響。為此，沙迪克公司的直線伺服系統(tǒng)的控制當(dāng)量和驅(qū)動(dòng)當(dāng)量為0.1μm，同時(shí)在制作直線電機(jī)時(shí)采用了高密稀土類永久磁鐵作為磁場材料。在磁體的分布排列上，采取了錯(cuò)落分布的排列方法（如圖4所示），加之采用與電機(jī)性能相