直线电机机械安装手册.docx
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直线电机机械安装手册
直线电机应用机械设计指南
变更历史
序号
日期
工作人
批准人
变更描述
1
2011-1-05
王勇
初始创建
2
2011-1-14
王勇
内容补充
1直线电机安装结构设计要求
1.1直线电机安装位置
直线电机、磁板的安装位置,应当尽量设计靠近运动结构的重心位置,以平衡运动时的推力
1.2结构设计强度与刚度
直线电机与磁板之间持续存在较大的磁吸力,如CE133A吸力为6480N,CE266A吸力为12960N;工作台、鞍座等设计时,必须考虑有足够的强度和刚度。
同时,为避免移动部件过于笨重,应尽量考虑采用高强度的材质,以及多筋板结构。
其它结构上提高刚度的办法有:
●上拱结构
●导轨等支撑点尽量靠近直线电机线圈
1.3Z轴(垂直轴)刹车
直线电机应用在Z轴(垂直轴)上时,由于重力的作用,在未通电时,或直线电机无力矩输出时,会发生掉落事故。
必须设计Z轴的刹车装置。
一般我们推荐Z轴的直线电机设计推力要包含Z轴的结构重量,但是,如果设计时未考虑,或为增加安全性,则建议设计Z轴平衡装置(如机械配重、氮气平衡缸等)
推荐使用CKD的气动平衡缸,可以满足配重和刹车的双重作用:
1.4水平轴刹车
直线电机水平移动轴上,如果在运动时发生断电事故,直线电机运动时会切割磁力线,产生反向的制动力,迫使运动电机在较短的距离停止,其停止距离要大于丝杠传动系统。
如果对停止距离有更高的要求,或在机床关机时,不允许机床有容易移动的情况。
建议在水平轴上也安装刹车装置,推荐品牌CKD或SMC:
1.5安装尺寸精度
项目
允差
磁板与线圈尺寸间隙
0.7±0.2
磁板与线圈安装的平面度
0.1
磁板与线圈安装面的平行度
0.1
磁板与线圈侧面基准面的平行度
0.1
磁板与线圈中心线平行度
0.2
1.6防撞设计
虽然正常使用机床不会发生撞击的事故,但是为了避免意外的撞击事故造成直线电机的损坏,所以,直线电机两端的防撞缓冲装置还是必须的。
设计缓冲装置时须注意:
缓冲装置受力点避免在线圈、滑块等精密元件上。
2直线电机防护设计
直线电机由于没有传动元件,不会发生像丝杠传动系统一样,将细铁屑卷到丝杠里,从而磨损丝杠。
所以在防护设计时,主要要考虑的是导向部件(如线轨)等对铁屑的防护要求,而无需过多的考虑直线电机的要求。
2.1铁屑防护
直线电机的磁板,由于对铁屑有较强的吸引力,故应当在移动部件上设计铁屑的刮除装置,同时也要避免铁屑在磁板两端过度堆积,防止刮屑板回刮,其示意图如下:
2.2切削液防护
直线电机的线圈不是完全防水的结构,接线端子上粘上切削液后,也容易造成短路漏电的事故。
所以,为防止这种情况出现,结构设计上需考虑:
●结构设计上,有防止切削液进入的结构
●线圈安装面上打硅胶也是一种简单有效的防水办法
2.3其它运动部件的防护
如果对导轨防护有较高的要求,建议导轨防护罩可以设计成下面的结构:
3装配工艺
3.1装配的调整设计
由于线圈与磁板设计距离为0.7mm,故必须考虑由于加工综合误差引起的磁板与线圈距离的变化,在线圈一侧设计调整垫片,可以在装配时调整线圈与磁板的间隙:
3.2加工工艺结构设计
在设计磁板和线圈的安装面时,应尽量考虑如下几点:
●磁板的安装面高于铸件平面,防止铁屑在磁板堆积。
●侧面加工安装基准,方便安装。
●减小加工面,降低加工难度。
3.3装配的工装
考虑到直线电机装配的特殊性,可以考虑设计制作下面的工装,装配时将其装到磁板的安装孔上,将线圈放置在上面,推动安装:
3.4直线电机拆装顺序
拆卸时,按相反流程操作。
4光栅尺安装
4.1光栅尺安装位置要求
光栅尺安装位置尽量靠近直线电机,最好安装在导轨内直线电机的旁边,以获得最优的反馈控制效果。
4.2光栅尺安装精度要求
4.3光栅尺的防护
光栅尺的防护,可以从以下几方面考虑:
●光栅尺的安装位置,结构允许的话,在行程上可以设计安装在远离加工区域的地方,但同时要尽可能的减小阿贝误差。
例如:
x轴用光栅,如果其磨削行程是200mm,那么我们可以把x轴放长到500-600mm,然后再其后侧的300-400mm范围内安装测长200mm的光栅尺。
这样,其阿贝误差不变,同时由于后侧远离加工区域。
光栅将基本不受影响,只需简单安装防护罩壳就可以了。
缺点是机床结构变长,铸件成本较高,机床体积较大。
目前在欧美机床生产企业中使用较广泛!
如果结构设计上不允许,注意下面的结构设计要求,也能最大程度的保护光栅尺。
●光栅尺的外部,应有足够的防护外罩,防止切削液流到尺体上;同时,光栅尺的安装方向,尽量使光栅尺的开口侧向或向下,开口不要正对铁屑及切削液飞溅的方向,以防止光栅尺污染。
●光栅尺的安装可以加装压缩空气进行密封,但是压缩空气必须经过特别的过滤和干燥,其质量必须符合要求,推荐品牌:
SMC。
考虑到滤芯的更换,建议使用安全开关,当滤芯快失效时,安全开关会发出报警信息,提示用户尽快更换,避免损坏损坏光栅尺;另外,在光栅尺这一段的气路上,应当安装自动检测气路气压的反馈元件,当气路气压低于设定值时,发出报警,因为有可能是由于光栅尺密封被破坏失效,导致气压降低所致。
检测推荐的过滤单元如下:
5直线电机的冷却
5.1冷却功率
冷却功率的计算,按照线圈的相间电阻和额定电流来计算,具体计算方法另文描述。
5.2回路设计
冷却管路的连接,三轴应当进行并联连接,以使三轴获得相同的冷却效果。
如果油冷机(水冷机)的选型能同时满足主轴的冷却要求,则可以将主轴也并联入冷却回路
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