具体实施方式
如图13所示,为本实用新型的直线电机立体结构,其包括,直线电机定子121、直线电机动子122、光栅123。
传统的电机的结构,如图12所示,其包括,丝杠111、螺母112、伺服座113、联轴器114、减速器115、伺服电机116,伺服电机116提供动力,依靠丝杠111和螺母112的配合传递进给,由于丝杆111和丝杆轴承之间存在着间隙,导致传统的丝杠电机的精确度不高。
如图1至图11所示,本实用新型的X轴、Y轴、Z轴都采用永磁直线进给系统直接驱动负载,其中Y轴方向上水平安装的永磁直线进给系统安装于X轴底座1下方,实现X轴底座3与X轴工作台4的Y轴运动;
X轴方向上水平安装的永磁直线进给系统安装于X轴工作台4下方,实现X轴工作台4的X轴运动;
Z轴方向上垂直安装的永磁直线进给系统安装于Z轴滑台5下方,实现Z轴滑台5上电主轴垂直上下运动。
永磁直线进给系统包括光栅、动子、定子、导轨、导轨滑块、磁极等。
如图9所示和如图10所示,是永磁直线进给系统的直线电机62的结构示意图,其包括固定板61、冷却系统进出口63、电源线64、动子、定子。
X、Y、Z轴永磁直线进给系统的直线电机动子,如Y轴直线电机动子6一样,都包括固定板61,直线电机电枢62,冷却系统进出口63,电源线64。
永磁直线电机定子和动子之间靠固定板61保持要求的气隙的间隙,气隙的间隙在1㎜左右。
光栅尺是最常用的直线位置检测装置。光栅尺也叫直线光栅,是一种高精度的位置传感器,数控机床中用的光栅是计量光栅。
光栅尺的安装位置为工作台与平台之间直线电机旁,为了防止超过量程,尺身安装电机安装平台上,读数头安装在工作台下表面随工作台的运动而动。由于光栅尺属于精密设备,需注意其密封问题。
由于直线电机的定子、动子等发热部件一般需要安装在机床工作台和导轨之间,这里正是机床的中间部分,散热条件差。过大的热量不仅会影响机床的加工精度,而且还限制了直线电动机的推力发挥,影响高速机床的工作性能。
在工作时,直线电机动子中含有冷却管路,冷却管路进口和出口为冷却系统进出口63,在进口通入冷却水或冷却油,用水冷或油冷的方式,通过冷却液循环带走热量,进行强制散热,吸完热量后冷却水或冷却油在出口流出,具有良好的效果。
X轴直线导轨13、Y轴直线导轨8、Z轴直线导轨20的一侧分别安装有X轴光栅18、Y轴光栅10、Z轴光栅17,光栅的作用是保证进给精度。
如图11所示,磁极71选用高性能钕铁硼稀土永磁材料作为永磁体,其磁密度强,退磁曲线在一定范围内呈直线,价格低廉,永磁体材料按磁极交替排列在底板上,用树脂粘贴牢固。
如图5所示和如图6所示,X轴直线导轨滑块14和X轴直线电机动子12设置在X轴工作台4上,X轴直线电机动子12上连接有电源线64。
如图7所示和如图8所示,在Z轴滑台5上设置有Z轴直线电机动子16和Z轴直线导轨滑块21,在Z轴直线电机动子16上连接有电源线64。
在图1中包括Y轴底座1、Z轴立柱2、X轴底座3、X轴工作台4、Z轴滑台5。Z轴滑台5上安装电主轴。Z轴直线电机动子16与Z轴滑台5固定在一起,Z轴滑台5上安装电主轴,从而实现电主轴Z轴方向的上下移动。
在图2中包括Y轴底座1、Y轴直线电机定子7、Y轴直线导轨8、Y轴光栅10。
在Y轴底座1上固定有Y轴直线导轨8,在两个Y轴直线导轨8之间设置有Y轴直线电机定子7,Y轴直线电机定子7同样固定在Y轴底座1上,在Y轴直线导轨8的一侧设置有Y轴光栅10,Y轴光栅10同样固定在Y轴底座1上。
安装时Y轴直线电机定子7安装于Y轴底座1上,直线电机动子6固定于X轴底座3下方,其两侧为Y轴直线导轨滑块9。
在图3中包括Z轴立柱2、Z轴直线电机定子7、Z轴光栅17、Z轴直线导轨20。
Z轴立柱2纵向上安装有Z轴直线导轨20,Z轴直线导轨20与Z轴立柱2通过固定孔固定连接,在两个Z轴直线导轨20之间设置有Z轴直线电机定子7,Z轴直线电机定子7通过固定孔固定安装在Z轴立柱2上。
如图4所示,图中包括X轴底座3、直线电机动子6、Y轴直线导轨滑块9、X轴直线电机定子11、X轴直线导轨13、X轴光栅18。
X轴底座3上固定安装有X轴直线导轨13,其二者可通过固定孔安装连接,在X轴直线导轨13的一侧设置有X轴光栅18,X轴光栅18固定安装在X轴底座3,在两个X轴直线导轨13之间设置有X轴直线电机定子11。
在X轴底座3的下面安装有Y轴直线导轨滑块9,Y轴直线导轨滑块9与Y轴直线导轨8相配合,Y轴直线导轨滑块9上的凹槽可以嵌在Y轴直线导轨8上,可实现Y轴直线导轨滑块9在Y轴直线导轨8上滑动,在Y轴直线导轨滑块9与Y轴直线导轨8配合的中间空隙处,在Y轴直线导轨滑块9中心处安装有直线电机定子6。
Z轴滑台5借助Z轴直线导轨20和Z轴直线导轨滑块21可实现在Z轴立柱2上来回滑动,
X轴底座3借助Y轴直线导轨滑块9和Y轴直线导轨8可以实现在Y轴底座1上来回滑动。
X轴工作台4借助于X轴直线导轨滑块14和X轴直线导轨13可以实现在X轴底座3上来回滑动。
本实用新型的动子为短电枢。
当本实用新型发出运动指令,X轴、Y轴与Z轴永磁直线进给系统便开始工作。
所述X轴、Y轴与Z轴上安装的直线电机的电枢绕组中(定子)通入相应的电流,产生电枢行波磁场,与磁极永磁体磁场相互作用,推动电枢运动。
Y轴直线电机动子9与X轴底座3固定在一起,便实现X轴底座3及X轴工作台4在Y轴方向上的运动。
X轴直线电机动子12与X轴工作台4固定在一起,便实现X轴工作台4在X轴方向上的运动。
Z轴直线电机动子16与Z轴滑台5固定在一起,Z轴滑台5上安装电主轴,从而实现电主轴在Z轴方向的上下移动。
通过三个轴方向上的永磁直线进给系统的运动,对加工件进行快速加工。
本实用新型采用永磁直线进给系统直接驱动工作台,取代了传统方式中旋转电机加丝杆的驱动方式,从而不仅有效地提高了加工精度与加工速度,而且简化磨床的整体结构、提高了磨床的寿命,减小了维护成本,使其更适用于高精度的加工的场合。