Зачем электроискровому станку линейные двигатели вместо ШВП?
Линейные двигатели дают большую скорость.
Но электроэрозионный (электроискровой) процесс очень медленный.
Какие преимущества у линейных приводов против традиционных ШВП, если скорость в ЭИ обработке не нужна?
Зачем сверхбыстрые линейные двигатели в медленном электроэрозионном процессе?
Привод с шарико-винтовой парой (ШВП)
и ременным редуктором
швейцарского электроэрозионного станка.
Две основные части линейного двигателя (ЛД) Sodick:
блок электромагнитных (ЭМ) катушек
и панель постоянных редкоземельных NeFeB магнитов.
Скорость решает другие задачи. Для электроискрового процесса важна не собственно скорость, а точность и быстродействие приводов. А если точнее, кинематическая точность, помноженная на быстродействие — то, что называется динамической точностью. И здесь планарные линейные приводы вне всякой конкуренции!
Для электроискрового процесса важна не собственно скорость, а динамическая точность.
Что требуется от привода ЭИ станка прежде всего? Давайте разберемся:
Электроискровая обработка процесс бесконтактный, искровые разряды идут в межэлектродном зазоре. Характеристики разрядов и всего процесса в очень большой степени зависят от величины этого зазора. Чуть больше зазор — разряды слабые, еще больше — вообще пропадают. Зазор меньше — нестабильность, дуга, прижоги и т.д. Здесь как в свече зажигания (автолюбители со стажем знают), но на порядок сложнее, потому что сам процесс намного сложнее! Так вот, динамическое поддержание величины зазора — а зазор в ЭИ процессе непрерывно меняется — это и есть главнейшая задача привода в ЭИ станке.
В идеале для качественного и производительного ЭИ процесса привод должен корректировать зазор десятки раз в секунду, позиционируя электрод с точностью в микрон или еще точнее.
Могут ли это делать с такой же точностью традиционные приводы с шариковинтовыми парами (ШВП), если даже в лучших из них зазор (и, соответственно, люфты!) как минимум 4 мкм? А если в приводе с ШВП для удешевления еще и ременный или зубчатый редуктор?
Электроискровой (электроэрозионный) процесс во многих случаях это последовательности микроперемещений.
В прошивной электроэрозии микроперемещения требуются для так называемых орбитальных осцилляций, а часто и для релаксаций электрода.
В проволочной электроискровой вырезке обход любого сложного криволинейного контура — это цепочки микроперемещений.
Могут ли приводы с ШВП корректно отрабатывать микроперемещения в 1…2 микрона (или субмикронные), если зазоры и, соответственно, люфты в них в несколько раз больше?
Сравните и решите для себя сами, что лучше для электроискровых станков:
Приводы с ШВП — это громоздкие конструкции со сложной цепью многоступенчатого преобразования энергии во вращательное движение и далее вращательного движения в линейное — с люфтами, большой зоной нечувствительности и неравномерностями подач. От командного импульса до начала движения при старте и каждом реверсе большая задержка. А если в таком приводе еще и редукторы (ременные, зубчатые), то задержка вырастает почти в простой:
командный импульс
энергия взаимодействия
магнитных полей
поворот ротора двигателя
(работа ременного
или зубчатого редуктора,
если таковой имеется)
поворот винта ШВП
выбор люфта ШВП
линейное движение
(перемещение гайки ШВП)
От команды до исполнения —
дистанция огромного масштаба!
ШВП приводы — это неизменно низкая динамика, задержка от момента подачи энергии до начала движения. ЭИ станок с ШВП практически не работает с оптимальным зазором, режимы обработки аппроксимированы, постоянные потери скорости и качества. Все это усугубляется, если между электродвигателем и винтом ШВП имеется ременный или зубчатый редуктор, как во многих станках «не-Содик».
Линейные приводы с планарными линейными двигателями — предельно простая конструкция с бесконтактной передачей усилия, прямой привод без какой либо кинематической цепи преобразования энергии в движение и вращательного движения в линейное, без люфтов, зоны нечувствительности и неравномерностей подач. По сути, подвижная часть линейного двигателя — это одновременно и движитель.
Все, что происходит при отработке каждого перемещения, это:
командный импульс
энергия взаимодействия
магнитных полей
линейное движение
И это — все!
От команды до исполнения — мгновения!
Проще говоря, имеем:
импульс
⇓
энергия
⇓
движение
Линейные приводы Sodick
корректируют зазор 500 раз в секунду
с дискретностью подач 0,1 мкм
(быстродействие обратной связи
в линейных станках – 20 мкс,
разрешение линеек – 10 нм).
Люфты «вылезают» при каждом старте, реверсе и остановке движения. Напомним: люфты в ШВП приводах усугубляют упругие деформации, тепловые деформации, кинематические погрешности частей привода — потери от трения, скручивания винта ШВП. Вы можете возразить, что, мол, это ерунда, но именно эту ерунду, которая называется микроны, мы и ловим на наших электроискровых (электроэрозионных) станках! КПД шарико-винтовых пар хоть и выше, чем у других механизмов преобразования вращательного движения в поступательное, но в лучшем случае достигает 90%.
И это — не 100%.
Линейные приводы — прямые приводы, избавленные от всех пороков ШВП. В линейных приводах исключено многоступенчатое преобразование энергии в движение, исключены какие-либо факторы для возникновения люфтов и неравномерных подач. Линейные приводы Sodick способны корректировать зазор 500 раз в секунду с дискретностью подач 0,1 мкм. В результате: оптимальный зазор практически в любой момент электроэрозионного процесса, неизменно оптимальные режимы, стабильно максимальный съем, высокая производительность электроэрозионной обработки и качество поверхности!
Привод с шарико-винтовой парой (ШВП)
и устройство ШВП.
Планарный линейный двигатель линейного сервопривода станков Sodick.
