Зачем электроэрозионному станку линейный привод вместо ШВП?

Зачем электроискровому станку линейные двигатели, если есть приводы с ШВП? Сравнение, но не реквием по 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 лучше.

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

arrow_p1

энергия взаимодействия
магнитных полей

arrow_p1

поворот ротора двигателя

arrow_p1

(работа ременного
или зубчатого редуктора,
если таковой имеется)

arrow_p1

поворот винта ШВП

arrow_p1

выбор люфта ШВП

arrow_p1

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

arrow_p1

энергия взаимодействия
магнитных полей

arrow_p1

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!

ЭТО не реквием по ШВП. Для этих устройств еще есть много других применений...

Привод с шарико-винтовой парой (ШВП) 
и устройство ШВП.

Планарный линейный двигатель линейного сервопривода станков Sodick. 

2019-06-10T12:12:35+03:00Categories: Новости|