La diferencia entre motor lineal y 'tornillo de bolas + servomotor'

El motor lineal fue inventado por los británicos en 1845, pero el espacio de aire del motor lineal en ese momento era demasiado grande y la eficiencia era muy baja, por lo que no se pudo aplicar.Después de la década de 1970, también se lanzó Kollmorgen, pero su desarrollo se vio limitado debido al alto costo y la baja eficiencia.No fue hasta la década de 1970 que los motores lineales se desarrollaron y aplicaron gradualmente en algunos campos especiales.En la década de 1990, los motores lineales comenzaron a utilizarse en la industria de fabricación de maquinaria.Ahora, algunos fabricantes de centros de mecanizado tecnológicamente avanzados del mundo han comenzado a aplicarlos a sus máquinas herramienta de alta velocidad.Por ejemplo, empresas conocidas están lanzando centros de mecanizado de alta velocidad y alta precisión que utilizan motores lineales.Leapion también utiliza un motor lineal en el lanzamiento de la máquina cortadora de fibra de alta precisión LF-6060Mi.

Lo siguiente se refiere principalmente a la comparación de varias características principales del husillo de avance silencioso de alta velocidad y el motor lineal, como referencia para la industria relevante.

1. PK de velocidad:

Las guías lineales tienen ventajas considerables en velocidad

motor lineal

Velocidad: 300 m/min

Aceleración: 10g

Husillo de bolas: 120 m/min

Aceleración: 1.5g

En comparación con la velocidad y la aceleración, la guía lineal tiene una ventaja considerable, y la velocidad del motor lineal mejorará aún más después de que el problema de calentamiento se resuelva con éxito, mientras que la velocidad del 'servomotor giratorio + husillo de bolas' es limitado y es difícil renovar Mejorar más.

En respuesta dinámica, los motores lineales también tienen ventajas absolutas debido a los problemas de inercia de movimiento, juego y complejidad del mecanismo.

En el control de velocidad, debido a su respuesta rápida y rango de regulación de velocidad más amplio, el motor lineal puede alcanzar la velocidad más alta en el momento del arranque y puede detenerse rápidamente cuando funciona a alta velocidad.El rango de regulación de velocidad puede llegar a 1:10000.

motor lineal

2. Consumo de energía PK:

En cuanto al consumo de energía, el motor lineal es aproximadamente el doble que el 'servomotor rotativo + husillo de bolas' cuando proporciona el mismo par.El 'servomotor giratorio + husillo de bolas' es un componente de transmisión que ahorra energía y aumenta la fuerza, y se controla la confiabilidad del motor lineal.La estabilidad del sistema tiene un gran impacto en el área circundante.Deben tomarse medidas efectivas de protección y aislamiento magnético para bloquear el impacto de fuertes campos magnéticos en la guía rodante y la adsorción de limaduras de hierro y polvo magnético.

A través del siguiente ejemplo, será fácil comprender algunas características de los motores lineales y 'servomotores rotativos + husillos a bolas':

Centro de mecanizado de pórtico de ultra alta velocidad de una empresa japonesa.Los ejes X e Y son accionados por motores lineales con V=120m/min.¿Por qué la empresa no aplicó el 'servomotor rotativo + husillo de bolas (serie HIWIN SUPER S)' aunque el valor DN de SUPER S experimentó un proceso de aceleración de 70 000 a 150 000 a 220 000 para tornillos tradicionales, debido a la existencia de la transmisión mecánica, su velocidad lineal, aceleración y el aumento del rango de carrera son siempre limitados.Si se selecciona el producto de Φ40 × 20 mm, entonces Vmax = 110 m/min, debido a la alta velocidad de Nmax = 5500 rpm, el rango de carrera está limitado por críticas. Obviamente, la restricción de la velocidad de rotación Nc no puede ser demasiado larga.Si se utiliza un producto con un paso grande de Φ40×40 mm, Vmax = 220 m/min, lo que obviamente no puede cumplir con la alta precisión de posicionamiento.Puede alcanzar un valor de DN de 220.000, que refleja HIWIN desde un lado.Si elegimos un producto de Φ40×20 (doble cabeza) mm y lo usamos en condiciones de n≈4000～5000 rpm y V=80～100m/min, su seguridad, confiabilidad y vida útil son Irod .Puede ser mayor que el valor esperado.De hecho, hasta ahora, en las máquinas herramienta de corte de metal CNC de alta velocidad y alta precisión (excepto las máquinas herramienta de formación CNC), la velocidad V ≥ 120 m/min todavía usa unidades de la serie SUPER S.La mejor aplicación de 'servomotor + husillo de bolas' es un equipo CNC de alta velocidad de gama media y algunos equipos CNC de gama alta que requieren V=40~100m/min, aceleración 0,8~1,5(2,0)g y precisión P3 o superior.

husillo de bolas + servomotor

3. Precisión PK:

En precisión, el motor lineal reduce el problema del retraso de interpolación debido al mecanismo de transmisión simple.La precisión de posicionamiento, la precisión de reproducción, la precisión absoluta y el control de retroalimentación a través de la detección de posición serán más altos que los del 'servomotor giratorio + husillo de bolas', y es fácil de lograr.

La precisión de posicionamiento del motor lineal puede alcanzar los 0,1 µm.

'Servomotor rotativo + husillo de bolas' Precisión de posicionamiento de hasta 2-5 µm, requiere CNC, servomotor, acoplamiento sin juego, cojinete de empuje, sistema de refrigeración, guía de rodadura de alta precisión, asiento de tuerca, circuito cerrado de mesa La parte de transmisión de todo el sistema debe ser de peso ligero y alta precisión de rejilla.

Si desea lograr una alta estabilidad 'servomotor giratorio + husillo de bolas', debe adoptar una unidad de doble eje.El motor lineal es un componente de alto calentamiento y es necesario tomar fuertes medidas de enfriamiento.Para lograr el mismo propósito, un motor lineal tiene que pagar un precio más alto.

4. Precio PK:

Aunque los dos métodos de accionamiento de motor lineal y 'servomotor rotativo + husillo de bolas' tienen sus ventajas, también tienen sus debilidades.Ambos tienen su ámbito de aplicación óptimo en máquinas herramienta CNC.

El accionamiento de motor lineal tiene ventajas únicas en los siguientes campos de equipos CNC: alta velocidad, ultra alta velocidad, alta aceleración y grandes lotes de producción, muchos movimientos que requieren posicionamiento y cambios frecuentes de velocidad y dirección.Por ejemplo, la línea de producción de la industria del automóvil y la industria de TI, la fabricación de moldes precisos y complejos.

Centro de mecanizado de alta velocidad y carrera ultralarga a gran escala, procesamiento 'hueco' de componentes integrales de aleación ligera, paredes delgadas y alta tasa de eliminación de metal en la fabricación aeroespacial.Por ejemplo, el centro de mecanizado 'Hyper Mach' (46m) de la empresa CINCI ATI en Estados Unidos;el 'Centro de mecanizado de ultra alta velocidad HYPERSONIC 1400L' de Japan MAZAK Company.En términos de precio, el precio de los motores lineales es mucho más alto, lo que también es la razón por la que se limita la aplicación más amplia de los motores lineales.

El hecho de que los dos métodos de conducción se utilicen simultáneamente en DMG de Alemania también demuestra que tienen sus ventajas.Hay más margen para la mejora de los motores lineales.En el futuro, la tecnología de los motores lineales madurará, la producción aumentará, el costo disminuirá y la aplicación será más amplia.Sin embargo, desde la perspectiva del ahorro de energía y la reducción del consumo, la fabricación ecológica y las características de las dos estructuras en sí mismas 'Servomotor rotativo + husillo de bolas' aún tienen su amplio espacio en el mercado.Si bien el motor lineal se convertirá en el método de conducción principal en equipos CNC de alta velocidad (velocidad ultra alta) y de gama alta, 'servomotor rotativo + husillo de bolas' continuará manteniendo su posición principal en rango medio alto -Equipo CNC de velocidad.