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数控机床的发展必须以数字化制造技术为核心
作者: 发布于:2013-01-20 08:46:13 点击量:

  降低电机能耗

  作为数控机床的重要功能部件,电动机的性能直接关系到整体系统的性能发挥。由于步进电机在成本控制方面的优势,因而使其成为了大多数经济型数控机床的首选产品,但同时它的缺点也很明显,即惯量大、每单位功率的转矩输出比值小(N-m/kW)、效率差、发热量大。而伺服电机因具有响应速度快、定位精准、技术门坎相对较高的优势,因而在高端数控机床等精密机械行业中得以广泛应用。其中,交流伺服电机的特点是正弦波控制,转矩脉动小;定子绕组散热比较方便;惯量小,易于提高系统的快速性;适应于高速大力矩工作状态;同功率下有较小的体积和重量;可靠性高,对维护和保养要求低。

  根据国际能源署的最新统计,工业用电占全球电力总消耗的约42%,其中2/3被工业电机所消耗。因此,现阶段数控机床高速主轴所需的伺服电机、内藏式转定子领域都以强调提高节能效益来创造新的市场商机。例如,目前一些日系、欧美伺服电机厂商均掌握了钕铁硼永磁等关键材料,因而在永磁交流伺服电机产品的质量、性能上相对具有一定的优势。而据估计,采用这些稀土永磁无铁芯电机拖动通用设备的系统运行效率平均可提高20-40%,节电潜力可达1000-2000亿千瓦时。

  去年6月,针对低压电机的欧盟最低能效标准法规开始生效,该新法规涉及大部分功率介于0.75千瓦~375千瓦、50和60赫兹的两级、四级、六级交流电机,计划分三个阶段,提高所涉及的这些电机产品的国际能效等级。与此同时,中国、澳大利亚、巴西、加拿大等国家也已经实施了类似的能效法规,美国则是从2010年底开始执行相当于IE3等级的NEMAPremium(美国全国电器制造商协会高效率)标准。这些法规的陆续推出将进一步促进电机行业节能技术的提升。

  此外,对于齿轮磨床、精密机床以其它一些机床来说,直接驱动技术是另一个值得关注的发展方向,直接驱动直线电机也是未来高速、高精度数控机床的理想驱动模式,目前受到了机床厂家的普遍重视,技术发展迅速。全球领先的运动控制系统和配件厂商科尔摩根在直接驱动技术的研发领域有着丰富的专业经验,其推出的直接驱动直线(DDL)系列电机属于无框永磁三相无刷伺服电机,不需要维护,精度更高,带宽更高,运动速度更平稳,减少了噪音;同时,还提供多种尺寸和推力,可适用于各种直线应用,简化了高推力永磁设计方案,从而大大提高了机器的整体可靠性。
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  结语

  值得一提的是,在中国机床行业大举迈入高档数控化的同时,对普通机床和老化数控机床进行再制造,也是一个潜力无穷的市场,毕竟来讲,要购置全新的数控机床需要巨额的投入。目前国内一些领先厂商正积极开拓这一市场,力争实现与购置新机床同样的效果,在减少资金投入的同时,提高零件加工质量和生产率,缩短产品制造周期,改善工作环境,据有关厂商计算,一套经济型数控化再制造机床的价格仅为相同功能新数控机床的1/5-1/3.

  数控机床的发展直接关系到国家基础制造业的转型与升级,是现阶段重要的战略发展国策之一。作为其中主要的支撑产业,伺服控制系统急需快速地适应当前制造业的发展特点,从技术和服务这两个环节上,提升整体解决方案的技术水平。针对当前中高端数控机床的具体需求,伺服控制企业应不断为客户提供创新的运动解决方案和高品质的产品,帮助客户提升数控机床产品的性能,使其更具市场竞争力,并且尽可能地缩短产品上市时间,节约预算,提高整体系统的可靠性和生率效率,最终达到提升数控机床速度、准度和位置控制精确度的目标。
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