数控珩磨机床中直线电机的安全保护装置研究.pdf

8 8 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa nu f a c t u r e l 如j 2 1 5年 ⋯ 川 数控珩磨机床 中直线电机的安全保护装置研究 龚俊 - ． ， 蔺卡宾 ， 宁会峰 ， 张仲玺 1 ． 兰州理工大学 数字制造技术与应用省部共建教育部重点实验室， 甘肃 州7 3 0 0 5 0 ； 2 ． 兰州理工大学 机电工程学院， 甘肃 兰州7 3 0 0 5 0 摘要 直线电机驱动珩磨机床往复运动可以提 高运行速度、 换向加速度和定位精度 ， 提高珩磨质量和效率 直线电机垂 直应用的关键问题之一是直线电机在运动中意外失电， 直线电机动子的安全保护问题 针对此问题， 设计了一种气动抱 闸保护装置。通过对直线电机运动系统的力学分析， 建立了直线电机的数学模型， 并对安全保护装置下直线电机失电后 动子的运动状况进行 了计算分析。结果表明， 该气动抱闸装置具有很好的刹车效果， 并且该气动抱闹装置也适用于直线 电机垂直应用的其它场合。 关键词 珩磨机床； 直线电机； 安全保护； 气动抱闸装置 中图分类号 T H1 6 ； T H1 2 2 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 5 1 0 0 0 8 8 0 3 Th e St u d y o n De v i c e o f S e c u r i t y o f L i n e ar Mo t o r i n CNC Ho n i n g Ma c h i n e G ONG J u n ， L I N K a b i n ， NI NG Hu i f e n g 一 ，Z HANG Z h o n g x i 1 ． Ke y L a b o r a t o r y o f Di g i t a l Ma n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y a n d Ap p l i c a t i o n， t h e Mi n i s t ry o f E d u c a t i o n ，Ga n s u L a n z h o u 7 3 0 0 5 0， Ch i n a ； 2 ．S c h o o l o f Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l En g i n e e r i n g． L a n z h o u Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ．Ga n s u I , a n z h o u 7 3 0 0 5 0，C h i n a Ab s t r a c t L i n e a r m o t o r d r i v e n r e c ip r o c a t i n g mo t i o n o fh o n i n g m a c h i n e C a r t i m p r o v e t h e r u n n i n g s p e e d ， r e v e r s i u g a t c e l e r t a i s I I and p o s i t i o n i n go c c u r o z y ， and i m p r o v e t h e q u a l i t y a n d e f fic i e n c y o fh o n i n O n e oft h e k e y p r o b l e m s t h e v e r t i c a l c q p l i 。 a t i o n of l i n e ar mo t o r i s t h e s e c u r i t y p r o t e c t i o n p r o b l e m s of l i n e a r m o t o r w h e n i t h a s a s i t u at i o n o f u n e x p e c t e d l o s s f ’p o w e r i n mo t i o n ， A p ncu m a t i c b r a k e s y s t e m 椰 d e s ig n e d t o s o l v e t h i s p r o b l e m ． ana l y z i n g t h e f o r c e of l i n e a r m o t o r m o t i o n．s y s t e m，t b e mat h e m ati c al m o d e l of l i n e a r m o t o r w a s e s t a b l i s h e d and t h e mo t i o n c o n d i t i o n ofl i n e a r m o t o r e T t h e u n e x p e c t e d l o s s t f p o w e r WO S e alc u l a t e d a n d a n aly z e d ．T h e r e s u l t s s h o w e d t h at t h e pn e u mati c b r ak e s y s t e m h a d a g o o d b r a k i n g c l a n d i t wt r a l s o a p p l i c a b l e t o o t h e r s i t u ati o n t h at t h e l i n e ar mo t o r s we r e v e r t i c a l a p p l i c ati o n s ． Ke y W o r d s Ho n i n g M a c h i n e ； L i n e a r M o t o r ； S e c u r i t y ； Pn e u m a t i c Br a k e S y s t e m 1引言 珩磨加 r 可以提高工件的尺寸精度， 形状精度及表面质量， 在汽缸、 精密耦合件加l丁中广泛应用㈣。往复运动是珩磨机床控 制 的一个关键环节 ， 直接影响网纹的加工质量 。直线电机具有 高速、 高加速度、 高精度和快速响应等优点， 在数控机床中的应用 越来越多 。本研究采用直线电机驱动珩磨头往复运动， 以解决 传统往复运动采用液压时换向加速度不足的问题 ， 并针对直线电 机意外失电[ 后的直线电机动子的安全问题 ， 设计了一种直线电 机失电保护装置， 分析了其刹车时间及刹车距离。 2珩磨机床往复运动模型 2 ． 1数控珩磨机床整体结构 研究的直线电机安全保护装置应用于兰州理工大学机电工 程学院研发的“ 高档数控珩磨机床” 1 I ， 向 数控珩螨机眯的 仆 结构图， 如图 1 所示。数控珩磨机南底座 1 、 矗桂 2 、 旋转电机 3、 主同步带轮4 、 从同步带轮 5 、 旋转轴 6 、 商线导轨 7 、 商线电机 8 、 进给电机 9 、 动力转换箱体 1 0 、 连接杆 1 1 、 珩磨头 1 2 、 一 r 件 1 3 、 火 电保护装置连接杆 1 4 、 失电保护装置 1 5 、 下支撑板 1 7 、 f 装 置 1 8 、 下限位装置 1 9等构成。数控珩磨机床运动 南主运动和进 给运动组成， 主运动为往复运动和旋转运动， 旋转运动南市柱 I 的旋转电机驱动， 往复运动由直线电机驱动， 其控制方式、 精度和 加速度共同决定了网纹的加工质量。 油行的进给运动 伺服电机 控制 ， 可实现粗珩加工的和精珩加一 r 直线电机定子 定 r 上， 动子可沿着导轨方向上下往复运动； _夫电保护装置连接杆 直线电机动子相连接， 当直线电机意外失电时 ， 失电保护装骨_ 1 『 迅速制动， 对直线电机和箱体进行保护。 来稿 日期 2 0 1 5 0 4 2 l 基金项目 国家科技重大专项 2 0 1 I Z X 0 4 0 0 2 1 2 2 ； 甘肃省自然科学基金项目 1 1 l 2 R J Z A 0 2 5 作者简介 龚俊 ， 1 9 6 3 一 ， 男， 四川中江人 ， 硕士研究生 ， 研究员 ， 主要研究方向 精密制造装备与数控加 f 技术 ； 蔺卡宾 ， 1 9 9 0 一 ， 男 ， 甘肃天水人 ， 硕士研究生 ， 主要研究方向 直线 电机垂直驱动珩磨机床往复运动的控制系统研究