【正文】 齒條齒輪型線性驅(qū)動器廣泛應用于滑塊沖程大于45米的場合。齒輪齒條驅(qū)動器和滾珠絲杠驅(qū)動器比起來的主要優(yōu)勢在于其特性不取決于滑塊行程?；瑝K行程并不會限制最大轉(zhuǎn)速或者影響驅(qū)動器的剛度，這并不像滾珠絲杠中的那樣。除此之外，它還能讓我們獲得高進給速度，并且常能達到120m/min。另一方面，齒輪齒條驅(qū)動器不會像滾珠絲杠那樣產(chǎn)生高的減速。如果要提供較高的減速，應盡可能使用小直徑齒輪，齒數(shù)通常在1520之間的。因此，要用減速器來獲得和滾珠絲杠一樣的力和加速度性能?？紤]多種多類型機床驅(qū)動裝置的一個基本方面就是間隙的消除。就齒輪齒條驅(qū)動來說，在過去的幾年中，關于消除間隙的解決方法已經(jīng)取得了重要的發(fā)展。在這種驅(qū)動器中，主要的間隙就是齒輪齒條牙型之間的縫隙。為消除這種縫隙，兩個齒輪會作用于同一個齒條，每一個支持齒條一邊，兩齒輪因此要反向旋轉(zhuǎn)。其他的系統(tǒng)，例如帶有漸變頭的開口銷，或者過去使用的一些辦法，并不能完全消除存在于減速器內(nèi)部的本質(zhì)運動，因此，也就不能成為機床的有效選擇。在兩個齒輪箱之間可以有不同的方法加載預緊力。可以通過機械的方式實現(xiàn)（）。下圖展示了兩個減速箱。，每一個的外部齒輪嚙合在齒條上。兩個齒輪箱的輸入軸通過彈性聯(lián)軸器相連，這樣就能調(diào)整理想的預緊力。兩個減速箱都通過單一電動機驅(qū)動（）。目前消除間隙的方法趨向于通過組裝兩個獨立的減速電動機齒輪來實現(xiàn)。在這種方式中，預緊力通過基礎電路控制，是其中一個電動機作用于另一個。（）這種方案允許我們通過增加控制的復雜度來簡化驅(qū)動的機械結(jié)構。通過兩個獨立的電動機來施加預緊力的一個優(yōu)勢在于，使兩個電動機在必要的時候向同一方向運轉(zhuǎn)，比如加速，成為可能。預緊力常設置為驅(qū)動所能提供的最大力的25%50%。齒輪齒條驅(qū)動傳遞的許用力基本取決于輪齒模數(shù)。在較小的程度上，還取決于齒輪的齒數(shù)，螺旋角（帶有19176。31’42’’角度的直齒或者螺旋齒輪），以及減速器提供的減速比。驅(qū)動器的尺寸應當同時考慮額定運行工況和間歇運行工況。除此之外，每一個齒輪單獨計算，要考慮根據(jù)驅(qū)動所需力和預緊力所需出的當前力。，可預估達到1500020000小時的工作壽命。這些公稱力值應當和作用在齒輪上的平均力作對比，計算公式如下： Fm=3F13q1n1nm+F23q2n2nm+…+Fn3qnnnnm(N) （）在另一方面，間歇運行工況應當考慮所需最大力和每小時的循環(huán)次數(shù)。在機床設備中，當滑塊加速或減速時，驅(qū)動器達到其最大工作能力的情況是很常見的。除此之外，若每小時的循環(huán)次數(shù)較高，許用力要根據(jù)此圖中的修正系數(shù)來減小。在機器將要運作的環(huán)境的進一步信息不足的情況下，可以估算出機器將會在2030%的總時間內(nèi)以最大能力加速，ta=vmaxamax ()每小時的循環(huán)次數(shù)是：circleshour=20100?3600ta ()正如旋轉(zhuǎn)型驅(qū)動器一樣，在齒輪齒條驅(qū)動器中，設計過程中建立驅(qū)動器動態(tài)模型的可能性尤其重要?，F(xiàn)在，機床滑軌另一種重要驅(qū)動類型就是線性馬達。（）應用到機床設備上的線性馬達類型是同步鐵芯線性馬達。它包括一個滑圈或者是原線圈和作為次級線圈的磁盤，兩者都是在線性基體上。其中一個安裝在移動部件上，另一個安裝在固定部件上。線性馬達的主要特征是沒有傳遞力和運動的機械裝置。在移除這些機械部件的同時磨損、空隙、潤滑裝置和噪音也一并移除了。另一個重要的優(yōu)勢就是沒有驅(qū)動器的自然共振頻率。然而，與此同時，機械的優(yōu)勢也不復存在了，這樣一來馬達產(chǎn)生的作用力就直接作用在滑軌上，并且任何情況下，力的大小不能過高。在實際當中，當加工過程中的力并不是相當巨大，而需要高的力度變化時，線性馬達是一個有趣的選擇。也就是適用于高的加速力促進機器生產(chǎn)能力提高的場合。例如，磨具的例子。如前面所說，直線馬達的一個缺點是不能放大已產(chǎn)生的力機械力。因此，就需要大量的磁性材料和線圈繞組來提供足夠的力，以便驅(qū)動機床滑軌。一方面，這些磁性材料的大量使用顯著增加了驅(qū)動器的成本，另一方面，和使用任何一種減速器的傳動馬達比起來，線性馬達顯得并不高效，尤其是因為熱量的損失。在另一方面，如上面已經(jīng)提到的，用在機床上的線性馬達通過鐵芯線圈構成。因此，磁盤將吸引力作用于安置在連續(xù)基底的線圈上。這個引力大約是連續(xù)的，而且并不依賴于馬達瞬時作用的力。引力的大小大約是馬達所能提供的最大力的三倍，比如，對于一個最大輸出力為6000N的馬達，產(chǎn)生的引力大約為2噸。應當從這一點考慮由直線馬達驅(qū)動的滑軌導向裝置的合適尺寸。在使用線性馬達時，還要考慮熱敏元件。線性馬達的產(chǎn)熱是相當巨大的，因此，通過進行一定的研究來確定這些熱量帶來的影響（比如膨脹）以及評估冷卻電機的需要也是十分必要的。線性馬達能夠提供的額定力很大程度上取決于其所用的冷卻系統(tǒng)。通過參考值，可以考慮對于通過自然對流冷卻的馬達，其額定輸出力大約是最大輸出力的20%。如果是水冷，可上升到40%。線性馬達為機床提供的力的大小從300N到20kN不等。Fm=3F13q1n1nm+F23q2n2nm+…+Fn3qnnnnm(N) 線性馬達驅(qū)動器所能達到的速度等于或者高于齒輪齒條驅(qū)動器所能提供的速度。對于中等尺寸的馬達，其速度一般可達到300m/min，力的最大值為5000N；若是在大點的馬達，速度則為150200m/min。線性馬達的裝配公差不和絲杠或齒條的正確校準需要值一樣小。盡管如此，線圈和磁鐵之間的空隙也要保持在十分之幾毫米的范圍內(nèi)?；壓蛯蜓b置要保證有充足的剛度，這樣才不至于因磁鐵和線圈之間強大的引力而發(fā)生變形。在使用線性馬達時，線圈可以用作移動部件，而磁體作為固定部件，或者二者換位。（）。每一個布局都有其優(yōu)勢。如果線圈運動，就要考慮連接線圈的供電電纜和運輸管道的安置方法。有些時候，在移動滑軌下方的線圈的可及性會成為難題。對于磁體移動的情況，電纜和管道會安置在固定的部件上。此外，磁體比線圈輕一些，這樣就能獲得額外的加速度。這種方案的主要缺點在于磁體安放位置的長度變大了?；壱凶銐虻拈L度來安放這些磁鐵。另一個可供替代的選擇就是用兩個線性馬達，這樣可使吸引力相互抵消。當在設計輕量化機械時，這一點格外有趣，用來抵消力的兩種可能的對稱安裝如下所示。旋轉(zhuǎn)工作臺的需求趨勢和線性導軌的類似。具有高精度的定位和插值功能的快速動力學系統(tǒng)是所需要的。根據(jù)旋轉(zhuǎn)工作臺的不同設計過程，速度和力學參數(shù)也千差萬別。對于車床的工作臺，最大速度和容許的運動副比高動力和精度更加重要。這種情況在五軸銑床工作臺中有所不同。對于回轉(zhuǎn)工作臺的驅(qū)動，可以分為兩大類。一種是機械傳動驅(qū)動，另一種是直接傳動。旋轉(zhuǎn)型驅(qū)動中最常見的兩種機械傳動類型是渦輪蝸桿傳動和齒輪傳動。一種可能性是渦輪傳動。這種傳動提供一個非常巨大的減速，一個強大的傳遞力的能力，以及較小的磨損。主要的困難除了有齒形的切削加工，還包括空隙的消除。對于此有不同的解決方法。可以剪切蝸桿這樣節(jié)距就是可變的，這樣軸向地移動它就有可能消除間隙，達到一個理想的水平。使用過程中的磨損也可以用同樣的方法消除。消除間隙的另一種選擇是使用在輪齒出通過彈簧預緊的分開式渦輪蝸桿。驅(qū)動回轉(zhuǎn)工作臺的另一種選擇是用兩個齒輪作用在一個齒輪上。空隙的消除和齒輪齒條傳動類似，通過機械的方式來預緊這兩個齒輪，否則就用兩臺電動機。如今，為旋轉(zhuǎn)工作臺提供最好的動態(tài)性能的驅(qū)動方式就是電動機直接傳動。另外，還沒有空隙和磨損。就如在線性馬達中發(fā)生的，這種情況下應當著重考慮熱量的影響。通常，為轉(zhuǎn)矩電機提供水冷是必要的。轉(zhuǎn)矩電機有兩種結(jié)構。一種是完全電機，這種電機的輸出軸通常是中空的。另一方面，為了提供更加簡潔的方案并使機床生產(chǎn)商的產(chǎn)品實現(xiàn)更好的集成，轉(zhuǎn)矩電機的供應商也將電機分為兩部分，定子和轉(zhuǎn)子。目前的轉(zhuǎn)矩電機提供最大額定轉(zhuǎn)矩為5000Nm，變速范圍從200rpm到1000rpm。轉(zhuǎn)矩峰值大約高出額定轉(zhuǎn)矩80%。，提到了兩種旋轉(zhuǎn)型銑床主軸箱，其中旋轉(zhuǎn)馬達應用到了雙曲面齒輪減速器中。，其主軸箱的擺動也通過轉(zhuǎn)矩馬達控制。和驅(qū)動器一起的制導系統(tǒng)，決定了機床導軌的運行。下面講述機床應用方面的技術。在歷史上，所用的制導類型多是摩擦型。通常，機床生產(chǎn)廠商也生產(chǎn)制導系統(tǒng)。目前，隨著商業(yè)化生產(chǎn)部件質(zhì)量及性能的提高，以及制造商能夠?qū)⑦@些零部件組裝成機床這一現(xiàn)實，滾動型的制導系統(tǒng)已經(jīng)相當流行。另一方面，對于精度和剛度要求較高的場合，從機械的角度來講，靜壓制導已成為并將繼續(xù)作為最好的選擇。摩擦導軌（）是最廣泛應用到機床中的導向方式。不同的成對材料已經(jīng)用來制造摩擦導軌。鑄件、鋼、青銅以及某些高分子聚合物被用來作為滑軌材料。保證導軌的可控性以及平穩(wěn)工作的一個關鍵因素是要避免當靜摩擦系數(shù)大于動摩擦系數(shù)時所產(chǎn)生的爬行現(xiàn)象。帶有添加劑從何能保證潤滑的聚合材料的發(fā)展，極大程度上減少了爬行現(xiàn)象。比如導軌耐磨片或定位支撐柱（）或者Moglice.摩擦導軌最有效的特性是它們所能提供的高負載能力，可達140MPa，以及抗沖擊強度還有減震能力。另一方面。為了獲得一個良好的高質(zhì)量的摩擦導軌，使用傾斜面來保證底座和滑軌的均勻接觸是必要的。這種刮削式的精整加工，需要經(jīng)驗豐富的工人。除了要保證均勻接觸，在表面做些小的標記也是有益的，這樣能保證接觸在很多小的凸起上。通過這種方式，當鏡面接觸時，粘結(jié)問題就能夠避免，這對導軌低速運行時就更加有用。為保證平穩(wěn)運動而使用潤滑是很恰當?shù)摹檫_到這個目的，要在一個表面的深度方向上每隔一毫米插槽。為保證運動和潤滑的分布，在運動的部件上開槽較為恰當。聚合材料的使用能夠通過多種方式實現(xiàn)。最經(jīng)典的就是在其中一個部件上粘貼一個幾毫米厚的聚合材料薄板，當修正好一切錯誤之后，進行機械加工。在聚合物上滑動的表面要求微熱，例如可以通過電磁感應來減少磨損。目前，更常用注射液體聚合物的方式，這樣當其固化時，就能夠形成所要生產(chǎn)的導軌的形狀。對此，接收復合材料的表面將會經(jīng)過粗糙處理以便于粘合，并且還會有注射型孔洞。臺板和滑軌配合，保留一定的空隙以便于復合材料的填充。當注射型材料固化后，通常經(jīng)過24小時，座板和滑軌分離，表面成型。目前，滾動導軌最廣泛應用與機床設備中。有大量的模型和規(guī)格來適應多數(shù)機床導軌的需要。滾動導軌有兩大類。一種是無循環(huán)的，另一種是有循環(huán)的。沒有循環(huán)的滾動導軌（）傾向用于導軌行程較短的場合。它基本包括滾動元件、球、滾筒或者滾針，安放在運動元件之間。一般說來，在不同的滾動元件之間會放置保持架，以避免其互相接觸，并且會用更大的設備進行組裝。由于運動中大量的滾動體參與并且擁有較高的精度，這種導軌明顯的特征就是高剛度和負載能力。要是引導導軌運動，至少應使用兩個導軌，以限制除了運動方向以外的所有自由度。預緊力通過兩個導軌互相作用獲得，比如，通過直接支撐在導軌上的螺桿或者一個中間的吊桿實現(xiàn)，吊桿能夠?qū)⒘Ψ稚⒌礁鶆虻幕鶞噬?，引起導軌較小的變形并且提升精度。一般說來，這種導向裝置中包括導軌。有時，由于缺少可用的空間，使用機床的一部分作為滾枕是必須的。在這種情況下，為避免磨損，要對這部分進行回火和硬化處理。另一方面，還有再循環(huán)滾動系統(tǒng)（）。它們包括一個模座，當滾動元件、球或者滾子沿著導軌長度方向運動時，這些滾動體在模座中循環(huán)滾動。這個導軌至少有四個滾輪軌，這樣，每一個模座限制除了運動方向以外的所有自由度。通常，制造商提供具有不同預緊程度的同種產(chǎn)品。目前，循環(huán)式導軌生產(chǎn)商已經(jīng)獲得了對運動的橫向力以及力矩能夠承受高負載的設計方案。為適應導軌尺寸，常用的方法是使用寬度在毫米級的導軌，尺寸從15到65甚至更大。 THK導向系統(tǒng)的負載能力預緊力對消除間隙是必要的。除此之外，預緊還能增加滑道的剛度。加載平均預緊力的模座，其剛度可以提升三倍，同時能夠使它并不再那么依賴于負載設備。另一方面，高預緊力的缺點是摩擦力的增加，以及導向系統(tǒng)使用壽命的縮短。對于靜壓軸承（），滑動元件的表面通過輕油分離。油層所能保持的壓力通過外部的泵來提供。通過這種方式，無磨損運動得以保證，同時由于軸承不承受任何靜摩擦，粘滑現(xiàn)象也得以消除。