直线电机模组在机床中的广泛应用

基于近乎理想的进给传动方式，直线电机渐渐取代了传统的旋转电机，以先驱之姿超越了其他伺服电机而广泛应用于多个领域中并得到了快速的发展。而在机床行业中，直线电机正掀起一场势不可挡的革命热潮。

机床是先进制造技术的载体和装备工业的基本生产手段，是装备制造业的基础设备，主要为汽车、军工、农机、工程机械、电力设备、铁路机车、船舶等行业服务。我国已连续几年成为世界最大的机床消费国和机床进口国，是世界第三大机床生产国。

在机床行业里数控机床正在向精密、高速、复合、智能、环保的方向发展。精密和高速加工对传动及其控制提出了更高的要求，更高的动态特性和控制精度，更高的进给速度和加速度，更低的振动噪声和更小的磨损。

问题在于传统的传动链从作为动力源的电动机到工作部件要通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节，在些环节中产生了较大的转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损。虽然在这些方面通过不断的改进使传动性能有所提高，但问题很难从根本上解决，于是出现了“直接传动”的概念，即取消从电动机到工作部件之间的各种中间环节。随着电机及其驱动控制技术的发展，电主轴、直线电机、力矩电机的出现和技术的日益成熟，使主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动”概念变为现实，并日益显示其巨大的优越性。

直线电机及其驱动控制技术在机床进给驱动上的应用，使机床的传动结构出现了重大变化，并使机床性能有了新的飞跃。

直线电机进给驱动的主要优点：1、进给速度范围宽。2、速度特性好，3、加速度大，4、定位精度高。5、行程不受限制，6、结构简单、运动平稳、噪声小，运动部件摩擦小、磨损小、使用寿命长、安全可靠。

传统旋转电机组成的数控机床伺服系统一般包含：伺服电机+轴承+联轴器+丝杠+构成该系统的支撑结构等等，这样的系统组成零件比较多，也比较复杂。这样的一套系统，其惯性质量大，动态性能的提高当然也就受到了很大的限制。更要命的是这些中间结构在运动过程中产生的弹性变形、摩擦损耗以及难以消除，且随着使用时间的增加该弊端会越来越突出，造成定位的滞后和非线性误差，从硬件上严重影响了加工精度。

而近几年的永磁直线同步电机打破了传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动方式，实现了“零传动”。通过电磁效应，将电能直接转换成直线运动，消除了转动惯量、弹性形变、反向间隙、摩擦、振动、噪音及磨损等不利因素，极大地提高了伺服系统的快速反应能力和控制精度。接下来我们来了解一下机床利用直线电机的发展历程。

机床利用直线电机发展历程

1993年，德国Eｘ-CELL-O公司推出一台加工中心HSC-240，采用的是直线电机进行驱动，这是世界上第一台直线电机机床。此后，直线电机逐渐的应用到各种机床中。

1996年，日本的沙迪克公司着手开发电火花成型机，终于开发出专门的直线电机及与其匹配的数控系统，没过多久，他们又将这项技术应用到电火花切割机上。此外，日本的松浦机械所、东京芝浦电气、森精机制作所和新日本工机等公司也研发出性能各异的直线电机机床。

1999年，意大利JOBS公司开发出龙口加工中心LinX，随后开始全面生产LinX系列产品。

2003年，这款产品占公司总产量的比值为60%，因此成为公司的主要利润来源。法国RenaultAutomotion公司生产的rene20和rene25系列的加工中心坐标轴的运动均利用的是直线电机。

要探讨直线电机机床领域一定要提到美国，美国的直线电机机床最大的优势在于其超精密加工，这项技术一直处于世界领先地位。美国Precitech公司生产的超精密机床Ｎanoform200、Freeform700等均使用的直线电机，而且加工精度值得信赖，更为重要的一点是Precitech公司首先将直线电机作为工业标准。

直线电机传动系统及其机床产品均出现在2001年的欧洲机床展、2002年的日本机床展以及2004年的美国机床展。目前，世界上直线伺服电机及其驱动系统的主要供应商有：Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Anorad、AerMech、Baldor、Copley、ETEL、LK和Kollmogen等。

由此可见，机床利用直线电机的案例已经不是第一次，今后的发展里，直线电机也将会担任起越来越重要的角色。



德玛特直线电机