直線電機模組在機床中的廣泛應(yīng)用
基于近乎理想的進(jìn)給傳動方式，直線電機漸漸取代了傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機，以先驅(qū)之姿超越了其他伺服電機而廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域中并得到了快速的發(fā)展。而在機床行業(yè)中，直線電機正掀起一場勢不可擋的革命熱潮。
機床是先進(jìn)制造技術(shù)的載體和裝備工業(yè)的基本生產(chǎn)手段，是裝備制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，主要為汽車、軍工、農(nóng)機、工程機械、電力設(shè)備、鐵路機車、船舶等行業(yè)服務(wù)。我國已連續(xù)幾年成為世界最大的機床消費國和機床進(jìn)口國，是世界第三大機床生產(chǎn)國。
在機床行業(yè)里數(shù)控機床正在向精密、高速、復(fù)合、智能、環(huán)保的方向發(fā)展。精密和高速加工對傳動及其控制提出了更高的要求，更高的動態(tài)特性和控制精度，更高的進(jìn)給速度和加速度，更低的振動噪聲和更小的磨損。
問題在于傳統(tǒng)的傳動鏈從作為動力源的電動機到工作部件要通過齒輪、蝸輪副，皮帶、絲杠副、聯(lián)軸器、離合器等中間傳動環(huán)節(jié)，在些環(huán)節(jié)中產(chǎn)生了較大的轉(zhuǎn)動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲及磨損。雖然在這些方面通過不斷的改進(jìn)使傳動性能有所提高，但問題很難從根本上解決，于是出現(xiàn)了“直接傳動”的概念，即取消從電動機到工作部件之間的各種中間環(huán)節(jié)。隨著電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的發(fā)展，電主軸、直線電機、力矩電機的出現(xiàn)和技術(shù)的日益成熟，使主軸、直線和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)運動的“直接傳動”概念變?yōu)楝F(xiàn)實，并日益顯示其巨大的優(yōu)越性。
直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)在機床進(jìn)給驅(qū)動上的應(yīng)用，使機床的傳動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了重大變化，并使機床性能有了新的飛躍。
直線電機進(jìn)給驅(qū)動的主要優(yōu)點：1、進(jìn)給速度范圍寬。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、結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)、噪聲小，運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠。
傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機組成的數(shù)控機床伺服系統(tǒng)一般包含：伺服電機+軸承+聯(lián)軸器+絲杠+構(gòu)成該系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)等等，這樣的系統(tǒng)組成零件比較多，也比較復(fù)雜。這樣的一套系統(tǒng)，其慣性質(zhì)量大，動態(tài)性能的提高當(dāng)然也就受到了很大的限制。更要命的是這些中間結(jié)構(gòu)在運動過程中產(chǎn)生的彈性變形、摩擦損耗以及難以消除，且隨著使用時間的增加該弊端會越來越突出，造成定位的滯后和非線性誤差，從硬件上嚴(yán)重影響了加工精度。
而近幾年的永磁直線同步電機打破了傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機+滾珠絲杠”的傳動方式，實現(xiàn)了“零傳動”。通過電磁效應(yīng)，將電能直接轉(zhuǎn)換成直線運動，消除了轉(zhuǎn)動慣量、彈性形變、反向間隙、摩擦、振動、噪音及磨損等不利因素，極大地提高了伺服系統(tǒng)的快速反應(yīng)能力和控制精度。接下來我們來了解一下機床利用直線電機的發(fā)展歷程。
機床利用直線電機發(fā)展歷程
1993年，德國Eｘ-CELL-O公司推出一臺加工中心HSC-240，采用的是直線電機進(jìn)行驅(qū)動，這是世界上第一臺直線電機機床。此后，直線電機逐漸的應(yīng)用到各種機床中。
1996年，日本的沙迪克公司著手開發(fā)電火花成型機，終于開發(fā)出專門的直線電機及與其匹配的數(shù)控系統(tǒng)，沒過多久，他們又將這項技術(shù)應(yīng)用到電火花切割機上。此外，日本的松浦機械所、東京芝浦電氣、森精機制作所和新日本工機等公司也研發(fā)出性能各異的直線電機機床。
1999年，意大利JOBS公司開發(fā)出龍口加工中心LinX，隨后開始全面生產(chǎn)LinX系列產(chǎn)品。
2003年，這款產(chǎn)品占公司總產(chǎn)量的比值為60%，因此成為公司的主要利潤來源。法國RenaultAutomotion公司生產(chǎn)的rene20和rene25系列的加工中心坐標(biāo)軸的運動均利用的是直線電機。
要探討直線電機機床領(lǐng)域一定要提到美國，美國的直線電機機床最大的優(yōu)勢在于其超精密加工，這項技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先地位。美國Precitech公司生產(chǎn)的超精密機床Ｎanoform200、Freeform700等均使用的直線電機，而且加工精度值得信賴，更為重要的一點是Precitech公司首先將直線電機作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
直線電機傳動系統(tǒng)及其機床產(chǎn)品均出現(xiàn)在2001年的歐洲機床展、2002年的日本機床展以及2004年的美國機床展。目前，世界上直線伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的主要供應(yīng)商有：Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Anorad、AerMech、Baldor、Copley、ETEL、LK和Kollmogen等。
由此可見，機床利用直線電機的案例已經(jīng)不是第一次，今后的發(fā)展里，直線電機也將會擔(dān)任起越來越重要的角色。
德瑪特直線電機
