一文看懂直线电机消除传动问题

高速化、精密化和模块化是现代制造技术的发展方向。直线电机传动的优越性也已被越来越多的人所认识。新的切削理论认为：当切削速度达到一定程度（约500m/min）后，切削区温度不再上升，并且切削力反而会减小，刀具磨损也减少。高速化、精密化和模块化是现代制造技术的发展方向。新的切削理论认为：当切削速度达到一定程度（约500m/min）后，切削区温度不再上升，并且切削力反而会减小，刀具磨损也减少。这样在提高生产率的同时还能提高零件的表面质量和加工精度。

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长期以来，数控机床的进给系统主要是“伺服电机+轴承+联轴器+丝杠+构成该系统的支撑结构”，这种进给系统所能达到的最高进给速度为90～120m/min，最大加速度只有1.5g。同时，由于从电动机主轴到工作台之间存在联轴节、丝杠、螺母、轴承、支架等一系列中间环节，当进给部件要完成启动、加减速、反转、停车等动作时，这些机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等，会造成进给运动的滞后和其它许多非线性误差；这些中间环节也加大了系统的惯性质量，影响了对运动指令的快速响应；另外，丝杠是细长杆，在力和热的作用下，会产生变形，影响加工精度。

为了克服传统进给系统的缺点，简化机床结构，满足高速精密加工的要求，人们开始研究新型的进给系统，直线电动机就是最有前途的快速进给系统。它取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节，使得机床进给传动链的长度为零，这就是所谓的“直接驱动”或“零传动”。

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。

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直线电机进给驱动的主要优点

1.高速响应：由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等)，使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

2.精度：直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。

3.刚度高：由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。

4.速度快、加减速过程短：由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h)，所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60～100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g(g=9.8m/s2)，而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程长度不受限制：在导轨上通过串联直线电动机，就可以无限延长其行程长度。

6.运动安静、噪音低 ：由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触)，其运动时噪音将大大降低。

7.效率高：由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。

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