直線電機技術已開始在數控機床上普及，直線電機技術對機床行業（國內、國外）會產生哪些影響？

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直線電機技術已開始在數控機床上普及（DMG HSC系列、羅德斯RXP系列、Sodick TT1-400A）。國內也在跟進。相對於絲桿導軌，直線電機有無可比擬的優勢（見附圖圖片來自展大 APEC ），這種技術的普及會對機床行業產生怎樣的影響？
PS 附圖是之前提問。因過去很長時間所以做了修改。

據我所知是沒有。

直線電機的主要優勢在於其結構簡化帶來的伺服系統控制精度提升，動態性能好，但缺陷也十分明顯——機械結構簡化造成結構穩定性差，載荷重複精度不足，所以一般更適用於輕型加工，比如線切割機、光刻機等。

根據目前的主流科研情況，從原理上來說，載荷重複精度的穩定性與動態響應性能本身是此消彼長的，單純提高其中一項並不能從根本上解決問題，目前對於動態精度的研究，主流研究已經擺脫了單個伺服控制系統和傳動結構的局限，目前主要聚焦在通過主從耦合器或自適應交叉耦合器的方式進行聯合控制，從根源上解決造成動態誤差的原因。

當然國產機床沒有普遍使用這項技術的原因並沒有這麼高級，目前我所知道的幾個國產大廠（中捷，濟二，昆機），形成產品的國產機床還困在幾何精度和熱變形精度的檢測補償問題當中沒有突破，幾乎無暇考慮動態精度的問題。

看到直線電機想到了我們學院葉雲岳老師上的那門《直線電機》研究生課程，記得當時上課的教材用的是葉老師編寫的《直線電機原理與應用》。

經過一個小學期八節課，也算對直線電機的一些原理和應用有過了解。相比於本科天書之一《電機學》裡面見到學到的那些個旋轉電機而言，直線電機確實是一種新穎的存在。其實電機原理還是大同小異，只是結構上有些區別而已。至於直線電機在機床上的應用這個問題，

像傳統旋轉電機組成的數控機床伺服系統一般包含：伺服電機+軸承+聯軸器+絲杠+構成該系統的支撐結構等等，這樣的系統組成零件比較多，也比較複雜。這樣的一套系統，其慣性質量大，動態性能的提高當然也就受到了很大的限制。更要命的是這些中間結構在運動過程中產生的彈性變形、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，造成定位的滯後和非線性誤差，從硬體上嚴重影響了加工精度。

而近幾年的永磁直線同步電機（PMLSM）這種近乎理想的進給傳動方式，漸漸取代了傳統的旋轉電機，得到了快速的發展。它打破了傳統的「旋轉電機 + 滾珠絲杠」的傳動方式，實現了「零傳動」。通過電磁效應，將電能直接轉換成直線運動，不需要任何的中間機構，消除了轉動慣量、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的快速反應能力和控制精度。這也就是題主所說的直線電機的優勢所在。

就機床用直線電機發展歷程來看，

1993年，德國Eｘ-CELL-O公司推出一台加工中心HSC-240，採用的是直線電機進行驅動，這是世界上第一台直線電機機床。此後，直線電機逐漸的應用到各種機床中。
1996年年，日本的沙迪克公司著手開發電火花成型機，終於開發出專門的直線電機及與其匹配的數控系統，沒過多久，他們又將這項技術應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、森精機製作所和新日本工機等公司也研發出性能各異的直線電機機床。
1999年，義大利JOBS公司開發出龍口加工中心LinX，隨後開始全面生產LinX系列產品。
2003年，這款產品占公司總產量的比值為60%，因此成為公司的主要利潤來源。法國Renault Ａutomotion公司生產的rene20和rene25系列的加工中心坐標軸的運動均利用的是直線電機。

要探討直線電機機床領域一定要提到美國，美國的直線電機機床最大的優勢在於其超精密加工，這項技術一直處於世界領先地位。美國Precitech公司生產的超精密機床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標準。

直線電機傳動系統及其機床產品均出現在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動系統的主要供應商有：

Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Ａnorad、ＡerMech、Baldor、Copley、ETEL、Ｌ.Ｄ和Kollmogen等。

國外直線電機伺服系統

對於國內來說，很可憐但也不意外（電機研發和製造一直在後面跑），直線電機應用到機床上還處於初級階段，剛剛起步。許多高校研發出直線電機機床設備。例如，清華大學研發出永磁直線伺服單元，可長距離運動；浙江大學研發出磨床、沖床、坐標測量機等；國防科學技術大學研發出直線電機刀具，用於在活塞中做非圓切削。同時有些科研單位與企業也研發了採用直線電機驅動的機床。北京機床研究所研製出電火花成型機床。

2001年中國國際機床展覽會上，南京四開公司推出一台高速數控機床，其Ｘ軸的移動利用直線電機。

2003年中國國際機床展覽會上，北京機電院高技術股份有限公司推出了VS1250加工中心。2006年中國國際金屬加工展會上，深圳市大族激光科技股份有限公司推出激光切割機CLX3015A。

國內直線電機機床方面研究情況

在CIMT2015第十四屆中國國際機床展覽會上的展品中，

STUDER 斯圖特 S141

S141是最新一代數控萬能內圓磨床，其綜合了最新的技術於一身：所有軸都配備了直線驅動裝置；工件台可自動迴轉，以採用軸向平行磨削方式磨削錐度/錐體；最多可配備兩個修整工位，傑出的修整方案滿足任何應用需求；

此外，除日本沙迪克和三菱電機公司4台展機全部使用直線電機以外，台灣慶鴻公司兩台展機也使用了直線電機。日本沙迪克公司使用直線電機已有15年、3萬台的歷史，10年後的機床坐標精度仍然很好，10年的單向走絲機床殘值也有原值的50 %。隨著直線電機成本越來越低，這項技術將會在近幾年內，在大部分單向走絲線切割機床上廣泛使用。

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所以，直線電機是否已經開始在數控機床上普及？

答:沒有普及。

國內的話，看看50年以後能不能普及吧，或者啥時候資本風口吹到機床行業來，就像現在的電動汽車一樣，或許還有可能。但是，經驗來看，這很難。

假如真的有一天，直線電機開始在機床行業普及，那就慢慢的搶佔傳統伺服系統機床的市場份額唄。

研究層面「國家高檔數控機床04專項」有些設備就是用的直線電機做驅動。

市場層面，也是有的，並且直線電機在CNC機床的應用還逐步升溫。曾經跟某品牌直線電機廠家交流過，據他們的技術負責人講，他的一些技術實力比較強的客戶幾年前就買直線電機做機床升級改造，他們自己還不知道，去年他們也成立了機床行業的推廣小組，專門研究推廣直線電機在CNC行業的應用。

據他介紹，相比伺服電機+絲杠這套機構，直線電機的優勢是高精高速，而且要達到高精度並不需要傳統機構複雜的機械調試，變相降低了knowhow的門檻。

劣勢技術上講，直線電機負載的適應性差，討厭負載變化太大。直線電機的CNC機床通用性比傳統的差，所以應用直線電機的CNC有很強的行業針對性，加工件和加工工藝相對固定。目前也就在3C行業（工藝穩定，切削量較小）的應用比較多，比如高速鑽攻中心以及玻璃機。聽說富士康內部應用已經好幾年了，沿著他的供應鏈開始外溢。第二是成本，直線電機一般用光柵尺做反饋，這個重要部件一般是外購的，降成本需要足夠的採購量支撐。

綜合來說，直線電機在CNC應用是有前景的，成本會隨著應用量增多而降低，適用性問題需要CNC下游應用行業工藝研究來明確需求，產品針對性設計開發來規避。

z軸不要絲杠就不用考慮絲攻溫度影響，X軸也不用考慮聯軸器間隙對刀補反應了

數控機床正在向精密、高速、複合、智能、環保的方向發展。精密和高速加工對傳動及其控制提出了更高的要求，更高的動態特性和控制精度，更高的進給速度和加速度，更低的振動雜訊和更小的磨損。問題的癥結在傳統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、聯軸器、離合器等中間傳動環節，在些環節中產生了較大的轉動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯後、摩擦、振動、雜訊及磨損。雖然在這些方面通過不斷的改進使傳動性能有所提高，但問題很難從根本上解決，於出現了「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節。隨著電機及其驅動控制技術的發展，電主軸、直線電機、力矩電機的出現和技術的日益成熟，使主軸、直線和旋轉坐標運動的「直接傳動」概念變為現實，並日益顯示其巨大的優越性。直線電機及其驅動控制技術在機床進給驅動上的應用，使機床的傳動結構出現了重大變化，並使機床性能有了新的飛躍。

直線電機進給驅動的主要優點：

1、進給速度範圍寬。可從1（1）m/s到20m/min以上，加工中心的快進速度已達208m/min，而傳統機床快進速度&<60m/min，一般為20～30m/min。

2、速度特性好。速度偏差可達（1）0.01%以下。

3、加速度大。直線電機最大加速度可達30g，加工中心的進給加速度已達3.24g，激光加工機的進給加速度已達5g，而傳統機床進給加速度在1g以下，一般為0.3g。

4、定位精度高。採用光柵閉環控制，定位精度可達0.1～0.01（1）mm。應用前饋控制的直線電機驅動系統可減少跟蹤誤差200倍以上。由於運動部件的動態特性好，響應靈敏，加上插補控制的精細化，可實現納米級控制。

5、行程不受限制。傳統的絲杠傳動受絲杠製造工藝限制，一般4～6m，更的行程需要接長絲杠，無論從製造工藝還是在性能上都不理想。而採用直線電機驅動，定子可無限加長，且製造工藝簡單，已有大型高速加工中心X軸長達40m以上。

6、結構簡單、運動平穩、雜訊小，運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠。

直線電機及其驅動控制技術的進展表現在以下方面：

（1）性能不斷提高（如推力、速度、加速度、解析度等）；

（2）體積減小，溫升降低；

（3）品種覆蓋面廣，可滿足不同類型機床的要求；

（4）成本大幅度下降；

（5）安裝和防護簡便；

（6）可靠性好；

（7）包括數控系統在內的配套技術日趨完善；

（8）商品化程度高。

10年前就很普及了特別慢走絲沙迪克三菱

沒有在機床上普及。不會對機床產生影響。近幾十年直線電機不會普及。