1 機床行業發展難點

　　隨著制造業自動化技術水平的提升，對機床設備的要 求越來越高，當前的發展趨勢正朝著高效、高精和智能化 等方向延伸，這些發展方向不僅要求機床設備具備更高性 能，同時也需滿足更為復雜的加工需求。

　　然而傳統機床進給系統采用的旋轉電機傳動方式存在 諸多局限性，如：

　　· 維護復雜，伺服電機絲桿結構多，部件多，工作中有 磨損，需定期維護或更換配件;

　　· 從電動機到工作臺之間的機械中間傳動環節多，傳動 效率低;

　　· 行程長度受到限制;

　　· 速度慢(45m/min)、加減速過程長(加速度 0.5g)。

　　這些問題嚴重制約了機床設備的性能提升和應用領域 的拓展。

　　機床進給系統采用直線電機直接驅動與原來的旋轉電 機傳動方式的最大區別在于取消了從電動機到工作臺之間的機械傳動環節， 即把機床進給傳動 鏈的長度縮短為零，故此這種傳動方 式也被稱為“直線驅動”。

　　2 直線電機的創新優勢

　　· 高速與高精度： 直線電機的速 度達到5米/秒，更為重要的是，它能 夠在高速下依然保持高精度的定位， 微米級的定位精度使其在機床行業、 精密加工、半導體生產等領域得以廣泛應用;

　　· 快速響應與高效節能：由于省去了傳統傳動中的多個 環節，能夠更快地響應控制系統的命令，最大加速度達到 5G;此外，直接驅動的方式大大減少了能量在傳輸過程中 的損失，實現了更高的能效比，符合現代工業對節能減排的要求;

　　· 低維護成本與長期穩定性：與傳統的“旋轉電機+滾 珠絲杠”機構相比，直線電機的結構更簡單，零件數量少， 安裝精度要求較低，維護需求也減少;

　　· 無噪音和無背隙運動：直線電機運行時幾乎無噪音， 為操作人員提供了更加舒適的工作環境;無背隙的設計確 保了在頻繁改變運動方向時仍能保持高精度，這對于精密 制造和檢測設備來說是至關重要的;

　　· 可擴展性和模塊化設計：傳統的絲杠傳動受絲杠制造 工藝限制，一般4～6m，直線電機支持多動子和定子的模 塊化拼接，行程可無限延長，對于一些長行程的機床，也 能很好滿足，這種設計靈活性使得它能夠輕松應用于大型 生產線或特殊定制的設備中。

　　3 機床行業直線電機應如何選擇

　　機床行業應用在選擇直線電機產品時，可以從以下幾 個方面來考量：

　　(1)產品類型齊全、推力范圍大

　　選擇直線電機時，需根據具體的應用需求和工作環境 來決定使用哪種類型的直線電機。例如：如果應用場景需 要高推力和良好的散熱性能，水冷平板直線電機是更好的 選擇;如果對成本和維護有較高要求，自冷型直線電機更 適合;而對精度和穩定性有高要求的場合，則應需要考慮U 型直線電機(圖1)。

　　(2)專利化冷卻結構設計，溫升超低<2K (攝氏度)

　　溫升是影響直線電機性能和壽命的重要因素，在高精 度運動控制中，低溫升能顯著提高直線電機的可靠性和減 少對設備控制精度的影響。

　　(3)水冷系列高防護等級，達到IP65

　　防護等級高的直線電機能夠更好地阻止機床切削液、 鐵屑、灰塵等污染物的侵入，減少電機因環境因素導致的 故障，延長電機的使用壽命(圖2)。

　　(4)低推力波動，3%以內

　　直線電機的推力波動會直接影響到機床的定位精度和 重復定位精度，推力波動越小，運動過程越平穩，加工質 量越高。

　　4 昊志機床直驅整體解決方案

　　廣州市昊志機電股份有限公司是一家專業從事中高端 數控機床、機器人、新能源汽車核心功能部件等的研發設 計、生產制造、銷售與維修服務的國家高新技術企業，公 司目前可提供包括伺服驅動、變頻驅動、數控系統、電主 軸、直線電機、轉臺等在內的一整套直驅技術整體解決方案。

　　數控系統：選擇數控系統時確保數控系統與現有的機 床和自動化設備兼容，包括接口和通信協議(如EtherCAT? 和CANopen?)。

　　伺服驅動器：伺服驅動器通常支持不同的控制方式， 如位置控制、速度控制和扭矩控制，根據具體應用需求， 選擇適當的控制方式以滿足系統的運動要求。

　　DiA系列變頻器：預置電機參數，不需進行復雜的電機 參數設置，驅動器內置主軸電機參數， 一鍵恢復缺省電機 參數即可使用;高頻率輸出，自適應載波頻率調整，載波頻率可達 16kHz，最高支持電機運行 30 萬轉/分鐘。

　　直線電機：具有高防護等級(IP65)、高動態響應 (加速度2g)、推力波動小(3%以內)和溫升低(<2K 攝氏度)等突出特點，可廣泛應用于PCB鉆孔機、高速精密 機床、半導體設備、激光加工設備、精密檢測設備和其他 工業自動化設備。

　　五軸轉臺：創新型剎車機構，超短通路設計，反應速 度提高10倍，夾緊剛性提高3倍!可實現補償前傾斜軸(A軸)定位精度±3”，重復定位精度±1”，旋轉軸(C軸)定位精度 ±5”，重復定位精度±1”。

　　加工中心系列主軸：主軸軸芯端面及錐孔跳動 ≤0.001mm，全轉速段振動≤1.0mm/s(定制系列可達 0.5mm/s)，加工零件表面粗糙度可達Ra0.05，廣泛應用在 鈦合金、鋼合金、銅、鋁等各類零件加工。

　　拉刀機構：采用獨有專利的昊志拉刀機構，主軸松拉 刀壽命≥1000萬次，相比傳統碟簧拉刀機構壽命高出10倍 以上，且拉刀力衰減≤10%，穩定可靠。同比傳統碟簧拉 刀機構，昊志拉刀機構整機振動值降低30%，振動波動值 ≤10%，振動穩定性極高。昊志拉刀機構還具有超高的重復 拉刀精度(≤0.002mm)，與極高的精度穩定性，動靜態 偏擺變化量為±0.002mm。

　　旋轉接頭：昊志旋轉接頭壽命達10萬小時，相比市場 同類型接頭壽命提升10倍，最高轉速可達36000rpm，最 大水壓可達7MPa。

　　5 昊志機電直線電機應用于機床行業的優點

　　昊志機電開發的直線電機通過精確控制位置，消除了 傳統伺服系統的間隙和誤差，提升了加工精度和零件質量一致性，同時也降低了能耗和維護成本，可顯著提高加工 中心的效率和可靠性，是現代高精度加工的理想選擇(圖4)。

　　昊志機電直線電機憑借其高速、高精度、高效率以 及低維護的特性，在高端制造業和自動化領域中展現出巨 大的潛力和優勢。隨著技術的不斷進步和成本的進一步降 低，昊志機電直線電機將在更多的工業領域中得到更廣泛 應用，成為推動工業4.0和智能制造的重要力量。