电机”双直”：科技驱动下的高效动力源

摘? 要

机床作为现代制造业的重要装备，其性能和精度直接影响着产品的质量和生产效率。电机作为机床的动力源，其性能和控制方式的不断发展，为机床的技术进步提供了有力支撑，本期我们来探讨电机在机床领域的应用。

分析不同类型电机的性能特点，了解电机的精确控制技术对机床加工精度和效率的提升影响，同时也展望一下未来电机技术在机床行业的发展趋势。

电机功能分类

电机在机床上按功能可分为驱动用电动机和控制用电动机。

在切削加工中，电机为刀具的旋转提供动力，确保刀具能够以精确的速度和扭矩对工件进行切削，从而实现各种形状和精度要求的加工。高性能的电机能够实现高转速、高扭矩的输出，满足高速切削和重切削等不同加工工艺的需求。另外，在机床的冷却系统、排屑系统等辅助设备中也发挥着作用，确保机床在加工过程中的正常运行和工作环境的稳定。

在进给系统中，电机驱动工作台或刀具沿着坐标轴精确移动，实现工件在不同方向上的准确位置控制，保障加工的精度和表面质量。在一些高端机床中，比如车铣复合中心、带车削功能的五轴加工中心，一些控制用电动机也同时扮演了驱动和控制的双重角色。

“双直”优势对比

常见的驱动用电动机类型有交流异步电机、伺服电机、直驱电机。
常见的控制用电动机类型有步进电机、伺服电机、直线电机。
以上类型中最具优势的分别是直驱电机和直线电机

?直驱电机
由于其输出力矩大，因此有些公司将该产品直接称为力矩伺服。与传统的机不同，该产品的大力矩使其可以直接与运动装置连接，从而省去了诸如减速器，齿轮箱，皮带轮等连接机构，因此才会称其为直驱动电机。由于一般该型电机都配置了高解析度的编码器，因此使该产品可以达到比普通伺服高一个等级的精度。又由于采用直接连接方式，减少了由于机械结构产生的定位误差，使得工艺精度得以保证。另对于部分凸轮轴控制方式，一方面减少了由于机械结构摩擦而产生尺寸方面的误差，另一方面也对安装，使用时的噪音等方面降低了很多。是当前机床驱动电机重要的一个发展方向。

?直线电机
直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广。

直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度高、随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。

目前国内专业从事直线电机研究、生产厂家还比较少，进口直线电机主要应用在高端机床上。金属成型机床其定位精度、切削载荷要稍低于切削机床，但成型机床对于响应速度有着很高的要求，国产直线电机可完美执行切割、折弯、打孔和冲压任务。这种高动态机器运动控制的过程速度快且可重复，通过在完全控制下高速运行，机器可实现更高的产量，作为运动系统的一部分，采用直线电机可创造出更小、更轻、更高效的金属成型机，并且该设备更易于设计、制造、调整、调试和维护。

电机精确控制技术的作用

1、提高加工精度：精确控制电机的转速和位置可以减少加工误差，提高零件的加工精度。这意味着可以减少废品率和返工次数，从而提高生产效率。例如，采用永磁同步电机的矢量控制或直接转矩控制等先进控制策略，可以实现更高的转速精度和转矩控制精度，满足机床对高精度加工的要求。

2、提高加工速度：通过精确控制电机的加速度和减速度，可以实现快速的启�：突幌颍佣醵碳庸な奔�。例如，在数控机床中，采用直线电机或力矩电机等直接驱动技术，可以实现更高的加速度和快速移动，提高加工效率。

3、提高自动化程度：精确控制电机可以实现机床的自动化加工，减少人工干预，提高生产效率。例如，在数控机床上，采用自动换刀、自动对刀等技术，可以减少机床的停机时间，提高加工效率。

4、优化加工工艺：精确控制电机可以实现对加工过程的优化，例如根据加工材料和刀具的特性，调整电机的转速和进给速度，从而提高加工效率和质量。

5、提高设备可靠性：精确控制电机可以减少电机的磨损和故障，延长设备的使用寿命，降低维护成本，从而提高生产效率。

探讨未来电机的发展趋势

1、智能化：随着人工智能和自动化技术的不断进步，机床电机将具备更强大的智能控制功能。能够自动感知加工条件的变化，实时调整运行参数，以实现最优的加工效果。

2、高效节能：为了降低能源消耗和运营成本，未来的机床电机将更加注重能效的提升。采用新型的材料和优化的设计，减少能量损失，提高能量转换效率。

3、高精度和高速度：随着制造业对加工精度和效率的要求越来越高，机床电机将不断提高转速和扭矩的控制精度，以满足复杂、高精度零件的加工需求。

4、一体化设计：电机与机床的其他部件将更加紧密地集成在一起，形成一体化的系统，减少传动环节的误差和损耗，提高机床的整体性能和可靠性。

5、小型化和轻量化：为了适应机床结构的优化和紧凑化设计，电机将朝着小型化和轻量化的方向发展，同时不降低其功率和性能。

6、多轴联动：为实现复杂形状零件的一次装夹多面加工，多轴联动的机床电机系统将得到更广泛的应用，提高加工效率和精度。

7、网络化：通过网络技术，实现机床电机的远程监控、诊断和维护，提高设备的可用性和维护效率。

8、绿色环保：在电机的制造和使用过程中，将更加注重环保材料的应用和废弃电机的回收处理，以减少对环境的影响。

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