數控機床正在向精密、高速、復合、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，更低的振動噪聲和更小的磨損。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，在這些環節中產生了較大的轉動慣量、彈性變形、反向間隙、運動滯后、摩擦、振動、噪聲 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，于是出現了“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，并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，并使機床性能有了新的飛躍。

直線電機進給驅動的主要優點

進給速度范圍寬。可從1m/s到20m/min以上，目前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。

速度特性好。速度偏差可達0.01%以下。

加速度大。直線電機最大加速度可達30g，目前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。

定位精度高。采用光柵閉環控制，定位精度可達0.1～0.01m。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。由于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。
行程不受限制。傳統的絲杠傳動受絲杠制造工藝限制，一般4～6m，更長的行程需要接長絲杠，無論從制造工藝還是在性能上都不理想。而采用直線電機驅動，定子可無限加長，且制造工藝簡單，已有大型高速加工中心X軸長達40m以上。

結構簡單、運動平穩、噪聲小，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

直線電機與普通電機在原理上類似，它只是電機圓柱面的展開，其種類與傳統電機相同，例如：直流直線電機，交流永磁同步直線電機，交流感應異步直線電機，步進直線電機等。

作為可控制運動精度的直線伺服電機在上世紀80年代末出現后，隨著材料（如永磁材料）、功率器件、控制技術及傳感技術的發展，直線伺服電機的性能不斷提高，成本日益下降，為其廣泛的應用創造了條件。
近年來，直線電機及其驅動控制技術的進展表現在以下方面：性能不斷提高（如推力、速度、加速度、分辨率等）；（2）體積減小，溫升降低；（3）品種復蓋面 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。

目前世界上直線伺服電機及其驅動系統的知名供應商主要有：德國Siemens公司，Indramat公司；日本FANUC，三菱公司；美國Anorad，科爾摩根公司；瑞士ETEL公司等。

具有代表性的直線電機產品的技術指標：

FANUC L17000C3/2is；最大推力17000N；連續推力3400N（自然冷）/4080N（氣冷）/6800（水冷）；最大速度240m/min（4m/s）；最大加速度30g；分辨率0.01m。

Siemens 1FN3：最大推力20700N；連續推力8100N（水冷）；最大速度253m/min。

在控制系統方面，Siemens、FANUC等系統供應商都可提供與直線電機控制相對應的控制軟件和接口。由于歐洲機床上應用直線電機較多，因此采用Siemens系統（如8l0D，840D）最多。

直線電機進給驅動在機床上的應用情況

直線電機驅動的國產機床部分典型產品 機床類型 型號 廠商 主要特點

電火花成形機床 GV754L 北京機床研究所 快進速度24m/min

加速度1.5g

立式加工中心 VS1250 北京機電院高技術

股份公司 X/Y軸直線電機，

快進80/120m/min

加速度0.8/1.5g

立式加工中心 XH716/5X-SM 江蘇多棱數控機床有限責任公司 X軸直線電機

車銑中心 沈陽機床集團 X軸直線電機，

快進60m/min

活塞車床 G-CNCP200 清華大學 X軸直線電機

凸輪磨床 北京航空航天大學 頭架驅動用直線電機，

精度提高，無振紋