Линейный двигатель был изобретен британцами в 1845 году, но воздушный зазор в таких двигателях в то время был слишком большим, а эффективность очень низкой, поэтому их применение было ограничено. Однако их развитие было затруднено из-за высокой стоимости и низкой эффективности. Лишь в 1970-х годах линейные двигатели начали постепенно развиваться и применяться в некоторых специализированных областях. В 1990-х годах линейные двигатели стали использоваться в машиностроении. Сейчас некоторые технологически продвинутые производители обрабатывающих центров в мире начали применять их в своих высокоскоростных станках.

Далее приводится сравнение нескольких основных характеристик высокоскоростного бесшумного ходового винта и линейного двигателя в качестве справочного материала для соответствующей отрасли.

1. Скоростной ПК:

Линейный двигатель – скорость: 300 м/мин, ускорение: 10g

Шариковый винт – 120 м/мин и ускорение: 1,5g

По сравнению со скоростью и ускорением, линейная направляющая имеет значительное преимущество, и скорость линейного двигателя будет дополнительно улучшена после успешного решения проблемы нагрева, в то время как скорость «поворотного серводвигателя + шариковинтовой передачи» ограничена, и дальнейшее ее улучшение затруднительно.

В динамическом режиме линейные двигатели также обладают неоспоримыми преимуществами, несмотря на проблемы, связанные с инерцией движения, зазорами и сложностью механизма. В управлении скоростью, благодаря быстрому отклику и более широкому диапазону регулирования скорости, линейный двигатель может достигать максимальной скорости в момент запуска и быстро останавливаться при работе на высоких скоростях. Диапазон регулирования скорости может достигать 1:10000.

2. Энергопотребление ПК:

По энергопотреблению линейный двигатель примерно вдвое превосходит по этому показателю «поворотный серводвигатель + шариковый винт» при обеспечении одинакового крутящего момента. «Поворотный серводвигатель + шариковый винт» — это энергосберегающий и повышающий усилие компонент трансмиссии, а надежность линейного двигателя контролируется. Стабильность системы оказывает большое влияние на окружающую среду. Необходимо принять эффективные меры магнитной изоляции и защиты, чтобы предотвратить воздействие сильных магнитных полей на направляющую катка, а также адсорбцию железной стружки и магнитной пыли.

3. Точность ПК:

В плане точности линейный двигатель уменьшает проблему задержки интерполяции благодаря простому механизму передачи. Точность позиционирования, точность воспроизведения, абсолютная точность и обратная связь при определении положения будут выше, чем у «поворотного серводвигателя + шариковинтовой передачи», и этого легко достичь. Точность позиционирования линейного двигателя может достигать 0,1 мкм.

Точность позиционирования «поворотного сервомотора + шариковинтовой передачи» до 2-5 мкм требует наличия ЧПУ, сервомотора, муфты без люфта, упорного подшипника, системы охлаждения, высокоточной роликовой направляющей, посадочного места для гайки, замкнутого контура стола. Передающая часть всей системы должна быть легкой и обладать высокой точностью позиционирования. Для достижения высокой стабильности «поворотного сервомотора + шариковинтовой передачи» необходимо использовать двухкоординатный привод. Линейный двигатель является сильно нагревающимся компонентом, поэтому необходимы эффективные меры охлаждения. Для достижения той же цели линейный двигатель обходится дороже.

4. Цена PK:

Хотя оба метода привода — линейный двигатель и «поворотный серводвигатель + шариковинтовая передача» — имеют свои преимущества, у них есть и свои недостатки. Оба метода имеют оптимальную область применения на станках с ЧПУ. Линейный двигатель обладает уникальными преимуществами в следующих областях применения оборудования с ЧПУ: высокая скорость, сверхвысокая скорость, высокое ускорение, большие объемы производства, множество перемещений, требующих позиционирования, и частые изменения скорости и направления. Например, производственные линии в автомобильной и IT-индустрии, изготовление точных и сложных пресс-форм, крупномасштабные высокоскоростные обрабатывающие центры со сверхдлинным ходом, обработка полых сплавов, тонкостенных и высокопроизводительных цельнометаллических компонентов в аэрокосмической отрасли. Что касается цены, то линейные двигатели значительно дороже, что также ограничивает их более широкое применение. В будущем технология линейных двигателей станет более зрелой, объемы производства увеличатся, стоимость снизится, а область применения станет более обширной. Однако с точки зрения энергосбережения и снижения потребления энергии, экологичного производства и характеристик самих двух конструкций, привод «поворотный серводвигатель + шариковинтовая передача» по-прежнему имеет широкое рыночное пространство. В то время как линейный двигатель станет основным методом привода в высокоскоростном (сверхвысокоскоростном) и высокотехнологичном оборудовании с ЧПУ, «поворотный серводвигатель + шариковинтовая передача» продолжит занимать лидирующие позиции в высокоскоростном оборудовании с ЧПУ среднего класса.