超高速加工與超精密加工，已經(jīng)成為機床行業(yè)兩大發(fā)展方向。傳統機床進(jìn)給系統采用“旋轉電機?滾珠絲杠”結構，中間傳動(dòng)部件多，運動(dòng)慣量大；滾珠絲杠本身存在物理極限，線(xiàn)速度、加速度與定位精度受到制約，難以滿(mǎn)足超高速、超精密加工的需求，直線(xiàn)電機由此得到大量關(guān)注。

 直線(xiàn)電機直接輸出直線(xiàn)運動(dòng)，結構簡(jiǎn)潔、運動(dòng)慣量小、系統剛性高、動(dòng)態(tài)響應好，高速工況下定位表現優(yōu)異，推力大，速度、加速度性能優(yōu)于滾珠絲杠方案；理論工作行程可以做到很長(cháng)，合理工況下電磁傳動(dòng)部分磨損小，維護工作量相對較低，整機擁有較長(cháng)使用壽命，是現代機床進(jìn)給傳動(dòng)的理想方案。

 直線(xiàn)電機在機床上的應用

 機床進(jìn)給伺服多采用交流直線(xiàn)電機，分為同步式、感應式兩大類(lèi)。伴隨稀土釹鐵硼永磁材料發(fā)展與成本優(yōu)化，永磁同步直線(xiàn)電機成為行業(yè)主流，應用占比較高。下面分析高速高精度機床使用直線(xiàn)電機需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

 絕緣與散熱問(wèn)題

 永磁直線(xiàn)電機運行時(shí)銅損、鐵損會(huì )造成線(xiàn)圈發(fā)熱，帶來(lái)幾方面影響：

 1、線(xiàn)圈老化、絕緣層損傷，線(xiàn)圈無(wú)法通入大電流，推力輸出受限。

 2、溫度升高改變永磁體工作點(diǎn)。

 3、熱量傳導至工作臺、導軌，熱變形直接降低加工精度。

 平板大推力直線(xiàn)電機需要配置冷卻系統，控制磁鋼溫度不超過(guò)70℃，線(xiàn)圈溫度不超過(guò)130℃；動(dòng)圈、普通動(dòng)磁直線(xiàn)電機可對線(xiàn)圈實(shí)施冷卻；超精密動(dòng)磁直線(xiàn)電機建議采用雙層水冷，搭配溫度傳感器監控。受結構特點(diǎn)影響，U型直線(xiàn)電機一般可不配置冷卻。

 磁隔離與防護問(wèn)題

 機床切削液、鐵屑、粉塵會(huì )污染電機，甚至堵塞氣隙，電機必須做封閉防護。永磁磁鋼對鐵磁性物質(zhì)吸力強，需要做好磁隔離，可采用不銹鋼蓋板密封。電機兩端配置緩沖機構與電子限位開(kāi)關(guān)，防止機構失控碰撞；電纜使用拖鏈防護，信號輸出線(xiàn)做好屏蔽處理。

 直線(xiàn)導軌承擔載荷，實(shí)現高速運動(dòng)并保障精度。選型需要綜合考量行程、機械特性、精度、速度、承載能力；普遍選用滾珠/滾柱滾動(dòng)直線(xiàn)導軌，裝配時(shí)保證導軌之間平行度；超精密工況可以選用氣動(dòng)靜壓導軌。