超高速加工與超精密加工，已經(jīng)成為機(jī)床行業(yè)兩大發(fā)展方向。傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)采用“旋轉(zhuǎn)電機(jī)?滾珠絲杠”結(jié)構(gòu)，中間傳動(dòng)部件多，運(yùn)動(dòng)慣量大；滾珠絲杠本身存在物理極限，線速度、加速度與定位精度受到制約，難以滿足超高速、超精密加工的需求，直線電機(jī)由此得到大量關(guān)注。

 直線電機(jī)直接輸出直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、運(yùn)動(dòng)慣量小、系統(tǒng)剛性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，高速工況下定位表現(xiàn)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(zhǎng)，合理工況下電磁傳動(dòng)部分磨損小，維護(hù)工作量相對(duì)較低，整機(jī)擁有較長(zhǎng)使用壽命，是現(xiàn)代機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的理想方案。

 直線電機(jī)在機(jī)床上的應(yīng)用

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

 絕緣與散熱問(wèn)題

 永磁直線電機(jī)運(yùn)行時(shí)銅損、鐵損會(huì)造成線圈發(fā)熱，帶來(lái)幾方面影響：

 1、線圈老化、絕緣層損傷，線圈無(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(dǎo)至工作臺(tái)、導(dǎo)軌，熱變形直接降低加工精度。

 平板大推力直線電機(jī)需要配置冷卻系統(tǒng)，控制磁鋼溫度不超過(guò)70℃，線圈溫度不超過(guò)130℃；動(dòng)圈、普通動(dòng)磁直線電機(jī)可對(duì)線圈實(shí)施冷卻；超精密動(dòng)磁直線電機(jī)建議采用雙層水冷，搭配溫度傳感器監(jiān)控。受結(jié)構(gòu)特點(diǎn)影響，U型直線電機(jī)一般可不配置冷卻。

 磁隔離與防護(hù)問(wèn)題

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

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