1前言

　　隨著電子技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，高速度多功能的或?qū)Ｓ玫奈⑻幚砥骷靶盘柼幚砥鞯拇罅坑楷F(xiàn)(如DSP)，直線電機在機床領(lǐng)域的應用迎來了它的高潮。從1996年的美國芝加哥機床展覽會IMTS`96，日本第18屆國際機床展覽會，到1999年巴黎國際EMO博覽會等一系列國際有影響的展覽會上，美國的Ingerell milling公司，德國的西門子(IFNI)，日本三精公司，美國的Kollmorgen公司等國際知名企業(yè)向人們展示了直流電機應用于各類機床的強大的魅力，這預示著直線電機開辟的新時代已經(jīng)到來。

　　2在機床領(lǐng)域的應用

　　為了提高生產(chǎn)效率和改善零件的加工質(zhì)量而發(fā)展起來的高速和超高速加工，現(xiàn)在已成為機床發(fā)展的一個重大趨勢。一個反應靈敏、高速輕便的驅(qū)動系統(tǒng)，速度要提高到40-50m/min以上，加減速也要求提高到25-50m/s2，傳統(tǒng)的“旋轉(zhuǎn)電機+滾軸絲杠”的傳動形式顯然是不行的，這是由它自身的弱點決定的，因為中間傳動環(huán)節(jié)的存在首先使剛度降低，彈性變形可使系統(tǒng)的階次變高，從而系統(tǒng)的魯棒性降低，伺服性能下降。彈性變形更是數(shù)控機床產(chǎn)生機機械諧振的根源。其次中間傳動環(huán)節(jié)的存在，增加了運動體的慣量，使得位移和速度響應變慢。另外諸如間隙死區(qū)、摩擦、誤差積累等因素，使得這種傳統(tǒng)的方式所能達到的最高進給速度為30m/min，加速度僅3m/s2。
　　而直流電機直接驅(qū)動所具有的優(yōu)點則恰恰可以彌補傳統(tǒng)傳動方式的不足，其速度是滾軸絲桿副的30倍；加速度是滾軸絲桿副的10倍，最大可達10g，剛度提高了7倍；另外，直線電機直接驅(qū)動工作臺，所以無反向工作死區(qū)；由于電樞慣量小，所以由其構(gòu)成的直線伺服系統(tǒng)可以達到較高的頻率響應(如100Hz)。
　　通過上述的比較，在高速和超高速精密加工中，直線電機的應用有著廣泛的前景。目前，滿足機床大推力進給部件要求的主要是交流直線電機，從勵磁方式分，可分為永磁(同步)式和感應(異步)式兩種。永磁式的次級(定子)是永久磁鋼，在機床上應用時，需在機床的床身上鋪設永久磁鋼，在工作臺下部反裝著三相通電繞組，形成直線電機的初級(動件)。而感應式初級與永磁式相同，但其次級是用電柵條來代替磁鋼，相當于把感應式旋轉(zhuǎn)電機的“鼠籠”沿其圓周展開。
　　永磁式直線電機在單位面積推力、功率因數(shù)、可控性等方面均要優(yōu)于感應式，但價格較昂貴，安裝調(diào)試、防塵等方面均不如感應式。美國Ingersoll銑床公司生產(chǎn)的高速臥式加工中心HVM800的X、Y、Z軸均采用永磁式同步直線電機，最大進給速度為76.2m/min，加速度α=1~1.5g。
　　感應式直線電機在性能上已接近于永磁式電機的水平，再加上其自身的優(yōu)點，所以越來越受到歡迎。在應用方面典型例子是德國Ex-cell-o公司開發(fā)的XHC240型高速臥式加工中心，三個進給軸均采用Indramat公司的感應式直線電機直接驅(qū)動進給部件，快速移動速度最高為60m/min，最大加速度為1g。
　　在高速與超高速加工領(lǐng)域中，直線電機除廣泛應用于高速銑床、曲軸車床、超精車床、磨床、激光車床等外，現(xiàn)在比較熱門的研究是將它應用于高速化的并聯(lián)機構(gòu)，即六軸、三軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)機床，通過多根滑動柱塞的伸縮來控制刀具，實現(xiàn)對復雜型面的高速加工。蘇黎世高等工業(yè)大學開發(fā)出了具有新型結(jié)構(gòu)的六滑塊機床，它將直線驅(qū)動技術(shù)應用在該機床的高效銑削中。另外，俄羅斯的Lapik公司和美國的Ingersoll公司等均在這方面開展了研究，并且形成了產(chǎn)品。