介紹直線電機(jī)在高速和超高速加工、超精密加工和異形截面加工等方向的應(yīng)用。
　　1 前言
　　隨著電子技術(shù)突飛猛進(jìn)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(jī)在機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用迎來了它的高潮。
    從 1996年的美國芝加哥機(jī)床展覽會IMTS`96，日本第18屆國際機(jī)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(jī)應(yīng)用于各類機(jī)床的強(qiáng)大的魅力，這預(yù)示著直線電機(jī)開辟的新時代已經(jīng)到來。
　　2 在機(jī)床領(lǐng)域的應(yīng)用
　　2.1 在高速與超高速精密加工中的應(yīng)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(jī)床發(fā)展的一個重大趨勢。一個反應(yīng)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(jī)+滾軸絲杠”的傳動形式顯然是不行的，這是由它自身的弱點(diǎn)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(jī)床產(chǎn)生機(jī)機(jī)械諧振的根源。其次中間傳動環(huán)節(jié)的存在，增加了運(yùn)動體的慣量，使得位移和速度響應(yīng)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(dá)到的最高進(jìn)給速度為30m/min，加速度僅3m/s2。
　　而直流電機(jī)直接驅(qū)動所具有的優(yōu)點(diǎn)則恰恰可以彌補(bǔ)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(dá)10g，剛度提高了7倍；另外，直線電機(jī)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(dá)到較高的頻率響應(yīng)（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(jī)的應(yīng)用有著廣泛的前景。目前，滿足機(jī)床大推力進(jìn)給部件要求的主要是交流直線電機(jī)，從勵磁方式分，可分為永磁（同步）式和感應(yīng)（異步）式兩種。永磁式的次級（定子）是永久磁鋼，在機(jī)床上應(yīng)用時，需在機(jī)床的床身上鋪設(shè)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(jī)的初級（動件）。而感應(yīng)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(dāng)于把感應(yīng)式旋轉(zhuǎn)電機(jī)的“鼠籠”沿其圓周展開。
　　永磁式直線電機(jī)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(yīng)式，但價格較昂貴，安裝調(diào)試、防塵等方面均不如感應(yīng)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(jī)，最大進(jìn)給速度為76.2m/min，加速度α=1~1.5g。
　　感應(yīng)式直線電機(jī)在性能上已接近于永磁式電機(jī)的水平，再加上其自身的優(yōu)點(diǎn)，所以越來越受到歡迎。在應(yīng)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(jìn)給軸均采用Indramat公司的感應(yīng)式直線電機(jī)直接驅(qū)動進(jìn)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(jī)除廣泛應(yīng)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(yīng)用于高速化的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，即六軸、三軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)機(jī)床，通過多根滑動柱塞的伸縮來控制刀具，實現(xiàn)對復(fù)雜型面的高速加工。蘇黎世高等工業(yè)大學(xué)開發(fā)出了具有新型結(jié)構(gòu)的六滑塊機(jī)床，它將直線驅(qū)動技術(shù)應(yīng)用在該機(jī)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。