直線電機在數控機床中的應用與常見問題 _知識百科

隨著國防、航天、汽車、微電子等高技術行業不斷發展，對製造加工業提出了更高的要求，超高速加工和超精密加工成為未來機床業發展的兩個主題。傳統的機床進給驅動系統是“旋轉電機+滾珠絲槓”機構。這種驅動系統涉及的中間部件多，運動慣量大，而且滾珠絲槓本身俱有物理局限性，因此產生的線性速度、加速度及定位精度均有限，不能滿足超高速、高精密加工的需要;于是直線電機受到人們關注，它直接產生直線運動，結構簡潔，運動慣量小，系統剛度高，快速響應特性好，高速情況下能實現精密定位，產生推力大，尤其運動速度、加速度高于滾珠絲槓的若干倍，工作行程可以無限長，維護少、壽命長。這些優點使它成為現代機床進給驅動的理想部件。
直線電機在機床應用中的關鍵技術問題用于機床進給伺服系統的主要是交流直線電機，又分為同步式和感應式兩大類。隨著稀土釹鐵硼(NdFeB)永磁材料的出現和性價比的提高，永磁同步直線電機發展成為主流，應用最多。現以這類直線電機在高速、高精密機床上的應用為例，分析需要克服的關鍵問題。
一、絕熱與散熱問題永磁直線電機運行時，由于銅損和鐵損，線圈會發熱，帶來幾個負面影響：
(1)對線圈絕緣層造成老損或破壞，使線圈不便通入更大電流，從而不能產生更大推力。
(2)溫度升高會改變永磁體的工作點。
【直線電機在數控機床中的應用與常見問題】(3)如果熱量傳遞到機床??工作臺或者導軌，產生熱變形會影響加工精度，所以，尤其是平板形大推力直線電機，必須降溫，要求磁鋼溫度最高不超過70℃，線圈溫度不超過130 ℃ 。對于動圈式(Moving coil)和一般的動磁式直線電機，對線圈部位冷卻即可;但在超精密要求下的動磁式直線電機，應該採取雙層水冷方式，配以溫度傳感器監測系統。 u形直線電機由于結構塬因，一般不用冷卻措施。
二、隔磁與防護問題機床切削液、鐵屑、灰塵等會污染腐蝕電機，甚至堵塞氣隙，所以必須封閉電機。永磁鋼對鐵磁性物質有強吸引力，為安全起見應該隔磁，可採用不銹鋼罩封閉。直線電機兩端要有緩沖防護裝置(Shock-absorbing)和電子限位開關，防止動子失控后的碰撞。對電纜線要加保護拖鏈，輸出信號線還要加屏蔽體。
三、線性導軌要求承受載荷，適應高速運動并保證精度，選擇導軌要考慮行程大小、機械特性、精密性與速度承受能力等。一般用滾動(滾珠或滾柱)直線導軌，安裝時要保證相互平行度，對于超精密要求的情況，可使用空氣靜壓導軌。
隨著直線電機制造工藝的不斷革新，生產的規模化，以及永磁材料、電子產品價格的下降，直線電機的成本正以每年20%的速度下降，在機床上的應用前景廣闊。但這一應用畢竟是新事物，無論是直線電機本身還是相配套的數控技術，潛力很大。我國是製造大國，發展高檔數控設備任重道遠。