超高速加工與超精密加工，已經成為機床行業(yè)兩大發(fā)展方向。傳統(tǒng)機床進給系統(tǒng)采用“旋轉電機?滾珠絲杠”結構，中間傳動部件多，運動慣量大；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，直線電機由此得到大量關注。

 直線電機直接輸出直線運動，結構簡潔、運動慣量小、系統(tǒng)剛性高、動態(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，合理工況下電磁傳動部分磨損小，維護工作量相對較低，整機擁有較長使用壽命，是現代機床進給傳動的理想方案。

 直線電機在機床上的應用

 機床進給伺服多采用交流直線電機，分為同步式、感應式兩大類。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電機需要解決的關鍵問題。

 絕緣與散熱問題

 永磁直線電機運行時銅損、鐵損會造成線圈發(fā)熱，帶來幾方面影響：

 1、線圈老化、絕緣層損傷，線圈無法通入大電流，推力輸出受限。

 2、溫度升高改變永磁體工作點。

 3、熱量傳導至工作臺、導軌，熱變形直接降低加工精度。

 平板大推力直線電機需要配置冷卻系統(tǒng)，控制磁鋼溫度不超過70℃，線圈溫度不超過130℃；動圈、普通動磁直線電機可對線圈實施冷卻；超精密動磁直線電機建議采用雙層水冷，搭配溫度傳感器監(jiān)控。受結構特點影響，U型直線電機一般可不配置冷卻。

 磁隔離與防護問題

 機床切削液、鐵屑、粉塵會污染電機，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關，防止機構失控碰撞；電纜使用拖鏈防護，信號輸出線做好屏蔽處理。

 直線導軌承擔載荷，實現高速運動并保障精度。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/滾柱滾動直線導軌，裝配時保證導軌之間平行度；超精密工況可以選用氣動靜壓導軌。