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期

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年

月

功能部件

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等离子切割机、快速原型机及半导体设备的

567

工作台

上直线电机都有应用。

此外，浙江大学直线电机与现代驱动研究所开发

了直线电机驱动的压力机、锯床、雕刻机、线切割机床。

北京机电院高技术股份有限公司承担的 “ 十五 ”

攻关项目《直线电机驱动的高速立式加工中心》，于

899:

年研制成功国内第一台直线电机驱动的加工中心，

并在

899:

年北京国际机床展览会展出。该机床

! " #

轴采

用直线电机驱动，行程分别为

;8<9 = >:9&&

，最大快移

速度

?9 = ;89& = &2(

，最大加速度

9@? = ;@<$

。机床在设计

中对减轻运动部件质量、加强机床刚性、解决高速高

加速运动下的抗冲击性、直线电机的防护，以及控制

系统、伺服系统与直线电机的匹配和优化调试等方面

做了有益的探索并取得了成功。为解决处于工作台下

方的

轴直线电机的防护问题，设计了密封的直线驱动

轴部件，并获得了国家专利。经测定，该机床精度达

到精密级加工中心标准，并有充分裕量。一年多来该

机床工作稳定可靠。课题组还对直线电机初级线圈与

次级磁铁（定子）的温升进行了试验。以

轴为例：

轴运动部件质量

A;999BC

，加速度设定为

9@?$

，快移速

度设定为

D9& = &2(

，连续往复运动

;

小时以上。试验结

果：

分钟后初级线圈（水冷）温升趋于平衡，工作

温度稳定在

>EF

左右，远远低于允许工作温度

（

;89F

）。电机次级磁铁温升约

。可见直线电机初级

线圈与次级磁铁（定子）的温升对机床的热影响有限，

可通过补偿消除。

发展趋势

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技术日益成熟

直线电机及其驱动控制系统在技术上已日趋成熟，

已具有传统传动装置无法比拟的优越性能。过去人们

所担心的直线电机推力小、体积大、温升高、可靠性

差、不安全、难安装、难防护等问题，随着电机制造

技术的改进，已不再是大问题。而驱动与控制技术的

发展又为其性能拓展和安全性提供了保证。选择合适

的直线电机及驱动控制系统，配以合理的机床设计，

完全可以生产出高性能、高可靠性的机床。现在直线

电机驱动进给速度

;99& = &2(

，加速度

;G8$

的机床已很

普遍，已有机床达到快进

8H9& = &2(

，加速度

的指标

（日本

I.IJI

激光切割机）。日本

./K/B

公司宣称，该公

司将在近期推出快移速度

<99& = &2(

，加速度

，主轴

速度

?9999, = &2(

切削速度

马赫的超音速加工中心。高

速度高加速度的传动已在加工中心、数控铣床、车床、

磨床、复合加工机床、激光加工机床及重型机床上得

到广泛应用，这类机床在航空、汽车、模具、能源、通

用机械等领域发挥着特殊的作用。在电加工机床上采用

直线电机驱动可实现

9@;!&

的精密平稳移动。在微细加工

及精密磨削中，可实现

;9(&

进给分辨率及

89& = &2(

的快

移速度，加工表面粗糙度

L;(&

。在重型机床上采用直

线电机驱数吨重的运动部件已不成问题。同步双驱动控

制技术已成熟应用。这些都说明直线电机及其驱动控制

技术在机床上的应用已经成熟，并在不断向前发展，会

给人们带来更多的惊喜。此外，在国际上已有不同类型、

不同规格的直线电机商品可提供，配套的驱动控制系统、

检测装置及高速导轨、高速防护也都有相应产品供货。

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成本不断下降，性能价格比更好

近年来，直线电机系统成本不断下降，在机床成本

中的比重明显下降。

J.M

公司的

J.$>HN 42("/,

加工中

心（

轴采用直线电机驱动），国内报价仅

>;@H

万元人民

币。但目前采用直线电机驱动仍比传统的传动装置价格

要高。因此，直线电机的应用应着眼于高性能机床，特

别是精密高速加工机床、特种加工机床、大型机床，解

决传统传动方法不能解决的问题。另外，提高加工精度

和加工效率也会提升机床的价值。例如，美国

M2(02(O

(/)2

公司的

P7QMR .I$P

高速加工中心，

轴长达

H>&

，

采用直线电机驱动后，加工大型薄壁飞机零件，用传统

方法加工一件要

小时，而用该机床只需

分钟。

J.M

公司介绍其采用直线电机驱动的

J.$

、

$35

、

M.$

、

M.5

系列产品生产效率可提高

89S

。据意大利

TUVW

公

司介绍，该公司生产的

X2(5

系列产品保证了龙门加工中

心在长距离移动上的超高性能

YHZ

，最大程度减少轴转换

操作的无效时间，其德国用户采用

X2(5

龙门加工中心

（三轴均为直线电机驱动）加工模具，由于无效时间大

为缩短等因素，加工效率比未采用直线电机的同类机床

效率提高

H9S

，而且由于传动部件无磨损，使用更可

靠，运行费用更低。

TUVW

在生产

X2(5

产品时采用直线

电机的成本只增加百分之几，但由于性能提高，售价可

增加

;<SG89S

，机床利润率明显增加。

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产业化趋势明显

直线电机在机床上的应用已不是样品，不是个例。

近几年已在几十家著名企业的几十类产品上推广应用。

据有关资料介绍，

;EED

年直线电机驱动的机床销售量已

达

:99

台。

899;

年，德国

J.M

公司已在

种机型上采用

直线电机，年产量达

;<99

台（约

:999

多根直线电机驱动

轴），占其总产量的

; = :

。意大利

TUVW

公司自

;EEE

年开

发出

X2(5

直线电机驱动的龙门加工中心后，

899:

年该公

司

X2(5

系列产品已占全公司总产量的

>9S

（年产

台大