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国内外直线电机发展动向与技术趋势 　 1国内外直线电机的发展动向近些年来，国内外直线电机的发展动向可总结为三个方面，即：一是向高速、高精度方面发展；二是向大推力、大容量方面发展；三是向物流设备方面发展。11在高速、高精度方面的发展1.1.1 直线电机驱动的高速、高精度现代机床1. 发展概况直线电机在高速、高精度方面的发展首推在现代机床业中的应用。传统机床的驱动装置依赖丝杆驱动，丝杆驱动本身就具有一系列不利因素，包括：长度限制、机械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期误差、较长的振动衰减时间、与电机的耦合惯量以及丝杠的轴向压缩等。所有这些因素均限制了传统驱动装置的效率和精度。当设备磨损时，必须进行不断地调节以确保所需精度。直线电机驱动技术可以保证相当高的性能水准以及比传统的将旋转运动转化为直线运动的电机驱动装置具备更高的效率和简便性，具有传统驱动装置无法达到的高速、高精度。?机床应用直线电机的优势可简单地描述为以下几点，即：?1）高响应性一般来讲，电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。由于系统中取消了响应时间较大的如丝杠等机械传动件，使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高。2）高精度性由于取消了丝杠等机械传动机构，因而减少了传统系统滞后所带来的跟踪误差。通过高精度直线位移传感器，进行位置检测反馈控制，大大提高机床的定位精度，其精度误差可达0.001 μm。? 3)高传动刚度、推力平稳“直接驱动”提高了传动刚度，直线电动机的布局，可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置，通常设计成均布对称，使其运动推力平稳。? 4)高速度、加减速过程短机床直线电机进给系统，能够满足60～100 m／min或更高的超高速切削进给速度。由于具有高速响应性，其加减速过程大大缩短，加速度一般可达到(2～10)g。? 5)行程长度不受限制? 通过直线电动机的定子铺设，就可无限延长动子的行程长度。? 6)运行时噪声低取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，导轨副可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触)，使运动噪声大大下降。美国Ingersoll公司是知名的机床制造商，克莱斯勒汽车公司购买了它的6台HVM600卧式加工中心，用来生产高级汽车发动机汽缸盖。该机床主轴转速20 000 r／min，X／Y／Z三轴由GEFANUC的直线电机驱动。这6台加工中心每天生产300个汽缸盖，相当于11台非直线电机驱动的加工中心的生产量。2000年以前世界上采用直线电机驱动的机床还较少，但自2000年以来，世界发达国家均不同程度的采用了直线电机驱动的机床。以2002年日本机床展为例，在参展的524台数控机床中，有25家公司41台机床采用直线电机进给驱动。在2005年的第九届中国国际机床展览会上，作为全球最大的切削机床制造商之一的德国DMG公司，其产品中有三分之一采用了直线电机驱动技术。CIMT 2007，德国DMG公司推出的GMX 250车铣加工中心，其Z轴采用直线电机驱动，精度高、动态性能好，快移速度达70 m／min。强力铣削转速达12 000 r／min。Cincinnati为航宇工业生产的HyperMach系列机床(X：46 m，Y：2 m)，采用了直线电机驱动，进给速度60 m／min，加速度2 g，主轴转速60 000 r／min，功率80 kW。据报道，他们在该机床上加工了一个整体薄壁飞机构件，仅用了30分钟，若用一般高速铣床加工需要3小时，用普通数控铣床加工则需要8小时。意大利普瑞玛工业公司采用双机同步联动结构和直线电机并联运动方式，在切割过程中可实现6 g的加速度。它每分钟可以切割超过1000个孔，而市场上目前最快的激光切割机也只能加工600个孔。意大利JOBS公司为航宇和模具制造业生产的LinX大型高速铣床产品，采用高架桥式布局与直线电机坐标驱动，加工时间可减少50％。机床结构还得到简化（减少零件数25％)。德国用户采用LinX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40％。目前，世界上最知名的机床厂家几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品，品种覆盖了绝大多数机床类型。国内自1995年以来也开展了直线电机在机床上的应用研究，如广东工大研发的直线感应电机驱动的GD-3型高速数控机床进给单元，清华研究的长行程永磁直线伺服单元，北京机电院研发的直线电机驱动的加工中心，浙江大学研制的圆筒型直线电机驱动的并联机构坐标测量机和扁平永磁直线电机驱动的磨床，北京机床研究所研发的直线电机驱动的电火花成型机床，国防科大研发的活塞非圆切削中采用直线电机驱动刀具以及北航、南航与有关单位合作研发的机床等。此外，一些企业如杭州机床集