一、引言中心》，于2003年研制成功國內(nèi)第一臺直線電機驅(qū)動的加工中心，并在2003年北京國際機床展覽會展出。該機床X/Y軸采用直線電機驅(qū)動，行程分別為1250/630mm，最大快移速度80/120m/min，最大加速度O.8/1.5g。機床在設(shè)計中對減輕運動部件質(zhì)量、加強機床剛性、解決高速高加速運動下的抗沖擊性、直線電機的防護，以及控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與直線電機的匹配和優(yōu)化調(diào)試等方面做了有益的探索并取得了成功。為解決處于工作臺下方的Y軸直線電機的防護問題，設(shè)計了密封的直線驅(qū)動軸部件，并獲得了國家專利。經(jīng)測定，該機床精度達到精密級加工中心標準，并有充分裕量。一年多來該機床工作穩(wěn)定可靠。課題組還對直線電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升進行了試驗。以X軸為例：X軸運動部件質(zhì)量>1000kg，加速度設(shè)定為O.8g，快移速度設(shè)定為70m/min，連續(xù)往復(fù)運動1小時以上。試驗結(jié)果：10分鐘后初級線圈(水冷)溫升趨于平衡，工作溫度穩(wěn)定在69℃左右，遠遠低于允許工作溫度(12℃)。電機次級磁鐵溫升約2℃?？梢娭本€電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升對機床的熱影響有限，可通過補償消除。 二、直線電機進給驅(qū)動的主要優(yōu)點進給速度范圍寬?？蓮?(1)m/s到20m/min以上，目前加工中心的快進速度已達208m/min，而傳統(tǒng)機床快進速度<60m/min，一般為20～30m/min。 速度特性好。速度偏差可達(1)0.01%以下。 加速度大。直線電機最大加速度可達30g，目前加工中心的進給加速度已達3.24g，激光加工機的進給加速度已達5g，而傳統(tǒng)機床進給加速度在1g以下，一般為0.3g。 定位精度高。采用光柵閉環(huán)控制，定位精度可達0.1～0.01(1)m。應(yīng)用前饋控制的直線電機驅(qū)動系統(tǒng)可減少跟蹤誤差200倍以上。由于運動部件的動態(tài)特性好，響應(yīng)靈敏，加上插補控制的精細化，可實現(xiàn)納米級控制。 行程不受限制。傳統(tǒng)的絲杠傳動受絲杠制造工藝限制，一般4～6m，更長的行程需要接長絲杠，無論從制造工藝還是在性能上都不理想。而采用直線電機驅(qū)動，定子可無限加長，且制造工藝簡單，已有大型高速加工中心X軸長達40m以上。 結(jié)構(gòu)簡單、運動平穩(wěn)、噪聲小，運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠。 三、直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的進展直線電機與普通電機在原理上類似，它只是電機圓柱面的展開，其種類與傳統(tǒng)電機相同，例如：直流直線電機，交流永磁同步直線電機，交流感應(yīng)異步直線電機，步進直線電機等。 作為可控制運動精度的直線伺服電機在上世紀80年代末出現(xiàn)后，隨著材料(如永磁材料)、功率器件、控制技術(shù)及傳感技術(shù)的發(fā)展，直線伺服電機的性能不斷提高，成本日益下降，為其廣泛的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。 近年來，直線電機及其驅(qū)動控制技術(shù)的進展表現(xiàn)在以下方面：(1)性能不斷提高(如推力、速度、加速度、分辨率等)；(2)體積減小，溫升降低；(3)品種復(fù)蓋面廣，可滿足不同類型機床的要求；(4)成本大幅度下降；(5)安裝和防護簡便；(6)可靠性好；(7)包括數(shù)控系統(tǒng)在內(nèi)的配套技術(shù)日趨完善；(8)商品化程度高。 目前世界上直線伺服電機及其驅(qū)動系統(tǒng)的知名供應(yīng)商主要有：德國Siemens公司，Indramat公司；日本FANUC，三菱公司；美國Anorad，科爾摩根公司；瑞士ETEL公司等。 具有代表性的直線電機產(chǎn)品的技術(shù)指標： FANUC L17000C3/2is；最大推力17000N；連續(xù)推力3400N(自然冷)/4080N(氣冷)/6800(水冷)；最大速度240m/min(4m/s)；最大加速度30g；分辨率0.01(1)m。 •Siemens 1FN3：最大推力20700N；連續(xù)推力8100N(水冷)；最大速度253m/min。 在控制系統(tǒng)方面，Siemens、FANUC等系統(tǒng)供應(yīng)商都可提供與直線電機控制相對應(yīng)的控制軟件和接口。由于歐洲機床上應(yīng)用直線電機較多，因此采用Siemens系統(tǒng)(如8l0D，840D)最多。中國科學(xué)院電工所、浙江大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等對直線電機開展了多年研究，江蘇、哈爾濱、廣東等一些公司已有小功率直線電機產(chǎn)品。 清華大學(xué)在“十五”攻關(guān)項目中研制成功交流永磁同步直線電機及其伺服系統(tǒng)，其最大運動速度60m/min，最大加速度5g，最大推力5000N，目前已與江蘇瑞安特公司開始合作生產(chǎn)。 四、直線電機進給驅(qū)動在機床上的應(yīng)用情況德國Ex-Cell-O公司研發(fā)出世界上第一臺直線電機驅(qū)動工作臺的加工中心以來，直線電機已在不同種類的機床上得到應(yīng)用。2001年、2003年歐洲機床展，2002年、2004年日本機床展及美國機床展上每次都有幾十家公司的展品采用直線電機驅(qū)動系統(tǒng)。以2002年日本機床展JIMTOF為例，在參展的524臺數(shù)控機床中，有25家公司41臺機床采用直線電機進給驅(qū)動[3]，其中，加工中心11臺(立式8臺，臥式3臺)，電加工機床7臺(線切割4臺，成形機2臺，小孔機1臺)，磨床6臺(一般磨床4臺，齒輪磨床1臺，坐標磨床1臺)，非球面加工機和微型微細加工機5臺，車床4臺，專用機床3臺，激光加工機2破碎機設(shè)備臺，車磨復(fù)合機床1臺，銑削加工單元(FMC)l臺。 目前，世界上最知名的機床廠家?guī)缀鯚o一例外地都推出了直線電機驅(qū)動的機床產(chǎn)品，品種覆蓋了絕大多數(shù)機床類鐵礦石破碎機石料破碎機型。此外，在壓力機、坐標測量機、水切割機、等離子切割機、快速原型機及半導(dǎo)體設(shè)備的X-Y機制砂石設(shè)備工作臺上直線電機都有鏈條輸送應(yīng)用。
中心》，于2003年研制成功國內(nèi)第一臺直線電機驅(qū)動的加工中心，并在2003年北京國際機床展覽會展出。該機床X/Y軸采用直線電機驅(qū)動，行程分別為1250/630mm，最大快移速度80/120m/min，最大加速度O.8/1.5g。機床在設(shè)計中對減輕運動部件質(zhì)量、加強機床剛性、解決高速高加速運動下的抗沖擊性、直線電機的防護，以及控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與直線電機的匹配和優(yōu)化調(diào)試等方面做了有益的探索并取得了成功。為解決處于工作臺下方的Y軸直線電機的防護問題，設(shè)計了密封的直線驅(qū)動軸部件，并獲得了國家專利。經(jīng)測定，該機YZS圓振動篩床精度達到精密級加工中心標準，并有充分裕量。一年多來該機床工作穩(wěn)定可靠。課題組還對直線電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升進行了試驗。以X軸為例：X軸運動部件質(zhì)量>1000kg，加速度設(shè)定為O.8g，快移速度設(shè)定為70m/min，連續(xù)往復(fù)運動1小時以上。試驗結(jié)果：10分鐘后初級線圈(水冷)溫升趨于平衡，工作溫度穩(wěn)定在69℃左右，遠遠低于允許工作溫度(12℃)。電機次級磁鐵溫升約2℃。可見直線電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升對碎石生產(chǎn)線設(shè)備機床的熱影響有限，可通過皮帶機補償消除TD、D型斗提機。

 三次元振動篩金屬輸送帶立軸沖擊式破碎機伸縮式皮帶機;