圖1
直線伺服系統的優越性不僅在深窄型腔的加工工藝指標上取得了突破性的進展，而且功能領域也空前拓寬。圖2是一個Y型（三葉型）電極加工深窄型腔的典型加工實例。Y型（三葉型）電極的厚度僅0.25mm，在人們的傳統觀念中，如此形狀的加工具有相當的難度。深度超過10mm被視為禁區，此加工實例的加工深度為40mm，它表明直線伺服系統的實用化，使我們輕而易舉地進入了傳統禁區。
圖2
（2）穩定精加工的保證，高響應速度、高穩定加工的伺服系統
直流伺服系統的電火花成型機中，直線電機與滑板形成了一體化結構。因此，滑板的移位是直線電機的直接移位，兩者之間無任何傳遞環節。這樣，在伺服運動中去除了中間環節的損失與響應滯后。圖3是直線伺服系統運動軸的指令位置與實際位置的對比關系，從中可看出，在電火花加工這種特殊的可逆伺服運動中，動態響應時間僅在毫秒數量級。因此，直線電機的高速響應系統與傳統的旋轉交直流伺服電機帶動滾珠絲杠的系統相比，提高了一個數量級。
圖3
眾所周知，在電火花加工的精加工過程中，電極與工件不接觸，它們之間的有效放電間隙僅十幾微米，傳統的伺服電機和滾珠絲杠系統在指令脈沖和實際位置間存在著數十至上百毫秒的滯后，實現穩定、平滑的伺服并保持較高的精加工放電效率是十分困難的。直線伺服系統的優越性在電火花小間隙精加工過程中得到了充分的體現。僅數毫秒的高速響應和大于1g的加速性能，確保了可實現電火花放電微觀過程小間隙的持續性，使精加工脈沖利用率大幅度提高，進而使精加工的加工速度在直線伺服系統的平滑伺服運動中得到了提高。
（3）實現精密控制及長期精度保持性的綜合措施
直線伺服系統的運動方式決定了其伺服單元必須采用直線位置反饋元件作為位置檢測環節，這是唯一的方式。因此，直線伺服系統的控制和驅動只可能是一個全閉環的系統，直接檢測滑板的直線移位，其中沒有絲杠的螺距誤差，沒有絲杠和聯軸節的反向間隙誤差，也避免了傳動鏈零件的磨損等干擾因素。直線運動的導向也采用了與直線電機高響應速度相適應的滾動導軌，這些措施的綜合使用，實現了機床的精密控制和長期的精度保持性。
（4）慢速微進給的平滑驅動
電火花成形加工的特點是加工的平均伺服速度緩慢。粗加工時每小時進給距離只有幾毫米，精加工時每小時進給距離僅零點幾毫米甚至更慢。這就要求電火花加工伺服具有優良的動態特性，以適應頻繁的制動、反向和保持工具與工件的微小間隙。進而要求系統具有平滑的驅動特性，且必須解決通常AC電機的齒槽效應所造成的影響。為此，沙迪克公司的直線伺服系統的控制當量和驅動當量為0.1μm，同時在制作直線電機時采用了高密稀土類永久磁鐵作為磁場材料。在磁體的分布排列上，采取了錯落分布的排列方法（如圖4所示），加之采用與電機性能相匹配的、可對各相電流進行細微控制的變頻交流驅動系統，這一系列方法確保獲得最合理的磁場相位關系和合理的電流相位關系，從而最大限度地平衡了直線電機各相電樞繞組之間的推力，克服了動態負載和大范圍速率變化的難題，使齒槽效應的不良影響降到了最低，使伺服運動達到平穩。
圖4
與直線伺服系統配套的相關技術
直線伺服系統電火花成形機的問世及其所顯示出的巨大功能潛力，無疑對成千上萬的用戶形成了強大的吸引力，并必然刺激各制造商爭相開發和更新產品以爭奪市場。
但是，直線伺服系統機床的商品化過程除必須解決本文前述的有關技術難點外，還必須解決一系列與直線伺服系統配套的相關技術。
（1）垂直滑板（Z軸）的重力平衡和鎖軸
因直線伺服系統的高速運動特性和高加速特性，決定了該系統不能以重錘的方式作為重力平衡裝置。其原因在于當滑板（Z軸）的運動加速度大于1g的時候，重錘的自由下落不可能跟蹤滑板的上升運動，即失去了平衡作用。因此，沙迪克公司的Z軸平衡裝置采用了氣缸式的機構（如圖5），依靠氣缸中的氣壓實現重力平衡。這一裝置有如下優點：①機床處于工作狀態時，因氣壓的平衡裝置對滑板重力的支承作用，電機工作在微功耗狀態，只有在快速跳躍時，電機才進入到大功率的運行狀態；②氣壓平衡使垂直軸的鎖軸功能可靠化。驅動器失電后，垂直滑板重力瞬時處于自由下落狀態，傳統的電磁鎖軸此時因動作滯后而極易導致滑板的誤移動，對保持位置和加工精度的影響始終是十分困擾人的，氣壓平衡裝置和氣壓夾緊將使鎖定可靠。
圖5
（2）主軸自重及其承重
直線伺服系統的高速運動特性和高加速特性，使主軸自重和懸掛在主軸頭上的工具電極在加速瞬間發生“超重”或“失重”現象。如在加工時的某瞬時，主軸以a的加速度作快速跳躍運動，則此時質量為m的工具電極的瞬時重力W=m（g+a）。重力的變化必然給系統的驅動造成巨大壓力。因此，在確保主軸頭剛度的同時，兼顧減輕主軸的自重則顯得至關重要。具有重量輕、熱變形小的人工合成陶瓷材料是實現上述目標的優選材料。但值得注意的是，產品的實用化過程表明，與直線驅動系統相配套的直線導軌的高速響應性及嚴格對稱分布的磁場力，對平滑的驅動和防止滑板受力位移更為重要。因此，位于主軸兩側的一對直線電機和一對直線導軌的位置設計和安置調試工藝必須正確，以達到力的抵消，有利于獲得直線度高、平滑性好的驅動。
重力的變化對驅動系統的輸出力和主軸承重的夾緊力提出了更高的要求。沙迪克公司制造的直線電機系統輸出力可達3000N，直線電機的驅動原理與傳統的AC電機相同，可迅速完成與CNC軟件匹配的設計開發。與直線電機伺服系統相配套的夾具在與傳統系統的承重相同的情況下，結構設計更堅固、夾緊力及安全余量更大，可全面適應從最小幾微米的細絲電極、窄筋電極至最重50kg大型電極的平滑穩定的伺服加工。