2017年第9期
LDesignand Research设计与研究
PCB数控钻床X轴结构优化设计周延@蔡长韬?杨韬①周彦君马飞达
（①西华大学机裁工程学院，四川成都610039；②成都金大立科技有限责任公司，四川成都610041）
摘要：直线电动机驱动的X轴是影响PCB数控钻床钻孔加工效率与精度的关键，论文运用SolidWorks
软件建立PCB六轴直线电动机高速钻床X轴结构三维模型，分析影响X轴移动效率和精度的因素，借鉴模块化设计理念，对X轴进行结构参数优化设计，并对电动机动子连接件进行有限元分析。结果表明，优化后的X轴结构不仅更加轻量化，比刚度增强，X轴运动更为高效，定位与重复定位更加精确，保证了直线电动机动子连接件的刚性，提高了加工效率和加工精度，研究成果具有重要的工程实用价值。
关键词：PCB数控钻床；直线电动机；负载；比刚度；AnsysWorkbench
中图分类号：TH161
文献标识码：A
DOI:10.19287/j.cnki.10052402.2017.09.007
The X-axisoptimization design of PCB NC drilling machine ZHOU Yan,CAI Changtao,YANG Tao,ZHOU Yanjun,MA Feida
(①College of Mechanical Engineering, Xihua University, Chengdu 610039, CHN;
②ChengDu JinDaLi Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610041,CHN)
Abstract : X axis linear motor drive is the key of PCB NC drilling machine drilling efficiency and accuracy, this pa-
per uses SolidWorks software to establish the three dimensional model of PCB six axis linear motor of high speed drilling machine X shaft structure, analyzes factors affecting the X axis efficiently and accu-rately, uses modular design concept, structural parameter optimization design of X axis, and the con necting piece for finite element analysis. The results show that the X axis of the optimized structure has not only more lightweight, stiffness enhancement, but also X axis motion is more efficient, more accu-rate positioning and repositioning, ensure the rigidity of linear motor driven joints, improve the machi-ning efficiency and machining accuracy, and the research results have important practical engineering value.
Keywords: PCB NC drilling machine; linear motor; load; specific stiffness; Ansys Workbench
随着电子信息产业的快速发展，产品更新换代周期缩短，极大推动了印制电路板（PCB-printedcircuit board)产业的进步。PCB数控钻床是当前生产印制电路板的主流专业设备，在工业水平先进的国家，以德国 SCHMOLL公司、意大利PLURITRC公司、美国EX-CELLON公司生产的6轴数控钻床为代表，定位精度达到了±0.004mm，钻孔精度达到了±0.015mm。而国内的平均水平，定位精度在±0.005mm以下，钻孔精度在±0.05mm以下，相比之下有不小的差距(1-2]。，主要是因为国内钻床在结构设计、结构优化、链接和组合方式上都存在着较大的缺陷。所以研发高
*西华大学创新基金资助项目（ycj2015082）
制适技求点机众万方数据
性能PCB数控钻床可以有效适应当前的行业形势，满足PCB高精度、高密度、高速度、多层次化的加工要求。
目前PCB数控钻床大多采用直线电动机驱动技术。用直线电动机替代传统的高速滚珠丝杠，传动链的长度缩短为0，即实现了“零传动”，从而大大提高了机械刚度，能获得更高的速度和加速度。直线电动机进给速度可达120m/min乃至240m/min，加速度可达30g以上，能大大提高机床的加工效率，且灵敏度高，随动性好，不存在反向间隙，可用直线光栅尺作为测量反馈元件，实现全闭环控制，获得更高的定位精度
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