PCB數(shù)控鉆床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、PCB數(shù)控鉆床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)PCBn扭詁床是用F對(duì)PCB板遒行鉆銷丿川I的-ft機(jī)樂可以對(duì)PCB完成祐簫的鉆孔和斤庁帶孑L、邊據(jù)的械削加工.碁本麗上是通對(duì)孔進(jìn)存平面宦怖來控制微孔加工鉆床隨著電子產(chǎn)品和電踣板高枯度密度化*務(wù)層網(wǎng)板化的覽展耍求特別是印制電踣機(jī)的孔在越來越小，加紅密度越索越密初工現(xiàn)度翹來iH快.給叢獨(dú)粘床的設(shè)計(jì)勾欄造馨方而提出了更髙和更嚴(yán)的嚶求.所以設(shè)計(jì)出耳冇亂穩(wěn)定杵、髙可菲杵、減速度和髙箱度的P<3掘控鉆床才能適應(yīng)觀代印制板的生產(chǎn)需求.現(xiàn)代P邙高速數(shù)控鉆味的關(guān)就技術(shù)有Hi»（1）Attz有足夠的剛性與麗疋性，章危做小的3#副.提高詡態(tài)物休刖嘰I感小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重呈-材

2、料上大都采用花崗巖.變形小.抗炭性比傳統(tǒng)的蒔鐵強(qiáng).結(jié)構(gòu)上禍架由矩形向梯形轉(zhuǎn)變加大機(jī)眛運(yùn)動(dòng)過程中的槍宦性.（2）動(dòng)力源由育流伺服電機(jī)張動(dòng)轉(zhuǎn)變旳空流伺廉電機(jī)戒n織電機(jī)牀動(dòng).青爼電機(jī)轉(zhuǎn)于直接固定在執(zhí)存機(jī)構(gòu)上大大提髙傳功過程屮的稍度、戴4、誤差-井且交謊伺般電機(jī)+赴用的傳動(dòng)方式會(huì)逐漸帔直線電機(jī)収代.U）z冇向打禮的主他迢用哥箭席的空氣軸呱電卞:軸*耳疔動(dòng)態(tài)性能艮好、不產(chǎn)主貫動(dòng)、撮擺回轉(zhuǎn)精度高等恃點(diǎn).特別適用高速鉆黴距微孔的驥求°（4）具脊排鉆功能*匪以鉆代鐵；詁棵腔制功能.能粘盲孔分怖仙孔功能.能鉆深孔，孔栓深度比越來越大.（5）自動(dòng)換卉功能.由機(jī)械F和刀庫構(gòu)成.具備鉆頭刀長.刀徑*刀恢的監(jiān)

3、測(cè)功陡以及血工過樓屮的斷鉆卷測(cè)功能.（6）柵尺血按安裝在工作杵卜構(gòu)成仝閉環(huán)挖制殺統(tǒng).探哥了工作臺(tái)宦位榕度”2,1PCB數(shù)控鉆床設(shè)計(jì)要求與整體結(jié)構(gòu)本課牆新設(shè)計(jì)的基于運(yùn)動(dòng)控制卡的PCB數(shù)控鉆床.運(yùn)動(dòng)執(zhí)疔部件采用霆流伺服電機(jī)連接溝珠縫桿的方式.X為加工橫梁方阿的水半移動(dòng)，Y為工作臺(tái)方向的縱向水平移動(dòng)議罐垂肓加匸刀架方向的;I方向構(gòu)成了機(jī)味的運(yùn)動(dòng)a根據(jù)mtT痰的定義一共是三個(gè)白市度.不涉及主軸底轉(zhuǎn)氓動(dòng)*課題設(shè)計(jì)的機(jī)床實(shí)現(xiàn)項(xiàng)甘耍求的主嬰技術(shù)指標(biāo).實(shí)際系統(tǒng)分辨率耍求達(dá)到O.OQlm*定位精度魏氽達(dá)到土O.O1回而斑復(fù)宦位轄度耍求達(dá)到土O.OOfimm,加工逋度達(dá)到；汕0個(gè)/分種°札尿上要配豐及技

4、慮耍求螫敵：1. 上軸數(shù)：I主軸頭數(shù)；I3小軸加工幅而（mn）：580X670mm4X、Y、Z軸向行程：585X800X35mm5. 毎軸刀陣數(shù)：160個(gè)鉆孔直徑（mm）：00.206.356. 控制方式：匸作臺(tái)光柵尺和電機(jī)內(nèi)編碼器構(gòu)成全閉環(huán)控制収刀方式：倒抓7. X、Y、Z軸驅(qū)動(dòng)方式：數(shù)字式交流伺服X.Y、Z軸雖大移動(dòng)速度：50米/分8. X、Y、Z軸線桿、導(dǎo)軌：滾竦絲桿、進(jìn)口方導(dǎo)軌機(jī)械框架：全花崗巖9. 鉆'幾數(shù)4U恪式：ExcelIonHotel斷鉆檢測(cè)：仃10. 刀長檢測(cè)：有16刀徑檢測(cè)有17. 主軸孌：氣浮大小壓腳切換：有19女全助護(hù)：仃整機(jī)功率：6KW20. 機(jī)床尺寸（長X

5、寬X高）：機(jī)床重雖（kg）:1000021. 氣樂要求：0.7Mpb'09Mpa電源耍求：三相380v/50Hz<±5%）機(jī)床的機(jī)械部分組成示總國如國2.1以及機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖如圖2.2.PCB數(shù)控鉆床機(jī)械結(jié)構(gòu)冷卻氣動(dòng)裝H壓腳吸用機(jī)構(gòu)Y向傳動(dòng)系門動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)高速電上軸Z向下鉆機(jī)構(gòu)X向傳動(dòng)條仮圖2.1PCB數(shù)擰鉆床機(jī)械結(jié)構(gòu)紹成示慰圖1Y方向線桿2）匸作臺(tái)3）為基朋1>1Y方向線桿2）匸作臺(tái)3）為基朋1>崔r(nóng)amofthestructureofmachinetook/S<5何d疋Z方向絲桿5）機(jī)床橫梁6）X方向絲桿7電主軸2.2機(jī)床結(jié)構(gòu)示總用鉆床機(jī)械部分X、Y

6、方向采用滾珠絲桿螺母副作為進(jìn)給機(jī)構(gòu)系統(tǒng).傳動(dòng)機(jī)構(gòu)均采用伺服電機(jī)+絲杠螺母副+移動(dòng)部件的方式構(gòu)成電機(jī)與絲懺Z問用彈性聯(lián)軸器連接.X方向?yàn)殂@機(jī)移動(dòng)臺(tái)板（溜板）Z方向也采用交流伺服電機(jī)做為驅(qū)動(dòng).IIIpZ軸運(yùn)動(dòng)頻率很高，對(duì)運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和可靠性要求髙.Z軸下鉆機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電主軸上下運(yùn)動(dòng)，通過高連陡轉(zhuǎn)的主軸來鉆孔所以Z軸的結(jié)構(gòu)對(duì)加工秸度彫響非常大。采用氣浮電上軸的結(jié)構(gòu)其好壞直接彫響了鉆孔精度和效率加工微孔的時(shí)候.鉆頭小剛度狂細(xì)微偏心都可能導(dǎo)致加工的PCB孔徑超墊。Y方向移動(dòng)工作臺(tái)，采用構(gòu)條導(dǎo)軌來導(dǎo)向.可以減少擺角.提髙工作臺(tái)的剛度.但是也形成過約束和阻尼，在高速運(yùn)動(dòng)中整定時(shí)間長.機(jī)床床身及橫梁采用尺然花

7、崗巖材料結(jié)構(gòu)，花崗巖材料具有吸撮好、動(dòng)態(tài)持性好、隔熱嫂果好、機(jī)械剛度高及熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。2.2動(dòng)力源的分析與選擇PCB數(shù)控鉆床X、Y、Z方向的腋動(dòng)系統(tǒng)主要是指驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)裝習(xí)腋動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)不同的動(dòng)力源可以分為電力驅(qū)動(dòng)、氣斥驅(qū)動(dòng)、液斥驅(qū)動(dòng)以及把三種方式結(jié)合起來共同應(yīng)用的系統(tǒng).驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以直接與機(jī)械系統(tǒng)相連接.也能通過帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)等裝St與機(jī)械體統(tǒng)相連接.電力驅(qū)動(dòng)、氣力驅(qū)動(dòng)、液力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的其主耍符點(diǎn)如下：電力駆動(dòng)方式:是以電動(dòng)機(jī)為控制對(duì)魚,是通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角的控制.將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能.從而丈現(xiàn)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)要求.驅(qū)動(dòng)裝辻的性能應(yīng)具倚：調(diào)速范鬧'釘并具

8、仃R好的運(yùn)動(dòng)輸出穩(wěn)圧性。偷出位移帯度高，具0較強(qiáng)負(fù)載能力。動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，能頻緊啟動(dòng)、停止和正反運(yùn)動(dòng).氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式:是利用床筍空氣來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)：心來源方便，成本低,控制簡單.動(dòng)作迅速：缺點(diǎn)：出力小，噪聲人。山空氣具臺(tái)可圧縮性，導(dǎo)致共工作穩(wěn)定性較差，定位韓度較差.液樂啟動(dòng)方式：液斥驅(qū)動(dòng)設(shè)備具倚結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、動(dòng)作靈活.可實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制，傳動(dòng)平穩(wěn)，功率人，定位粘度島等優(yōu)點(diǎn)，但由其油路系統(tǒng)對(duì)密封要求較高.不適合在髙溫或者低溫等場(chǎng)介工作.庇電液伺服閥要求制造帝度髙.油液過濾耍求嚴(yán)恪.成本髙.其常常使用于驅(qū)動(dòng)對(duì)定位精度要求校高的中、大功率機(jī)器設(shè)備。我們選擇電力驅(qū)動(dòng)的方式.依據(jù)是山J-PCB高

9、速數(shù)控鉆爪具仃運(yùn)動(dòng)行程矩機(jī)床起停頻緊.孔徑小.孔密度高.加工將度耍求高的加工特點(diǎn).簡而言之就是髙速髙精度的裳求.而如果選抒氣壓戒者液壓噥動(dòng)這兩種方式.就粗隹粽度這一方面都不能達(dá)到裳求.氣動(dòng)由空氣和液體的可壓縮性決定了不能保證嚴(yán)格的定比傳動(dòng),故不選擇此兩種做為驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源.主流的電機(jī)有：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)以及直線電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)的速度響應(yīng)性能達(dá)不到數(shù)控鉆床的快速啟停耍求：控制為幵環(huán)控制，故控制帝度不髙：啟動(dòng)頻率過髙或負(fù)戦過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)彖：一股不具仃過截能力,工作停止是會(huì)產(chǎn)生移動(dòng)慣址：低速時(shí)易出現(xiàn)低頻掘動(dòng)現(xiàn)象；控制糟度由步距角決定勢(shì)必適成印制電路板加工過程的定位不準(zhǔn)確。直

10、流伺服電機(jī)具存良好的調(diào)速特性，較大的啟動(dòng)力矩.相對(duì)功率大及快速響應(yīng)等持.點(diǎn)：控制技術(shù)誡熟：但足電刷易曆損.換向器形成電火花.限制了其應(yīng)用范用。交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單.運(yùn)行可靠，便用維修方便:不存在直流電機(jī)結(jié)構(gòu)中的換向器和電劇的缺點(diǎn)：并且它在高精度伺服軀動(dòng)中更有競爭力.直線電機(jī)rtrF轉(zhuǎn)子貢接丙定在主軸上故其減少傳動(dòng)誤差.桔度相比上述電機(jī)中是最高的，但是價(jià)格也是最昂貴的。對(duì)比以上所述的四種驅(qū)動(dòng)砸機(jī)以及設(shè)計(jì)pcbft控鉆床動(dòng)力源的嬰求,交流伺服電機(jī)和II線電機(jī)適合所設(shè)計(jì)機(jī)床的要求.綜介兩者性價(jià)比選抒交流伺服電機(jī)作為動(dòng)力源.驅(qū)動(dòng)滾珠絲懺做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的交流伺電機(jī)選擇，必須考慮燉用對(duì)彖即PCB數(shù)控鉆床的加工

11、特點(diǎn)是啟停頻繁、停止以及止反轉(zhuǎn)這些都需要快速響應(yīng)性和以及運(yùn)動(dòng)頻繁過程中不能產(chǎn)生過人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣雖，才能保證訓(xùn)足機(jī)床的要求。迪常交流W服電機(jī)的選擇考電五個(gè)條件叫（1）厳髙轉(zhuǎn)速快述行程的電肌轉(zhuǎn)速必須小于電機(jī)的繪高轉(zhuǎn)速.給出公式有：式中：為電機(jī)晟高轉(zhuǎn)連.r/min:N為快速行程中電機(jī)轉(zhuǎn)速.z/min：匕為工作臺(tái)快速廳程速度：P為後杠蝶距.mm：i為系統(tǒng)傳動(dòng)比.i=NzJN“電機(jī)軸負(fù)栽慣址負(fù)載慣量必須限制在2.5倍電以內(nèi)否則會(huì)便調(diào)整范圈縮小，導(dǎo)致時(shí)何常數(shù)增加。即漓足人5x2.5的條件.(2.2)式中：兒電機(jī)慣址:人換篦到電機(jī)軸上的負(fù)我慣雖.kgn2:人為旋轉(zhuǎn)件軋動(dòng)慣雖:.kgln2:旋轉(zhuǎn)件角速度.mill

12、s:VH運(yùn)動(dòng)件的速度：血伺服電機(jī)的巾速度.<3）加減速時(shí)扭矩電機(jī)為線性加速或者佝加速.計(jì)算公式為：7；_x8O%>=2兀N0+J.607；(2.3)成中：為變頻驅(qū)動(dòng)與電機(jī)匹配的賤大輸出扭矩kgFnr：7_為加減速用大扭矩.Mm：7；為快速行程時(shí)加減速時(shí)間常數(shù).ms:7；為快速行程時(shí)轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的稅荷扭矩.Nm°<4）工作狀態(tài)載荷扭矩交流伺服電機(jī)需要的扭矩.在等速.加速.減速運(yùn)動(dòng)三種情況下是各不相同的.下面給出計(jì)算公式.等地時(shí)二7；.T1+7；+7；2/rl»尢=訶FI/Ta<0.05伽0嚴(yán)亠-2/r加速時(shí):7>7>7；X丿xft/xlO'丿=”j；+兒以2+Jt.2/rDVni(o=(2.4)(2.5)減速時(shí):(2.6)60/式中：/;等速時(shí)需耍的尿轉(zhuǎn)扭矩：7；曲外部負(fù)荷引起的摩擦扭矩：耳滾珠絲杠的壓扭矩：7；為加速時(shí)需耍的扭矩：7；其它扭矩（支撐軸承或油密封扌當(dāng)板等的摩擦扭矩）：7；加速時(shí)滿要的旋轉(zhuǎn)扭矩：7；為減速時(shí)陰耍的旋轉(zhuǎn)扭矩：&為軸向負(fù)荷：血為角加連度：/為慣性力矩：7；為滾珠絲杠的了壓扭矩：人滾珠絲杠的導(dǎo)程：人減速比：滾珠絲杠的效率（0.90.95）:FQ壓負(fù)荷：0導(dǎo)程角：卩力導(dǎo)程：M”馬達(dá)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)：f加速時(shí)間：皿運(yùn)送質(zhì)晁：丿,絲杠軸的慣性力矩：厶絲杠紬側(cè)齒輪