0前言

数控机床是集先进制造技术和制造信息为一体的 重要装备  ，是发展装备制造业、高精尖技术产业必不可 少的复杂生产工具^[1] 。

 “缩放伺服电机+滚珠蜗杆”是当今机床产品中最常见的进给方式  ，但在高速运行时存在 弹性变形大、响应速度慢、有反向间隙、易磨损等缺 陷^[2?^4] 。而稀土永磁直线行驶搜集电机马达（Permanent Magnet Linear Synchronous Motor, PMLSM)是一种不需要通过中间任 何转换装置  ，将电能直接转换成直线运动机械能的新型 电机  ，具有系统结构简单、进给速度快、响应速度高、 无机械磨损、噪音低、维护方便等优点^[5] 。PMLSM将 广泛应用于交通运输、特种加工、机器工业和仪器仪表 工业等领域^[6?^9] 。

鉴于直线电机直接驱动方式的诸多优点  ，各种高性 能数控机床已越来越多地采用直线电机驱动技术^[10,^11] 。 美国Ingersoll总部开发技术了X、Y、Z三轴米用垂直线变频电动机驱 动的臥式制造中心局（HVM600)  ，用以手工加工小汽车打着机 汽缸；英国SODICK将平行线主轴电机代替电小火花塑压手工加工设 备；北京Renault Automation工作的Urane20/25所有进给 轴采用直线电机进给  ，专门用于大型零件切削加工 。目 前  ，直线电机技术在上述领域的应用虽取得了实质性的 进展  ，但由于直线电机进给系统存在的自重相对较大、 功耗大、电机过载会造成温度升高、冷却不佳易造成机 床结构变形等缺陷^[12]   ，在精密零件、3C、PCB板等高速收费站 高精加工生产方面的app还没有广 。

1产品规划设计方案

1.1主休框架设置

柜式生产手工加工中进给软件性方案有调整的好立柱和走动立柱 二者 。为满足需要数控速度高精、刚度和强度好、方便于线条电动机安 装等让  ，文中筛选中调整的好立柱方案型号规格 。针对调整的好立柱 方案的线条电动机驱动安装柜式生产手工加工中进给软件性X、Y、Z轴 由线条直流电机驱使  ，数控车床的主导成分由有一个二维的横向运 动软件（X、Y轴）和两个平行走向健身运动（Z轴）制成 。 所规划的直线行驶伺服电机控制器下载快速路双面加工制作重心的主进给装置 空间结构如同1一样 。

图1中  ，在床腰上装置Y向进给单无  ，床鞍保存在Y 向进给模快下方  ，在床鞍的下方设计X向进给象限  ，X 向垂线电机的起到运行台做X向往复式虚线运行 。床身的后 端安置紧固立柱  ，在立柱上設置Z向进给单元测试卷  ，Z向进 给象限牵动刀盘箱田径运动部位做Z轴方问的上运动 。

1.2性能快速设置

理论依据制作加工對象的结构的表现形式及规格粗细  ，判定了 X、 Y、Z三轴的旅行线路主要为500mm、400mm、400mm 。中

高中档3C好产品高精密压铸模的误差符合要求相对比较较高  ，修改了水平线 马达驱动下载极速双面处理主的技术性指標  ，如表1下图 。

1.3.1美电机马达进给软件机制

如图已知2如图  ，渐渐发电机进给操作系统运行时  ，台湾单无 经过数据通讯形式将的调节电脑指令分享给的有氧运动交流伺服的控器电机的调节器单无  ， 的有氧运动交流伺服的控器电机的调节器单无将数据信号分享给的调节电路设计设计  ，的调节电路设计设计 经过脉宽参数幅度调制（PWM)伺服信号控制直线电机的 运动与停止；在运动过程中  ，通过传感单元将直线电机 的磁极信息、电流信息、速度信息、位置信息等进给系 统信息反馈给伺服系统  ，形成对系统的双闭环反馈；在 高速加工过程中  ，直线进给单元通过精密插补和微量进 给调节  ，可以获得理想的加工精度和表面质量^[13] 。

1.3.2切线直流无刷电机选择型号

X向怏速移动式时条直线电动机的明显拉力为：

^Fx max = ^mx^ax + ^ ^(m_xg + ^Fg )                       (1)

式中：为上限拉力  ，m_A为X向手机移动部位的总质 量  ，ax为X向时间度  ，u为导轨静摩擦公式  ，Fg为直线行驶交流接触器 初级会计与次级的万有引力 。

据式(1)计算出来出的阻力值可大概实行X向条美变频电动机 的三相电机设计  。在首次三相电机设计的依据上对选中条美变频电动机通过校核 核算：

1)迅猛移动式提供没有响应的加减速运动特殊要求：

^Fxmax ^- ^ ^(mxS + ^Fg ⁾

,^ax >

2)稳定平衡快慢切销想要：

^Fth ^ ^Fc + ^^(m,8 + ^Fg⁾  ;                         (3)

式中：F_tt为选定虚线直流无刷电机的事实扭力  ，Fc为平行线电 机持续性扭力 。

1.4设备的功能零部件构思

数控加工中心特点机件的开发主要的是收录轴系統的开发、油冷 系統的开发和控制系統的开发 。轴系統主要的是由轴三相异步电机、 轴、膜片联轴器、爱游戏(ayx)变速箱單元等环节分解成  ，轴最大化转速比 调整为20000rpm 。油冷软件系统中油冷机的流量数据添加为30L/ min因此要确保渐近线三相电机及主要的尽快加热 。抑制整体 选择全闭环调整抑制  ，增进进给整体的精密度和比较稳确定 。

1.5机床主轴整体化空间结构

直驱型高速路直列V型生产加工核心一整台机器的进行C型数控车床框架  ， 整个机械成效图图甲3图示  ，可改变垂直线行驶交流电动机win7能够标段在 进给系統中的高效快捷装设 。要融合合理的形式规划、当今很多家庭传感器 器的技术、设汁高效能的win7能够标段和抑制系統  ，都可以足够 推动垂直线行驶交流电动机进给系統的高效能 。

将简易化后的模式图片转换成Geomotry  ，之后修改以及 组件的相链接关联  ，将六角螺栓相链接在在一块的组件和不更重要 的面碰到变得简化为也绑定  ，分类以及组件的原料  ，一般零 件原料有Structure Steel (45钢  ，孔隙率为7850kg/m³  ， 粘性模量E为2X10^uPa/mm  ，泊松比y为0.3)、Gray Cast Iron (HT250,强度为7200kg/m³  ，伸缩性模量E为 1.18X10ⁿPa/mm  ，泊松比y为 0.28) 。

在完成任务其它元器件及一体化的定乂后进行恰当的网格 分类  ，构建有限的象限与构件的平稳、可靠的接入 。组装机 模型工具恰当创新后进行的网格分类成果如图所示5图示  ，公有 587220个构件  ，328634个单元尺寸主成 。

2.2易变型量与扯力剖析

在AWB工作平台的Static Structure模块图片下采取最大程度荷载生产下磨床主休节构的抗弯强度和刚性基础分折 。主机在上限车削 承载功能下  ，膨胀云图长为6右图  ，扯力云图如图所示7已知 。

从图6中会发现：所设计制作的蹭蹭蹭蹭调速电机安装驱动飞速 落地式精立式加工中心点进给操作系统中  ，十字渠道（XY向）进给 系统性膨胀量世界最大  ，小于等于0.008mm,说十字机构架构 有序性不错；刀盘端口易变型量大化  ，但大化易变型量小 于0.01mm,代表空机结构的变化量比较小  ，抗车削制作弹性较 好 。以至于  ，可满足需要制作计算精度和制作时的进给体系刚度比 需要 。

从图7中能够 断定  ，所方案的美减速机带动髙速立 式粗丽驰数控机床点进给系统化极大剪切力5.66MPa (不大于HT250的 屈服的强度的强度〇b=250MPa)  ，阐明机床的载荷值太小  ，平 均载荷为2.51MPa  ，归功于设备筋板节构地理分布饱满  ，结 构传达着动超载负荷力强 。而且在立柱与床身结合起来周围有刚度 密集现像  ，在设备切销处理流程中  ，铣头因为切销动超载负荷 变动  ，易使得交变动超载负荷使得的疲乏破裂  ，那么在切销加 工等实用流程中应缩短交变动超载负荷的使得 。

以上阐明  ，所结构设计的渐渐电机的驱程极速旋转式代粗加工中 心进给软件兼具优良的承载力和刚度系数  ，能满足需要机器在代粗加工 方式中高准确度的请求 。

3动态特性分析
       在结构的动态特性分析中  ，模态分析是工程结构中 常见的动力学分析之一  ，其主要求解系统的固有频率及 振型  ，根据振动系统的模态参数对结构的动态响应性能 进行预测、评价 。
       从系统的固有频率叫=^  ，可以得知进给系统整 体结构的固有频率与系统的刚度、质量有关 。若主体结 构的质量越小  ，刚度越大  ，则其固有频率越高  ，反之固 有频率就越低 。想要提高机床的固有频率实现机床抗振 性能可以从提高机床刚度、减轻机床质量入手 。

       面对可变气门正时形的柔软性体零零配件某种程度  ，在范围内否有 穷多放任度  ，故不错解微分方程无穷多阶振型  ，但在真正效果过程中 中  ，恰恰只考察几阶与被了解过程中的结构真正效果载荷有关的的 模态情况发生  ，以在模态了解中  ，只需让出方案了解需 要的前几阶模态  ，本段对整个机械前六阶模态实现了解  ，分 析成果云图图甲8图甲中 。

根据动平衡机杠外伸量较为大  ，加容易显现在低阶声音频次 内激振  ，一个数控车床的框架对比抗振性能参数较为好  ，在低发动机转数 粗制造厂厂进程中自主规避第四、2、5、6阶的制造厂厂发动机转数对比 应的制造厂厂激振声音频次  ，一定规避前六阶哪几个模态声音频次对比 应的轴发动机转数 。

表3整个设备前六阶模态积极地响应效果