PCB多轴数控钻机高频振动分析

彦洲 李宁 方强 宋福民 雷群 深圳市大族数控科技有限公司 深圳 518057 摘要：在数控系统中，为了保证进给单元的进给精度，必须采用全闭环控制系统，因此反馈检测环节是必不可少的。反馈检测元件本身的误差和被检测量的偏差很难区分，反馈检测元件的动态精度常常严重影响反馈检测的精度。现在钟，电主轴提供了高频激励源，此高频振源影响了反馈检测元件的动态精度。本文使用决了机床精度检测元件的高频共振问题。 关键词：振动测试与分析,动态性能,高频共振 中图分类号:. 引言 印制电路板)多轴数控钻机是印制电路板精密孔位加工中关键的工艺装备。精度高（速度快（75m/孔小（多己成为新一代实现高速一般都要结构轻型化，而轻型化导致机械系统的固有频率下降，而高速就意味着激振频率提高，这就让机器很容易进入共振区工作。所以对于高速、高精、高稳定性的机械设备，设计过程中的振动和模态分析就变得极为重要。 2. 图1所示）是典型的光机电一体化产品。它以数控技术为基础，借助机床X, Y, X, 制系统发出指令，而实现精密孔位加工。 图1 栅尺作为伺服控制环节中检测反馈的工具，栅尺的读数反馈给控制器，控制器根据此反馈数据发决定设备的下一步动作。因此，光栅尺安装件的动态性能直接影响光栅尺的读数，进而影响电机的动作，影响机床的动态性能。 栅尺游动座通过此光栅尺游动座、图2 机床在工作转速如表1所示。 表1： 电主轴工作转速 刀具直径（额定转速r/动频率（800030000 300500 000045000 500750 500060000 7501000 000090000 10001500 0000120000 15002000 20000180000 20003000 电主轴作为一个高频激励源，其激振频带广，几乎覆盖了3000般机械系统的模态频率都在其激励频带范围内，这对机械系统的动态性能是一个很大的威胁。 3. 振动测试与分析 动响应测试与分析 钟时，振动测试得知，图3所示）。 :+动座的振动响应谱（击法求频响函数 利用 数据采集系统和数据处理软件机床力锤敲击产生激励信号，机械系统在激励信号的激励下产生振动，采集输入到机械系统的力信号，以及机械系统的响应信号（加速度信号），由激励信号以及响应信号得到机械系统的频响函数，根据频响函数可以进行模态参数识别，得出机械系统的模态频率、振型、阻尼比等模态参数。 从频响函数（如图4所示）看出，机械系统在930主轴9万转对应的激励频率是1500以上分析可以得出，由于游动座的自身模态被激励而引起的振动导致了光栅尺读数出现误差，才引起电机啸叫。 g/N):+X/4:+X/4:响函数 锤击主轴夹一侧，测试游动座及轴向） 红色：游动座的频响函数；绿色：、光栅尺游动座的设计改进及有限元模态分析 对光栅尺游动座进行装配状态下的有限元模态分析，分析时只在连接部分施加约束，它方向约束。仿真结果表明，游动座原有设计结构件的第2阶模态频率与电主轴9万转的激励频率相近，容易受到激励而产生共振，因此要改进设计。考虑到电主轴的最高转速是18万转，对应的频率是3000了避免共振的发生，应将光栅尺游动座的模态频率提高到3000构件改进前后有限元模态分析结果如表2所示。 表2 光栅尺游动座结构改进前后有限元模态分析 模型 1阶模态 2阶模态 3阶模态 原有设计 z 改进 z z z 5、改进后的振动响应 由测试曲线（如图5所示）可以看出，振动幅值减小到改进前的1%左右，电机啸叫问题得到了解决。 SD 进后游动座的振动响应谱（6、结论： 本文使用机床光栅尺游