国产PCB数控机床性能和种类不能满足PCB生产厂家的要求(主要表现在微小孔加工能力不够、加工效率较低、加工精度较差,可靠性、自动化与智能化程度低、数据处理能力不够等),进口设备的价格又比较贵是最为显而易见的。因此,本项目针对制约数控钻床加工效率和质量等问题,提出一些列关键技术和解决方案,具有十分重要的战略意义和现实实用价值,包括:(1)高稳定性的高速高精智能PCB数控钻床的一体化设计与优化技术。包括有限元静力学分析,PCB并排结构动力学分析(模态分析、谐响应分析),PCB对称结构动力学分析(模态分析、谐响应分析),PCB钻床横梁结构有限元分析。(2)高速空气电主轴技术。 通过对高速空气电主轴进行Ansys仿真分析,包括用有限元分析法对电主轴进行静态刚度分析,以验证电主轴的结构参数,用有限元分析法对电主轴进行动态分析,求解其低阶临界转速和相应的振型,对主轴上关键部位的响应位移进行分析,用有限元分析法对电主轴进行谐响应分析,求解其在不同频率的各种正弦载荷下的参数,以探测共振响应,避免其发生共振。根据平衡环的矢量变换和振动平衡原理,提出一种高效的高速空气电主轴在线动平衡控制系统及其控制策略,以实现对高速空气电主轴的在线动平衡补偿。(3)高速、高加减速度进给技术及其控制系统。通过对永磁同步电机进行数学建模与矢量控制及Matlab/Simulink仿真,对伺服进给系统建模及仿真,实现机床XYZ移动坐标轴在短行程内的高速移动、高加/减速度、瞬间准停,且同时保证机床不振荡、对位精准(具有很高的定位精度和重复定位精度要求)。(4)先进刀具质量在线检测技术及自动换刀装置与刀具管理技术。采用基于机器视觉的刀具断刀、破损检测技术。利用光源对被检测物体进行照明,光源控制器用来控制光照的强度,光学镜头被安装在相机上,相机能够采集刀具的图像信息,图像采集卡将采集到的图像信息转化为数字图像信号,通过数据传输线传输至安装有分析处理软件的计算机,计算机对图像数字信号利用事先设计的算法进行分析对比,即可判断刀具质量(如破损、断刀)。(5)基于标准遗传算法的PCB钻孔加工路径优化及实现。从换刀点出发,不遗漏不重复的加工完所有的孔,再回到换刀点,进行换刀,对下一种孔径进行加工,直到完成所有孔的加工。


项目负责人:机电学院  程涛   联系电话:0755-26536230