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] 。

 “选转交流接触器+滚珠蜗杆”是近些年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] 。而开关磁阻调速电机线路导入调速电机（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单位开发建设了X、Y、Z三轴米用虚线主轴电机驱 动的立式代加工公司（HVM600)  ，中用生产制作小车启驱力 汽缸；俄罗斯SODICK将直线行驶调速电机主要用于电爱情火花压延成型粗加工设 备；瑞士Renault Automation产生的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板等高速路 高精粗加工行业的软件应用还不能多 。

1整体性方法构思

1.1行为二次结构特征定制

垂直加工处理工艺心中进给设计化节构有稳固立柱和挪动立柱 俩种 。为考虑机器快速路高精、硬性好、更方便水平线三相电机马达安 装等规定  ，这篇文筛选中稳固立柱节构结构 。因为稳固立柱 设计方案的水平线三相电机马达能够垂直加工处理工艺心中进给设计化X、Y、Z轴 由蹭蹭蹭蹭减速机控制  ，数控机床的组织形式型式由是一个二维的关卡运 动渠道（X、Y轴）和一些垂线定位体育运动（Z轴）制成 。 所装修设计的双曲线无刷电机安装驱动稳定柜式处理主的主进给体系 框架下图1表达 。

图1中  ，在床身边软件设置Y向进给单园  ，床鞍放到在Y 向进给单园上边  ，在床鞍的上边布置X向进给机组  ，X 向线条电机马达带来办公台做X向反复垂直运动健身 。床身的后 端码放固定好立柱  ，在立柱上安装Z向进给单无  ，Z向进 给单元测试带领进给箱移动机械部件做Z轴的方向的前后联通 。

1.2参数表设制

重要依据制作加工對象的结构类型表现及长宽比高低  ，决定了 X、 Y、Z三轴的往返对应为500mm、400mm、400mm 。中

物美价廉3C护肤品精密机械磨具的导致精度条件对于较高   ，没置了渐渐 伺服电机带动公路开式加工处理中心站的科技指数  ，如表1提示 。

1.3.1垂直交流电动机进给整体原则

如下图所示2如图  ，虚线交流电机驱动器电机电机进给有效的掌控系统做工作时  ，车方机摸块 经由通信技术的结构将有效的掌控消息获取给田径健身运动交流电机驱动器电机有效的调节器摸块  ， 田径健身运动交流电机驱动器电机有效的调节器摸块将数据信息获取给有效的掌控电源用电线路  ，有效的掌控电源用电线路 经由脉冲发生器高度调配（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虚线三相电机型号选择

X向高效移动式时蹭蹭蹭蹭电机的的上限阻力为：

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

式中：为较大 拉力  ，m_A为X向移动端机件的总质 量  ，ax为X向加快度  ，u为导轨磨蹭比率  ，Fg为水平线发电机 中高级与次级的引力场 。

选择式(1)折算出的拉力值可阶段确定X向线条行驶减速机 的电机马达电磁阀选型  。在最初电机马达电磁阀选型的依据上对已选线条行驶减速机采取校核 算起：

1)快速的活动无法没有响应的加减速运动需要：

^Fxmax ^- ^ ^(mxS + ^Fg ⁾

,^ax >

2)不变速度快车削加工标准：

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

式中：F_tt为选择线路调速电机的实际上拉力  ，Fc为水平线电 机不断地扭力 。

1.4铣床实用功能主件结构设计

加工中心工作部件制作的重要包扩丝杠机体统化制作的、油冷 机体统化制作的和控制机体统化制作的 。丝杠机体统化重要由丝杠减速机、 丝杠、膜片联轴器、传动链机组等大部分根据  ，丝杠最主要速比 快速设置为20000rpm 。油冷机系统中油冷机的总流量设计为30L/ min关键在于确认线路高压电机及主要的高效降温 。的控制自动控制 用全反馈控制的控制  ，从而提高进给自动控制的精密度和稳定可靠性 。

1.5车床全局设计

直驱型飞速旋转式加工生产核心主机选取C型车床型式  ， 电脑整机效率图图甲3随时  ，可能实行切线减速机能够第一单园在 进给自动控制的中的便利的安装 。整合合适结构类型工作方案、目前调节器 器新技术、定制高特点的能够第一单园和保持自动控制的  ，能够完全 充分利用切线减速机进给自动控制的的高特点 。

将变得简化后的建模图片转换成Geomotry  ，重排版几大 零配件的拼接感情  ，将螺钉拼接在一并的零配件和不核心 的面了解抽象化为绑定帐号  ，定议几大零配件的材质原料原料  ，关键零 件材质原料原料有Structure Steel (45钢  ，规格为7850kg/m³  ， 伸缩性模量E为2X10^uPa/mm  ，泊松比y为0.3)、Gray Cast Iron (HT250,体积密度为7200kg/m³  ，伸缩性模量E为 1.18X10ⁿPa/mm  ，泊松比y为 0.28) 。

在达到任何机件及建筑体的定乂后进行科学的网格 区域划定  ，实现目标是有限的模快与构件的有序性、耐用接触 。整套装置 仿真模型科学创新后进行的网格区域划定后果图甲5一样  ，总计有 587220个分支  ，328634个单无組成 。

2.2变化量与能力数据分析

在AWB网络平台的Static Structure电源模块下来进行较大剪力工作内容下数控加工中心主导形式的強度和钢度讲解 。一整台机器的在极限的切屑 超载负荷角色下  ，变弯云图右图6已知  ，应力比云图如7如图所示 。

从图6中也可以可以看出：所设计制作的渐渐无刷电机安装驱动髙速 卧式处理公司进给系统软件中  ，十字app平台（XY向）进给 系统化和变形量最少  ，值为0.008mm,描述十字游戏平台结构特征 稳定性有效；主要铣面弯曲量最多  ，但最多弯曲量小 于0.01mm,说一整台机器的成分弯曲变形量非常渺小  ，抗切割刚度比和强度较 好 。故而  ，可以充分满足处理精密度和处理时的进给系统性刚度比 必须 。

从图7中都可以分辨  ，所构思的线条变频电动机能够公路立 式制作加工服务中心进给体系最好应力应变5.66MPa (需小于HT250的 抗拉力度〇b=250MPa)  ，代表裸机的地扯力值不大  ，平 均地扯力为2.51MPa  ，关键在于该机筋板的结构分布不均不光滑  ，结 构递送承载力水平强 。因为在立柱与床身根据符近有内应力 汇集想象  ，在数控车床钻削生产制作工作中  ，铣头根据钻削承载力 变换  ，易生产交变承载力使得的疲惫伤害  ，因为在钻削加 工等的使用工作中应增多交变承载力的生产 。

与此同时上述  ，所设计构思的平行线直流无刷电机推动高速路落地式加工厂厂中 心进给软件还具有良好的的的强度和强度  ，能满意数控加工厂中心在加工厂厂 进程中高高精准度的耍求 。

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 。

       相对 可变性形的柔软性体零核心部件来说  ，在空间内有 穷多只有度  ，故会求得无穷多阶振型  ，但在实计水利 中  ，并不是只融合几阶与被了解水利格局实计操作相关的 模态情況  ，因此在模态了解中  ，只需必须出制作了解需 要的前几阶模态  ，从文中对机器前六阶模态实施了解  ，分 析的结果云图长为8随时 。

基于动平衡杠伸开量极大  ，较好容易存在在低阶频带宽度 内振功  ，整体数控的结构类型取决于来说抗振耐腐蚀性较好好  ，在低钻速 粗工艺处理时候中自主的避过第8、2、5、6阶的工艺处理钻速取决于来说 应的工艺处理激振频带宽度  ，以免避过前六阶每一个模态频带宽度取决于来说 应的机床主轴钻速 。

表3该机前六阶模态为了响应毕竟