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Research on Modern Electronic Technology and Application
现代电子技术及应用研究
（3）运动控制单元
直线电机印制电路板高速钻机运行的关键执行机构是内部进给系统，其性
能优劣决定了印制电路板微孔加工的质量与效率。传统印制电路板高速钻机多采
用“伺服旋转电机 + 滚珠丝杆”的驱动方式，这种驱动方式的承载能力强，但
速度慢和快速定位能力差，并且随加工时间的累积，其稳定性与精度下降幅度
大，无法满足印制电路板所需的超高精度和超高效率加工需求。目前印制电路板
高速钻机通常使用直线电机来实现 Z 轴进给运动，大幅提高了机床的精度与稳
定性。直线电机主要由动子和定子组成，既有动次级结构，也有动初级结构。直
线电机的原理是通过旋转电机的转子相对于定子产生旋转运动，而直线电机的次
级则相对于初级作直线运动。印制电路板高速钻机常用的直线电机品牌主要有长
沙一派直驱、大族电机、美国科尔摩根、美国 BALDOR、瑞士 LINMOT 和美国
PARKER 等。
印制电路板高速钻机的直线电机控制系统对电机的精度有重要影响。罗勇提
出直线电机的系统刚度由电气驱动控制系统的伺服刚度体现，伺服刚度取决于速
度环增益、位置环增益、速度环积分时间常数和负载质量。黄锐建立了直线电机
伺服控制系统的实时轮廓误差模型，并解决了直线电机运行过程中周期性扰动及
双轴进给伺服控制系统间动态参数不匹配问题。林健等对数控加工机床中 4 个指
标（变形量、质量、比刚度和模态分析）进行评价和优化，使工作平台在降低质
量的前提下保证了静态刚度，同时提高了动态性能。潘慧对数控机床直线电机驱
动模块中的静压导轨进行热变形仿真，优化了静压导轨结构，减少了直线电机在
运行过程中的热变形。
（4）辅助钻孔装置
压力脚印制电路板在板钻孔时，一般会在 PCB 板面加一个盖板，盖板与
PCB 板之间的贴合质量会直接影响到钻孔精度和刀具使用寿命。因此，在 PCB
板钻孔时，常采用压力脚压住盖板，使盖板与 PCB 板之间紧密贴合，从而保证
孔的加工精度。压力脚结构包括冷风保护罩、压力脚基座、冷风导管和吸尘导管
部件。压力脚的主要功能是压紧工件，除了压紧板材的功能，还用于解决吸尘、
断针检测和钻深检测问题，并通过本身开槽透气结构为吸尘系统提供空气补充，
形成比较良好的对流系统，同时还具有较大的缓冲作用。各个钻机生产商多数采
用自家研发的专用压力脚。
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