电子产品密集微细孔超高速精密钻削电主轴关键基础技术研究

随着信息技术的发展，电子产品PCB板的布线密度和元器件的集成度越来越高，PCB板上微细孔的直径也越来越小，有的孔径甚至小于0.02mm，且有越来越密的趋势。超高速、精密微孔钻削电主轴是密集微孔钻削装备的心脏部件。由于微钻头直径小，为了提高钻孔效率和精度，主轴转速一般要求达到200Krpm以上；同时由于微钻头长径比大、刚性差、强度弱，钻头回转误差须控制在3μｍ以内；电主轴的热变形要求严格控制。正是由于这些技术关键没有解决，使得我国微孔钻削所需的超高速精密电主轴一直依赖进口，严重制约电子信息装备业的发展。本项目提出多排小孔切向进气静压轴承支承的超高速微钻削电主轴新结构，开展新型空气静压轴承承载机理及稳定性、超高速空气静压电主轴基于动力学的误差形成原理及控制、主轴－轴承系统气－固－热多物理场耦合有限元建模方法等关键基础科学问题的研究，为超高速微钻削电主轴研制提供理论指导和技术支持。

超高速、精密微孔钻削电主轴是密集微孔钻削装备的心脏部件，直接影响微小孔钻削的效率和精度。目前空气静压的微孔钻削电主轴产品转速一般要求达到200Krpm以上，主轴的动态回转误差须控制在3μm以内，电主轴的热变形必须严格控制。我国针对电主轴产品目前开展的相关研究和取得的研究成果很难实现100Krpm以上的极限转速，超高速微孔钻削空气静压电主轴存在的关键技术问题使得我国PCB密集微小孔钻削所需的超高速精密电主轴一直依赖进口，严重制约电子信息装备业的发展。本项目提出多排小孔空气静压轴承支承的超高速微钻削电主轴新结构，开展新型超高速空气静压轴承承载机理及稳定性、超高速空气静压电主轴的误差形成原理及控制、主轴－轴承系统气－固－热多物理场耦合有限元建模方法、超高速高效内装电机设计等关键技术研究，并将取得的研究成果应用于超高速微孔钻削电主轴的开发。实践表明，本项目取得的研究成果对于超高速微钻削电主轴开发具有重要的参考价值和指导意义。