第三章伺服电机的选择计算
3.1伺服电机的选择计算：
伺服电动机是伺服系统控制的直接对象，它是将电信号转变为机械运动的关键元件。数控机床目前使用的主要是各种类型的伺服电动机，如步进电动机、各种惯量的直流伺服电动机以及交流伺服电动机。本系统采用的为兰州电机厂出产的1FT6074型伺服电机。
为了满足数控机床的加工质量和生产率等方面的要求，伺服电动机应具有下列的性能；调速范围宽，并具有良好的稳定性，尤其是低速时的稳定性；负载特性硬，特别是低速时应具有足够的负载能力；响应速度快；可频繁启动、停止及换向。
根据牛顿第二定律，进给传动系统所需的驱动力矩T，等于系统的总的转动惯量J乘以电动机的角加速度ε，即T=Jε。当进给伺服电动机已选定，则T的最大值基本不变。如果希望ε的变化小，则应使转动惯量J的变化尽量小些。 进给系统的总的转动惯量J，是由伺服电动机的转子惯量JM和负载惯量JL两部分组成，即
J=JM+JL
负载惯量JL由丝杠的转动惯量和工作太折算到电动机轴上的转动惯量组成，它会因夹具、工件或刀具的不同而有所变化。如果希望J的变化小些，则最好使JL所占的比例小些。这就是惯量匹配原则。因此机床伺服电动机的选择计算，应从保证伺服电动机所需转距，满足传动系统惯量匹配的角度进行。初选1FT6074型伺服电动机，然后进行惯量匹配计算和转距计算，验证其是否满足要求。
3.2.惯量匹配计算：
通常，JM应不小于JL，但JM应有所限制，以免使J过大。否则，为了足够大的角加速度ε而采取过大的伺服电动机和伺服系统，这将是不合理的。对此，可按下式确定：
0.25＜JL/JM＜1
由电机产品目录可知，伺服电动机的转动惯量为：
JM=215.8N·cm2
代入上式得：
JL/JM=0.566
故所选电动机满足惯量匹配原则。
2.2.2伺服电动机转距计算：
快速空载启动时所需力矩为：M=Mamax+Mf+Mo 最大切削负载时所需力矩为：M=Mat+Mf+Mo+Mt 快速进给时所需力矩为： M=Mf+Mo 式中：
Mamax：空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩； Mf： 折算到电机轴上的摩擦力矩；
Mo： 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力距； Mat： 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； Mt： 折算到电机轴上的切削负载力矩； 当n=namax时，namax=Vamax/L0，得：
Mamax=Jnmax/9.6t×10-4=19.55kgf·cm
式中：
J：系统总的转动惯量；
t：传动系统的启动加速时间（s），t=(3~4)tM=3×0.02=0.06s, tM为电动机机械时间常数。
当n=nt时，nt=n主f/L0，n主=1000V/ПD，得：
Mat=Jnt/9.6t×10-4=1.173kgf·cm
又：
Mf=F0L0/2∏η=fWL0/2∏η
当η=0.8，fˊ=0.16时，得：
Mf=0.729kgf·cm
又：
M0=P0L0/2∏η×（1-η0）
当η0=0.9时，预加载荷P0=FX/3，则：
M0=0.378kgf·cm Mt=FXL0/2∏η=9.122kgf·cm
所以，快速空载启动时所需力矩：
M=Mamax+Mf+M0=216.6N·cm
切削时所需力矩：
2
M=Mat+Mf+M0+Mt=124N·cm
快速进给时所需力矩：
M=Mf+M0=11.07N·cm
由以上分析计算可知，所需最大力矩Mmax发生在快速空载启动时。由伺服电动机工作特性得知，机床进给部件快速空载启动所虚的加速度，取决于伺服电动机所能提供的最转距。而本系统选用1FT6074型伺服电机的最大转距为14N·cm，连续转距为2.8N·cm，因此能够满足系统的需求。
相关推荐：
loading