數控機床伺服電機(機床伺服電機的選型方法)

機床的驅動馬達包括進給伺服馬達和主軸伺服馬達。當機器制造商在購買電動機時擔心切割能力不足時，他們經常選擇大型電動機以增加機床的制造成本，并且增加了機器的尺寸并且結構布局不緊湊。因此，有必要通過具體的分析和計算來選擇最佳規格的電動機。進給驅動伺服電機的選擇1.原則上，應根據負載條件選擇伺服電機。電機軸上增加了兩種類型的負載：阻尼扭矩和慣性負載。這兩個載荷必須正確計算，并且它們的值必須滿足以下條件：1）當機床空載運行時，施加在伺服電機軸上的負載扭矩必須在電機的連續額定扭矩范圍內。在整個速度范圍內。在轉矩特性曲線的連續工作區域內。 2）最大負載轉矩，負載周期和過載時間均在提供的特性曲線的允許范圍內。 3）加減速時，電動機的轉矩必須在加減速區域（或間歇工作區域）內。 4）對于需要頻繁啟動，制動和定期更改的負載，必須在一個周期內檢查轉矩的均方根值。并且必須小于電動機的連續額定轉矩。加在電機軸上的負載慣量會影響電機的靈敏度和整個伺服系統的精度。通常，如果負載小于電動機的轉子慣性，則上述效果不大。但是，當負載慣量達到或超過轉子慣量的5倍時，它將對靈敏度和響應時間產生很大影響。 伺服放大器可能無法在正常調節范圍內運行。因此，應避免使用這種慣性。推薦伺服電動機慣性Jm和負載慣性Jl :之間的關系。

1=Jl/Jm52如何計算負載轉矩隨機器的不同，添加到伺服電機軸上的負載轉矩的計算公式也有所不同。但是，任何機械設備都需要計算轉換為電動機軸的負載轉矩。通常，轉換為伺服電機軸的負載扭矩可通過以下公式計算。Tl=（F * L /2πμ）+ T0，其中:Tl負載扭矩轉換為電機軸（N.M）; F軸需求力工作臺行程L—電機軸每轉的機械位移（M）To—滾珠絲杠螺母的值和轉換為伺服電機軸的軸承零件的摩擦扭矩（NM）μ—驅動系統效率F見下表它取決于重量，摩擦系數，水平或垂直切削力，以及是否使用配重（用于垂直軸）。水平面F軸的值如上圖所示。沒有裂解: F=μ*（W + fg）有裂解: F=Fc +μ*（W + fg + Fcf）

W:滑塊重量（工作臺和工件）Kgμ:摩擦系數Fc:切削力反作用力fg:刀片保持力

Fcf:由于對滑塊表面的切削力而在工作臺上施加的力（kg）是工作臺對導軌的正壓。計算扭矩時，請特別注意以下幾點： （a）必須充分考慮由于成型引起的摩擦扭矩。通常，僅根據滑塊的重量和摩擦系數計算出的轉矩非常小。請特別注意由擰緊插件引起的扭矩和滑塊表面的精度誤差。 （b）軸承產生的扭矩，螺母的預緊力和絲杠預緊力的滾珠接觸面的摩擦不能忽略。特別是小型輕巧的設備。該扭矩響應于總扭矩。因此，請特別注意。 （c）切削力的反作用力增加了工作臺的摩擦力，因此接收切削反作用力的點和接收驅動力的點通常是分開的。如圖所示，一旦受到較大的切削反作用力，滑塊表面的負荷也會增加。在計算切削過程中的扭矩時，必須考慮由于該載荷而引起的摩擦扭矩的增加。

（d）摩擦扭矩受進給速度的影響很大，有必要研究和測量由于速度表支架（滑塊，球，靜壓力），滑塊表面材料的變化而引起的摩擦變化。和表面。潤滑條件。您已達到正確的值。 （e）通常，即使在同一臺機器上，它也取決于調節條件，環境溫度或潤滑條件等因素。在計算負載扭矩時，請在同一類型的機器上測量累積的參數，以獲取正確的數據。 3.負載慣量的計算由電動機驅動的所有運動部件，無論是旋轉運動部件還是直線運動部件，都將成為電動機的負載慣性。負載相對于電機軸的總慣量可以通過計算每個運動部件的慣量并根據一定的規則相加而得出。 1）繞中心軸旋轉時，滾珠絲杠，齒輪等氣缸的慣性可根據以下公式計算。 J=（πγ/32）* D4L（kg cm2）可以根據以下公式計算：

J=（0.78 * 10-6）* D4L（kg cm2）其中材料的γ密度（kg/cm2）D缸長度（cm）L缸長度（cm）2）軸工件，工作臺和其他軸物體在一個方向上運動的慣性可以通過以下公式獲得：J=W *（L /2π）2（kg cm2）其中W-沿直線運動的物體的重量（kg）L-電機每旋轉一圈沿線性方向運動的距離（cm）3）氣缸以中心為中心移動時的慣性如圖:

所示。 這種情況的一個例子：例如，具有直硬度的齒輪通常會在圓盤上挖出均勻分布的孔，以減少慣性。此時，可以如下計算慣性。 J=Jo + W * R2（kg cm2）此處，Jo-圓柱體繞中心線旋轉時的慣性（kgcm2）W-圓柱體重量（kg）R-旋轉半徑（cm）4）計算慣性電機軸的轉速機械速度的變化將是上圖所示的負載。轉換為電動機軸的慣量Jo的計算方法如下。 J=（N1/N2）2Jo其中: N1 N2是根據齒輪齒4計算的，電動機加速或減速時的轉矩1）線性加速和減速期間的加速轉矩。計算公式如下： 1-e-ks.ta）Vr=Vm（1-1/ta。 ks（1-e-ksta）Ta—加速轉矩（NM）Vm—快速運動時的電動機速度（r/min）Ta—加速時間（秒）Jm—電動機慣性（Nms2）JL—負載慣性（Nm s2）Vr -加速轉矩開始減小的點Ks-Servo系統位置環增益（sec-1）圖:示出了根據指數曲線電動機加速時的加速轉矩曲線。此時，速度為0時，可通過以下公式計算扭矩。 To==（2πVm/60 * 104）* 1/te（Jm + JL）Te—指數曲線加減速時間常數2）輸入步進速度命令時，圖中將顯示速度曲線和轉矩曲線。此時的加速轉矩Ta與To相同，可以通過下式（ts ＝ ks）Ta ＝＝（2πVm/60×104）×1/ts（Jm + JL）求出。 5.經常使用工作機。當作業機械頻繁運行和制動時，必須檢查電動機是否過熱，這就是為什么必須在一個周期內計算電動機轉矩的均方根的原因。均方根值應小于電動機的連續旋轉。 電機的均方根； Trms=√[（Ta + Tf）2t1 + Tf2t2 +（Ta-Tf）2t1 + To2t3]/T（公式）Ta-加速扭矩（NM）Tf-摩擦扭矩（NM）To-停止時間（NM）在t1t2t3t期間扭矩（NM）和已知時間可以如圖6所示。還需要均方根值來計算圖中所示的循環負載變化的轉矩。轉矩以周期Trms為單位。并且該值小于額定扭矩。這樣，電動機將不會過熱并且將正常運行。