数控机床伺服电机(机床伺服电机的选型方法)

机床的驱动马达包括进给伺服马达和主轴伺服马达。当机器制造商在购买电动机时担心切割能力不足时，他们经常选择大型电动机以增加机床的制造成本，并且增加了机器的尺寸并且结构布局不紧凑。因此，有必要通过具体的分析和计算来选择最佳规格的电动机。进给驱动伺服电机的选择1.原则上，应根据负载条件选择伺服电机。电机轴上增加了两种类型的负载：阻尼扭矩和惯性负载。这两个载荷必须正确计算，并且它们的值必须满足以下条件：1）当机床空载运行时，施加在伺服电机轴上的负载扭矩必须在电机的连续额定扭矩范围内。在整个速度范围内。在转矩特性曲线的连续工作区域内。 2）最大负载转矩，负载周期和过载时间均在提供的特性曲线的允许范围内。 3）加减速时，电动机的转矩必须在加减速区域（或间歇工作区域）内。 4）对于需要频繁启动，制动和定期更改的负载，必须在一个周期内检查转矩的均方根值。并且必须小于电动机的连续额定转矩。加在电机轴上的负载惯量会影响电机的灵敏度和整个伺服系统的精度。通常，如果负载小于电动机的转子惯性，则上述效果不大。但是，当负载惯量达到或超过转子惯量的5倍时，它将对灵敏度和响应时间产生很大影响。 伺服放大器可能无法在正常调节范围内运行。因此，应避免使用这种惯性。推荐伺服电动机惯性Jm和负载惯性Jl :之间的关系。

1=Jl/Jm52如何计算负载转矩随机器的不同，添加到伺服电机轴上的负载转矩的计算公式也有所不同。但是，任何机械设备都需要计算转换为电动机轴的负载转矩。通常，转换为伺服电机轴的负载扭矩可通过以下公式计算。Tl=（F * L /2πμ）+ T0，其中:Tl负载扭矩转换为电机轴（N.M）; F轴需求力工作台行程L—电机轴每转的机械位移（M）To—滚珠丝杠螺母的值和转换为伺服电机轴的轴承零件的摩擦扭矩（NM）μ—驱动系统效率F见下表它取决于重量，摩擦系数，水平或垂直切削力，以及是否使用配重（用于垂直轴）。水平面F轴的值如上图所示。没有裂解: F=μ*（W + fg）有裂解: F=Fc +μ*（W + fg + Fcf）

W:滑块重量（工作台和工件）Kgμ:摩擦系数Fc:切削力反作用力fg:刀片保持力

Fcf:由于对滑块表面的切削力而在工作台上施加的力（kg）是工作台对导轨的正压。计算扭矩时，请特别注意以下几点： （a）必须充分考虑由于成型引起的摩擦扭矩。通常，仅根据滑块的重量和摩擦系数计算出的转矩非常小。请特别注意由拧紧插件引起的扭矩和滑块表面的精度误差。 （b）轴承产生的扭矩，螺母的预紧力和丝杠预紧力的滚珠接触面的摩擦不能忽略。特别是小型轻巧的设备。该扭矩响应于总扭矩。因此，请特别注意。 （c）切削力的反作用力增加了工作台的摩擦力，因此接收切削反作用力的点和接收驱动力的点通常是分开的。如图所示，一旦受到较大的切削反作用力，滑块表面的负荷也会增加。在计算切削过程中的扭矩时，必须考虑由于该载荷而引起的摩擦扭矩的增加。

（d）摩擦扭矩受进给速度的影响很大，有必要研究和测量由于速度表支架（滑块，球，静压力），滑块表面材料的变化而引起的摩擦变化。和表面。润滑条件。您已达到正确的值。 （e）通常，即使在同一台机器上，它也取决于调节条件，环境温度或润滑条件等因素。在计算负载扭矩时，请在同一类型的机器上测量累积的参数，以获取正确的数据。 3.负载惯量的计算由电动机驱动的所有运动部件，无论是旋转运动部件还是直线运动部件，都将成为电动机的负载惯性。负载相对于电机轴的总惯量可以通过计算每个运动部件的惯量并根据一定的规则相加而得出。 1）绕中心轴旋转时，滚珠丝杠，齿轮等气缸的惯性可根据以下公式计算。 J=（πγ/32）* D4L（kg cm2）可以根据以下公式计算：

J=（0.78 * 10-6）* D4L（kg cm2）其中材料的γ密度（kg/cm2）D缸长度（cm）L缸长度（cm）2）轴工件，工作台和其他轴物体在一个方向上运动的惯性可以通过以下公式获得：J=W *（L /2π）2（kg cm2）其中W-沿直线运动的物体的重量（kg）L-电机每旋转一圈沿线性方向运动的距离（cm）3）气缸以中心为中心移动时的惯性如图:

所示。 这种情况的一个例子：例如，具有直硬度的齿轮通常会在圆盘上挖出均匀分布的孔，以减少惯性。此时，可以如下计算惯性。 J=Jo + W * R2（kg cm2）此处，Jo-圆柱体绕中心线旋转时的惯性（kgcm2）W-圆柱体重量（kg）R-旋转半径（cm）4）计算惯性电机轴的转速机械速度的变化将是上图所示的负载。转换为电动机轴的惯量Jo的计算方法如下。 J=（N1/N2）2Jo其中: N1 N2是根据齿轮齿4计算的，电动机加速或减速时的转矩1）线性加速和减速期间的加速转矩。计算公式如下： 1-e-ks.ta）Vr=Vm（1-1/ta。 ks（1-e-ksta）Ta—加速转矩（NM）Vm—快速运动时的电动机速度（r/min）Ta—加速时间（秒）Jm—电动机惯性（Nms2）JL—负载惯性（Nm s2）Vr -加速转矩开始减小的点Ks-Servo系统位置环增益（sec-1）图:示出了根据指数曲线电动机加速时的加速转矩曲线。此时，速度为0时，可通过以下公式计算扭矩。 To==（2πVm/60 * 104）* 1/te（Jm + JL）Te—指数曲线加减速时间常数2）输入步进速度命令时，图中将显示速度曲线和转矩曲线。此时的加速转矩Ta与To相同，可以通过下式（ts ＝ ks）Ta ＝＝（2πVm/60×104）×1/ts（Jm + JL）求出。 5.经常使用工作机。当作业机械频繁运行和制动时，必须检查电动机是否过热，这就是为什么必须在一个周期内计算电动机转矩的均方根的原因。均方根值应小于电动机的连续旋转。 电机的均方根； 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-停止时间（NM）在t1t2t3t期间扭矩（NM）和已知时间可以如图6所示。还需要均方根值来计算图中所示的循环负载变化的转矩。转矩以周期Trms为单位。并且该值小于额定扭矩。这样，电动机将不会过热并且将正常运行。