FANUC伺服電機(jī)選型計(jì)算.doc

《FANUC伺服電機(jī)選型計(jì)算.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、1引言現(xiàn)代機(jī)電行業(yè)中經(jīng)常會(huì)碰到一些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，這對(duì)電機(jī)的動(dòng)力荷載有很大影響。伺服驅(qū)動(dòng)裝置是許多機(jī)電系統(tǒng)的核心，因此，伺服電機(jī)的選擇就變得尤為重要。首先要選出滿(mǎn)足給定負(fù)載要求的電動(dòng)機(jī)，然后再?gòu)闹邪磧r(jià)格、重量、體積等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇最適合的電機(jī)。設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)給伺服電機(jī)的選擇原則是：首先根據(jù)轉(zhuǎn)矩－速度特性曲線(xiàn)檢查負(fù)載轉(zhuǎn)矩，加減速轉(zhuǎn)矩是否滿(mǎn)足要求，然后對(duì)負(fù)載慣量進(jìn)行校合，對(duì)要求頻繁起動(dòng)、制動(dòng)h的電機(jī)還應(yīng)對(duì)其轉(zhuǎn)矩均方根進(jìn)行校合，這樣選擇出來(lái)的電機(jī)才能既滿(mǎn)足要求，又可避免由于電機(jī)選擇偏大而引起的問(wèn)題。本文主要敘述了針對(duì)VMC750立式加工中心的功能要求和規(guī)格參數(shù)，

2、對(duì)各軸的伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行計(jì)算選擇，確定FANUC伺服電動(dòng)機(jī)的型號(hào)和規(guī)格大小，并給出數(shù)據(jù)表。同時(shí)在論文中簡(jiǎn)述了各數(shù)據(jù)的計(jì)算公式以及數(shù)據(jù)計(jì)算例子。讓讀者能夠直觀(guān)的了解VMC750的伺服電機(jī)的數(shù)據(jù)信息，并知道如何根據(jù)一臺(tái)加工中心的功能要求和規(guī)格參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，來(lái)選擇合適的伺服電機(jī)。352.選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)的必要計(jì)算在伺服電機(jī)選型計(jì)算當(dāng)中其主要數(shù)據(jù)包括：負(fù)載/電機(jī)慣量比，加減速力矩，切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩，連續(xù)過(guò)載時(shí)間等幾方面的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容便為大家簡(jiǎn)述了以上重要數(shù)據(jù)的計(jì)算方式。2．1負(fù)載/電機(jī)慣量比正確設(shè)定慣量比參數(shù)是充分發(fā)揮機(jī)械及伺服系統(tǒng)最佳效能的前提，此點(diǎn)在要求高

3、速高精度的系統(tǒng)上表現(xiàn)尤為突出，伺服系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整跟慣量比有很大的關(guān)系，若負(fù)載電機(jī)慣量比過(guò)大，伺服參數(shù)調(diào)整越趨邊緣化，也越難調(diào)整，振動(dòng)抑制能力也越差，所以控制易變得不穩(wěn)定；在沒(méi)有自適應(yīng)調(diào)整的情況下，伺服系統(tǒng)的默認(rèn)參數(shù)在1~3倍負(fù)載電機(jī)慣量比下，系統(tǒng)會(huì)達(dá)到最佳工作狀態(tài)，這樣，就有了負(fù)載電機(jī)慣量比的問(wèn)題，也就是我們一般所說(shuō)的慣量匹配，如果電機(jī)慣量和負(fù)載慣量不匹配，就會(huì)出現(xiàn)電機(jī)慣量和負(fù)載慣量之間動(dòng)量傳遞時(shí)發(fā)生較大的沖擊；下面分析慣量匹配問(wèn)題。TM-TL=(JM+JL)α（1）式中，TM———電機(jī)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩；TL———負(fù)載轉(zhuǎn)矩；JM———電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

4、；JL———負(fù)載的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；α———角加速度。2．2加減速力矩伺服電機(jī)除連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域外，還有短時(shí)間內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性如電機(jī)加減速，用最大轉(zhuǎn)矩表示；即使容量相同，最大轉(zhuǎn)矩也會(huì)因各電機(jī)而有所不同。最大轉(zhuǎn)矩影響驅(qū)動(dòng)電機(jī)的加減速時(shí)間常數(shù)[7]，使用公式(3)，估算線(xiàn)性加減速時(shí)間常數(shù)ta，根據(jù)該公式確定所需的電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，選定電機(jī)容量。ta=(JL+JM)n95.5×(0.8Tmax-TL)（3）式中，n———電機(jī)設(shè)定速度，r/min；JL———電機(jī)軸換算負(fù)載慣量，kg·cm2；JM———電機(jī)慣量，kg·cm2；35Tmax———電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；TL———

5、電機(jī)軸換算負(fù)載（摩擦、非平衡）轉(zhuǎn)矩，N·m。2．3切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩在正常工作狀態(tài)下，切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不超過(guò)電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的80%。連續(xù)特性（連續(xù)實(shí)效負(fù)載轉(zhuǎn)矩）對(duì)要求頻繁起動(dòng)、制動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，為避免電機(jī)過(guò)熱，必須檢查它在一個(gè)周期內(nèi)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的均方根值，并使它小于電機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩，其具體計(jì)算可參考其它文獻(xiàn)。在選擇的過(guò)程中依次計(jì)算此五要素來(lái)確定電機(jī)型號(hào)，如果其中一個(gè)條件不滿(mǎn)足則應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧缱兏姍C(jī)系列或提高電機(jī)容量等2．4連續(xù)過(guò)載時(shí)間連續(xù)過(guò)載時(shí)間應(yīng)限制在電機(jī)規(guī)定時(shí)問(wèn)之內(nèi)。但是，Tc若小于了Tms則勿需對(duì)此項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)。Tlam≤TMon，式中TLam——連續(xù)過(guò)

6、載時(shí)間，minTMON——電機(jī)規(guī)定過(guò)載時(shí)問(wèn)，min353VMC750立式加工中心伺服電機(jī)的選擇選擇電機(jī)時(shí)的計(jì)算條件敘述VMC750立式加工中心伺服軸（見(jiàn)圖3-1-1）的電機(jī)選擇步驟。圖3-1-1水平運(yùn)動(dòng)伺服軸例：工作臺(tái)和工件的W：運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)及工件）的重量（kgf）=600kgf機(jī)械規(guī)格μ：滾動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：0.01π：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率：0.95fg：夾具固定力：50kgfFc：由切削力產(chǎn)生的推進(jìn)阻力：500kgfFcf：由切削力矩產(chǎn)生的工作臺(tái)對(duì)滑動(dòng)表面的壓力：25kgfZ1/Z2：齒輪減速比：1：1例：進(jìn)給絲杠的（滾珠Db：軸徑=32mm絲杠）

7、的規(guī)格Lb：長(zhǎng)度：900mm，單支承P：螺距：12mm例：電機(jī)軸的運(yùn)行規(guī)格快進(jìn)速度：X、Y軸：30m/min；Z軸：24m/min加速時(shí)間：0.1s353.1慣量匹配計(jì)算為使伺服進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給執(zhí)行部件具有快速相應(yīng)能力，必須選用加速能力大的電動(dòng)機(jī)，亦即能夠快速響應(yīng)的電機(jī)（如采用大慣量伺服電機(jī)），但又不能盲目追求大慣量，否則由于不能從分發(fā)揮其加速能力，會(huì)不經(jīng)濟(jì)的。因此必須使電機(jī)慣量與進(jìn)給負(fù)載慣量有個(gè)合理的匹配。通常在電機(jī)慣量與負(fù)載慣量（折算至電動(dòng)機(jī)軸）或總慣量之間，推薦下列匹配關(guān)系：或或3.1.1回轉(zhuǎn)的慣量：回轉(zhuǎn)體：（kg.）----回轉(zhuǎn)體材料的密度D

8、-----回轉(zhuǎn)體直徑L-----回轉(zhuǎn)體長(zhǎng)度g-----重力加速度有臺(tái)階的回轉(zhuǎn)體，按每段計(jì)算后相加3.1.2直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的慣