FANUC伺服電機(jī)的選擇.pdf

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1、α電機(jī)的選擇α伺服電機(jī)的選擇1．選擇電機(jī)時(shí)的計(jì)算條件本節(jié)敘述水平運(yùn)動(dòng)伺服軸（見下圖）的電機(jī)選擇步驟。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）=1000kgf機(jī)械規(guī)格μ：滑動(dòng)表面的摩擦系數(shù)=0.05π：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括滾珠絲杠）的效率=0.9fg：鑲條鎖緊力（kgf）=50kgfFc：由切削力引起的反推力（kgf）=100kgfFcf：由切削力矩引起的滑動(dòng)表面上工作臺(tái)受到的力（kgf）=30kgfZ1/Z2：變速比=1/1例：進(jìn)給絲杠的（滾珠Db：軸徑=32mm絲杠）的規(guī)格Lb：軸長(zhǎng)=1000mmP：節(jié)距=8mm例：電機(jī)軸的運(yùn)行規(guī)格Ta：加速力

2、矩（kgf.cm）-1-1Vm:快速移動(dòng)時(shí)的電機(jī)速度(mm)=3000mmta:加速時(shí)間(s)=0.10s2Jm:電機(jī)的慣量(kgf.cm.sec)2Jl:負(fù)載慣量(kgf.cm.sec)-1-1ks:伺服的位置回路增益(sec)=30sec1.1負(fù)載力矩和慣量的計(jì)算計(jì)算負(fù)載力矩加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出:F×LTm=+Tf2πηTm:加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩(Nm)F:沿坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)部件(工作臺(tái)或刀架)所需的力(kgf)L:電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距離=P×(Z1/Z2)=8mmTf:滾珠絲杠螺母或軸承加到電機(jī)軸上的摩擦力矩=2Nm1α電機(jī)的選擇無論是否

3、在切削，是垂直軸還是水平軸，F(xiàn)值取決于工作臺(tái)的重量，摩擦系數(shù)。若坐標(biāo)軸是垂直軸，F(xiàn)值還與平衡錘有關(guān)。對(duì)于水平工作臺(tái)，F(xiàn)值可按下列公式計(jì)算：不切削時(shí)：F=μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5(kgf)Tm=(52.5×0.8)/(2×μ×0.9)+2=9.4(kgf.cm)=0.9(Nm)切削時(shí):F=Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8)/(2×μ×0.9)+2=21.8(kgf.cm)=2.1(Nm)為了滿足條件1，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)單選擇電機(jī)，其負(fù)載力矩在不

4、切削時(shí)-1應(yīng)大于0.9（Nm），最高轉(zhuǎn)速應(yīng)高于3000（min）?？紤]到加/減速，可選擇α2/3000（其靜止時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩為2.0Nm）。·注計(jì)算力矩時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：。考慮由鑲條鎖緊力（fg）引起的摩擦力矩根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的重量和摩擦系數(shù)計(jì)算的力矩通常相當(dāng)小。鑲條鎖緊力和滑動(dòng)表面的質(zhì)量對(duì)力矩有很大影響。。滾珠絲杠的軸承和螺母的預(yù)加負(fù)荷，絲杠的預(yù)應(yīng)力及其它一些因素有可能使得滾動(dòng)接觸的Fc相當(dāng)大。小型和輕型機(jī)床其摩擦力矩會(huì)大大影響電機(jī)的承受的力矩。?？紤]由切削力引起的滑動(dòng)表面摩擦力（Fcf）的增加。切削力和驅(qū)動(dòng)力通常并不作用在一個(gè)公共點(diǎn)上如下圖所示。當(dāng)切削力很大時(shí)，

5、造成的力矩會(huì)增加滑動(dòng)表面的負(fù)載。當(dāng)計(jì)算切削時(shí)的力矩時(shí)要考慮由負(fù)載引起的摩擦力矩。。進(jìn)給速度會(huì)使摩擦力矩變化很大。欲得到精確的摩擦力矩值，應(yīng)仔細(xì)研究速度變化，工作臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)（滑動(dòng)接觸，滾動(dòng)接觸和靜壓力等），滑動(dòng)表面材料，潤(rùn)滑情況和其它因素對(duì)摩擦力的影響。。機(jī)床的裝配情況，環(huán)境溫度，潤(rùn)滑狀況對(duì)一臺(tái)機(jī)床的摩擦力矩影響也很大。大量搜集同一型號(hào)機(jī)床的數(shù)據(jù)可以較為精確的計(jì)算其負(fù)2α電機(jī)的選擇載力矩。調(diào)整鑲條鎖緊力時(shí)，要監(jiān)測(cè)其摩擦力矩，注意不要產(chǎn)生過大的力矩。計(jì)算負(fù)載慣量與負(fù)載力矩不同，負(fù)載慣量可以精確地算出。由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的物體的慣量形成電機(jī)的負(fù)載慣量，無論該物體是轉(zhuǎn)動(dòng)還

6、是沿直線運(yùn)動(dòng)。對(duì)各運(yùn)動(dòng)物體分別計(jì)算其慣量，然后按一定規(guī)則將各物體的慣量加在一起，即可得出總慣量。總慣量可按下述方法計(jì)算：·圓柱體（滾珠絲杠，齒輪，聯(lián)軸節(jié)等）的慣量計(jì)算圓柱體繞其中心軸回轉(zhuǎn)的慣量可按下式計(jì)算：πγ42J=DbLb（kgf.Cm.s）32×9802J:慣量(kgf.cm.s)3γ：物體的比重（kg/cm）Db：直徑（cm）Lb：長(zhǎng)度（cm）-33若物體的材料是鐵（其比重為7.8×10kg/cm）,則慣量的近似值為：-642J=0.78×10DbLb（kgf.cm.s）例如:滾珠絲杠的Db為32mm，Lb為1000mm，其慣量為Jb為：-642J=0.

7、78×10×3.2×100=0.0082(kg.cm.s)·沿直線運(yùn)動(dòng)物體(工WL22作臺(tái),工件等)的慣量J=×()(kgf.cm.s)9802πW:沿直線運(yùn)動(dòng)物體的重量(kg)L:電機(jī)一轉(zhuǎn)物體沿直線的移動(dòng)距離(cm)例如:工作臺(tái)和工件的W為1000kg，L為8mm，則其慣量計(jì)算得：22JW=1000/980×（0.8/2/π）=0.0165(kgf.cm.s)·速度高于或低于電機(jī)3α電機(jī)的選擇軸速的物體的慣量(慣量的折算)慣量J0折算到電機(jī)軸上后的計(jì)算方法如下:Z12J=()×J0(kgf.cm.s)Z22J0:折算前的慣量(kgf.cm.s)·回轉(zhuǎn)中心偏離軸

8、心的圓柱體的慣量M22J