机床伺服电机的选型方法分析.pdf

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1、应用与试验欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘·机械研究与应用·欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘*机床伺服电机的选型方法分析12肖剑，马自勤(1．秦川发展技术研究院，陕西宝鸡721009;2．大连交通大学，辽宁大连116028)摘要:重点介绍机床行业中伺服电机的选型分析方法，从机床负载的运动状态和惯量匹配的角度出发，分析伺服电机的各项工作参数确定的计算方法，通过在多种机床产品上的应用验证，达到了机床所要求的位置精度(定位、重复定位精度)和伺服响应特性(低速、高速、空载、负载)的目的，从而实现机床伺

2、服驱动系统的优化配置。关键词:伺服电机;闭环控制;惯量匹配中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1006－4414(2011)04－0048－02Theselectionmethodofservomotorinthefieldofmachinetool12XiaoJian，MaZi－Qin(1．Qinchuantechnologyresearchinstitute，BaojiShanxi721009，China;2．DalianJiaotonguniversity，DalianLiaoning116

3、028，China)Abstract:Theselectionmethodofservomotorsinmachinetoolindustryisintroducedinthispaper．Fromperspectiveofthemotionstateandinertiamatchoftheloadofmachinetools，thecalculationmethodofthedeterminationofworkingparametersofservomotorsisanalyzed．Throughav

4、arietyofappliedverificationofmachinetoolsinourcompany，themachinepositionaccuracyrequired(positioning，repeatpositioningaccuracy)andservoresponsecharacteristics(low－speed，high－speed，noload，load)arereached，theoptimalallocationofservodrivesystemonmachinetools

5、areachieved．Keywords:servomotor;closed－loopcontrol;inertiamatching2电机额定转矩匹配1电机额定转速匹配根据伺服电机的工作曲线，负载转矩应满足:当从负载的运动状态和惯量匹配角度出发，按照速机床作匀速运行时，在整个运行过程中，施加在伺服度、扭矩和惯量匹配原则介绍了机床伺服电机的选型电机轴上的负载转矩应在电机的连续额定转矩范围计算，从而达到机床伺服系统的优化配置。内，即在工作曲线的连续工作区。以图1所示的伺服进给驱动系统为例，该系统折算到电机轴上

6、的负载转矩计算如下:T=Z1Fao·LF·LTB+T(2)LZ(K++)A22πη12πη2η1η1式中:TL为折算到电机轴上的负载转矩(N·m);K为滚珠丝杠的扭矩系数，K=0．05/槡tanβ，β为滚［1］图1伺服进给驱动系统简图珠丝杠的导程角;Fa0为滚珠丝杠螺母的预压负载;F为轴向移动工作台时所需的力(N);TB为滚珠丝伺服电机选择首先确保机床的快进速度，使其折杠支撑轴承摩擦转矩之和(N·m);η2为滚珠丝杠的算到电机主轴的转速应严格控制在电机的额定转速正向效率(将旋转运动变为直线运动);η1为齿

7、轮的之内。如图1所示，当工作台以最大直线速度Vmax传动效率;TA为电机同轴齿轮支撑轴承摩擦转矩之(m/min)移动时，伺服电机的实际转速n应小于其额和(N·m)。定转速nm(r/min)。F=Fc+μ(W+Fcf)(3)VmaxZ2式中:Fc为切削反作用力(N);W为工作台及工件等n=·≤nm(1)LZ1滑动部分总重量(N);Fcf为由于切削力使工作台施加式中:L为丝杠导程(m);Z1为齿轮1的齿数;Z2为到导轨上的正压力(N);μ为摩擦系数。当无切削齿轮2的齿数。时，则F=μW，Tf=TL。按满足下式

8、的条件选伺服电*收稿日期:2011－06－03作者简介:肖剑(1982－)，男，河南南阳人，工程师，主要从事机床机械方面的设计研发工作。·48·应用与试验欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘·机械研究与应用·欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘欘动机:计算方法如下:2TL≤Ts(4)J=J0(Z1/Z2)(10)式中:Ts为伺服电动机的额定转矩;Tf为负载的摩擦式中:Z1、Z2为齿轮的齿数。转矩。3电机惯量匹配原则及负载惯量