资源描述：
《高速数控冲床送料机构驱动装置设计与分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、机电工程技术2!0""07#年第$36%卷第0"&4期高速加工高速数控冲床送料机构驱动装置设计与分析1222逯宪斌,王钦若,黄志坚,唐拥林(1.东莞大同数控机械有限公司,广东东莞523118;2.广东工业大学,广东广州510090)摘要:本文以东莞东华公司的LX328数控冲床的送料机构电机设计计算分析为例,论述了数控冲床送料机构驱动装置的设计分析方法。关键词:数控冲床;交流伺服电机;负载;惯量;驱动方案中图分类号:TG659文献标识码:A文章编号:1009-9492(2007)04-0015-02夹钳与板材的惯量J
2、≈32.46×10-4kg2;1引言夹钳与板材·mJ=33.45×10-4kg2送料机构是高速数控冲床的重要装置,与机床的加工L·m根据文献[1]负载惯量应限制在2.5倍电机惯量之内速度、控制精度与产品质量密切相关。(如果超过2.5倍也可以使用,但调整范围会减少,时间常东莞东华公司与广东工业大学合作研发的LX328高速数将会增加),即数控冲床送料机构要求加工频率1000次/min,送料速度JM×2.5>JL(匹配条件)113m/min,实现一次最大加工直径114.3mm,多项性能指得伺服电机的惯量J!13.38×1
3、0-4kg2。M·m标达到国内领先水平,在节能方面与国内外同类产品相比(2)Y轴方向负载参数及电机惯量的确定节能38%。LX328高速数控冲床送料驱动机构的设计是一在此假定Y轴上的丝杆与导轨的摩擦系数与X轴方向关键课题,经有关人员合作攻关,实现其技术目标。上的相同。X轴上的电机与机架以及夹钳,板材质量共约2[1][2]动力参数设计与分析为450kg,得出Y轴上电机的转速、转矩及惯量要求。送料系统的负载包括惯性负载、摩擦阻力等,主要进转速要求为Nmax!2825r/min。行扭矩、转速的分析计算,在此基础上选择电机。
4、其主要计算得:应考虑满足转速、转矩的要求,其中之难点在于负载惯量导轨摩擦阻力转矩MRf≈0.084N·m;的计算涉及因素比较复杂。轴承摩擦转矩MRSL≈0.324N·m;(1)X轴方向负载参数及电机惯量的确定由摩擦转矩折算到电机轴后的总摩擦损耗为∑MR≈夹钳送料最大速度为113m/min,夹钳质量20kg,0.41N·m;板材最大质量约为60kg,丝杆采用Rexroth的FEM-E-加速度为5m/s2,加速启动时折算到电机轴上的转矩C40X40RJ6-312T5R1835,导程为40mm,长度MV≈14.62N·m
5、;1250mm。转速要求为Vmax!2825r/min。经计算得:伺服电机额定输出转矩Md!15.03N·m;导轨摩擦阻力转矩M≈0.015N·m;丝杆惯量J=0.99×10-4kg2;Rf丝杆·m轴承摩擦转矩M平移动件的总转动惯量:J≈182.56×10-4kg2;RSL≈0.057N·m;平移动件·m电机的惯量J-4kg2。滚珠丝杆的摩擦损耗ηSM≈0.98;M!73.42×10·m由摩擦转矩折算到电机轴后的总摩擦损耗为∑MR≈3驱动方案的选定[3]0.072N·m;设计开发的任务是搜寻并对各方案进行比较,从中
6、选加速度为5m/s2,加速启动时折算到电机轴上的转矩出可行、较好的方案。在本项目中,主要的设计工作是确MV≈2.60N·m。定驱动技术方案及驱动电机的选型。所以伺服电机额定输出转矩Md!2.67N·m;(1)三种驱动技术的比较分析丝杆惯量J=0.99×10-4kg2;丝杆·m据调查,数控冲床送料机构驱动系统有三种可选方收稿日期:2006—12—1315高速加工机电工程技术2!"00"7#年第$36%卷第"04&期案,分别是步进电机、支流伺服电机和交流伺服电机。转矩的输出要求,但转换效率较下面方案二低,且占用空步进电
7、机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制间较大,还需要采取一定的安全防护措施。技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步方案二如图2所示,交流同步电机直接带动滚珠丝杆进电机的应用十分广泛。步进电机的主要缺陷是:在低速旋转,优点是结构紧凑、占用空间小、转换效率高。主轴时易出现低频振动现象;输出力矩随转速升高而下降,且转速的变化及转矩的输出和电动机的输出特性完全一样,在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在易于控制。300～600r/min;动态性能差,从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要20
8、0～400ms;控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象;同时,不具有过载能力。电气伺服系统根据所驱动的电机类型分为直流(DC)伺服系统和交流(AC)伺服系统。上世纪50年代,无刷图1方案一电机和直流电机实现了产品化,并在计算机外围设备和机械设备上获得了广泛的应用。70年代则是直流伺服电机的应用最为广泛的时
