FANUC伺服电机选型计算.doc

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1、1引言现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。设计时进给伺服电机的选择原则是：首先根据转矩－速度特性曲线检查负载转矩，加减速转矩是否满足要求，然后对负载惯量进行校合，对要求频繁起动、制动h的电机还应对其转矩均方根进行校合，这样选择出来的电机才能既满足要求，又可避免由于电机选择偏大而引起的问题。本文主要叙述了针对VMC750立式加工中心的功能要求和规格参数，

2、对各轴的伺服电动机进行计算选择，确定FANUC伺服电动机的型号和规格大小，并给出数据表。同时在论文中简述了各数据的计算公式以及数据计算例子。让读者能够直观的了解VMC750的伺服电机的数据信息，并知道如何根据一台加工中心的功能要求和规格参数进行数据计算，来选择合适的伺服电机。352.选择电动机时的必要计算在伺服电机选型计算当中其主要数据包括：负载/电机惯量比，加减速力矩，切削负载转矩，连续过载时间等几方面的内容，本节内容便为大家简述了以上重要数据的计算方式。2．1负载/电机惯量比正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提，此点在要求高

3、速高精度的系统上表现尤为突出，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，若负载电机惯量比过大，伺服参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差，所以控制易变得不稳定；在没有自适应调整的情况下，伺服系统的默认参数在1~3倍负载电机惯量比下，系统会达到最佳工作状态，这样，就有了负载电机惯量比的问题，也就是我们一般所说的惯量匹配，如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的冲击；下面分析惯量匹配问题。TM-TL=(JM+JL)α（1）式中，TM———电机所产生的转矩；TL———负载转矩；JM———电机转子的转动惯量

4、；JL———负载的总转动惯量；α———角加速度。2．2加减速力矩伺服电机除连续运转区域外，还有短时间内的运转特性如电机加减速，用最大转矩表示；即使容量相同，最大转矩也会因各电机而有所不同。最大转矩影响驱动电机的加减速时间常数[7]，使用公式(3)，估算线性加减速时间常数ta，根据该公式确定所需的电机最大转矩，选定电机容量。ta=(JL+JM)n95.5×(0.8Tmax-TL)（3）式中，n———电机设定速度，r/min；JL———电机轴换算负载惯量，kg·cm2；JM———电机惯量，kg·cm2；35Tmax———电机最大转矩，N·m；TL———

5、电机轴换算负载（摩擦、非平衡）转矩，N·m。2．3切削负载转矩在正常工作状态下，切削负载转矩不超过电机额定转矩的80%。连续特性（连续实效负载转矩）对要求频繁起动、制动的数控机床，为避免电机过热，必须检查它在一个周期内电机转矩的均方根值，并使它小于电机连续额定转矩，其具体计算可参考其它文献。在选择的过程中依次计算此五要素来确定电机型号，如果其中一个条件不满足则应采取适当的措施，如变更电机系列或提高电机容量等2．4连续过载时间连续过载时间应限制在电机规定时问之内。但是，Tc若小于了Tms则勿需对此项进行检验。Tlam≤TMon，式中TLam——连续过

6、载时间，minTMON——电机规定过载时问，min353VMC750立式加工中心伺服电机的选择选择电机时的计算条件叙述VMC750立式加工中心伺服轴（见图3-1-1）的电机选择步骤。图3-1-1水平运动伺服轴例：工作台和工件的W：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf）=600kgf机械规格μ：滚动导轨摩擦系数：0.01π：驱动系统的效率：0.95fg：夹具固定力：50kgfFc：由切削力产生的推进阻力：500kgfFcf：由切削力矩产生的工作台对滑动表面的压力：25kgfZ1/Z2：齿轮减速比：1：1例：进给丝杠的（滚珠Db：轴径=32mm丝杠）

7、的规格Lb：长度：900mm，单支承P：螺距：12mm例：电机轴的运行规格快进速度：X、Y轴：30m/min；Z轴：24m/min加速时间：0.1s353.1惯量匹配计算为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速相应能力，必须选用加速能力大的电动机，亦即能够快速响应的电机（如采用大惯量伺服电机），但又不能盲目追求大惯量，否则由于不能从分发挥其加速能力，会不经济的。因此必须使电机惯量与进给负载惯量有个合理的匹配。通常在电机惯量与负载惯量（折算至电动机轴）或总惯量之间，推荐下列匹配关系：或或3.1.1回转的惯量：回转体：（kg.）----回转体材料的密度D

8、-----回转体直径L-----回转体长度g-----重力加速度有台阶的回转体，按每段计算后相加3.1.2直线运动物体的惯