进给伺服电机的选择

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1、α电机的选择进给伺服电机的选择（摘自B-65262EN）王玉琪电动机要承受两种形式的力矩：恒定的负载转矩和切削力矩（包括摩擦力矩）；加/减速力矩。下面介绍这两种力矩的计算方法及在选择电动机时应满足的条件。条件1：机床无负载运行时，加在电动机上的力矩应小于电动机的连续额定力矩的50%以下。否则，在切削或加减/速时电动机就可能过热。条件2：加（/减）速时间要短，须在电动机的允许范围内。通常，负载力矩帮助电动机的减速，因此，如果加速能在允许时间内完成的话，减速也可在相同的时间内完成。这样我们只需计算加速力矩，并在允

2、许时间内核算该力矩在电动机的机械特性的断续区内。条件3：频繁地定位和加/减速会使电动机发热，此时需要计算出电动机承受的力矩的均方根值Trms，使其小于电动机的额定力矩Tc。条件4：负载波动频繁时，要计算一个工作周期的负载力矩的均方根值Tmrs，使其小于电动机的额定力矩。条件5：电动机以最大切削力矩运行的时间应在允许的范围内（核算Ton）。条件6：负载的惯量要小于电动机本身惯量的3倍（Mitsubishi推荐为2.5倍）。本文譯自“α伺服电动机规格说明书（B-65262EN）”，但适用于αi电动机的选择；选择β

3、i电动机时也可作为参考。1α电机的选择1．选择电机时的计算条件本节叙述水平运动伺服轴（见下图）的电机选择步骤。例：工作台和工件的W：运动部件（工作台及工件）的重量（kgf）=1000kgf机械规格μ：滑动表面的摩擦系数=0.05η：驱动系统（包括滚珠丝杠）的效率=0.9fg：镶条锁紧力（kgf）=50kgfFc：由切削力引起的反推力（kgf）=100kgfFcf：由切削力矩引起的滑动表面上工作台受到的力（kgf）=30kgfZ1/Z2：变速比=1/1例：进给丝杠的（滚珠Db：轴径=32mm丝杠）的规格Lb：轴

4、长=1000mmP：节距=8mm例：电机轴的运行规格Ta：加速力矩（kgf.cm）-1-1Vm:快速移动时的电机速度(mm)=3000mmta:加速时间(s)=0.10s2Jm:电机的惯量(kgf.cm.sec)2Jl:负载惯量(kgf.cm.sec)-1-1ks:伺服的位置回路增益(sec)=30sec1.1负载力矩和惯量的计算计算负载力矩加到电机轴上的负载力矩通常由下式算出：注：F×L直线运动的工作台Tm=+Tf2πηTTm=Fωd(1/η)+Tfm:加到电机轴上的负载力矩(Nm)F=F(L/2π)(1/

5、η)+Tf:沿坐标轴移动一个部件(工作台或刀架)所需的力(kgf)Lωd：电机一转转过的弧:电机转一转机床的移动距离=P×(Z1/Z2)=8mmT度角。f:滚珠丝杠螺母或轴承加到电机轴上的摩擦力矩无论是否在切削，是垂直轴还是水平轴，F值取决于工作台的重量，摩擦系数。若坐标轴是垂直轴，F值还与平衡锤有2α电机的选择关。对于水平工作台，F值可按下列公式计算：(设Tf==2kgf.cm=0.2Nm时。)不切削时：F=μ（W+fg）例如：F=0.05×(1000+50)=52.5(kgf)Tm=(52.5×0.8)/

6、(2×π×0.9)+2=9.4(kgf.cm)=0.9(Nm)注：L=8mm切削时:=0.8cmF=Fc+μ(W+fg+Fcf)例如:F=100+0.05×(1000+50+30)=154(kgf)Tmc=(154×0.8)/(2×π×0.9)+2=23.8(kgf.cm)=2.3(Nm)即：电机不带负载和为了满足运行条件1，应根据数据单选择电机，其负载力矩切削要求。-1在不切削时应大于0.9（Nm），最高转速应高于3000（min）。考虑到加/减速，可选择α2/3000（其静止时的额定转矩为2.0Nm）。·

7、注计算力矩时，要注意以下几点：。考虑由镶条锁紧力（fg）引起的摩擦力矩根据运动部件的重量和摩擦系数计算的力矩通常相当小。镶条锁紧力和滑动表面的质量对力矩有很大影响。。滚珠丝杠的轴承和螺母的预加负荷，丝杠的预应力及其它一些因素有可能使得滚动接触的Fc相当大。小型和轻型机床其摩擦力矩会大大影响电机的承受的力矩。。考虑由切削力引起的滑动表面摩擦力（Fcf）的增加。切削力和驱动力通常并不作用在一个公共点上如下图所示。当切削力很大时，造成的力矩会增加滑动表面的负载。当计算切削时的力矩时要考虑由负载引起的摩擦力矩。。进给

8、速度会使摩擦力矩变化很大。欲得到精确的摩擦力矩值，应仔细研究速度变化，工作台支撑结构（滑动接触，滚动接触和静压力等），滑动表面材料，润滑情况和其它因素对摩擦力的影响。。机床的装配情况，环境温度，润滑状况对一台机床的摩擦力矩影响也很大。大量搜集同一型号机床的数据可以较为精3α电机的选择确的计算其负载力矩。调整镶条锁紧力时，要监测其摩擦力矩，注意不要产生过大的力矩。计算负载惯量与负载力矩不同，负载惯量可