机床伺服电机的选型方法分析

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1、•机械研究与应用•机床伺服电机的选型方法分析肖剑*,马自勤2（1•秦川发展技术研究陝•决西宝珂721009；2.大连交通大学，辽宁大连116028）摘要：賣点介绍机床行业中何服电机的选熨分析方法，从机床负栽的运动状态和慣童匹配的角度出发，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脸证，达到了机床所要求的位JL精度(定住、重复定位精度)和佃服响应特性(低速、高速、空栽、负栽)的目的，从而实现机床伺服驱动系统的优化配置。关键词：何服电机；闭环控制；慣量匹配中图分类号:TP29丈献标识码:A文章编号：1006-4414(2011)04

2、-0048-02TheselectionmethodofservomotorinthefieldofmachinetoolXiaoJian1,MaZi-Qin2(1.Qinchuantechnologyresearchinstitute,BaojiShanxi721009,China；2.DalianJiaotonguniversityfDalianLiaoning1160281China)Abstract：Theselectionmethodofservomotorsinmachinetoolindustryisintroducedinthispape

3、r・Fromperspectiveofthemotionstateandinertiamatchoftheloadofmachinetoolsythecalculationmethodofthedeterminationofworkingparametersofservomotorsisanalyzed.Throughavarietyofappliedverificationofmachinetoolsinourcompany9themachinepositionaccuracyrequired(positioning,repeatpositioning

4、accuracy)andservoresponsecharacteristics(low-speed9high-speedfnoload,load)arereachedttheoptimalallocationofservodrivesystemonmachinetoolsareachieved・Keywords：servomotor;closed-loopcontrol;inertiamatching1电机额定转速匹配从负载的运动状态和惯量匹配角度出发,按照速度、扭矩和惯量匹配原则介绍了机床伺服电机的选型计算，从而达到机床伺服系统的优化配置。W3图1伺

5、服进给驱动系统简图伺服电机选择首先确保机床的快进速度,使其折算到电机主轴的转速应严格控制在电机的额定转速之内。如图1所示，当工作台以最大直线速度（m/min）移动时，伺服电机的实际转速〃应小于其额定转速ntt（r/min）oJN“〒•石5（1）式中:L为丝杠导程（m）；Z｝为齿轮1的齿数；Z2为齿轮2的齿数。2电机额定转矩匹配根据伺服电机的工作曲线,负载转矩应满足：当机床作匀速运行时，在整个运行过程中，施加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机的连续额定转矩范围内，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的负载转矩计算如

6、下：八冷仏导二+各丄+生）5⑵式中：珥为折算到电机轴上的负载转矩（N・m）；X为滚珠丝杠的扭矩系数，K==0・05/丿嬴B，P为滚珠丝杠的导程角；⑴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为滚珠丝杠支撑轴承摩擦转矩之和（N・m）；%为滚珠丝杠的正向效率（将旋转运动变为直线运动）；巾为齿轮的传动效率;以为电机同轴齿轮支撑轴承摩擦转矩之和（N・m）。F=FC+“（0+尸»（3）式中:化为切削反作用力（N）；0为工作台及工件等滑动部分总重量（N）；F&为由于切削力使工作台施加到导轨上的正压力（N）；m为摩擦系数。当无切削时，则F=rW

7、工二珥。按满足下式的条件选伺服电收積日期：2011-06-03作者簡介：肖剑（1982・），男，河南南阳人，工程师,主要从声机床机械方面的设计研发工作。•机械研究与应用・动机：TlWT.(4)式中：八为伺服电动机的额定转矩；八为负载的廉擦转矩。3电机惯量匹配原则及负载惯量的计算为了保证切削轮廓形状精度和低的表面加工粗糙度,要求数控机床具有良好的快速响应特性。负载惯址与电机的响应和快速移动ACC/DEC时间息息相关。因此，加在电机轴上的负载惯量的大小，将直接影响电机的灵敏度以及整个伺服系统的精度。当负载惯倉5倍以上时，会使转子的灵敏度受影响，电机惯量和负载

8、惯量人必须满足：九/人＜5(5)由电机驱动的所有运动部件,无论是旋转运动的部件,