机床伺服电机选型方法分析

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1、应用与i式验·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(1．泰川发展技术研究院，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)04-004

2、8-02TheselectionmethodofservomotorinthefieldofmachinetoolXiaoJian，MaZi—Qin(1．Qinchuantechnologyresearchinstitute，BaojiShanxi721009，China；2．DalianJiaotonguniversity，DalianLiaoning116028，China)Abstract：Theselectionmethodofservomotorsinmachinetoolindustryisintroducedinthispaper．Fromperspec

3、tiveofthemotionstateandinertiamatchoftlleloadofmachinetools．thecalculationmethodofthedeterminationofworkingparametersofservomotorsisanalyzed．Throughavarietyofappliedverificationofmachinetoolsinourcompany，themachinepositionaccuracyrequired(positioning，repeatpositioningaccuracy)andSCl'VOr

4、esponsecharacteristics(1ow-speed，hish—speed，nOload，load)arereached，theoptimalallocationofSCFVOdrivesystemonmachinetolsareachieved．Keywords：8ervomotor；cloaed-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

5、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l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下：TL：争zf+生++T(2),2、~'trrh‘1『叩2叩1771／式中：．．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／~／tan，JB为滚图1伺服进给驱动系统简图珠丝杠的导程角；⋯F加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)；T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)；'7：为滚珠丝

6、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)；，为齿轮的之内。如图1所示，当工作台以最大直线速度传动效率；T为电机同轴齿轮支撑轴承摩擦转矩之(m／rnin)移动时，伺服电机的实际转速／7,应小于其额和(N·m)。定转速n(r／min)。F=F。+(+Fcf)(3)式中：F为切削反作用力(N)；为工作台及工件等n=T·‘≤滑动部分总重量(N)；为由于切削力使工作台施加式中：L为丝杠导程(m)；Z为齿轮1的齿数；Z：为到导轨上的正压力(N)；为摩擦系数。当无切削齿轮2的齿数。时，则F=，=。按满足下式的条件选伺服电收稿日期：2011—

7、06—03作者简介：肖剑(1982一)，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i式验·机械研究与应用·动机：计算方法如下：TL≤(4)J=J0(Z／Z2)(10)式中：。为伺服电动机的额定转矩；T为负载的摩擦式中：z、z为齿轮的齿数。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。负载惯量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＼旋转中心0接影响电机的灵敏度以及整个伺服系统的精度。当图2圆柱