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1、Z406数控坐标台式钻床主轴自动进给步进电机扭矩的设计计算陆 扬[菲尼克斯亚太电气(南京)有限公司,江苏南京211100] 设计Z406数控坐标台式钻床时,对主轴自动进给步进电机扭力矩的设计计算介绍如下:该数控坐标台式钻床设计要求:1)最大钻孔直径为d6mm;2)钻削材料为碳素结构钢σb=65kgf/mm2,HB170～200;3)切削刀具为高速钢W18Cr4V钻头,加冷却液;4)进给量0.2mm/r。1 主轴轴向力计算计算公式为:P=61.2×D×S0.7。其中P为轴向力/kN;D为最大钻孔直径/mm;S为主轴每转进给量。P=61.2×D×S0.7=6
2、1.2×6×0.20.7≈11166kN,考虑到摩擦力,传动效率等因数,取轴向力P=1147kN进行以下计算。2 主轴套筒受力分析和计算(图1)Ft=圆周力;Fr=径向力;F=法向力=1147kNFt为Fcosα=150×cos20°=1138kNFr为Fsinα=150×sin20°=015kN现将轴向力平移至主轴套筒D点,需加一个力矩M=P×d/2=150×1.8cm≈2165kN·cm,M的值即是最大阻力矩M阻。只有当M主>M阻时,主轴套筒才能向下运动,进行钻削加工。现根据结构需要初步选择最大静扭力矩为196N·cm的步进电机作为主轴的自动进给电机,
3、由于电机的最大静力矩Mj,max=196N·cmM阻。根据步进电机原理有关资料介绍,当步进电机在运行频率增大或负载增大时,步进电机的输出扭力矩将大大下降,即有M/Mj,maxc=0.2～0.5(此为经验系数),现取系数0.2,则在钻床最大负荷时,电机的输出扭力矩M主=15168kN·cm×0.2=15168kNcm,即M主>M阻≈21
4、645kN·cm,所以该电机经减速80倍后,可以保证在最大切削负荷时也可以满足使用,步进电机(该电机的步距角为0.75°)也不会产生失步现象。收稿日期:2006208222(上接第55页)4 结束语本测量系统实用性强,能够巡回采集测量多路信号,结构较为简单,成本低,精度较高。系统的可扩展性强,可通过单片机的串行口连接RS232转换芯片MAX232与数控机床相连,完成实时数据的传递和其他控制工作。在实际生产中,通过增减传感器的数量可测量有不同等分要求的装置,例如有180°定位要求的调头镗孔加工,以及每隔60°的六等分定位的正六面棱体的加工等。系统的可移植性强
5、,只需改变前端测量用的传感器类型,可在此基础上修改为其他非电量参数的测量系统[2]。参考文献:[1]孙俊逸,盛秋林,张 铮.单片机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2006.[2]孙程光,徐晓辉,董 浩,温 阳,张 彪.一种多通道环境温度采集系统的设计[J].计算机与信息技术,2005,12:802841收稿日期:2006209206·机械制造与研究· 陆 扬·Z406数控坐标台式钻床主轴自动进给步进电机扭矩的设计计算· 56·http://ZZHD.chinajournal.net.cn E2mail:ZZHD@chinajournal.n
6、et.cn 《机械制造与自动化》__
