一般數(shù)控雕銑機(jī)的電機(jī)的選擇按如下步驟:降速比的計(jì)算及齒輪齒數(shù)的確定→轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算→力矩計(jì)算→計(jì)算電機(jī)最高工作頻率→確定電機(jī)型號(hào)。我們?yōu)榇_定Y方向的步進(jìn)電機(jī),其它兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)可按同樣的方法選擇。已知條件為:拖動(dòng)部分質(zhì)量:w=56.3kg時(shí)間常數(shù):.=25ms絲杠螺距:t=4mm脈沖當(dāng)量:#=0.01mm步距角:.=0.9°傳動(dòng)比:i=1快速進(jìn)給速度:Vmax=3m/min

1.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

拖動(dòng)部分重量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:J1=180#%&W=0.228kg..cm2絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:J2=7.8×10-4D4L=0.9984kg..cm2總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:J=J1+J2=1.226kg·cm2

2.力矩計(jì)算

力矩計(jì)算有兩項(xiàng)內(nèi)容,一是計(jì)算伺服系統(tǒng)快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩;二是計(jì)算伺服系統(tǒng)在最大切削負(fù)載條件下所需力矩。得到計(jì)算結(jié)果后,就可以根據(jù)初選電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性判斷初選電機(jī)是否能滿足快速空載啟動(dòng)和正常工作時(shí)所需的力矩要求。

(1)伺服系統(tǒng)快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩

M=Mamax+Mf+M0式中Mamax——快速空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩Mf——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩M0——由于絲杠預(yù)緊所引起,折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩計(jì)算得:Mamax=Jnmax9.6.×10-4N.m=19.15N·cmMf=fWt2&.i=4.48N..cm(其中f=0.1,.=0.8)由于所采用的是普通滑動(dòng)絲杠,故認(rèn)為M0=0。伺服系統(tǒng)快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩M=Mamax+Mf+M0=23.63N..cm

(2)最大切削力的計(jì)算:

我們按立銑刀加工銅合金為切削條件進(jìn)行計(jì)算,切削力Fz=9.81Cfza0.86eaf0.72apd0-0.86ZFH=(1.0～1.2)Fz折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩:Mt=FHt2&.伺服系統(tǒng)在最大切削負(fù)載條件下所需力矩:M=Mat+Mf+Mt=17.2N..cm由此可知最大力矩Mmax發(fā)生在快速啟動(dòng)情況下,Mmax=23.63N·cm

3.步進(jìn)電機(jī)選擇

為了使數(shù)控雕銑機(jī)的電機(jī)正常運(yùn)行(不失步、不越步),正常啟動(dòng)并滿足對(duì)轉(zhuǎn)速的要求,啟動(dòng)力矩選取為:Mq≥MLo0.3～0.5式中Mq——電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩MLo——電動(dòng)機(jī)靜負(fù)載力矩所以Mq=ML00.4=Mmax0.4=23.630.4=59.1N·cm

我們選用4相混合式步進(jìn)電機(jī),查表知Mq/Mjm=0.707所以步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為:Mjm=Mq0.707=83.6N..cm

數(shù)控雕銑機(jī)的步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率為:

fmax=Vmax60#=300060×0.01=5000Hz

綜合考慮,選擇86BYG450B型步進(jìn)電機(jī)。為了便于設(shè)計(jì)和控制,X向也采用86BYG450B步進(jìn)電機(jī)。同樣的方法,我們選取Z向步進(jìn)電機(jī)為57BYG450C。