步進(jìn)電機(jī)扭矩計(jì)算

1、Z406數(shù)控坐標(biāo)臺(tái)式鉆床主軸白動(dòng)進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)扭矩的設(shè)計(jì)計(jì)算陸揚(yáng)菲尼克斯亞太電氣（南京）有限公司，江蘇南京211100 設(shè)計(jì)Z406數(shù)控坐標(biāo)臺(tái)式鉆床時(shí)，對(duì)主軸白動(dòng)進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)扭力矩的設(shè)計(jì)計(jì)算介紹如下：該數(shù)控坐標(biāo)臺(tái)式鉆床設(shè)計(jì)要求：1）最大鉆孔直徑為d 6mm; 2）鉆削材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼c> b = 65kgf/ mm2 ,HB176 200 ;3） 切削刀具為高速鋼 W18Cr4V鉆頭，加冷卻液;4）進(jìn)給量0. 2mm/ r 。1 主軸軸向力計(jì)算計(jì)算公式為：P = 61. 2 x D x S0. 7。其中P為軸向力/ kN ; D為最大鉆孔直徑/ mm; S為主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。P = 61.

2、2 x D x S0. 7 = 61. 2 X 6 X 0. 20. 7 * 11166kN ,考慮到摩擦力，傳動(dòng)效率等因數(shù)，取軸向力P = 1147kN進(jìn)行以下計(jì)算。2 主軸套筒受力分析和計(jì)算（圖1）Ft =圓周力；Fr = 徑向力；F =法向力=1147kNFt 為 Fcosa = 150 x cos20 = 1138kNFr 為Fsin a = 150 x sin20 = 015kN現(xiàn)將軸向力平移至主軸套筒D點(diǎn),需加一個(gè)力矩M=P x d/ 2 = 150 X 1. 8cm 2165kN cm , M 的值即是最 大阻力矩M阻。只有當(dāng)曜> M阻時(shí)，主軸套筒才能向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行鉆削加工

3、?，F(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要初步選擇最大靜扭力矩為196N cm的步進(jìn)電機(jī)作為主軸的白動(dòng)進(jìn)給電機(jī)，由于電機(jī)的最大靜力矩 Mj , max = 196N - cm < MML,所以將電機(jī)通過(guò)少齒差減速器減速80倍后再輸出,故從理論 上電機(jī)的最大靜力矩 Mj , max也將相應(yīng)增加到Mj , max =196N cm x 80 = 15168kN - cm ,此時(shí) Mj , max = 196N - cm x80 = 15168kN - cm > 通。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)原理有關(guān)資料介紹，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)在運(yùn)行頻率增大或負(fù)載增大時(shí)，步進(jìn)電機(jī) 的輸出扭力矩將大大下降，即有M/ Mj , max c = 0. 20

4、. 5 （此為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)），現(xiàn)取系數(shù)0. 2 ,則在鉆床最大負(fù)荷時(shí)，電機(jī)的輸出扭力矩 儺=15168kN - cm X 0. 2 = 15168kNcm ,即儺> M阻* 21645kN cm ,所以該電機(jī)經(jīng)減速80倍后,可以保證在最大切削負(fù)荷時(shí)也可以滿(mǎn)足使用，步進(jìn)電機(jī)（該電機(jī)的步距角為0. 75）也不會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象。收稿日期:2006208222（上接第55頁(yè)）4 結(jié)束語(yǔ)本測(cè)量系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，能夠巡回采集測(cè)量多路信號(hào)， 結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，成本低，精度較高。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性強(qiáng)，可通過(guò)單片機(jī)的串行口連接 RS232轉(zhuǎn)換芯片MAX232與數(shù)控機(jī)床相連，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳遞和其他控制工作。在實(shí)際生產(chǎn)中，通

5、過(guò)增減傳感器的數(shù)量可測(cè)量有不同等分要求 的裝置，例如有180°定位要求的調(diào)頭鐲孔加工，以及每隔 60的六等分定位的正六面棱體的加工等。系統(tǒng)的可移植 性強(qiáng)，只需改變前端測(cè)量用的傳感器類(lèi)型，可在此基礎(chǔ)上 修改為其他非電量參數(shù)的測(cè)量系統(tǒng)2 。進(jìn)給齒輪(Z=24 ;M-1)/>-徑向力-卜皿20*=0 5kN二法向力=l.47kN36 勵(lì)驥劫軸H =|M1M力二 Feos 心 F海 20"%L3«kNI （取進(jìn)給齒輪輪海作啜力分析）47kNp-150kgf圖1主軸套筒受力分析示意圖（上接第55頁(yè)）8155初始化1數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、顯示繾沖區(qū)清辱1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。初始化A/D采樣數(shù)掘處呼顯圖3主程序框圖參考文獻(xiàn)：1 孫俊逸,盛秋林,張 錚.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2006.2 孫程光，徐曉輝，董 浩,溫 陽(yáng),張 彪.一種多通道環(huán)境溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J .計(jì)算機(jī)與信息技術(shù),2005 ,12 :802841收稿日期:2006209206機(jī)械制造與研究陸揚(yáng) Z406數(shù)控坐標(biāo)臺(tái)式鉆床主軸白動(dòng)進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)扭矩