步進電機扭矩計算

1、Z406 數(shù)控坐標臺式鉆床主軸自動進給步進電機扭矩的設(shè)計計算陸揚菲尼克斯亞太電氣(南京) 有限公司,江蘇南京211100 設(shè)計Z406 數(shù)控坐標臺式鉆床時,對主軸自動進給步進電機扭力矩的設(shè)計計算介紹如下:該數(shù)控坐標臺式鉆床設(shè)計要求:1) 最大鉆孔直徑為d 6mm; 2) 鉆削材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼b = 65kgf/ mm2 ,HB170200 ;3) 切削刀具為高速鋼W18Cr4V 鉆頭,加冷卻液;4) 進給量0. 2mm/ r 。1 主軸軸向力計算計算公式為: P = 61. 2 ×D ×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)

2、進給量。P = 61. 2 ×D ×S0. 7 = 61. 2 ×6 ×0. 20. 711166kN ,考慮到摩擦力,傳動效率等因數(shù),取軸向力P = 1147kN進行以下計算。2 主軸套筒受力分析和計算(圖1)Ft = 圓周力; Fr = 徑向力; F = 法向力= 1147kNFt 為Fcos = 150 ×cos20°= 1138kNFr 為Fsin = 150 ×sin20°= 015kN現(xiàn)將軸向力平移至主軸套筒D 點,需加一個力矩M= P ×d/ 2 = 150 ×1. 8cm2165

3、kN·cm , M 的值即是最大阻力矩M 阻。只有當M主> M阻時, 主軸套筒才能向下運動,進行鉆削加工?，F(xiàn)根據(jù)結(jié)構(gòu)需要初步選擇最大靜扭力矩為196N·cm 的步進電機作為主軸的自動進給電機,由于電機的最大靜力矩Mj ,max = 196N·cm < M阻, 所以將電機通過少齒差減速器減速80 倍后再輸出,故從理論上電機的最大靜力矩Mj ,max 也將相應增加到Mj ,max =196N·cm ×80 = 15168kN·cm ,此時Mj ,max = 196N·cm ×80 = 15168kN

4、3;cm > M阻。根據(jù)步進電機原理有關(guān)資料介紹,當步進電機在運行頻率增大或負載增大時,步進電機的輸出扭力矩將大大下降,即有M/ Mj ,max c = 0. 20. 5(此為經(jīng)驗系數(shù)) ,現(xiàn)取系數(shù)0. 2 ,則在鉆床最大負荷時,電機的輸出扭力矩M主= 15168kN·cm ×0. 2 = 15168kNcm ,即M主> M阻21645kN·cm ,所以該電機經(jīng)減速80 倍后,可以保證在最大切削負荷時也可以滿足使用,步進電機(該電機的步距角為0. 75°) 也不會產(chǎn)生失步現(xiàn)象。收稿日期:2006208222(上接第55 頁)4 結(jié)束語本測量系

5、統(tǒng)實用性強,能夠巡回采集測量多路信號,結(jié)構(gòu)較為簡單,成本低,精度較高。系統(tǒng)的可擴展性強,可通過單片機的串行口連接RS232 轉(zhuǎn)換芯片MAX232 與數(shù)控機床相連,完成實時數(shù)據(jù)的傳遞和其他控制工作。在實際生產(chǎn)中,通過增減傳感器的數(shù)量可測量有不同等分要求的裝置,例如有180°定位要求的調(diào)頭鏜孔加工,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,只需改變前端測量用的傳感器類型,可在此基礎(chǔ)上修改為其他非電量參數(shù)的測量系統(tǒng)2 。參考文獻: 1 孫俊逸,盛秋林,張錚. 單片機原理及應用M . 北京:清華大學出版社,2006.2 孫程光,徐曉輝,董浩,溫陽,張彪. 一種多通道環(huán)境溫度采集系統(tǒng)的設(shè)計J . 計算機與信息技術(shù),2005 ,12 :802841收稿日期:2006209206·機械制造與研究·陸揚·Z406 數(shù)控坐標臺式鉆床主軸自動進給步進電機扭矩的設(shè)計計算·56 &