步進(jìn)電機(jī)扭矩計(jì)算

1、Z406 數(shù)控坐標(biāo)臺(tái)式鉆床主軸自動(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)主軸自動(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b = 65kgf/ mm2 ,HB170200 ;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 ×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(jìn)給量。P = 61. 2 ×D ×S0. 7 = 61. 2 ×6 ×0. 20. 711166kN ,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Fcos = 150 ×cos20°= 1138kNFr 為Fsin = 150 ×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 ×d/ 2 = 150 ×1. 8cm2165

3、kN·cm , M 的值即是最大阻力矩M 阻。只有當(dāng)M主> M阻時(shí), 主軸套筒才能向下運(yùn)動(dòng),進(jìn)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(jìn)電機(jī)作為主軸的自動(dòng)進(jìn)給電機(jī),由于電機(jī)的最大靜力矩Mj ,max = 196N·cm < M阻, 所以將電機(jī)通過少齒差減速器減速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 ×80 = 15168kN·cm ,此時(shí)Mj ,max = 196N·cm ×80 = 15168kN

4、3;cm > M阻。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. 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M主= 15168kN·cm ×0. 2 = 15168kNcm ,即M主> 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)4 結(jié)束語本測(cè)量系

5、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)較為簡單,成本低,精度較高。系統(tǒng)的可擴(kuò)展性強(qiáng),可通過單片機(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,通過增減傳感器的數(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(qiáng),只需改變前端測(cè)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(cè)量系統(tǒng)2 。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,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)式鉆床主軸自動(dòng)進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)扭矩的設(shè)計(jì)計(jì)算·56 &