步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算

1、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算數(shù)控產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)工作系統(tǒng)的力學(xué)模型，計(jì)算選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的規(guī)格型號(hào)，是進(jìn)行數(shù)控產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的參數(shù)決定著數(shù)控系統(tǒng)中各功能模塊的性能參數(shù)，各功能模塊都要與電動(dòng)機(jī)相匹配，這里以用普通車床C616改為簡(jiǎn)易數(shù)控車床為例。說明步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算過程。1 c616車床的各參數(shù)11改進(jìn)后的傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)易數(shù)控車床即開環(huán)式控制將c616車床的縱向進(jìn)給系統(tǒng)常采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾軸絲桿，帶動(dòng)裝有刀架的拖板作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。其工作原理如圖 改進(jìn)后的車床傳動(dòng)系統(tǒng) 1.小刀架 2.橫向步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 3.橫向滾珠絲桿 4.大拖板 5.縱向滾珠絲桿 6.縱向步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1.2 各

2、參數(shù)1.2.1各拖板重量w=1500N1.2.2拖板與導(dǎo)軌貼塑板間摩擦系數(shù)U=0.061.2.3 最大走刀抗力FZ（與運(yùn)動(dòng)方向相反）=1400N1.2.4 最大主切削力FY（與導(dǎo)軌垂直）=2800N（最大走刀抗力和主切削力可根據(jù)普通C616車床的電動(dòng)機(jī)功率和車削時(shí)車刀的主偏角為900 時(shí)計(jì)算而得出）1.2.5 拖板進(jìn)給速V1 =10500毫米/分1.2.6 車刀空行程速度V2 =300毫米/分1.2.7 滾珠絲桿導(dǎo)程L=6毫米1.2.8 滾珠絲桿節(jié)圓直徑d0 =30毫米1.2.9 絲桿總長(zhǎng)L=1000毫米1.2.10 定位精度0.01毫米2 確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)2.1脈沖當(dāng)量的選擇脈沖當(dāng)量：一

3、個(gè)指令脈沖使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)拖動(dòng)的移動(dòng)距離=0。01mm/p（輸入一個(gè)指令脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0.01毫米）初選之相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角0.750 /1.50 ，當(dāng)三相六拍運(yùn)行時(shí)，步距角=0.750 其每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)S=480 p/r步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿間的傳動(dòng)比ii= = =1.25在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿之間加Z1 =20，Z2 =25 模數(shù)m=2.5的一對(duì)齒輪。齒輪的模數(shù)根據(jù)c616車床，掛輪齒類比確定。2.2 等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計(jì)算2.2.1 空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩TLF TLF = = 2.2.2 車削加工時(shí)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL TL = =u- 摩擦系數(shù)w-拖板重量L-導(dǎo)程i-傳動(dòng)比FZ-最走刀抗力Fy -最大

4、切削力（N）-滾動(dòng)絲桿傳動(dòng)效率2.3 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算2.3.1滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JsJs=Kg.m22.3.2拖板的運(yùn)動(dòng)慣量Jw=kg.m22.3.3大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jg2（大齒接圓直徑62.5毫米 寬10毫米）Jg2 =kg.m2 2.3.4小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jg1（小齒接圓直徑50毫米 寬12毫米）換算系列電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JLkg.m2 換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL = =7.3310-4 Kg.m22.4 初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)車削時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)距TL=1.58N.M和電動(dòng)機(jī)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL=7.33x10-4,初步選定電動(dòng)型號(hào)為110BF003反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)的最大靜扭距Tm

5、ax=8.1N.M，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jm=4.710-4kg.m2為了使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有良好的起動(dòng)能力及較快的響應(yīng)速度應(yīng)為： 及空載時(shí)起動(dòng)時(shí)間計(jì)算（ta）110BF003步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最小加、減速度時(shí)間為1秒2.4.1帶慣性負(fù)載的最大起動(dòng)頻率fL的計(jì)算電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)頻率帶慣性負(fù)載的最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分2.4.3帶慣性負(fù)載起動(dòng)力矩Tm電動(dòng)機(jī)起動(dòng)矩-頻率特性曲線Tm2.4.4 負(fù)載時(shí)起動(dòng)時(shí)間tata=該電機(jī)帶慣性負(fù)載時(shí)能夠起動(dòng)2.5速度驗(yàn)算2.5.1 空行程快速移動(dòng)速度的驗(yàn)算從電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行矩-頻率特性曲線查得fmax=6000HZ時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩0.9N.M>TLF=0.086N.M（空載時(shí)的摩擦轉(zhuǎn)矩）2.5.2工作行程速度計(jì)算當(dāng)T=1.584N.M時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)頻率f3000HZ以上計(jì)算，選該型號(hào)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，無論是起動(dòng)性能，還是空行程快速進(jìn)給，還是工作行進(jìn)給速度都能滿足c616車床的設(shè)計(jì)要求3 結(jié)論3.1 根據(jù)普通車床的電機(jī)和切削速度計(jì)算出最大切削力和走刀抗力FC= FZ （車刀主偏角900，零件材料45#鋼）3.2 計(jì)算出空載時(shí)摩擦轉(zhuǎn)矩TLF 和加工時(shí)負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL 3.3 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)換算到電機(jī)軸上的總慣量JL 3.4初