发布时间 : 星期四 文章普通机床的数控改造更新完毕开始阅读ddce93de6f1aff00bed51ee7
为
nmax=24006?2.5r/min?1000r/min
由式（2-59）得
Tap?=2?inmax60?980tn?Jm+Jd???4.0+2.5?kgf?cm
2?3.14?2.5?100060?980?0.05=34.71kgf?cm=3.4N /m4、计算纵向进给系统所需的折算打电动机轴上的各种力矩 （1）按式（2-61）计算空载启动力矩Tq
Tq?Tap??T??Tf???3.4?0.162?0.041?N?m?3.603N?m
（2）按式（2-57a）计算快进力矩TKJ
TKJ?Te?Tf??0.162?0.041?N?m?0.203N?m
（3）按式（2-57b）计算工进力矩TGJ。
TGJ?Te?Tf??1.05?0.041?N?m?1.091N?m
5、 选择驱动电动机的型号； （1）选择驱动电动机的型号。
根据以上计算和表A-5,选择国产110BF003型反应式步进电机为驱动电动机,其要技术
参数如下：相数,3；步距角, 0.75/1.5；最大静转矩,7.84N·m；转动惯量,4kg·cm；最高空载启动频率,1500Hz；运行频率,7000Hz；分配方式,三相六拍；质量,6kg。 （2）确定最大静转矩TS
由表2-48给出的机械传动系统空载启动力矩Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts1的关系可得
Ts1?
机械传动系统空载启动力矩Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts2的关系为 Ts2?TGJ?0.31.091N?m?3.6N4?m 0.3?0.866TP3.603N?m?4.16N?m 0.866002 取Ts1和Ts2中的较大者为所需的步进电动机的最大静转矩TS,既TS=4.16N·m
本电动机的最大静转矩为9.31N·m,大于TS=4.16N·m,可以在规定懂得时间里正常启动,故满足要求。
6. 进给伺服系统传动计算 1 纵向进给运动的负载分析
步进电机的负载有外力负载(切削力)、摩擦负载和惯性负载，所选步进电机必须克服这些负载才能作正常的进给驱动。
(1) 切削负载。假设采用的切削用量范围：v＝1.75m／s；ap＝5mm；f＝0.3mm/r，则其主切削力(可根据切削原理近似公式计算)Fz＝3000N(垂直向)，取Fx＝0.6 Fz＝1800N(纵向)，Fy＝0.5 Fz＝1500N(横向)(根据机床设计手册在一般车外因时只，Fx＝(0.1～0.6) Fz，F、＝(0.15～0.7) Fz。设计时，也可根据主电机的功率来计算能承受的最大主切削力Fzmax。但这样计算，Fzmax往往很大，因原机床主电机功率是按最大原则选取的。还可根据机床的限用最大切削用量进行计算。
(2) 摩擦阻力。当溜板箱导轨为滑动摩擦时，取其摩擦系数?＝0.1，因主切削力压向导轨，则摩擦阻力F 摩＝(400×l0十3000)×0.1＝700N(g＝10m／s2时)，(其它摩擦阻力这里未计算)。
(3) 等效转动调量计算。根据理论力学公式计算进给系统中各回转零部件的转动损量。设减速比为i，则
i＝?·l0/360·δ=0.75×6/360×0.01=1.25
故可取Z1＝20、Z 2＝25; m＝1.5(模数)，b＝20(mm)＝2(cm)(齿宽)，?＝20。；df1＝mZ1=30(mm)，df2＝mZ2＝37.5(mm)，de1＝df1十26＝33(mm)，de2＝df2十2h＝40.5(mm)。
则齿轮的转动惯量分别为(齿轮为45号钢，并将齿轮近似看作圆柱体) JZ1＝7.8d4e1×b×10-4=7.8×3.34×2×10-4=0.185(Kgcm2)=1.85×10 -5(Kgm2)
JZ2＝7.8d4e2×b×10-4=7.8×4.054×2×10-4=4.2×10 -5(Kgm2)
若根据类比法，选用CMFZD40×6—3.5—C3／1200丝杠其长度为1.2m(钢材)，直径d0＝40mm，则丝杠的转动惯量近似为
JZ＝7.8×44×120×10-4＝23.96(Kgcm2)＝2.4×10-3(Kgm2)
设电机转子的转动惯量为4.6×10-4 (Kgm2)(当等效到电机轴上的负载转动
惯量大于电机转子转动调量一个数量级时，可以忽略，但当等效到电机轴上的负载惯量较小时，就不能轻易地忽略它。现预选电机为110BF003，其电机转子轴的转动惯量为4.6×10-4 (Kgm2)* 根据文献【1】式(6—4)可知 [J]=1/4?k
2
m?Mj?1i(Vi/nk)
2
+?Jj(nj/nk)2
j?1n式中Vi采用最不利于机床起动时速度，这里选用快进给速度V溜＝2m／min； 则nk=nm(电机)＝V溜?／(360×δ)＝4l 6.67(r／min)；Mi＝400Kg(全部直线运动部件的总质量)；nz1＝nm；nz2＝nz1/i＝333.34(r／min)。
则[J]m＝1/4?2×400×(2／416.67)2十Jz1十Jm十(Jz2十Js)／i2
＝2.34×l0-4十4.6×10-4十1.85×10-5十(4.2×10-5十2.4×10-3)／1.252
＝2.28×l0-3(Kgm2)
(4) 丝杠摩擦阻力矩(Tsm)的计算。由于丝杠承受袖向载荷，又由于采取了一定的预紧措施，故滚珠丝杠会产生摩擦阻力矩。但由于滚珠丝杠的效率高，其摩擦阻力矩相对于其它负载力矩小得多，故一般不予考虑。
(5) 等效负载转矩[T] m。由文献【1】式(6—8)得 [T] m＝1/2?(F摩十Fx)×V溜／nm十0
＝1/2?(1800十700)×2／416.67＝1.9l(Nm)
(6) 启动惯性阻力矩(T惯)的计算。以最不利于启动的快进速度计算时，设启动加速(或制动减速时间为?t＝0.3s(一般在0.1～1s之间选取)，由于电机转速?m
＝2?nm/60＝2?×416.67／60＝43.63[1／s]，取加速曲线为等加(减)速梯形曲线，故角加速度为
?m＝?m/?t＝43.63／0.3＝145.4(1/s2) 则 T惯＝[J]m?m＝2.28×10-3×145.4＝0.332(Nm) (7) 步进电机输出轴上总负载转矩的计算
T∑＝[J]m十T惯＝1.91+0.322=2.242(Nm) 2 步进电机的匹配选择
上述计算均未考虑机械系统的传动效审，当选择机械传动总效率?＝0.7时：
T1∑＝T∑／?=2.242／0.7=3.2(Nm)
在车削时，由于材料的不均匀等因素约影响，会引起负载转短突然增大，为避免汁算上的误差以及负载转矩突然增大引起步进电机丢步，从而引起加工误差，可以适当考虑安全系数。
安全系数一般可在1.2～2之间选取。如果取安全系数尺＝1.5，则步进电机可按以下总负载转矩选取
T2∑＝K T1∑＝1.5×3.2＝4.8(Nm)
若选用上述预选的电机110BF003，其最大静转矩Tjmax＝7.84Nm。在三相六拍驱动时，其步距角为0.75。／step，为保证带负载能正常加速起动和定位停止，电机的起动转矩Tq必须满足
Tq＞T2∑
由文献【1】表3—7可知，Tq／Tjmax＝0．87，则Tq＝0．87×7．84＝6．82(Nm)，故选用合适。
3 滚珠丝杠的校核
如在选择滚珠丝杠时是根据原丝杠直径大小按类比法选的名义直径，就要对其负载能力进行必要的校核；若是根据承载能力选出的，则应对压杆稳定及其刚度进行必要的校核。
由于在选择丝杠时，是根据类比法选的，故应进行相应项目的进一步校核。 (1) 承载能力的校核。根据文献【1】公式(2—1) Q＝3L fH fw Pmax＞C0。
式中 L=60nT／106,取T＝15000,n＝ns＝416.67/i＝333. 3(r／min);fH=1.0 （HRC为58时),fw＝1.2(平稳或轻度冲击时)，Pmax＝Fx十F摩＝1800+700＝2500(N)
则 Q＝3L fH fw Pmax=20082(N)