CW6163普通车床数控化改造
12页1、 LX型弹性柱销联轴器主要参数与尺寸(mm) 根据电机和丝杠的参数,选择LX1型弹性柱销联轴器。3.9电机的选择与计算 3.9.1等效转动惯量的计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量(kg.cm)可由下式计算 式中: 步进电机转子转动惯量; 联轴器的转动惯量; 滚珠丝杠转动惯量; G工件及工作台重量; 丝杠导程。 工作台质量折算到步进电机轴上的转动惯量: 代入数据,=0.12kg.cm=1.2N.cm(2) 丝杠的转动惯量:查数控机床系统改造可知,对于材料为钢的圆柱形零件,其转动惯量可用以下公式: 式中: D圆柱形零件的直径,即丝杠直径(cm); L圆柱形零件的长度,即丝杠长度。代入数据,=7.81.83kg.cm=18.3N.cm(3) 联轴器的转动惯量:联轴器同样属于圆柱形零件,所以可以运用上面的公式计算其转动惯量,其中D=15mm,L=60mm。 =7.80.024kg.cm=0.24N.cm 综上所得,总的转动惯量: =0.12+(1.83+0.024)+ =2.1kg.cm验算惯量匹配,电动机轴向惯量比值应控制在一定的范围内,既不应太大也不应太小,即伺服系统的动态特性取决于
2、负载特性。为使该系统惯量达到较合理的配合,一般比值控制在1/161之间,=0.12/2.10.06。满足匹配要求。3.9.2电机所需的转动力矩计算 快速空载启动时所需力矩 最大切削负载时所需力矩 快速进给时所需力矩 式中: 空载启动时折算到电机轴上的加速力矩; 折算到电动机轴上的加速度力矩; 折算到电机轴上的摩擦力矩; 由于丝杠预紧所引起,折算到电机轴上的附加摩擦力矩; 切削时折算到电机轴上的加速度力矩; 折算到电机轴上的切削负载力矩。 1)由数控机床系统设计可知, N.m式中: J折算到电机轴上的总惯量,kg.cm; n电动机转速r/min, 当n=时,计算,n=计算; T系统时间常数。 当n=时, = =(为空载最快移动速度) 代入数据=1500r/min 则:=1.31N.m 当n=(为切削时电动机转速)时, = 且 D机床实验工件的直径。取D=70mm; v切削线速度m/min。 代入数据得,=56.87r/min 则: =0.05N.m 2)折算到电机轴上的摩擦力矩: 式中: 导轨上的摩擦系数,滑动导轨静摩擦系数0.40.2,动摩擦因素为0.20.1,取0.2; W移动导轨的
3、重量,取300N=30kg.f; 垂直方向的切削力; 传动效率,一般=0.70.85,取0.8。代入数据得:=0.48N.cm=0.0048 3)丝杠折算到电机轴上的附加摩擦力矩: 式中: 为滚珠丝杠预加载荷; 滚珠丝杠未预加载荷时的效率一般取0.9。代入数据得:0.53N.cm=0.0053N.m 4)折算到电机轴上的切削负载力矩: 式中: 进给方向的最大切削力代入数据得:8.36N.cm=0.0836N.m综上所述,快速空载启动所需力矩: =1.31+0.0048+0.0053=1.32N.m 切削时所需的力矩: =0.05+0.0048+0.0053+0.0836=0.14N.m 快速进给时所需的力矩: =0.0048+0.0053=0.01 N.m 对数控机床而言,因为动态性能要求较高,所以电动机例句主要是用来产生加速度的,而负载荷力矩占得比例很小。一般都是小于电动机的力矩的10%-30%,所以通过选择点机,要使快速空载启动力矩小于电动机的最大力矩,M,为电机电动机最大输出转矩,=,大惯性伺服电机=10。.由以上分析计算可知,所需最大力矩发生在快速启动的时候: =13.2N.m
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