數(shù)控技術(shù)第四章開環(huán)伺服系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-06-15 04:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 第四章 進給伺服系統(tǒng) 2)步進電機選擇步驟 i. 圖示的 一級 齒輪減速系統(tǒng) n z1n z2n mn z2V=nz2 . t 式中 V——工作臺移動速度 m/min t——絲桿導程 m ② 計算慣量 第四章 進給伺服系統(tǒng) 2)步進電機選擇步驟 式中 Jz1 —— 齒輪 1的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Jz2 —— 齒輪 2的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Js —— 絲桿 2的轉(zhuǎn)動慣量 kg . m2 Mw —— 工作臺的質(zhì)量 kg 2 2 22212 ( ) ( ) ( )2wzzl e q z z s wm m mVnnJ J J J Mn n n?? ? ? ?212 2 2 2 22211411 [ 2 ]24wz z swMtJ J Ji i iMtJ z J z J si??? ? ? ?? ? ? ?② 計算慣量 第四章 進給伺服系統(tǒng) 2)步進電機選擇步驟 其中 ，齒輪、絲桿的 轉(zhuǎn)動慣量 （ J） 可按圓柱體轉(zhuǎn)動慣量計算 7 .8 1 0 1 3 D 4 LKg/cm3 式中 D —— 齒輪分度圓直徑或絲桿名義直徑 mm L —— 齒輪寬度或絲桿長度 mm γ—— 材料比重 kg/cm3 ② 計算慣量 第四章 進給伺服系統(tǒng) 2)步進電機選擇步驟 ii. 對下圖所示的 二級 齒輪減速系統(tǒng) MZ1Z2Z3Z4V wFL uM211,Zi Z? 423,Zi Z?122 3 42 2 2 21 1 211[ ] [ ]4wl e q z z z z sMtJ J J J J Ji i i ?? ? ? ? ? ? ③ 計算轉(zhuǎn)矩 系統(tǒng)所需轉(zhuǎn)矩包括 加速轉(zhuǎn)矩 和 等效負載轉(zhuǎn)矩 i. 快速空載啟動時所需轉(zhuǎn)矩 M M = Mamax+Mf 式中 : Mamax ——快速空載啟動時 產(chǎn)生最大加速度 所需轉(zhuǎn)矩 N?m Mf ——克服摩擦力 所需轉(zhuǎn)矩 N?m 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) ③ 計算轉(zhuǎn)矩 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) 由 動力學 知： m a x()toaM J J T??? ?? ? ? ?式中 ： J——系統(tǒng)總慣量 Nms2 ε——步進電機轉(zhuǎn)子的 角加速度 r/s2 ωo——初速度 r/s ωt——末速度 r/s T ——加速時間 s ③ 計算轉(zhuǎn)矩 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) ?對于空載啟動時 ω0=0， T為升速 時間常數(shù)，則 ωt為升速 T秒后電機的角速度此時的 等效負載轉(zhuǎn)矩 主要是 T作臺移 動的 磨擦力 引起的。 22 1 0 0 0wfmVM W N mntW N mi????? ? ? ?? ? ? ??式中 μ工作臺與導軌之間的 磨擦系數(shù) W為工作臺和工件的 總重量 N ③ 計算轉(zhuǎn)矩 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) 22 1 0 0 0wfmVM W N mntW N mi????? ? ? ?? ? ? ??式中 μ工作臺與導軌之間的 磨擦系數(shù) W為工作臺和工件的 總重量 N Nm為 電機轉(zhuǎn)速 r/min t 為 絲桿導程 mm Vw為工作臺的 移動速度 m/min ③ 計算轉(zhuǎn)矩 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) ii. 最大切削力時所需轉(zhuǎn)矩 M 為了安全，此時不僅要考慮 最大切削力 ，而且還應考慮在切 削過程中產(chǎn)生相慶加速度所需轉(zhuǎn)矩，這時所需 轉(zhuǎn)矩 M為： at f tM M M M? ? ?式中 Mat為切削時 產(chǎn)生加速度所需加速轉(zhuǎn)矩 Nm Mf為 克服磨擦所需轉(zhuǎn)矩 Nm Mt為 克服切削力所需轉(zhuǎn)矩 Nm ③ 計算轉(zhuǎn)矩 2)步進電機選擇步驟 第四章 進給伺服系統(tǒng) 設與運動方向相反的最大切削力為 ,垂直于等軌的 切削分力為 。 ()LFN()Fg N則： 2()2[ ( ) ]2tLgat L gtMFitMf w FitM M F W F N mi????????? ? ??? ? ? ? ?于是返回 第四章 進給伺服系統(tǒng) ④ 計算步進電機運行頻率 ?工作臺 快速空載速度 Vmax? 電機 最高工作頻率 fmax ?工作臺 工作進給時的 最低速度 Vmin? 電機 最小運行頻率 fmin ?工作臺 工作進給時的 最高速度 VF ? 電機 最大運行頻率 fF ?伺服系統(tǒng)在 fmin – fF 范圍內(nèi)可用 軟件實現(xiàn)無級調(diào)速 步進電機運行頻率 f ( Hz) f= V / 60? 式中 , V ——工作臺進給速度 mm/min 下一頁 上一頁 2)步進電機選擇步驟 返回 ⑤ 確定步進電機型號 第四章 進給伺服系統(tǒng) 根據(jù)步進電機 最高工作頻率 fmax和正常工作 進給頻率 fmin~fF， 以及 快速空載啟動 和 最大切削力 時所需 轉(zhuǎn)矩 ，選擇步進電機 型號，主要從兩方面考慮 : ⅰ ) 步進電機 啟動矩頻特性 定否能滿足要求 查電機 啟動矩頻特性曲線 ，得到對應于 最高工作頻率 fmax， 電機能提供的 啟動力矩 Mq。 若 Mq 大于 計算出 的快速空載啟動 所需 力矩 ，則說明所選步進電機能滿足快速空載啟動時所需啟 動力矩要求。 下一頁 上一頁 2)步進電機選擇步驟 返回 ⅱ) 步進電機 運行矩頻特性 是否能滿足要求 第四章
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