一般數控雕銑機的電機的選擇按如下步驟:降速比的計算及齒輪齒數的確定→轉動慣量的計算→力矩計算→計算電機最高工作頻率→確定電機型號。我們為確定Y方向的步進電機,其它兩個步進電機可按同樣的方法選擇。已知條件為:拖動部分質量:w=56.3kg時間常數:.=25ms絲杠螺距:t=4mm脈沖當量:#=0.01mm步距角:.=0.9°傳動比:i=1快速進給速度:Vmax=3m/min

1.轉動慣量計算

拖動部分重量折算到電機軸上的轉動慣量:J1=180#%&W=0.228kg..cm2絲杠的轉動慣量:J2=7.8×10-4D4L=0.9984kg..cm2總轉動慣量:J=J1+J2=1.226kg·cm2

2.力矩計算

力矩計算有兩項內容,一是計算伺服系統快速空載啟動時所需力矩;二是計算伺服系統在最大切削負載條件下所需力矩。得到計算結果后,就可以根據初選電機的動態特性判斷初選電機是否能滿足快速空載啟動和正常工作時所需的力矩要求。

(1)伺服系統快速空載啟動時所需力矩

M=Mamax+Mf+M0式中Mamax——快速空載啟動時折算到電機軸上的加速度力矩Mf——折算到電機軸上的摩擦力矩M0——由于絲杠預緊所引起,折算到電機軸上的附加摩擦力矩計算得:Mamax=Jnmax9.6.×10-4N.m=19.15N·cmMf=fWt2&.i=4.48N..cm(其中f=0.1,.=0.8)由于所采用的是普通滑動絲杠,故認為M0=0。伺服系統快速空載啟動時所需力矩M=Mamax+Mf+M0=23.63N..cm

(2)最大切削力的計算:

我們按立銑刀加工銅合金為切削條件進行計算,切削力Fz=9.81Cfza0.86eaf0.72apd0-0.86ZFH=(1.0～1.2)Fz折算到電機軸上的切削負載力矩:Mt=FHt2&.伺服系統在最大切削負載條件下所需力矩:M=Mat+Mf+Mt=17.2N..cm由此可知最大力矩Mmax發生在快速啟動情況下,Mmax=23.63N·cm

3.步進電機選擇

為了使數控雕銑機的電機正常運行(不失步、不越步),正常啟動并滿足對轉速的要求,啟動力矩選取為:Mq≥MLo0.3～0.5式中Mq——電動機啟動力矩MLo——電動機靜負載力矩所以Mq=ML00.4=Mmax0.4=23.630.4=59.1N·cm

我們選用4相混合式步進電機,查表知Mq/Mjm=0.707所以步進電機的最大靜轉矩為:Mjm=Mq0.707=83.6N..cm

數控雕銑機的步進電機最高工作頻率為:

fmax=Vmax60#=300060×0.01=5000Hz

綜合考慮,選擇86BYG450B型步進電機。為了便于設計和控制,X向也采用86BYG450B步進電機。同樣的方法,我們選取Z向步進電機為57BYG450C。