伺服电机选型-X轴电机

2.12.1 机械部分改造的技术要求机械部分改造的技术要求 对于机床的数控化改造，机械部分改造的技术要求如下： 1、齿轮副 一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控 机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动， 因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。 2、安全防护 机床改造必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措 施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬 砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触 的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。 机械图： 改造后的机床基本参数改造后的机床基本参数： X 轴方向工作台的重量为 360Kg Y 轴方向工作台的重量为 560Kg Z 轴方向工作台的重量为 760Kg 所能加工最大工件重量为 450Kg Wx(360+450=810Kg) Wy(810+200=1010Kg) Wz(1010+200=1210 Kg) 滚珠丝杠长度确定 滚珠丝杠按要求有效行程为 630mm 设计后丝杠总长为 1200mm 工作台最高移动速度 Vmax = 6（m/min） 主轴电机功率 P=7.5KW 额定转速 N=1440（r/min） 定位精度： 最大行程内行程误差=0.035mm 失位量=0.045mm 滚珠丝杠的支持方式为（固定----支持） 滚珠丝杠的选择 设工作台快移速度为 Vmax=6m/min 伺服电机转速 Nmax=3000r/min Ph V max N max 6000  3000  2mm 式中，Ph——丝杠导程 此处为了安全考虑 Ph取8mm X 轴进给系统的设计计算 切削力计算 最大切削功率 PQ P 式中，PQ——主电动机功率 η——主传动系统的总效率，一般为 0.7~0.85，这里取 η=0.8 P Q  P  7.5  0.8  6Kg 切削功率应在各种加工情况下经常遇到的最大切削力（或转矩）和最大切 削速度（或转矩）来计算，即 PQ= FcV10-3/60 式中，Fc——主切削力 V——最大切削线速度。 V dn 1000 3.14 30  1440  1000  135.6mm/min 按用硬质合金刀具半精铣钢件时的速度取 v=100mm/min F c  6  60 100 10  3 3600N 在一般外圆铣削时 F y （0.1 ~ 0.55） F C F x  (0.15~ 0.65)F C F z F x  F y  F z   0.7F C 0.65 3600 2340N 0.55 3600 1980N 0.7 3600 2520N 式中，Fx——纵向切削力 Fy——横向切削力 FZ——垂直方向切削力 纵向导轨为燕尾形导轨 纵向进给切削力 F m KF x  f (F z  2F y  W x)  1.4 2340 0.05 (2520 7938 )  3798.9N 式中，K——考虑颠覆力矩影响的试验系数，K=1.4。 f’——导轨上的摩擦因数，取 f’=0.05 Wx——纵向工作台+工件重量 滚珠丝杠平均转速的计算 最大切削力的进给速度 VS（r/min），可取最高进给速度的 1/2~1/3（取为 1/2），丝杠导程为 Ph 则滚珠丝杆平均转速为 1000 V s N  P h 8 1000 3  8  333r/min 滚珠丝杠寿命的计算 丝杠寿命取 t=20**0h(2 班制 10h)则丝杠计算寿命 L 60NT 10 6 60 333 20000  10 6 399.6 则滚珠丝杠副承受最大当量动载荷 Cm Fm fw 3L  3798.9  1.2  7.36  33551 .88N 试着选取滚珠丝杠 试选取的滚珠丝杠型号 4008—5，此类型的滚珠丝杠公称直径 d0=40mm,导程 Ph=6mm,钢球直径 Dw=4.763mm,丝杠外径 d=39.5,螺纹底径 d1=34.2，其额定动载荷为 37063N，强度足够，钢球循环系列数为 1x2.5x2。 校核校核 滚珠丝杠副刚度的验算，主要是验算丝杠的拉伸或压缩变形量 δ1、滚珠与 螺纹滚道接触变形量 δ2和支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形 δ3之和应不大于 机床精度所允许变形量的 1/2。否则，应考虑选用大直径的滚珠丝杠副。滚珠 丝杠的变形量计算步骤如下： （1） 丝杠的拉伸或压缩变形量 FmPh Ph  EA 3798.9 8 3.14 20 2 2.1  105  11 .49  10  5mm    1  PhL Ph 11.49  10-5 1200  8  1.72  102mm 式中，∆Ph——工作负载 Fm引起导程 Ph的变化量 E——弹性模量．E=2.1xl05(N／mm2) A——丝杠横截面积 由于两端均采用角接触球轴承，且丝杠又进行可预紧，故其拉压刚度可比一端 固定的丝杠提高 4 倍。其实际变形量为  4 1.72  10-2  4  0.43  10-2mm ’ 1  （2）滚珠与螺纹滚道间接触变形 滚珠丝杠副及轴承均进行预紧，滚珠与螺纹滚珠道接触变形  2  0.003  Fm 3 dwFaZ2 Z   ZJK 式中 Z∑——滚珠数量， J——圈数； K——列数； z——每圈螺纹滚道内的滚珠数。 Fa——丝杠预紧力，为动载荷的 1/10 对于 4006–5 Z  ZJK   3.14   131.8 这里取整为 131 d0 dw  2.5  2 40  2.5  2 4.763  2  0.003  Fm 3 dwFaZ2 3789.9 3  0.003  4.763  3706.3  1312  0.017mm 因为丝杠加有预紧力，δ2可减少 1/2，因此实际变形量  2 ’ 0.017  0.0085mm 2 （3）支承滚珠丝杠的轴承轴向接触形变 支承滚珠丝杠的轴承为 8107 型推力球轴承，几何参数为 d1=35mm,滚动体 直径 dQ=6.35mm，滚动体数量 ZQ=18。轴承的轴向接触变形  3  0.0024   0.0024   0.046mm 3 F m 2 dQz2 Q 3789.92 6.35  182 3 因施加预紧力，故实际变形量 0.046  0.023mm 22 ’ 3 3 因此 1 2 3  0.0043  0.0085  0.023  0.037  0.035 所以所选的丝杠需要预紧 伺服电机选型伺服电机选型 减速比 1/1(直接连接) 丝杠螺距 8mm、输送重量 810Kg、推力 0Kg 1. 最大移动速度（V） 减速比 1/1、电机轴旋转速度 3000[r/min]时: V  3000  8  1 60  400mm/s 2. 对电机轴换算