数控机床
数控机床设计讲座
第二讲
数控机床进给系统设计
之二大连理工大学
戴
曙
关扭词
数控机床
进给系统
伺服电动机
半闭环伺服系统根据牛顿第二定理进给系统所需的力矩,
三伺服电动机伺服电动机有直流和交流两类,。。
、
+
等于系统的转动惯量+ .
,
乘以角加速度
,
即
直流伺服、
,/
电动机开发较早应用广泛交流伺服电动机是!年代开发的由于它没有电刷因而寿命长,,
角加速度影响系统的动态特性角加速度夕小越,
故障少允许的转速较高这种伺服电动机发展,
。
则从计算机发出指令脉冲到进给系统,。
很快已广泛应用于机床
,
。
执行完毕之间的时间越长也就是通常所说的系统反应慢如果/变化则系统的反应将忽快,。
伺服电动机的特性见图
#
。
它可以分为。
两个区域连续工作区和断续工作区两区的交
忽慢影响加工精度,,
当进给伺服电动机已选。
定则+的最大值基本不变如果希望夕的变化小则应使转动惯量,
,
的变化尽量小些,0
。
%一#
刁
惯量惯量,1
,
由伺服电动机转子惯量
和负载
两部分组成, .1
卜 4气 3。
三 断区工的
%
缓 %一
&
攀嵘‘塔
,0 2,
1、
哭矩线线”区!
负载惯量,、
由执行部件以及上面装的夹具工、
件或刀具滚珠丝杠联轴节等直线和旋转运动
神碧)
定
(&
、
件的质量或惯量折合到电动机轴上的惯量组 0成,是定值,钡组执行部件上装的夹具因。
,
、
%辛连“!
%
工件或刀具不同而有所变化、,
。
如果希望+
,
的变+
,
转速
。
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( )
代革
+
,
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,
,
,
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0 1 2。3,“
一
小些
贝组汁便最”
“。
/
肺
6 5 7 8一 。型文流伺服电动机特性界线为连续工作时输出转矩的上限因而是额图
4
占的比例小些
。
这就是惯量匹配的原则、。
,
综上所述中小型数控机床的进给伺服电,
定转矩线可以看出额定转矩虽随转矩的升高,
。
动机根据下述三个指标选择
而略有下降但变化不大可以看作基本上是恒,,
# ! )最大切削负载转矩不得超过
电动机的
转矩输出,
。
断续工作区的上限是这种电机的最,。
额定转矩矩;为
一#
。
折算至电动机轴的最大切削负载转<;一
大输出转矩用于执行部件的快移这时工作时间很短而且最大转矩仅发生于启动的瞬间用,
以克服惯性,
。
电动机虽发热较多但工作时间,。
式中
>/
短故仍能保证温度不致过高! 99:
箫—
<;
=。
’
# 一 4),
丝杠上的最大轴向载荷等于
进给力加摩擦力?,
年第 ! !期
:9
数控机床
尸5
专+7。
—滚珠丝杠的机械效率—因滚珠丝杠螺母预加载荷引起—的附加摩擦力矩见样本或文献,, 8 9〕4
丝杠导程 6,
大移动快移速度时所需的转矩最大所需转,
。
矩+二
。
为
二 冗? .+一, Α,共共竺/ ΒΧ。
#
一
4
’
6一
‘
、
一9 Δ
6,
式中
?
.Γ/Χ
+
:。
—本或文献 8—。
滚珠丝杠轴承的摩擦力矩见样9
—速—
电动机在执行部件快移时的转,
一
Ε
< 6Φ?,
〕4,
6
加速时间,
Η
“
伺服电机至丝杠的传动比,
在阶跃指令下电动机转速按指数曲线上
电动机的转子惯量, 0应与负载惯量,1
升#
#
经过电动机的机械时间常数玩电动机的,#
相匹配。
通常
,0,
应不小于,,
1
。
但也不是越。
Ι转速可达到要求转速的 > Λ
Κ 经过 玩达,
大越好
因几越大总惯量/
也就越大
为了,
,经过,
ΙΧ 0
达
ΜΛ
Κ经过
=Χ0
达
Μ>
#
。
因此通常认为加速时间气为电动机机械时间
保证足够的角加速度匹配条件为&
使系统反应灵敏将不。
常数Χ #
Χ0
的Ι一=倍Ι
得不采用过大的伺服电动机和伺服控制系统;,0
Α
一=
Χ0
6
Η
一 9Ι
伺服电动机的功率是区分电动机大小的公<,1
;,1
=,
一>
称值并不按此选择,、
。
这是与主电机不同的
。
重型机床的负载惯量,
很大如果伺服电。
动机与丝杠直联以上条件很难满足常用的办法是电动机通过降速后传动丝杠。
四伺服系统数控机床多坐标联动加工直线和曲线时,。
,
负载惯量,1
,1
按动能守恒定理折算 Φ’
一
, 6‘, 2万普军苦、
ΝΟ
一,
“
是把曲线分成许多小段一段一段地加工的每, 一Μ
一小段的长短取决于曲线的形状进给速度和
、
插补时间在一段插补时间内计算机完成一次,
。
式中
—各旋转件的角速度/<Η—各直线运动件的质量Π
Ν 6—各直线运动件的速度 6<Η—伺服电动机的角速度ΕΠ/—动惯量实心的为<圆柱体的转叭,
,Ν
各旋转件的转动惯量Ε
ΝΟ
6
,
插补运算给出各坐标下一段运动的数字量显,
。
然插补时间应等于或小于完成一小段加工所用的时间,。
,
‘
,
Ο
插补时间与计算机的时钟频率与字ΣΒ6Η
Θ,
,
…… 此处隐藏2190字 ……
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《造技术与机床》制