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刀架負(fù)載沿著縱向運(yùn)動(dòng)折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量按照下式計(jì)算:
J1=m1(V12πn1)2=m1(S12π)2
式中,J1為伺服電機(jī)軸所換算的負(fù)載慣量(kgcm);V1為刀架縱向進(jìn)給速度(mm/min);n1為滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)速度(r/min);m1為刀架體的重量(kg);S1為滾珠絲杠的導(dǎo)程(mm)。
此次長(zhǎng)軸花鍵數(shù)控銑床的刀架立柱預(yù)計(jì)質(zhì)量為15kg,滾珠絲杠導(dǎo)程4 mm,帶入公式 ,可得:
J1=0.061 kgcm2
滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為:
J絲杠=1482(3d12+4l12)
其中,d1為滾珠絲杠的直徑(mm),l1為
2、滾珠絲杠的長(zhǎng)度(mm)。本次縱向進(jìn)給滾珠絲杠的基本參數(shù)查表可知,d1=25 mm ,l1=1500 mm 將數(shù)據(jù)代入上式得:
J絲杠=0.375 kgcm2
因?yàn)樵摽v向進(jìn)給機(jī)構(gòu)為電機(jī)和絲杠直連于是有:
J=J1+J絲杠 將J1=0.061 kgcm2,J絲杠=0.375 kgcm2代入上式,得:
J=0.436
3、kgcm2
按照大于負(fù)載慣量的1/3的標(biāo)準(zhǔn)來選用電機(jī)慣量,那么伺服電機(jī)慣量為0.145 kgcm,額定轉(zhuǎn)矩為1.3 Nm,最大轉(zhuǎn)矩為 3.82 Nm。
負(fù)載勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),其負(fù)載轉(zhuǎn)矩可按下面過程進(jìn)行計(jì)算:
T負(fù)=FS12000πη
F=μ(m1g+N)
式中,F(xiàn)為負(fù)載勻速運(yùn)動(dòng)過程中需要克服的外力(N),此處主要考慮負(fù)載產(chǎn)生的摩擦力;m1為刀架質(zhì)量(kg);N為工件附加的壓力(N);S1為滾珠絲杠的導(dǎo)程(mm)。此處計(jì)算中,可將N設(shè)為0,只考慮刀架的質(zhì)量作為主要摩擦力來源進(jìn)行計(jì)算,刀架質(zhì)量m=20 kg,摩擦系數(shù)取0.1,工作效率取0.8,滾珠絲杠導(dǎo)程S1=4 mm ,帶入上述公式計(jì)算
4、得:
T負(fù)=710-4 Nm
伺服電機(jī)需要輸出的加速轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算:
T加=(J+J電)N9.55104t加
其中J為刀架慣量(kgcm);J電為初選電機(jī)慣量(kgcm);N為伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min);t加為加速時(shí)間(s)。根據(jù)前面計(jì)算可知J=0.436 kgcm2,J電=0.145 kgcm2,N=3000 r/min,取加速時(shí)間為 0.2s,帶入上式計(jì)算得:
T加=0.102 Nm
因此,T負(fù)+T加