台达伺服电机在金属切削机床的应用.docx

台达伺服电机在金属切削机床的应用ronggang导语：金属切削机床的驱动电机包括进给伺服电机和主轴伺服电机两类。金属切削机床的驱动电机包括进给伺服电机和主轴伺服电机两类。机械制造商在选购电机时担忧切削力不够，往往选择较大规格的马达，这不但会增加机床的制造本钱，而且使之体积增大，构造布局不够紧凑。本文以实例应用说明了怎样选择最正确规格电机的方法，以控制制造本钱。机床的驱动电机包括进给伺服电机和主轴伺服电机两类。机械制造商在选购电机时担忧切削力不够，往往选择较大规格的马达，这不但会增加机床的制造本钱，而且使之体积增大，其构造布局不够紧凑。因此，一定要通过详细的分析计算，选择最正确规格的电机。1进给驱动伺服电机的选择1.1原那么上应该根据负载条件来选择伺服电机。在电机轴上所有的负载有两种，即阻尼转矩和惯量负载。这两种负载都要正确地计算，其值应知足以下条件:1当机床作空载运行时，在整个速度范围内，加在伺服电机轴上的负载转矩应在电机连续额定转矩范围内，即应在转矩速度特性曲线的连续工作区。2最大负载转矩，加载周期和过载时间都在提供的特性曲线的准许范围以内。3电机在加速/减速经过中的转矩应在加减速区或者连续工作区之内。4对要求频繁起，制动和周期性变化的负载，必须检查它的在一个周期中的转矩均方根值。并应小于电机的连续额定转矩。5加在电机轴上的负载惯量大小对电机的灵敏度和整个伺服系统的精度将产生影响。通常，当负载小于电机转子惯量时，上述影响不大。但当负载惯量到达甚至超过转子惯量的5倍时，会使灵敏度和响应时间受到很大的影响。甚至会使伺服放大器不能在正常调节范围内工作。所以对这类惯量应防止使用。推荐对伺服电机惯量Jm和负载惯量Jl之间的关系如下:11.4电机加速或者减速时的转矩如图3图3电机加速或者减速时的转矩1按线性加减速时加速转矩计算如下:Ta=2Vm/601041/taJm+JL1-e-ks。taVr=Vm1-1/ta.ks1-e-kstaTa加速转矩N.MVm快速挪动时的电机转速r/minTa加速时间secJm电机惯量N.m.s2JL负载惯量N.m.s2Vr加速转矩开场减少的点Ks伺服系统位置环增益sec-1电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线如图4。此时，速度为零的转矩To可由下面公式给出:To=2Vm/601041/teJm+JLTe指数曲线加减速时间常数2当输入阶段性速度指令时，它的速度曲线与转矩曲线如图4所示。图4电机按指数曲线加速时的加速转矩曲线这时的加速转矩Ta相当于To，可由下面公式求得ts=ks，Ta=2Vm/601041/tsJm+JL。1.5工作机械频繁启动，制动时所需转矩，当工作机械作频繁启动，制动时，必须检查电机是否过热，为此需计算在一个周期内电机转矩的均方根值，并且应使此均方根值小于电机的连续转矩。电机的均方根值:Trms=Ta+Tf2t1+Tf2t2+Ta-Tf2t1+To2t3/T周式中:Ta加速转矩N.MTf摩擦转矩N.MTo在停顿期间的转矩N。Mt1t2t3t周所知的时间可参见图5所示。图5t1t2t3t周所知的时间示意图1.6负载周期性变化的转矩计算如图6所示，也需要计算出一个周期中的转矩均方根值Trms。且该值小于额定转矩。这样电机才不会过热，正常工作。图6负载周期性变化的转矩计算图2负载惯量的限制负载惯量与电机的响应和快速挪动ACC/DEC时间息息相关。带大惯量负载时，当速度指令变化时，电机需较长的时间才能到达这一速度，当二轴同步插补进展圆弧高速切削时大惯量的负载产生的误差会比小惯量的大一些。通常，当负载惯量小于电机惯量时上述提及的问题一般不会发生。假如高于5倍马达转子惯量，一般伺服会出现不良反响，像高速激光切割机床，在设计时就要考虑负载惯量低于电机转子惯量。台达伺服马达在此方面有它特有的优势，负载惯量比高，应用在此行业台达伺服的优势更为显著。