南通铭烽液压机械制造有限公司
专业生产:液压机,四柱液压机,拉伸液压机,粉末液压机
·  YM32系列四柱式万能液压机
·  YM27系列拉伸液压机
·  YM28双动薄板拉伸液压机
·  YM79Z(K)系列粉未液压机
·  YM05系列磁性材料液压机
·  YM72P系列液压机
·  YM41系列单柱液压机
·  专用液压机
·  YM65系列液压机
·  快速热压成型机
地址江苏省如皋市白蒲镇前进工业园区
电话0513-81751288
手机13962707009
联系人张志冲
电子邮箱mingzhenjixie@163.com
您现在的位置:网站首页 - 技术资料
液压机伺服进给系统的稳态设计
发布时间: 2018-3-2 15:59:32
  液压机伺服进给系统由伺服驱动器、伺服电动机、机械传动装置等部分组成,伺服驱动器通过电流环、速度环、位置环对整个液压机伺服进给系统进行电气调节。正确设计机械传动装置和选择伺服电动机与液压机伺服进给系统的性能至关重要。
  液压机伺服进给系统设计包括稳态设计与动态设计两个方面,前者是根据负载转矩要求确定电动机连续输出转矩;后者是对系统的动态响应特性(如加减速时间、动态稳定性等)进行的分析与计算。
  通常,液压机伺服进给系统的稳态特性可以通过力学知识进行较为准确的计算。但是,由于液压机伺服进给系统中存在一些非线性环节,对部分参数进行准确的分析与计算通常需要借助计算机和相关软件完成,分析和计算的结果还需摹通过仿真等手段进行调整与优化,因此,要对其进行准确的描述是非常困难的,尽管如此,经典的分析理论与方法还是可以为伺服
  1.液压机电动机输出转矩的计算
  液压机伺服电动机连续输出转矩需要通过计算负载转矩后确定,在部分产品中,负载转矩确定电动机的静态转矩Ms(Stall Torque)可以表示连续输出转矩。计算在对应切削进给速度下的电动机输出转矩并使之大于负载转矩ML;或直接选择电动机在高速时的连续输出转矩坼大于负载转矩帆。
  上述转矩(My、D‰)需要根据液压机伺服进给系统的参数通过计算后确定。
  1)切削加工力转矩Mv
  液压机电动机的转矩折算自切削力约等于切削加工过程中在运动方向上产生的轴向抗力,它与刀具形状与材料、工件材料、进给速度、主轴转速、切削深度、冷却润滑等因素有关,要十分准确地计算很困难。对于通用型数控机床,机床设计者常常先确定一个最大切削进给力指标FVL,然后在此基础上计算出切削力所需电动机的转矩。
  螺旋线断面形状有关的摩擦角。
  若滚珠丝杠参数不详
  表  常用机械传动装置的效率
  传动装置类型 传动效率
  同步齿形带(单级) 0.95-0.97
  齿轮传动(单级) 0.9-0.95
  行星齿轮传动(单级/多级) 0.88-0.94
  齿轮传动(多级) 0.8-0.88
  摆线齿轮传动(单级) 0.85-0.9
  谐波齿轮传动 0.8-0.9
  蜗轮传动     0.7
  2)摩擦转矩
  液压机伺服进给系统的摩擦转矩一般包括导轨摩擦转矩MRF、丝杠支承轴承摩擦转矩MRSL、防护罩摩擦转矩MAbd,以及机械传动装置的摩擦阻力与滚珠丝杠摩擦阻力产生的转矩等。其中机械传动装置的摩擦阻力与滚珠丝杠摩擦阻力一般以传动效率的形式进行等效,其他的摩擦转矩分别通过计算得到。系统总摩擦转矩计算公式为
  (1)导轨摩擦转矩MRF。采用滚珠丝杠传动时,导轨摩擦力折算到电动机的摩擦转矩M踏为式中MR厂导轨摩擦转矩(N.m);
  氏广切削力在垂直方向的分力(N);
  而滚动导轨的预载荷(预紧力)(N),仅用于滚动导轨,其他形式导轨此项为倾斜度(对于水平安装轴织o。,垂直安装轴饴90。,其他情况取决于机床结构布局与导轨形式有关的导轨摩擦系数,对于常见导轨如表所示。
  导轨类型 摩擦系数件
  铸铁与铸铁     0.18
  铸铁与环氧树脂 0.1
  铸铁与聚四氟乙烯 0.06
  圆柱滚珠滚动导轨 0.005-0.01
  球滚珠滚动导轨 0.002一0.003

  宽度范围 摩擦阻力厅
  0~1m 180N/m
  1~2m 220N/m
  2—3m 250N/m
  各参数的意义同前面几个公式中的参数。
  2.液压机电动机输出转矩的选择
  前面介绍到,计算切削力‰折算到电动机的转矩是十分困难的,特别是对于通用型数控机床,由于加工情况多种多样,无法计算出切削力转矩,这时可以通过液压机伺服进给系统对摩搽转矩的要求进行选择。’
  对于理想的液压机伺服进给系统,电动机的静态转矩和摩擦转矩之间一般应满足如下关系
  对于垂直或倾斜轴,由于运动部件重力转矩将持续产生电动机的热消耗,因此必须保证否则,应考虑增加平衡机构(如增加配重块)。
  3.液压机伺服进给系统稳态设计买例
  案例 假设例3-1的立式加工中心主要参数如下,试初步选择伺服电机的规格。
  X.Y轴移动部件:工作台尺寸为1 000rnmx500mm,质量为280kg;拖板等部件质量为200kg;工作台载重最大500 kg。
  Z移动部件:主电动机质量为60kg,主轴及箱体、拖板质量为120kg。
  传动系统:X—Y-Z滚珠丝杠规格弘0Ⅱ皿×16nun,长度分别为800mm、500mm、500mm,电动机直接连接,支承轴承的摩擦转矩为0.4Nm。
  导轨:35衄宽执行滚动导轨,摩擦系数胁=0.002,滑块预载荷0.02C(838N)。
  防护罩:堆积伸缩防护罩,X—Y轴宽度为450mm、300mm,Z轴宽度为250mm。
  为了初步选择伺服电动机,可以先计算各轴的总摩擦转矩脚R,计算时取77SM=0.97,并假设切削力在X—Y平面垂直方向的分量为900N,切削力在X—Z平面垂直方向的分量为500N,各轴的计算值如下。
  根据MS=10EMR的要求,x—Y轴的进给电动机可以初步选择为静态转矩为Ms>.9N.m
的伺服电动机,如安川∑V系列的SGMGV-20A(Ms=11.5N4.m)等;根据MG+D‰≤(0.2~0.3)Ms的要求,在没有平衡机构时,Z轴的进给电动机可以初步选择静态转矩为Ms=18~27Nm的伺服电动机,如安川∑V系列的SGMGV-44A(Ms:28.4N.m)等。
  根据式(10—1)与式(10.2),可以推算出各轴实际可以达到的最大切削进给力为FVLZ的切削进给力方向与重力方向一致(垂直向下)。因此,本机床可以将X—Y轴的最大切削进给力指标定为4 000N,Z轴的切削进给力指标定为12 000N,计算切削进给转矩为。数控液压机床伺服电动机的基本选择