普通铣床的数控化改造(2) - 图文

钢的密度?=7.8×103kg/m3。根据下式公式，丝杠加在电机轴上的惯量J2为

J2=

11??lD04??×7.8×103×1×0.054=0.0048(kg?m2) 3232（3）联轴器加在锁紧螺母等得惯量J3可直接查手册得到

J3=0.001(kg?m2)

（4） 负载总惯量

Jr=J1+J2+J3=0.00035+0.0048+0.001=0.00615(kg?m2)

按照数控机床惯量匹配条件，1＜jM/Jr＜4,所选伺服电机的转子惯量jM应在0.00615～0.0246kg?m2范围内。可选北京数控设备厂FB—15型直流伺服电机，其额定转矩17.6N.m,大于最大切削负载转矩M=5.88N.m,转子惯量

jM=0.019kg?m2，满足匹配要求。FB—15型直流伺服电机的主要参数如下；

最高转速nmax： 1500r/min 额定转矩Te ： 17.6 N.m

最大转矩Tmax： 154 N.m 转子惯量jM： 0.019kg?m2

机械时间常数tm： 15.2ms 输出功率P： 1.4kw

重量m： 30kg

3.空载加速转矩计算

当执行件从静止以阶跃指令加速到最大移动（快移速度）时，所需的空载加速转矩Ta为

Ta=

J?n0.025?150037.5???85.2 N.m 9.6tac9.6?0.0460.44（1） 空载加速时，主要克服的是惯量。如选用FB—15型直流伺服电

机总惯量

J=Jr+jM=0.00615+0.019=0.025(kg?m2)

（2） 加速时间tac通常取tm得3～４倍，取：

tac=3tm=3×15.2=45.6ms=0.046 s

空载加速转矩Ta不允许超过伺服电机的最大输出转矩Tmax，由此可见，FB—15型直流伺服电机的Tmax=154N.m．＞Ta=85.2 N.m，满足设计要求 。 4.伺服系统增益

通常取伺服增益ks为8～25。对轮廓控制的数控铣床可取较大值，如取

ks=20s?1。伺服系统的时间常数ta为ks的倒数，ta=1/ks=1/20s?1=0.05s。根据式Ta=

J?n选FB—15型直流伺服电机，执行件（工作台）达到的最大加速度为 9.6taca?TmaxPh0.01154?9.81m/s2 ??×2?J2?0.025 伺服系统要求达到的最大加速度发生在系统处于时间数ta内，工作台的速度

从-vmax增加到+vmax时：

amax?vmax?ks10?20??6.67m/s2 3030由于a大于amax，因而按照加速能力选择ks=20s?1是合适的。 5.精度验算

本数控铣床要求的定位精度为?0.02mm，滚珠丝杠副允许的最大轴向变形

?m?(~)重复定位精度，?m?×0.01=0.0033mm.。其余误差为伺服和系统误差、丝杠轴承的轴向跳动和在载荷作用下各机械环节弹性变形引起的位移等。

131413

第三章普通铣床电气部分的数控化改造

普通铣床的数控化改造有两大部分内容，一是机械部分的数控化改造 ；二是电气部分的数控化改造设计。所以关于电气部分的数控化改造设计是普通铣床数控化改造的一个重要方面。从第一张的总体设计方案分析可以得到，机床电气控制部分数控改造后的总体原理图如下：

图3-1 改造后的数控铣床电气原理图

对于改造后的数控铣床主要从以下三个方面进行电气改造设计，包括主传动系统控制电路改造设计；进给系统控制电路改造设计；辅助系统控制电路改造设计。

进行改造后的数控铣床电气安装图如图3-2所示：

图3-2 改造后的数控铣床电气安装图