CW6163普通车床数控化改造第四节.doc

LX 型弹性柱销联轴器主要参数与尺寸 (mm)

根据电机和丝杠的参数，选择 LX1 型弹性柱销联轴器。

3.9 电机的选择与计算
3.9.1 等效转动惯量的计算

传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量 JS (kg.cm 2 )可由下式计算

JS = JM + (J I + Js ) + G ( L0 ） 2
g 2p

式中：


JM ——步进电机转子转动惯量；

JI ——联轴器的转动惯量；

JS ——滚珠丝杠转动惯量；
G——工件及工作台重量；

L0 ——丝杠导程。

⑴工作台质量折算到步进电机轴上的转动惯量 JM ：

æ180d p


÷ö2 W

JM = ç

ç pa
è
÷
ø

代入数据，J M


=ç æ180 ´ 0.001ö2 ´ 30 =0.12kg.cm 2 =1.2N.cm 2

è
3.14´ 0.9 ÷ ø

(2)丝杠的转动惯量 JS :
查《数控机床系统改造》可知，对于材料为钢的圆柱形零件，其转动惯量可用以
下公式：

JS = 7.8 ´10-4 D4L
式中： D——圆柱形零件的直径，即丝杠直径（cm） ；
L——圆柱形零件的长度，即丝杠长度。

代入数据， JS =7.8´10 -4 (2.5) 4 ´ 58 »1.83kg.cm2 =18.3N.cm 2

(3)联轴器的转动惯量 JI :
联轴器同样属于圆柱形零件，所以可以运用上面的公式计算其转动惯量，其
中 D=15mm，L=60mm。

JI =7.8´10 -（1.5)4 ´ 6 = 0.024kg.cm 2 =0.24N.cm 2 4

综上所得，总的转动惯量：

JS = JM + (J I + Js ) + G ( L0 ） 2
g 2p

=0.12+（1.83+0.024）+ 300 （ 0.4 ） 2
9.8 2 ´ 3.14
=2.1kg.cm 2
验算惯量匹配，电动机轴向惯量比值应控制在一定的范围内，既不应太大也不应
太小，即伺服系统的动态特性取决于负载特性。为使该系统惯量达到较合理的配

合，一般比值控制在 1/16—1 之间， JM/JS =0.12/2.1»0.06。满足匹配要求。
3.9.2 电机所需的转动力矩计算

快速空载启动时所需力矩

M = M max + M f + M 0
最大切削负载时所需力矩

M = Mat + M f + M 0 + M t
快速进给时所需力矩

M = M f + M0
式中：

Mamax——空载启动时折算到电机轴上的加速力矩；

Ma ——折算到电动机轴上的加速度力矩；

M f ——折算到电机轴上的摩擦力矩；

M0 ——由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩；

Mat ——切削时折算到电机轴上的加速度力矩；

Mt ——折算到电机轴上的切削负载力矩。

1） 由《数控机床系统设计》可知，