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§6负载惯量限制
负载惯量的大小对于伺服系统的动态性能及快进加减速时间有很大影响。对于大的负载惯量,当指令速度改变时,电机需要更长的时间达到指令速度,当多轴联动进行圆弧插补切削时,跟踪误差就大于较小惯量时的情况从而影响加工精度。
通常,当负载惯量小于电机转子惯量时,上述问题不会出现。如果大于转子惯量3倍,动态影响就会变差,用于加工普通金属的机械,还不存在任何实际问题。不过,在诸如以高速加工各种形状复杂的木材的木工机械等特殊场合,最好使负载惯量小于转子惯量。当负载惯量大于转子惯量3倍时,就会牺牲响应时间。如果大大超过3倍,恐怕超出伺服放大器的参数调整范围,因此,应避免这种使用。由于机械设计限制,而无法小于3倍转子惯量时。
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f附录2负载转矩计算
施加于电机轴上的负载转矩通常用以下简单公式计算。
FlTL2Tc
式中:TL电机轴上的负载转矩(Kgcm)
F需要使滑台(工作台或刀架)以轴向运动的力(Kg)η传动系统的效率。
l电机轴每转机械移动量
Tc不包含在“η”内的滚珠丝杠副,轴承等部件折算到电机轴上的摩擦转矩。F取决于工作台重量,摩擦系数,水平或垂直方向的切削推力,垂直轴场合是否配重平衡等因素。在水平方面使用场合,F值大小下图所给举例计算如下:
非切削时间:FWfg切削时间:FFcWfgFCf
式中:W:滑台重量(工作台及工件)(Kg)
μ摩擦系数fg拉紧销拉紧力Fc由切削力产生的反向推力(Kg)Fcf工作台相对导轨表面由切削运动而产生的力(Kg)
计算转矩时,务必注意如下几点:(1)必须充分考虑由于拉紧销的夹紧产生的摩擦转矩。一般来说,由滑动体的重量和摩擦
系数计算出的转矩值很小。请务必注意由于拉紧销的夹紧力及滑台表面的精度而产生的转矩。(2)有两种情况不可忽略,一种是由于滚珠和滚珠螺母的预紧力引起的滚动接触部件的摩擦转矩,另一种是丝杠的预紧力产生的摩擦转矩。特别对于小型机械来讲,此转矩对整个转矩有很大影响,因此,必须加以考虑。(3)必须考虑由于切削反作用力引起的滑动表面摩擦力的增大因素。一般来说,切削反作用力的吸收点与驱动力的吸收点不在同一位置,滑动体表面的负载就会由于吸收大的
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f切削反作用力而产生的运动而增大,如下图所示。计算切削过程中的转矩时,必须考虑由于这种负载而引起的摩擦转矩的增大。
(4)进给速率对摩擦转矩产生很大影响。必须对不同速度下摩擦力的变化,工作台支撑体(滑台,滚动体,静压),r
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