数控机床伺服电机的选择计算

伺服电机的转矩惯量计算公式伺服电机的转矩惯量计算公式在探讨伺服电机的转矩和惯量计算公式之前，我们先来了解一下什么是伺服电机。

伺服电机是一种能够精准控制位置、速度和加速度的电机，通常被广泛应用于自动化设备、机器人、数控机床等领域。

它具有高速度、高精度和高可靠性的特点，因此在工业生产中扮演着非常重要的角色。

1. 伺服电机的转矩伺服电机的转矩是指电机在运动时所产生的力矩，通常用来描述电机的输出能力。

伺服电机的转矩大小直接影响着其可驱动的负载，因此在实际应用中，我们需要准确地计算出伺服电机的转矩。

在伺服电机的转矩计算中，有一个重要的概念需要引入，那就是转矩常数。

转矩常数是描述电机输出转矩与输入电流之间关系的参数，通常用KT表示。

它的单位是N·m/A，表示在给定电流下电机能够输出的转矩大小。

转矩常数的计算方法是通过实际测试得到的，可以通过将电机固定在特定的支架上，给定一定的电流，测量电机输出的转矩大小，然后通过计算得到转矩常数。

在实际应用中，获取准确的转矩常数对于伺服电机的控制非常重要。

2. 伺服电机的惯量在伺服电机的转矩计算中，还有一个重要的参数需要引入，那就是惯量。

惯量是描述物体抵抗运动状态改变的能力，通常用J表示，单位是kg·m²。

对于伺服电机来说，惯量越大，表示电机对于速度和位置的改变越难，因此其加速度和减速度就会越小。

在伺服电机的惯量计算中，通常有两种情况需要考虑，一种是转动惯量，另一种是质量惯量。

转动惯量描述了物体绕其旋转轴旋转的惯性，通常用Jr表示；而质量惯量描述了物体对于线性运动的惯性，通常用Jm表示。

在实际应用中，我们需要根据伺服电机的实际结构和运动方式来计算出相应的惯量值。

3. 伺服电机的转矩惯量计算公式在实际应用中，我们需要根据伺服电机的转矩和惯量参数来计算其所需的控制参数，从而实现精准的控制。

伺服电机的转矩和惯量计算公式如下：控制所需的转矩 = 负载转矩 + 加速度转矩 + 摩擦转矩 + 重力转矩其中，负载转矩表示外部负载对电机所产生的转矩，通常由实际应用中的载荷参数计算得到；加速度转矩表示电机在加速和减速过程中产生的转矩，可以通过伺服电机的惯量和加速度参数来计算得到；摩擦转矩表示电机在运动中克服摩擦力所产生的转矩；重力转矩表示电机在垂直方向上所受到的重力影响所产生的转矩。

数控机床伺服电机选型杨小娟【摘要】以龙门式雕铣机伺服电机的选择为例,详细介绍了进给伺服电机的选择过程.通过计算转速、负载惯量、加速扭矩和重载切削扭矩等,结合安川电机的相关参数,以实例说明进给轴应选择的电机型号.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2019(032)004【总页数】3页(P189-190,198)【关键词】电机选择;负载惯量;切削扭矩【作者】杨小娟【作者单位】沈阳优尼斯智能装备有限公司,辽宁沈阳 110141【正文语种】中文【中图分类】TH1220 引言龙门式雕铣机广泛应用于铝金属门框及工艺品的加工领域。

机床横梁的驱动为双电机驱动(Y轴)，滑鞍的移动为单电机驱动(X轴)，溜板的移动为单电机驱动(Z)，主轴为电主轴。

加工中心的性能很大程度上取决于进给伺服系统的性能，进给轴伺服电机的选择直接影响机床的精度、快速反应性等技术指标。

所以进给轴伺服电机的选择是机床设计考虑的关键问题[1]。

1 伺服电机的选型一般来说伺服电机的选型主要从惯量匹配，加速扭矩和负载扭矩三方面来进行选型。

1.1 Y轴伺服电机的选型各轴进给速度：1～15000 mm/min，快移速度20 000 mm/min，丝杠型号：FSI4010，直径40 mm，长度2 460 mm，螺距10 mm，直线导轨型号：HGL30-CA,摩擦系数取0.004；Y轴两驱动跨距1 948 mm，工作台边缘距丝杠中心距离为324 mm。

设备简图见图1。

图1 设备简图(1) Y1、Y2轴受力分析当主轴在工作台边缘时Y1、 Y2轴负载最大，工作台边缘距Y1，丝杠中心距离为324 mm，两驱动跨距1 948 mm,横梁重量1 000 kg,主轴及溜板重量500 kg。

则(2) 负载惯量计算确定丝杠的转动惯量J丝杠：=0.00485(kg·m2)折算移动部件的转动惯量：联轴节转动惯量为0.0004，可得负载的转动惯量为：J负载=J丝杠+J移动+J联轴节=0.00485+0.00233+0.0004=0.0076(kg·m2)(3) 计算空载加速扭矩水平轴的摩擦负载扭矩Tf：注：线轨拖动摩擦系数取0.004。

1 引言现代机电行业中经常会碰到一些复杂的运动，这对电机的动力荷载有很大影响。

伺服驱动装置是许多机电系统的核心，因此，伺服电机的选择就变得尤为重要。

首先要选出满足给定负载要求的电动机，然后再从中按价格、重量、体积等技术经济指标选择最适合的电机。

设计时进给伺服电机的选择原则是：首先根据转矩－速度特性曲线检查负载转矩，加减速转矩是否满足要求，然后对负载惯量进行校合，对要求频繁起动、制动h的电机还应对其转矩均方根进行校合，这样选择出来的电机才能既满足要求，又可避免由于电机选择偏大而引起的问题。

本文主要叙述了针对VMC 750立式加工中心的功能要求和规格参数，对各轴的伺服电动机进行计算选择，确定FANUC伺服电动机的型号和规格大小，并给出数据表。

同时在论文中简述了各数据的计算公式以及数据计算例子。

让读者能够直观的了解VMC750的伺服电机的数据信息，并知道如何根据一台加工中心的功能要求和规格参数进行数据计算，来选择合适的伺服电机。

2.选择电动机时的必要计算在伺服电机选型计算当中其主要数据包括：负载/ 电机惯量比，加减速力矩，切削负载转矩，连续过载时间等几方面的内容，本节内容便为大家简述了以上重要数据的计算方式。

2．1 负载/ 电机惯量比正确设定惯量比参数是充分发挥机械及伺服系统最佳效能的前提，此点在要求高速高精度的系统上表现尤为突出，伺服系统参数的调整跟惯量比有很大的关系，若负载电机惯量比过大，伺服参数调整越趋边缘化，也越难调整，振动抑制能力也越差，所以控制易变得不稳定；在没有自适应调整的情况下，伺服系统的默认参数在1~3 倍负载电机惯量比下，系统会达到最佳工作状态，这样，就有了负载电机惯量比的问题，也就是我们一般所说的惯量匹配，如果电机惯量和负载惯量不匹配，就会出现电机惯量和负载惯量之间动量传递时发生较大的冲击；下面分析惯量匹配问题。

TM - TL = ( JM + JL ) α（1）式中，TM———电机所产生的转矩；TL———负载转矩；JM———电机转子的转动惯量；JL———负载的总转动惯量；α———角加速度。

伺服电机选型指南伺服电机是一种能够精准控制位置、速度和加速度的电动机，广泛应用于机器人、自动化设备、数控机床、医疗设备等领域。

选型合适的伺服电机对于机械设备的性能和稳定性有着重要的影响。

本文将从电机的参数、性能、适用环境等方面介绍伺服电机的选型指南。

一、电机参数1.功率：功率是电机输出能力的重要指标，根据设备的工作负载和所需功率大小选择合适的电机功率。

一般来说，电机的额定功率应大于设备最大负载功率的1.2倍左右。

2.转矩：电机转矩是指电机输出的扭矩大小，与设备的负载特性密切相关。

根据设备所需的最大转矩选择合适的电机转矩。

一般来说，电机的额定转矩应大于设备最大负载转矩的1.2倍左右。

3.转速：电机转速是指电机输出的转速大小，与设备运动速度有关。

根据设备所需的最大转速选择合适的电机转速。

一般来说，电机的额定转速应大于设备最大运动速度的1.2倍左右。

4.控制精度：伺服电机能够实现更高的控制精度和位置重复性，根据设备所需的控制精度选择合适的伺服电机。

一般来说，控制精度为±0.01°的伺服电机可以满足大多数应用的需求。

二、电机性能1.动态响应：动态响应是指伺服电机在响应控制指令时的速度和加速度特性。

对于需要快速响应和高加速度的应用，选择具有较好动态响应性能的伺服电机。

2.脉冲宽度调制（PWM）频率：PWM频率决定了电机控制的精度和稳定性，一般来说，选择具有较高PWM频率的伺服电机可以实现更精准的控制效果。

3.调速范围：伺服电机的调速范围指的是从最低转速到最高转速的比值，较大的调速范围能够满足更广泛的应用需求。

4.效率：电机的效率是指电机输出功率与输入功率之比，高效率的电机能够降低能源消耗和热量排放。

三、适用环境1.温度：伺服电机的工作温度范围应与设备所处环境温度相匹配，一般来说，工作温度范围为-20°C到40°C的伺服电机可以适应大多数应用环境。

2.湿度：对于湿度较高的工作环境，选择具有较高防潮性能的伺服电机。

论FANUC数控机床的伺服设定及调整进入二十一世纪，数控机床在工业上的应用越来越广泛，我国的数控机床占有量已经排名世界前列。

在众多数控系统中，FANUC数控系统是目前国内也是世界上市场占有率最高的数控系统，虽然FANUC数控系统的可靠性非常高，但是由于目前国内的操作工对数控机床的保养及维修技术不够精通，经常出现对数控机床的误操作或者数据的误删除，从而导致数控设备的故障。

伺服报警是FANCU数控机床常见的报警之一，文章通过对伺服系统原理以及伺服参数设定的讲解让操作者对FANUC伺服系统的设定及调整有个基础的认识，从而可以使操作者能对一些常见的伺服报警进行处理。

标签：FANUC；数控机床；数控维修；伺服参数；伺服调整1 伺服系统基本参数的设置FSSB中文全称为高速串行伺服总线，将CNC控制器和多个伺服放大器通过高速串行伺服总线用一根光缆进行连接，从而提高伺服运行的可靠性。

使用高速串行伺服總线对进给轴进行控制时，需要设定如下的参数：No.1023、No.1905、No.1936、1937、No.14340～14349、No.14376～14391。

设定这些参数的方法有如下3种。

1.1 手动设定1首先设定参数No.1023，从而默认的轴设定完成。

由此就不需要设定参数（No.1905，No.1936、1937，No.14340～14349，No.14376～14391），也不会进行自动设定。

但是此项设定方法设定的参数不完整。

1.2 手动设定2直接输入所有参数（No.1023，No.1905，No.1936、1937，No.14340～14349，No.14376～14391）。

1.3 自动设定进入伺服设定画面，设定轴和放大器的关系，数控系统进行轴设定的自动计算，即自动设定相关参数（No.1023，No.1905，No.1936、1937、No.14340～14349，No.14376～14391）。

2 伺服参数的设置2.1 设定编码器类型和选择设定方式参数1815#5 数控系统是否使用分离型脉冲编码器0：不使用半闭环时1：使用全闭环时参数1902#1 FSSB的设定方式为自动时0：自动设定未完成1：自动设定已完成（1902#O设为0并重启后自动置1）参数1902#0 0：FSSB的设定方式为自动方式1：FSSB的设定方式为手动方式2.2 进入伺服设定画面“伺服设定”页面中各项目含义如下所示。

滚珠丝杆和伺服电机的选型摘要：滚珠丝杆传动系统是以滚珠作为滚动体的滚动螺旋传动的一个整体，它的作用是将回转运动转化成直线运动或者相反。

随着伺服电机的发展，滚珠丝杆和伺服电机的结合将广泛应用与数控机床，加工中心，电子设备，仪表仪器等高精度行业中。

文章将通过例子来探讨滚珠丝杆和伺服电机的选型。

关键词：滚珠丝杆；伺服电机现以水平往返使用滚珠丝杆做高速搬运装置和已知条件如表1所示说明滚珠丝杆和伺服电机的选型。

表一：工作台质量m1 550kg工件质量max m2 150kg行程长度 l 1250mm最大速度 vmax 1500mm/s加速时间 t1 0.5s匀速时间 t2 0.36s减速时间 t3 0.5s每分钟行程次数 n无效行程0.1mm定位精度±0.1反复定位精度±0.03mm最小进给量s 0.02mm工作寿命时间t 25000h减速机减速比1导向面的摩擦系数0.01导向面的阻力140n（一）导程精度及轴向间隙的选择为了得出定位精度为±0.1/1300mm，导程精度必须在±0.1/1300mm以上，因此查看滚珠丝杆的精度等级，初选t5（±0.1/1300mm）.（二）轴向间隙（预压）的选择因无效行程在0.1mm以下，而在水平运动，轴向负荷方向变化，所以轴向间隙精度要小于无效行程。

选用精密滚珠丝杆，轴向间隙选用0～0.05mm。

（三）滚珠丝杆轴的选择1．丝杆轴长度：假定螺母长100mm，丝杆末端长度75mm，根据行程1250mm，初选丝杆长度为1550mm。

2．导程选择：马达额定转速为3000min-1，而最高速度为1.5m/s。

所以丝杆的导程为：mm所以丝杆导程必须大于30mm。

初选导程为40mm为了满足最小进给量0.01mm，所以马达每转一圈的最小分辨率必须为：40/0.02=2000p/rev3．丝杆直径的选择：根据以上条件，选择精密滚珠丝杆直径为40mm，导程为40mm。