伺服电机选型-X轴电机.docx

2.1机械部分改造的技术要求
对于机床的数控化改造，机械部分改造的技术要求如下：
齿轮副
一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。
安全防护
机床改造必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。
机械图：

改造后的机床基本参数：
X轴方向工作台的重量为360Kg
Y轴方向工作台的重量为560Kg
Z轴方向工作台的重量为760Kg
所能加工最大工件重量为450Kg
Wx(360+450=810Kg)
Wy(810+200=1010Kg)
Wz(1010+200=1210Kg)
滚珠丝杠长度确定
滚珠丝杠按要求有效行程为630mm
设计后丝杠总长为1200mm
工作台最高移动速度Vmax=6（m/min）
主轴电机功率P=7.5KW额定转速N=1440（r/min）
定位精度：
最大行程内行程误差=0.035mm
失位量=0.045mm
滚珠丝杠的支持方式为（固定----支持）
滚珠丝杠的选择
设工作台快移速度为Vmax=6m/min
伺服电机转速Nmax=3000r/min

式中，Ph——丝杠导程
此处为了安全考虑Ph取8mm
X轴进给系统的设计计算
切削力计算
最大切削功率

式中，PQ——主电动机功率
η——主传动系统的总效率，一般为0.7~0.85，这里取η=0.8

切削功率应在各种加工情况下经常遇到的最大切削力（或转矩）和最大切削速度（或转矩）来计算，即
PQ=FcV10-3/60
式中，Fc——主切削力
V——最大切削线速度。

按用硬质合金刀具半精铣钢件时的速度取v=100mm/min

在一般外圆铣削时

式中，Fx——纵向切削力
Fy——横向切削力
FZ——垂直方向切削力
纵向导轨为燕尾形导轨
纵向进给切削力

式中，K——考虑颠覆力矩影响的试验系数，K=1.4。
f’——导轨上的摩擦因数，取f’=0.05
Wx——纵向工作台+工件重量
滚珠丝杠平均转速的计算
最大切削力的进给速度VS（r/min），可取最高进给速度的1/2~1/3（取为1/2），丝杠导程为Ph则滚珠丝杆平均转速为

滚珠丝杠寿命的计算
丝杠寿命取t=20000h(2班制10h)则丝杠计算寿命

则滚珠丝杠副承受最大当量动载荷

试着选取滚珠丝杠
试选取的滚珠丝杠型号CMD4008—5，此类型的滚珠丝杠公称直径d0=40mm,导程Ph=6mm,钢球直径Dw=4.763mm,丝杠外径d=39.5,螺纹底径d1=34.2，其额定动载荷为37063N，强度足够，钢球循环系列数为1x2.5x2。
校核
滚珠丝杠副刚度的验算，主要是验算丝杠的拉伸或压缩变形量δ1、滚珠与
螺纹滚道接触变形量δ2和支承滚珠丝杠轴承的轴向接触变形δ3之和应不大于机床精度所允许变形量的1/2。否则，应考虑选用大直径的滚珠丝杠副。滚珠丝杠的变形量计算步骤如下：
丝杠的拉伸或压缩变形量

式中，∆Ph——工作负载Fm引起导程Ph的变化量
E——弹性模量．E=2.1xl05(N／mm2)
A——丝杠横截面积
由于两端均采用角接触球轴承，且丝杠又进行可预紧，故其拉压刚度可比一端固定的丝杠提高4倍。其实际变形量为

（2）滚珠与螺纹滚道间接触变形
滚珠丝杠副及轴承均进行预紧，滚珠与螺纹滚珠道接触变形
feABS()COUNT()

式中Z∑——滚珠数量，
J——圈数；
K——列数；
z——每圈螺纹滚道内的滚珠数。
Fa——丝杠预紧力，为动载荷的1/10
对于CMD4006–5

这里取整为131

因为丝杠加有预紧力，δ2可减少1/2，因此实际变形量

（3）支承滚珠丝杠的轴承轴向接触形变
支承滚珠丝杠的轴承为8107型推力球轴承，几何参数为d1=35mm,滚动体直径dQ=6.35mm，滚动体数量ZQ=18。轴承的轴向接触变形

因施加预紧力，故实际变形量

因此

所以所选的丝杠需要预紧
伺服电机选型
减速比1/1(直接连接)

丝杠螺距8mm、输送重量810Kg、推力0Kg
1.最大移动速度（V）
减速比1/1、电机轴旋转速度3000[r/min]时:

2.对电机轴换算的负载惯性矩(JL)
丝杠长度为1200mm、直径为Ø40mm

输送重量810Kg

对电机换算的负载转矩（TL）
输送重量810Kg、摩擦系数（µ）0.1、机械效率（η）0.9

容量选择条件

选择电机
1FK7080-5AF71-1