數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的回轉(zhuǎn)運動驅(qū)動電機的選擇計算１．數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的簡介1.1回轉(zhuǎn)工作臺的概述回轉(zhuǎn)工作臺是數(shù)控刨臺臥式銑鏜床中不可缺少的重要部件之一，該部件主要用來承載被加工零件的。并完成機床在X坐標方向作直線運動,和在B坐標上作360°回轉(zhuǎn)運動。其優(yōu)點是：可以擴大機床的工藝范圍，縮短加工中的輔助時間和提高零件的加工精度。當零件裝卡于工作臺面上后，除可進行一般的鏜孔、鉆孔、銑削外，還可使零件作軸向移動和運轉(zhuǎn)分度等工序。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺是由床身、滑座、工作臺三個基本大件組成。1.2數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要技術(shù)規(guī)格：（1）回轉(zhuǎn)工作臺的臺面尺寸1600×1800mm（2）回轉(zhuǎn)工作臺的總高度1110mm（3）回轉(zhuǎn)工作臺的載荷10000Kg（4）直線移動行程2000mm（5）回轉(zhuǎn)工作臺快速移動速度10000mm/min（6）回轉(zhuǎn)工作臺快速回轉(zhuǎn)速度4r/min1.3數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)驅(qū)動的設(shè)計主要包括以下二個方面：（1）工作臺回轉(zhuǎn)驅(qū)動的傳動系統(tǒng)設(shè)計；（2）工作臺回轉(zhuǎn)電機的選擇；（3）傳動零件的設(shè)計與校核。這里重點論述驅(qū)動電機的選擇。2.工作臺回轉(zhuǎn)驅(qū)動電機的選擇與計算2.1傳動系統(tǒng)設(shè)計本文所討論的大型回轉(zhuǎn)工作臺的工作面積為1600×1800mm。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)過72：36齒形帶輪，26：1蝸輪、蝸桿傳動，136：17大齒圈和小齒輪的降速，使工作臺快速回轉(zhuǎn)速度達到1.5r/min。2.2工作臺回轉(zhuǎn)電機的選擇2.2.1工作臺回轉(zhuǎn)的傳動比計算i=××=4162.2.2所需回轉(zhuǎn)電機額定轉(zhuǎn)速n=4×416=1664r/min2.2.3工作臺回轉(zhuǎn)的傳動效率的計算η=η×η×η式中：η----軸承的傳動效率，取0.98；η----齒輪的傳動效率，取0.98；η----蝸輪、蝸桿的傳動效率，需進一步計算。η=（《機械設(shè)計》書11-21）式中：γ----普通圓柱蝸桿分度圓柱上的導程角；φ----當量摩擦角，φ=arctanf，其值可根據(jù)滑動速度v由《機械設(shè)計》書上表11-18或表11-19中選取。v==（《機械設(shè)計》書11-22）式中：v----蝸桿分度圓的圓周速度，單位為m/s;d----蝸桿分度圓直徑，單位為mm;n----蝸桿的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。tanγ====（《機械設(shè)計》書11-2）預定蝸輪、蝸桿的模數(shù)m=8,蝸桿直徑d=80mm,蝸輪的齒數(shù)z=26,蝸桿的齒數(shù)z=1所以γ=arctan=arctan=arctan0.1=5.71°蝸桿傳動的標準中心距為a=(d+d)=(q+z)m（《機械設(shè)計》書11-4）則中心距a=144mm，n=624×0.5=312r/min，v=1.31m/s所以φ≈3°。η===0.65考慮到實際工作中蝸輪、蝸桿傳動效率的損失取η=0.5η=η×η×η=0.98×0.98×0.5=0.48。2.2.4工作臺回轉(zhuǎn)時的摩擦力矩已知：工作臺最大載荷重量為W=10000Kg；結(jié)構(gòu)尺寸見圖2。工作臺重量為W=×7.8×10×V=×7.3×10×26×160×180=4100Kg聚四氟乙烯與鑄鐵摩擦系數(shù)為μ=0.05（《機械設(shè)計手冊》122頁）a計算各環(huán)平均半徑RR===643mmR中環(huán)===505.5mmb計算各環(huán)面積SS=π（R－R）=π[（138/2）－（119.2/2）]=3797.7cm2S=π（R－R）=π[（108.8/2）－（93.4/2）]=2445.6cm2c計算各環(huán)導軌正壓力P均布載荷系數(shù)q=（W+W）/S=（10000+4100）/（3797.7+2445.6）=2.26Kg/cm2P=Sq=3797.7×2.26=8582.8KgP=Sq=2445.6×2.26=5527Kgd計算各環(huán)導軌摩擦力矩MM=0.05×P×R=0.05×8582.8×643×10=275.9KgmM=0.05×P×R=0.05×5527×505.5×10=139.7Kgme計算工作臺總摩擦力矩M總M=M+M=275.9+139.7=415.6Kgm=0.4156Kg.cm.s22.4.5折算到馬達軸上的總慣量的計算齒輪傳動時，傳動系統(tǒng)折算到馬達軸上的慣量：圓柱體轉(zhuǎn)動慣量公式：J=對于鋼材：J=×10=0.78×D×L×10(kgf·cm·s)式中：M----圓柱體質(zhì)量，單位為kg；D----圓柱體體積，單位為cm；L----圓柱體長度或厚度，單位為cm；ρ----材料比重，單位為gf/cm3。齒輪齒條傳動時工作臺折算到小齒輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量公式：J=R(kgf·cm·s)式中：R----齒輪分度圓半徑，單位為cm；W----工件及工作臺重量，單位為kgf。齒輪齒條傳動時傳動系統(tǒng)折算到馬達軸上的總轉(zhuǎn)動慣量公式：J=J+J+R(kgf·cm·s)式中：J，J----分別為Ⅰ軸、Ⅱ軸上齒輪的轉(zhuǎn)動慣量，單位為(kgf·cm·s);R----齒輪z分度圓半徑，單位為cm；W----工件及工作臺重量，單位為kgf。所以J=0.78×9.03×11.7×10=0.06(kgf·cm·s)J=0.78×18×8×10=0.66(kgf·cm·s)J=0.78×8×9×10=0.029(kgf·cm·s)J=0.78×22.4×8.5×10=1.67(kgf·cm·s)J=0.78×8.5×7.7×10=0.03(kgf·cm·s)J=J+J+2J+2(J+J)+=0.06+0.66+2×0.029+2×(1.67+0.03)+×=0.242kgf·cm·s根據(jù)J=0.242kgf·cm·s，選SIEMENS-IFT6105-IAC71交流伺服系統(tǒng)此電機額定轉(zhuǎn)速n=2000r/min電機輸出功率為P=8.7KW電機額定轉(zhuǎn)矩為M=3.8kg·m轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量為J=168×10kg·m2=0.171kgf·cm·s通常交流電機轉(zhuǎn)動慣量比J/J≤3倍，此電機J/J=0.242/0.171=1.415（倍），所以選用此電機慣量匹配合理。2.2.6工作臺回轉(zhuǎn)電機的校核根據(jù)機床設(shè)計手冊第三冊的513頁，對于數(shù)控機床而言，因為動態(tài)性能要求較高，所以馬達力矩主要是用于產(chǎn)生加速度的。所以通常可先按式（6.6-63）選擇馬達，要使快速空載啟動力矩小于馬達的最大轉(zhuǎn)矩，即M≤M空載啟動力矩M：M=M+M馬達輸出轉(zhuǎn)矩的最大值，即峰值轉(zhuǎn)矩M：M=λM式中：M----折算到馬達軸上的摩擦力矩，單位為kgf·m；M----馬達額定轉(zhuǎn)矩；λ----馬達轉(zhuǎn)矩的瞬時過載系數(shù)：交流伺服電機λ=1.5~2。所以取λ=2J為折算到馬達軸上的總慣量：J=J+J=0.242+0.171=0.413kgf·cm·s加速度力矩M：M=×10kg·m式中：J----折算到馬達軸上總慣量，單位為kgf·cm·s；T----系統(tǒng)時間常數(shù)，單位為s；n----馬達轉(zhuǎn)速，單位為r/min;n=n，計算M。所以M=J×n×10/9.6T（T=0.2秒）=0.413×2000×10/9.6×0.2=4.3kgf·m折算到馬達軸上的摩擦力矩：M=M/iη==2.1Kg·m即21Nm所以空載啟動力矩M=M+M=4.3+2.1=6.4kgf·m馬達的最大轉(zhuǎn)矩M=λM=2×3.8=7.6k