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伺服電機(jī)計(jì)算選擇應(yīng)用實(shí)例 伺服電機(jī)計(jì)算選擇應(yīng)用實(shí)例 1． 選擇電機(jī)時(shí)的計(jì)算條件 本節(jié)敘述水平運(yùn)動(dòng)伺服軸（見(jiàn)下圖）的電機(jī)選擇步驟。 例：工作臺(tái)和工件的 W ：運(yùn)動(dòng)部件（工作臺(tái)及工件）的重量（kgf）=1000 kgf 機(jī)械規(guī)格 μ ：滑動(dòng)表面的摩擦系數(shù)=0.05 π ：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括滾珠絲杠）的效率=0.9 fg ：鑲條鎖緊力（kgf）=50 kgf Fc ：由切削力引起的反推力（kgf）=100 kgf Fcf ：由切削力矩引起的滑動(dòng)表面上工作臺(tái)受到的力（kgf） =30kgf Z1/Z2： 變速比=1/1 例：進(jìn)給絲杠的（滾珠 Db ：軸徑=32 mm 絲杠）的規(guī)格 Lb ：軸長(zhǎng)=1000 mm P ：節(jié)距=8 mm 例：電機(jī)軸的運(yùn)行規(guī)格 Ta ：加速力矩（kgf.cm） Vm :快速移動(dòng)時(shí)的電機(jī)速度(mm-1)=3000 mm-1 ta :加速時(shí)間(s)=0.10 s Jm :電機(jī)的慣量(kgf.cm.sec2) Jl :負(fù)載慣量(kgf.cm.sec2) ks :伺服的位置回路增益(sec-1)=30 sec-1 1.1 負(fù)載力矩和慣量的計(jì)算 計(jì)算負(fù)載力矩 加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出: FL 2πη Tm = + Tf Tm :加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩(Nm) F :沿坐標(biāo)軸移動(dòng)一個(gè)部件(工作臺(tái)或刀架)所需的力(kgf) L :電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距離=P(Z1/Z2)=8 mm Tf :滾珠絲杠螺母或軸承加到電機(jī)軸上的摩擦力矩=2Nm 無(wú)論是否在切削，是垂直軸還是水平軸，F(xiàn)值取決于工作臺(tái)的重量，摩擦系數(shù)。若坐標(biāo)軸是垂直軸，F(xiàn)值還與平衡錘有關(guān)。對(duì)于水平工作臺(tái)，F(xiàn)值可按下列公式計(jì)算： 不切削時(shí)： F = μ（W+fg） 例如： F=0.05(1000+50)=52.5 (kgf) Tm = (52.50.8) / (2μ0.9)+2=9.4(kgf.cm) = 0.9(Nm) 切削時(shí): F = Fc+μ(W+fg+Fcf) 例如: F=100+0.05(1000+50+30)=154(kgf) Tmc=(1540.8) / (2μ0.9)+2=21.8(kgf.cm) =2.1(Nm) 為了滿(mǎn)足條件1，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)單選擇電機(jī)，其負(fù)載力矩在不切削時(shí)應(yīng)大于0.9（Nm），最高轉(zhuǎn)速應(yīng)高于3000（min-1）?？紤]到加/減速，可選擇α2/3000（其靜止時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩為2.0 Nm）。 注 計(jì)算力矩時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)： ?？紤]由鑲條鎖緊力（fg）引起的摩擦力矩 根據(jù)運(yùn)動(dòng)部件的重量和摩擦系數(shù)計(jì)算的力矩通常相當(dāng)小。鑲條鎖緊力和滑動(dòng)表面的質(zhì)量對(duì)力矩有很大影響。 。滾珠絲杠的軸承和螺母的預(yù)加負(fù)荷，絲杠的預(yù)應(yīng)力及其它一些因素有可能使得滾動(dòng)接觸的Fc相當(dāng)大。小型和輕型機(jī)床其摩擦力矩會(huì)大大影響電機(jī)的承受的力矩。 ?？紤]由切削力引起的滑動(dòng)表面摩擦力（Fcf）的增加。切削力和驅(qū)動(dòng)力通常并不作用在一個(gè)公共點(diǎn)上如下圖所示。當(dāng)切削力很大時(shí)，造成的力矩會(huì)增加滑動(dòng)表面的負(fù)載。 當(dāng)計(jì)算切削時(shí)的力矩時(shí)要考慮由負(fù)載引起的摩擦力矩。 。進(jìn)給速度會(huì)使摩擦力矩變化很大。欲得到精確的摩擦力矩值，應(yīng)仔細(xì)研究速度變化，工作臺(tái)支撐結(jié)構(gòu)（滑動(dòng)接觸，滾動(dòng)接觸和靜壓力等），滑動(dòng)表面材料，潤(rùn)滑情況和其它因素對(duì)摩擦力的影響。 。機(jī)床的裝配情況，環(huán)境溫度，潤(rùn)滑狀況對(duì)一臺(tái)機(jī)床的摩擦力矩影響也很大。大量搜集同一型號(hào)機(jī)床的數(shù)據(jù)可以較為精確的計(jì)算其負(fù)載力矩。調(diào)整鑲條鎖緊力時(shí)，要監(jiān)測(cè)其摩擦力矩，注意不要產(chǎn)生過(guò)大的力矩。 計(jì)算負(fù)載慣量 與負(fù)載力矩不同，負(fù)載慣量可以精確地算出。由電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 驅(qū)動(dòng)的物體的慣量形成電機(jī)的負(fù)載慣量，無(wú)論該物體是轉(zhuǎn)動(dòng)還是沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。對(duì)各運(yùn)動(dòng)物體分別計(jì)算其慣量，然后按一定規(guī)則將各物體的慣量加在一起，即可得出總慣量。總慣量可按下述方法計(jì)算： 圓柱體（滾珠絲杠，齒輪， 聯(lián)軸節(jié)等）的慣量計(jì)算 圓柱體繞其中心軸回轉(zhuǎn)的慣量可按下式計(jì)算： πγ 32980 J = D b4Lb （kgf.Cm.s2） J : 慣量(kgf.cm.s2) γ ：物體的比重（kg/cm3） Db ：直徑（cm） Lb ：長(zhǎng)度（cm） 若物體的材料是鐵（其比重為7.810-3kg/cm3）, 則慣量的近似值為： J=0.7810-6Db4Lb （kgf.cm.s2） 例如: 滾珠絲杠的Db為32mm，Lb為1000mm，其慣量為Jb為： J = 0.7810-63.24100 = 0.0082(kg.cm.s2) L 2π W 980 沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體(工 作臺(tái),工件等)的慣量 J = ( )2 (kgf.cm.s2) W :沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的重量(kg) L :電機(jī)一轉(zhuǎn)物體沿直線(xiàn)的移動(dòng)距離(cm) 例如: 工作臺(tái)和工件的W為1000kg，L為8mm，則其慣量計(jì)算得： JW = 1000/980（0.8/2/π）2 = 0.0165(kgf.cm.s2) 速度高于或低于電機(jī) 軸速的物體的慣量(慣量的折算) 慣量J0折算到電機(jī)軸上后的計(jì)算方法如下: Z1 Z2 J = ( )J0 (kgf.cm.s2) J0 :折算前的慣量(kgf.cm.s2) 回轉(zhuǎn)中心偏離軸心 的圓柱體的慣量 M 980 J = J0＋ R2 (kgf.cm.s2) J0 :圍繞圓柱體中心回轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgf.cm.s2) M :物體的重量(kg) R :回轉(zhuǎn)半徑(cm) 上述公式用于計(jì)算大齒輪等零件的慣量。為了減小重量和慣量，這些零件的結(jié)構(gòu)都是中空的。上述計(jì)算的慣量值的和是電機(jī)加速的負(fù)載慣量J。 上述例子計(jì)算得到的JB及JW的和就是負(fù)載慣量J L。 J L= 0.0082＋0.0165 = 0.0247(kgf.cm.s2) 對(duì)負(fù)載慣量的限制 負(fù)載慣量對(duì)電機(jī)的控制特性和快速移動(dòng)的加/減速時(shí)間都有 很大影響。負(fù)載慣量增加時(shí)，可能出現(xiàn)以下問(wèn)題：指令變化后，需要較長(zhǎng)的時(shí)間達(dá)到新指令指定的速度。若機(jī)床沿著兩個(gè)軸高速運(yùn)動(dòng)加工圓弧等曲線(xiàn)，會(huì)造成較大的加工誤差。 負(fù)載慣量小于或等于電機(jī)的慣量時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。若負(fù)載慣量為電機(jī)的3倍以上，控制特性就會(huì)降低。實(shí)際上這對(duì)普通金屬加工機(jī)床的工作的影響不大，但是如果加工木制品或是高速加工曲線(xiàn)軌跡，建議負(fù)載慣量要小于或等于電機(jī)的慣量。 如果負(fù)載慣量比3倍的電機(jī)慣量大的多，則控制特性將大大下降。此時(shí)，電機(jī)的特性需要特殊調(diào)整。使用中應(yīng)避免這樣大的慣量。若機(jī)械設(shè)計(jì)出現(xiàn)這種情況，請(qǐng)與FANUC聯(lián)系。 1．2 加速力矩的計(jì)算 按下步驟計(jì)算加速力矩： 計(jì)算加速力矩：步驟1 假定電機(jī)由NC控制加/減速，計(jì)算其加速度。將加速度乘 以總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（電機(jī)的慣量 + 負(fù)載慣量），乘積就是加速力矩。計(jì)算式如下。 直線(xiàn)加/減速 1 ta Vm 60 Ta = 2π Jm（1-e-ks。ta）+ 1 ta Vm 60 + 2π JL（1-e-ks。ta）η 1 Taks Vr = Vm{1- (1- e-ks。ta )} Ta :加速力矩(kgfcm) Vm :電機(jī)快速移動(dòng)速度(min-1) ta :加速時(shí)間(sec) Jm :電機(jī)的慣量(kgf.cm.s2) JL :負(fù)載的慣量(kgf.cm.s2) Vr :加速力矩開(kāi)始下降的速度(與Vm不同) (min-1) Ks :位置回路的增益(sec-1) η :機(jī)床的效率 例子: 在下列條件下進(jìn)行直線(xiàn)加/減速： 電機(jī)為α2/3000。首先計(jì)算電機(jī)和負(fù)載慣量，然后計(jì)算 加速轉(zhuǎn)矩。電機(jī)慣量Jm為0.0061(kgf.cm.s2)，Vm為3000(min-1)，ta為0.1(s),ks為30(sec-1)，JL=0.0247(kgf.cm.s2)。 Ta = 3000/60 2π1/0.10.0061（1-e-300.1）+ + 3000/602π1/0.10.0247（1-e-300.1）0.9 = 100.1(kgf.cm.) = 9.81(Nm) 由α2/3000的速度-轉(zhuǎn)矩特性可以看到，9.81（Nm）的加速 力矩處于斷續(xù)工作區(qū)的外面（見(jiàn)上面的特性曲線(xiàn)和電機(jī)的數(shù)據(jù)單）。（α2/3000的力矩是不夠的。） 如果軸的運(yùn)行特性（如，加速時(shí)間）不變，就必須選擇大電機(jī)。比如，選擇α3/3000（Jm為0.02 kgf.cm.s2），重新計(jì)算加速力矩如下： Ta = 123.7(Kg.cm) = 12.1(Nm) Vr = 2049(min-1) 由該式可知，加速時(shí)，在轉(zhuǎn)速2049(min-1)時(shí)，要求加速力矩為12.1 Nm。由上面的速度-力矩特性可以看出，用α3/3000 電機(jī)可滿(mǎn)足加速要求。由于已將電機(jī)換為α3/3000，則法蘭盤(pán)尺寸已經(jīng)變?yōu)?30mm130mm。若機(jī)床不允許用較大電機(jī)，就必須修改運(yùn)行特性，例如，使加速時(shí)間延長(zhǎng)。 不控制加/減速時(shí) 速度 指令 轉(zhuǎn)矩 Vm Ta ta 時(shí)間 Vm 速度 公式為： 1 ta Vm 60 Ta = 2π （Jm+JL） 1 ks Ta = 計(jì)算加速力矩：步驟2 為了得到電機(jī)軸上的力矩T，應(yīng)在加速力矩Ta上增加Tm （摩擦力矩）。 T = Ta+Tm T = 12.1(Nm)+0.9(Nm) = 13.0 (Nm) 計(jì)算加速力矩：步驟3 核算上面步驟2計(jì)算出的力矩T應(yīng)小于或等于放大器已限 定的力矩。用相應(yīng)電機(jī)的速度-轉(zhuǎn)矩特性和數(shù)據(jù)單核算由步驟1算得的Vr時(shí)的T應(yīng)在斷續(xù)工作區(qū)內(nèi)。 因?yàn)閂r為2049(min-1)，T為13.0(Nm)，用指定的時(shí)間常數(shù)加速是可能的（條件2）。 1．3 計(jì)算力矩的均方根值 計(jì)算快速定位頻率 繪制快速定位一個(gè)周期的速度-時(shí)間和轉(zhuǎn)矩-時(shí)間圖，如下 圖。普通切削時(shí)，快速定位的頻率不會(huì)有問(wèn)題；但是，對(duì)于 有些頻繁快速定位的機(jī)床必須檢查加/減速電流是否會(huì)引起 電機(jī)過(guò)熱。 根據(jù)力矩-時(shí)間圖可以得到一個(gè)運(yùn)行周期的加于電機(jī)上力矩 的均方根值。對(duì)該值進(jìn)行核算，確保要小于或等于電機(jī)的額 定力矩（條件3）。 （Ta+Tm）2 t2+Tm2t2+（Ta-Tm）2t1+To2t3 t0 Trms = Ta ：加速力矩 Tm ：摩擦力矩 To ：停止時(shí)的力矩 如果Trms小于或等于電機(jī)靜止時(shí)的額定力矩（Ts），則選擇 的電機(jī)可以使用。（考慮到發(fā)熱系數(shù)，核算時(shí)靜止力矩應(yīng)為 實(shí)際靜止額定力矩的90%。 例子： 在下列條件下選用α3/3000（Ts=31 kgf.cm）=3.0Nm的電機(jī)：Ta=12.1 Nm,；Tm=To=0.9 Nm；t1= 0.1 s；t2=1.8s；t3=7.0s。 （12.1+0.9）20.1+0.921.8+(12.1-0.9)20.1+0.927 t0 Trms = = 20.2 Nm ＜ Ts0.9=2.90.9=2.61 Nm 因此，用α3/3000電機(jī)可以滿(mǎn)足上述運(yùn)行條件。（條件3） 計(jì)算在一個(gè)負(fù)載變化的 若負(fù)載（切削負(fù)載，加/減速度）變化頻繁，其力矩-時(shí)間圖 工作周期內(nèi)的轉(zhuǎn)矩Trms 如下圖所示。用該圖計(jì)算出力矩的均方根值后進(jìn)行核算，和 上述一樣，使其小于或等于電機(jī)的額定力矩。 1．4 計(jì)算最大切削 核算工作臺(tái)以最大切削力矩Tmc運(yùn)動(dòng)的時(shí)間（在負(fù)荷期間 力矩的負(fù)荷百分比 或ON的時(shí)間）要在希望的切削時(shí)間內(nèi)。（條件5） 如果切削時(shí)加于電機(jī)軸上的Tmc（最大負(fù)載力矩）--由1.1 算得的—小于電機(jī)的靜止額定力矩(Tc)與α(熱效率)的乘積，則所選電機(jī)可以滿(mǎn)足連續(xù)切削。若Tmc大于該乘積（Tmc＞Tcα），則按下述步驟計(jì)算負(fù)荷時(shí)間比（ton）。Tmc可以在整個(gè)切削周期內(nèi)加到電機(jī)上。（假設(shè)α為0.9，考慮機(jī)床運(yùn)行條件計(jì)算負(fù)荷百分比。） Tmc＜Tcα 可用最大切削力矩連續(xù)運(yùn)行（用最大切削力矩運(yùn)行的周期負(fù)荷百分比是100%）。 Tmc＞Tcα 根據(jù)下圖和公式計(jì)算周期負(fù)荷的百分比。 例如： 如1.1的計(jì)算結(jié)果： Tmc=21.8 kgf.cm=2.1 Nm OS: Tc=30 kgf.cm=2.9 Nm 2.90.9=2.6 Nm＞2.1 Nm=Tmc 連續(xù)切削不會(huì)有問(wèn)題。 計(jì)算最大切削力矩的 周期負(fù)荷百分比 用1.3所述的方法計(jì)算一個(gè)切削周期內(nèi)力矩的均方根值，指定時(shí)間ton和toff，以使均方根值不要超過(guò)靜止額定力矩Tc與熱效率α的乘積。則最大切削力矩的周期負(fù)荷百分比計(jì)算如下： ton T 最大切削力矩的（Tmc）周期負(fù)荷百分比= 100% 例如： 假設(shè)Tmc=4.0 Nm；Tm=0.9 Nm 4.02ton+0.92toff ton+tof ＜ 2.6 Nm 1 1.6 ton toff 因此 ＜ 即，非切削時(shí)間與切削時(shí)間的百分比為1.6，或更大一些。 周期負(fù)荷的百分比為： ton toff 100 = 38.5% 所以，α3/3000電機(jī)滿(mǎn)足上述選擇條件1—5。 3 電機(jī)的選擇 根據(jù)加于電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載，快速運(yùn)動(dòng)速度，系統(tǒng)的分辨率等 條件選擇電機(jī)。本節(jié)后面的“伺服電機(jī)的選擇數(shù)據(jù)表”，可 以幫助正確地選擇。 將機(jī)床的數(shù)據(jù)添在表的1-3組中，寄到我公司的代表處，他 們將負(fù)責(zé)填寫(xiě)表中4-8組的電機(jī)數(shù)據(jù)，并將表寄回。表中數(shù) 據(jù)在3.1和3.2中詳細(xì)解釋。 3.1 非數(shù)據(jù)組 機(jī)床類(lèi)型 添入機(jī)床的型式，如：車(chē)床，銑床，加工中心等。 機(jī)床型號(hào) 機(jī)床廠(chǎng)確定的型號(hào)。 CNC裝置 使用的CNC系統(tǒng)，如：0MC，15T，16M等。 主軸電機(jī)的功率 該組用于檢查伺服電機(jī)的輸出功率。 軸的名稱(chēng) CNC指令使用的軸。若超過(guò)4個(gè)軸，添在第2張表上。 版本號(hào)，日期，名字等 由FANUC填寫(xiě)。 3.2 數(shù)據(jù) 機(jī)床廠(chǎng)需填寫(xiě)1，2，3組數(shù)據(jù)，其后的數(shù)據(jù)如果能夠確定也 可以添入。如果確定不了，可由FANUC代表填寫(xiě)。各項(xiàng)的 詳細(xì)內(nèi)容如下所述。 No.1 組 此組數(shù)據(jù)用于確定電機(jī)負(fù)載（慣量，力矩等）的近似值。該 組的全部數(shù)據(jù)都要添。 軸的運(yùn)動(dòng)方向 即運(yùn)動(dòng)部件如：工作臺(tái)，刀架等的移動(dòng)方向。若軸為斜向移 動(dòng)，要添入與水平方向的角度（如60○）。 為了計(jì)算再生放電能量，無(wú)論是水平方向還是垂直方向都必 須指明。 驅(qū)動(dòng)部件的重量 添入運(yùn)動(dòng)部件如工作臺(tái)，刀架（包括工件，卡具等但不要包 含下一組中的平衡錘）等的最大重量。 平衡錘 垂直軸若有平衡錘請(qǐng)?zhí)砣肫渲亓浚粲靡簤浩胶庹?qǐng)?zhí)砣肫胶? 力。 工作臺(tái)支撐 添入工作臺(tái)滑板的類(lèi)型，如：滾動(dòng)，滑動(dòng)或是靜壓。若有其 它形式的滑動(dòng)導(dǎo)軌材料，請(qǐng)說(shuō)明。 進(jìn)給絲杠 按次添入絲杠的直徑，節(jié)距，長(zhǎng)度。 傳動(dòng)比 添入滾珠絲杠與進(jìn)給電機(jī)之間的傳動(dòng)比，齒輪齒條時(shí)小齒輪 與進(jìn)給電機(jī)間的傳動(dòng)比，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)臺(tái)與電機(jī)間的傳動(dòng) 比。 No.2組 這組是選擇電機(jī)的基本數(shù)據(jù)。其中某些數(shù)據(jù)的計(jì)算方法請(qǐng)見(jiàn)4.1 和4.2。 電機(jī)每轉(zhuǎn)的工作 添入電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)床的實(shí)際移動(dòng)量。例如： 臺(tái)的移動(dòng)量 當(dāng)滾珠絲杠的螺距為12mm，變速比為2/3時(shí)，每轉(zhuǎn)的移動(dòng)量為 122/3 =8 mm 若用于轉(zhuǎn)臺(tái)，變速比為1/72時(shí)，每轉(zhuǎn)的移動(dòng)量是 3601/72 = 5 deg。 CNC的最小輸入單位 添入NC指令的最小輸入單位值。0，15，16，18系統(tǒng)為0.001mm。 快速移動(dòng)速度 添入機(jī)床實(shí)際要求的快速移動(dòng)速度和坐標(biāo)進(jìn)給速度。 和進(jìn)給速度 慣量 添入折算到電機(jī)軸上的全部負(fù)載慣量值。計(jì)算方法見(jiàn)1.1。慣量 值不必很準(zhǔn)確，添入2位或1位數(shù)即可。例如，0.2865可添入0.29或0.3。注意該值不要包括毒劑本身的慣量值。 負(fù)載力矩 由于在電機(jī)停止時(shí)也可能有非切削力矩，所以在考慮電機(jī)的連 續(xù)力矩時(shí)應(yīng)留有一定余量。負(fù)載力矩要小于電機(jī)額定力矩的70%。 快速運(yùn)動(dòng)的力矩要添入快速移動(dòng)穩(wěn)態(tài)時(shí)的力矩。要確保該值要小于電機(jī)的連續(xù)額定力矩。該項(xiàng)數(shù)據(jù)不要包括加/減速所需力矩。 進(jìn)給時(shí)的切削力，要添入切削時(shí)進(jìn)給方向的最大切削力。 對(duì)于最大切削力矩，要添入上述加于電機(jī)軸的最大切削力的力矩值。由于切削力產(chǎn)生的反作用力將大大影響力矩的傳送效率，所以要想得到精確地最大切削力矩，必須考慮其它數(shù)據(jù)或在機(jī)床上測(cè)量。 在垂直軸方向，若上升或下降的負(fù)載力矩值不一樣，就應(yīng)添入兩個(gè)值。 最大負(fù)荷（加工） 在“負(fù)載力矩”項(xiàng)中添入最大切削力矩的負(fù)荷比和ON時(shí)間。 時(shí)間/ON時(shí)間 各值的意義如下圖。 快速移動(dòng)定位的頻率 添入每分鐘快速定位的次數(shù)。該值用來(lái)檢查加/減速時(shí)電機(jī) 是否會(huì)發(fā)熱及放大器的放電能量。 No.3 組 這組數(shù)據(jù)用于檢查位置編碼器裝在電機(jī)外部時(shí)伺服系統(tǒng)的 穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)用直線(xiàn)光柵尺和分離型編碼器時(shí)不要忘記添 入這些數(shù)據(jù)。 分離型檢測(cè)器 若位置編碼器裝在電機(jī)外面，添入檢測(cè)器的名稱(chēng)。若1使用 回轉(zhuǎn)式檢測(cè)器，在“標(biāo)注（Remark）”欄中添入下列各項(xiàng)。 旋轉(zhuǎn)變壓器 旋變轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)床的移動(dòng)量。 旋變轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)的波長(zhǎng)數(shù)。 脈沖編碼器 脈沖轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)床的移動(dòng)量。 脈沖編碼器的脈沖數(shù)。 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的剛性 該項(xiàng)添入力矩加于電機(jī)軸且最終的驅(qū)動(dòng)部件（如工作臺(tái)）鎖 住時(shí)的力矩與移動(dòng)量之間的關(guān)系值，的即1弧度角位移所用 的力矩值。例如： 力矩500kgf.cm時(shí)位移5deg的計(jì)算結(jié)果如下: 剛性 = 500/5 180/π= 5730 kgf.cm/rad 若位移與力矩的關(guān)系是非線(xiàn)形的，可用原點(diǎn)附近的梯度計(jì)算。 力矩 (Nm) T e 位移(rad) 反向間隙 添入變換到工作臺(tái)移動(dòng)量的電機(jī)與最后驅(qū)動(dòng)部件間（如工作 臺(tái)）的間隙。 No.4 電機(jī)的規(guī)格。 電機(jī)的型號(hào) 添入電機(jī)的名稱(chēng)，內(nèi)裝反饋單元的規(guī)格。 選擇項(xiàng)，特殊規(guī)格 添入特殊規(guī)格要求，如果有的話(huà)。 反饋（FB）型式 No.5 該組參數(shù)是指令的加/減速時(shí)間。并非定位的實(shí)際執(zhí)行時(shí)間。 快速移動(dòng)時(shí)加/減速時(shí)間 加/減速時(shí)間根據(jù)負(fù)載慣量，負(fù)載力矩，電機(jī)的輸出力矩和 加工速度決定。詳細(xì)地計(jì)算見(jiàn)1.2和1.3。 FANUC的CNC快速運(yùn)動(dòng)時(shí)為線(xiàn)性加/減速。 切削進(jìn)給時(shí)的加/減速 通常，切削進(jìn)給時(shí)用指數(shù)函數(shù)加/減速。這組數(shù)據(jù)添入時(shí)間常數(shù)。 No.6 輸入倍乘比,指令 該組數(shù)據(jù)要求添入以最小輸入單位移機(jī)床時(shí)的NC所需的設(shè)定 倍乘比,柔性變速比 值。這些值的關(guān)系如下圖示。 上圖中，各比值必須設(shè)定，以保證誤差寄存器的兩個(gè)輸入a和b 要相等脈沖編碼器用柔變速比。所以，CMR通常設(shè)1。若不設(shè)1， 請(qǐng)與FANUC商量。柔性變速比（F.FG）要設(shè)定電機(jī)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí) 所要脈沖數(shù)與反饋脈沖數(shù)的比值算法如下： 電機(jī)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)要求的進(jìn)脈沖數(shù) 1,000,000 F.FG = 注 計(jì)算時(shí)，α脈沖編碼器的反饋脈沖數(shù)是1,000,000。分子和 分母的最大允許值是32767。分?jǐn)?shù)要約為真分?jǐn)?shù)。 例如： NC的脈沖當(dāng)量為1μm，電機(jī)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距為8mm， 使用A64脈沖編碼器。則 8,000 1000,000,000 1 125 F.FG = = , CMR=1 半閉環(huán)且1μm檢測(cè)單位F.FG的設(shè)定如下: 電機(jī)一轉(zhuǎn)機(jī)床的位移量(mm/rev) 所須的位置脈沖數(shù) (脈沖數(shù)/轉(zhuǎn)) F.FG 10 10000 1/100 20 20000 2/10或1/50 30 30000 3/100 位置回路增益 該組參數(shù)根據(jù)慣量添入經(jīng)驗(yàn)值。由于機(jī)床的剛性，阻尼和其它因 素的影響，這些參數(shù)并非總是可用的，通常是按實(shí)際機(jī)床確定。 若位置編碼器裝在電機(jī)的外面，這些值受機(jī)床的剛性，反向間隙， 摩擦力矩影響。這些值必須填寫(xiě)。 減速停止的距離 在行程的終端，要考慮機(jī)床減速停止的距離，將其添入本組數(shù)據(jù)。 Vm l1 l2 l3 t1 t2 Vm ：快速運(yùn)動(dòng)速度，mm/min或deg/min。 l1 ：由接收器的動(dòng)作延時(shí)造成的運(yùn)動(dòng)距離。 l2 ：減速時(shí)間t2造成運(yùn)動(dòng)距離。 l3 ：伺服的偏差量。 t1 ：通常為0.02秒。 1 ks t2 2 Vm 60 移動(dòng)距離 = （t1+ + ） kS ：位置回路增益（sec-1） 動(dòng)態(tài)制動(dòng)的停止距離 該距離是當(dāng)故障時(shí)，切斷機(jī)床電源動(dòng)態(tài)制動(dòng)停止造成移動(dòng)距 離。 Vm ：快速移動(dòng)速率，mm/min或deg/min l1 ：由于接收器的延時(shí)t1造成的移動(dòng)距離 l2 ：由于磁接觸器的斷開(kāi)延時(shí)t2組成的移動(dòng)距離 l3 ：磁接觸器動(dòng)作后動(dòng)制動(dòng)造成的移動(dòng)距離 （t1+t2）通常大約為0.05秒 移動(dòng)距離（mm或deg）= Vm 60 = （t1+t2）+（Jm+J1）（Ano+Bno3）L Jm ：電機(jī)的慣量（kg.cm.s2） J ：負(fù)載慣量（kg.cm.s2） No ：電機(jī)快速移動(dòng)速度（rpm） L ：電機(jī)一轉(zhuǎn)機(jī)移動(dòng)量（mm或deg） NoL=Vm A和B是常數(shù)，隨電機(jī)而變各種電機(jī)的值見(jiàn)下面“動(dòng)態(tài)制 動(dòng)停止距離計(jì)算的系數(shù)”。 No.8 組 伺服放大器的規(guī)格。 放大器的型式 指定AC。 變壓器 添入變壓器的規(guī)格。 放大器規(guī)格 添入放大器模塊的規(guī)格。 計(jì)算動(dòng)態(tài)制動(dòng)停止 距離的系數(shù) 計(jì)算A和B時(shí)，假設(shè)電源線(xiàn)每相的電阻為0.05Ω。由于電阻的 變化，表中的數(shù)值會(huì)稍有不同。 系數(shù)值還隨伺服放大器改變。這些系數(shù)將引起機(jī)床停止距離的變 化。 MTB 選擇AC伺服電機(jī)的數(shù)據(jù)表 機(jī)床 類(lèi)別 型號(hào) NC，主軸電機(jī) NC：FANUC （ ） 主軸電機(jī) KW No 軸 項(xiàng)目 1 軸移動(dòng)方向（水平,垂直） 運(yùn)動(dòng)部件的重量(包括工件等) kgf 平衡錘的重量 kgf 工作臺(tái)支撐(滑動(dòng),滾動(dòng),靜壓) 進(jìn)給絲杠 直徑 節(jié)距 軸長(zhǎng) 總變速比 2 電機(jī)軸一轉(zhuǎn)機(jī)床移動(dòng)量 mm NC的最小移動(dòng)單位 mm 快速運(yùn)動(dòng)速度 mm/min 切削速度 mm/min 慣量 kgf.cm.sec2 負(fù)載力矩 不切削最低速度時(shí) kgf.cm 快速運(yùn)動(dòng)時(shí) kgf.cm 切削力 kg 最大切削力矩 kgf.cm 最重切削負(fù)荷比/ON時(shí)間 %/min 快速定位的頻率 次數(shù)/min 3 分離型位置編碼器 機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的剛性 kgf.cm/rad 反向間隙 mm 4 電機(jī)型號(hào) 反饋型式 快速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)數(shù) rpm 選項(xiàng)/特殊規(guī)格要求 5 快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加/減速時(shí)間 msec 切削進(jìn)給時(shí)的加/減速時(shí)間 msec 6 指令倍乘比 CMR 檢測(cè)倍乘比 DMR 柔性變速比 FFG 位置回路增益 sec-1 7 減速停止距離 mm 動(dòng)態(tài)制動(dòng)停止距離 mm 8 放大器型號(hào) 變壓器 規(guī)格 放大器 備注 版本 日期 名稱(chēng) 1 2 3 FANUC LTD MTB 選擇AC伺服電機(jī)的數(shù)據(jù)表(定位用，如沖床) 機(jī)床 類(lèi)別 型號(hào) NC NC：FANUC （ ） 軸名 項(xiàng)目 運(yùn)動(dòng)件規(guī)格 軸移動(dòng)方向（水平,垂直,回轉(zhuǎn)） 運(yùn)動(dòng)部件的重量(包括工件等) kgf 平衡錘的重量 kgf 工作臺(tái)支撐(滑動(dòng),滾動(dòng),靜壓)（※） 進(jìn)給機(jī)構(gòu)(選擇下列之一,并添入相應(yīng)數(shù)據(jù)) 進(jìn)給絲杠：（直徑，節(jié)距，軸長(zhǎng)） 齒輪-齒條：小齒輪直徑（小齒輪一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動(dòng)距離： mm） 其它 機(jī)床規(guī)格 電機(jī)軸一轉(zhuǎn)機(jī)床移動(dòng)量 mm 總的減速比 慣量 （減速前即加到電機(jī)軸的） kgf.cm.sec2 NC的最小輸入單位（分辨率） 最高快速運(yùn)動(dòng)速度 mm/min 快速運(yùn)動(dòng)時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) rpm 快速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加/減速時(shí)間 msec 快速定位距離 mm 快速定位的頻率 次數(shù)/min 在備注欄中添入運(yùn)行周期（速度圖） 負(fù)載力矩 不切削最低速度時(shí) kgf.cm 快速運(yùn)動(dòng)時(shí) kgf.cm 反向間隙 mm 分離型檢測(cè)器（※※） 分離型位置檢測(cè)器的類(lèi)型（檢測(cè)單位，脈沖數(shù)，等） 用回轉(zhuǎn)型編碼器時(shí)齒輪直徑，減速比 電機(jī)規(guī)格 電機(jī)型號(hào)（尺寸和功率） 反饋型式（絕對(duì)位置編碼器時(shí)） 選擇項(xiàng)（制動(dòng)器，非標(biāo)準(zhǔn)軸等） 由FANUC 添入的數(shù)據(jù) 指令倍乘比 CMR 檢測(cè)倍乘比 DMR 柔性變速比 FFG 位置回路增益 sec-1 減速停止距離 mm 動(dòng)態(tài)制動(dòng)停止距離 mm 放大器規(guī)格 再生放電單元規(guī)格 變壓器規(guī)格 注 ※ 滑動(dòng)表面的摩擦系數(shù)。 ※※ 下列情況要用分離型編碼器：電機(jī)和絲杠的機(jī)械位置分開(kāi)時(shí)。 備注 版本 日期 姓名 FANUC LTD 20