CA6140数控改造进给控制系统设计

CA6140 数控改造进给控制系统设计摘要：数控技术是先进制造技术的核心技术，目前我国企业机械制造整体水平与发达国家相比还有很大的差距。目前我国企业机床数控化比例极低，不到5%，各企业使用的绝大部分为传统老式机床，很难满足企业高技术产品的生产需求和生产效率。为节约成本，进一步发挥老式传统机床的功效和潜在价值，将大批传统老式机床改造为数控机床是一种必然性和趋势。本论文介绍了普通车床的数控改造条件,同时介绍了对 CA6140 车床的主传动系统和进给传动系统进行了数控化改造的过程，使改造后的数控车床的加工能力、自动化水平和加工精度有明显的提高。【关键词】CA6140 普通车床、数控化改造、GSK980TD 系统、CA6140 NC feed control system designAbstract: the numerical control technology is the core technology of advanced manufacturing technology, at present our country enterprise manufacturing overall level and developed country photograph comparing still has very big difference. At present our country enterprise NC ratio is extremely low, less than 5%, the enterprise uses for the vast majority of the traditional machine tools, it is difficult to meet the enterprise high technology products of the production requirements and production efficiency. To save costs, further play old fashioned machine efficacy and potential value, will be a large number of traditional old machine tool CNC machine is a kind of necessity and trend. This paper introduces the general transformation of CNC lathes conditions, at the same time introduced to the CA6140 lathe main transmission system and the feeding system for the NC transformation process, so that the improved CNC lathe processing capacity, the level of automation and the processing precision is improved obviously。【Key words】CA6140 general machine tools、NC transformation、GSK980TD system目 录摘要： .1【关键词】 .11. 机床数控化改造的概述 .41.1 机床数控化的目的 .41.2 机床数控化的意义 .41.3 机床数控化改造的经济性 .42. 改造方案 .42.1 总体的改造方案 .42.2 本课题的改造方案 .93.伺服系 统设计计算 .123.1 切削力的计算 .123.2 滚珠丝杠计算与选择 .133.2.1 初选方案及轴向力的计算 .133.2.2 最大动载荷的计算 C .143.2.3 传动效率计算 .143.3 联轴器的选择 .163.4 Z 轴伺服电机的计算与选择 .193.4.1 机械系统的确定 .193.4.2 电机的负载转矩 及零速转矩 的计算 .19 3.4.3 电机轴换算负载惯量的计算 .203.4.4 快速空载起动时所需转矩 T.213.4.5 快速移 动所需的转矩 和最大切削负载所需的转矩 .22快 切3.4.6 伺服电动机的验算 .243.5 伺服驱动器的选择 .244.机床电器的选型计算 .274.1 隔离变压器 .274.2 转换开关的选型 .274.3 自动空气开关的选型 .284.4 接触器的选型 .294.5 熔断器的选型 .294.6 继电器的选型 .304.7 阻容吸收器的选型 .304.8 二极管的选型 .314.9 导线的选型 .314.10 接线端子的选型 .325. 接线布局及设备预算 .335.1 接线及布局 .335.1.1 接线工艺 .335.1.2 系统接线图 .345.1.3 机床电器布局 .355.2 新增设备与预算说明 .356.改造总结 .37参考文献 .38致 谢 .38附 图： .391. 机床数控化改造的概述1.1 机床数控化的目的通过改造，使 CA6140 普通机床具有数控机床功能或与同类新数控性能相近的数控机床。以生产提高效率、自动化程度和精度。并且减少企业投资额，可以在短期内交货。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC 技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床又有很多，用比较经济的数控系统去改造普通机床，在减少投资的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，完全符合我国的国情。1.2 机床数控化的意义数控机床改造是提高制造业技术水平的重要途径之一,大量的生产实践证明数控机床改造具有很强的实用性、经济性和可靠性。在工厂中有很多旧机床和数控设备,由于使用时间长,无法满足技术的进步和产品革新的要求,购置数控机床或对旧机床进行数控化改造是解决这类问题的主要途径之一。但购买新型数控机床价格昂贵,闲置通用机床又会造成浪费。对旧机床进行数控改造,企业十分的重视,对这类人才需求更是强烈。所以选择数控系统对一些利用率低的通用机床进行改造势在必行。1.3 机床数控化改造的经济性机床数控改造分为两部分进行:一方面是电气部分，舍弃原有的电气控制原件和一部分进给系统,用新的数控系统和相应的装置来替代；另一方面是机械部分，更换或修理磨损零件,调试大型基础零件,增加新的功能装置 ,提高机床的精度和性能。改造总费用主要由机械维修和增加的数控系统两部分组成。若机床的数控改造的总费用仅为同类型车床价格的 50% 60%时,该机床数控改造在经济上还是十分的适宜的。2. 改造方案2.1 总体的改造方案一个完整的数控机床由数控系统、机床、外围设备三大部分组成。在改造CA6140 普通车床的途中我们遵循改造原则：在满足需要的前提下，对原有的车床尽可能减少改动量，以降低改造的成本。对于纵、横向的进给系统我们选择了半闭环控制，驱动元件采用伺服电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动四工位旋转刀架。并且保留原有的三相异步电机，在主轴驱动系统中使用变频调速技术，增加了爱默生 EV200 变频器，并且安装主轴编码器。如图 2-0所示。图 2-0 主轴编码器的安装位置数控系统按运动方式可分为点位控制系统、直线控制系统、轮廓控制系统。由于要求 CA6140 车床加工复杂轮廓零件，加工精度可达 IT7 级，所以本数控系统采用两轴联动轮廓控制系统，以满足数控化改造后机床的定位、插补、循环加工和螺纹加工等功能。在数控系统的选型上，采用广州数控设备厂 GSK980TD的全套数控、伺服控制、驱动系统作为改造后数控机床的主控系统，其为两轴联动，功能比较齐全，价格便宜且性能稳定。选用同一厂家的设备，有利于管理、维修和购买。以下表 2-0 是 CA6140 普车床的技术参数。表 2-0 CA6140 普通车床技术参数中心距 1500mm最大工件直径 400mm最大工件长度 1500mm床身上下最大回转直径 400mm马鞍内最大工作回转路径 550mm横拖板上最大回转直径 214mm主轴孔径 52mm主轴内锥孔 MT6#主轴速度级数 16 级主轴速度范围 20-1800r.p.m公制螺纹种数 0.45-20mm(30 种)英制螺纹种数 40-0.875t.p.i(30 种)模数螺纹 0.125-5mm径节螺纹 160-4D.P横拖板行程 239mm小刀架行程 150mm尾座套孔锥度 MT5#套筒行程 120mm主电机功率 7.5KW纵向进给最小刻度(精度) 0.01mm横向进给最小刻度(精度) 0.005mm主轴每转刀架的纵向标准进给量范围 0.081.59mm/r主轴每转刀架的纵向细进给量范围 0.0280.054mm/r主轴每转刀架的纵向粗进给量范围 1.716.33mm/r主轴每转刀架的横向标准进给量范围 0.040.79mm/r主轴每转刀架的横向细进给量范围 0.0140.027mm/r主轴每转刀架的横向粗进给量范围 0.863.16mm/r机床的重量 2.880 吨机床的长度 3842mm机床的宽度 1210mm机床的高度 1475mmGSK980TD 是广州数控设备公司的新一代普及型数控系统它有以下特点:a. 采用 32 位高性能和超大规模可编程器件 FP2GA,运用实时多任务控制技术和硬件插补技术,实现 m 级精度运动控制和PLC 逻辑控制;b. LCD 中文全屏幕编辑界面,操作方便;c.m 级插补精度,高速 16 m /min (可选配 32 m /min) ;d. 具有攻丝功能、多头螺纹和变螺距加工功能;e. 支持 CNC 与 PLC、CNC 与 CNC 之间双向通讯,系统软件和 PLC 程序可通讯升级;f. 具有 S 型、指数型加减速功能适合高速、高精加工。以下表 2-1 是 GSK980TD 的详细技术参数。表 2-1 GSK980TD 数控系统技术参数控制轴数：X 、Z 两轴 最小指令单位：0.001mm插补方式：X 、Z 两轴直线插补、圆弧插补运位置指令范围：9999.999mm快速移动速度：最高 16000mm/分钟（可选配 30000mm/分钟）切削进给速度：最高 8000mm/分钟（可选配 15000mm/分钟）每转进给：500mm/转（需安装 1024P/r 主轴编码器）手动进给速度：01260mm/分钟十六级实时调节 进给倍率：0150%十六级实时调节手轮进给：0.001、0.01、0.1mm 三档电子齿轮：指令倍乘系数1255 ，指令分频系数1255.电子手轮功能：有加减速方式：快速移动采用 S 型加减速，切削进给采用指数型加减速.动控制功能主轴点动时速度。设定范围：18000r/min显示器：320240 点阵、5.7”单色液晶显示器（LCD），CCFL背光显示界面显示方式：中/英文菜单 图形显示功能：有G 指令31 种 G 指令：G00、G01、G02 、G03 、G04、G05 、G08、G09、G28、G32、G33、G34、G40、G41 、G42 、G50、G65、G70 、G71、G72 、G73、G74、G75 、G76、G90 、G92、G94 、G96、G97、G98 、G99，宏指令 G65 可完成 27 种算术、逻辑运算及跳转 .特殊 M 指令（不可重定义）：M02、M30、M98、M99、M9000M9999 其它 M指令由 PLC 程序定义、处理M 指令标准 PLC 程序已定义的 M 指令：M00、M03、M04、M05、M08、M09 、M10、M11、M12、M13、M32、M33、M41 、M42、M43、M44T 指令最多 32 个刀位（T01T32 ），换刀控制时序由PLC 程序实现。使用排刀时，刀位数设为 1，PLC 不进行换刀控制。标准 PLC 程序适配 28 工位电动刀架，正转选刀、反转锁紧。米制/英制单头直螺纹、锥螺纹及米制/ 英制端面螺纹。螺纹退尾长度可设定（通过参数设定）螺纹螺距：0.001500.000mm（米制）螺纹功能主轴编码器：1024P/r 增量式编码器反向间隙补偿：X 、Z 轴螺纹误差补偿：X 、Z 轴刀尖半径补偿：X 、Z 轴补偿功能刀具补偿：16 组刀具长度补偿适配四工位电动刀架，可选配 032 工位刀架功能；（T01T32），换刀控制时序由 PLC 程序控制。无卡盘、尾座控制功能刀位信号输入方式：直接输入换刀方式：MDI 自动绝对换刀或手动相对换刀。（正转选刀，反转锁紧）对刀方式：定点对刀，试切对刀刀具功能刀补执行方式：移动刀具，坐标偏移控制方式：可设置为四档位控制或模拟电压控制档位控制：S1、S2、S3、S4 直接输出转速模拟电压控制模式：S 指令给定主轴每分钟转速或切削线速度（恒线速控制），输出 010V 电压给主轴变频器，主轴无级变速，支持四档主轴机械档位主轴功能恒线速切削功能：有（模拟电压控制方式下有效）9 种基本指令、23 种功能指令，二级 PLC 程序，最多 5000 步，每步处理时间 2s，第 1 级程序刷新周期 8ms，可提供梯形图编辑软件，PLC 程序通讯下载.PLC 功能集成机床面板：41 点输入（按键）、42 点输出（LED）基本 I/O：16 点输入/16 点输出（可选配扩展 I/O： 16 点输入/16 点输出） .辅助功能 手动/MDI 方式控制主轴正转、反转、停止；切削液起停；润滑起停；MDI/自动方式可控制主轴自动换挡通信功能 CNC 与 PC 机、CNC 与 CNC 双向传送程序、参数，支持系统软件、PLC 程序串行口下载升级程序容量：6144KB、最多 384 个程序,支持用户宏程序调用，子程序四重嵌套.程序编辑编辑方式：全屏幕编辑，支持相对坐标、绝对坐标和混合坐标编程.抗干扰能力 符合 GB/T17626.22006 要求开关电源：GSK PB(配套提供，已安装连接)驱动装置：脉冲+方向信号输入的 DA98 系列数字式交流伺服或DY3 系列步进驱动装置。适配部件刀架控制器：GSK TB标准面板、大面板、箱式装配形式一体化下出线，一体化后出线外形尺寸 420260mm 铝合金操作面板质量 6.0Kg（含开关电源）通过表 2-0 与表 2-1 的技术参数对比，GSK980TD 数控系统完全可以满足对CA6140 车床的控制要求，而且系统具有稳定性强、性价比高的优点。所以选用GSK980TD 数控系统。2.2 本课题的改造方案本课题主要是针对 CA6140 车床 Z 轴进给系统的改造，纵向采用伺服电机一联轴器一滚珠丝杠螺母副一床鞍的传动方式，机械传动示意图如图 3-1 所示。因为系统具有电子齿轮功能，可以直接采用电机轴通过联轴器与滚珠丝杠直联的方式，扭矩不够也可以改变传动比。图 2-1 纵向传动机构示意图1-支承装置 2-床鞍 3-联轴器 4-Z 轴交流伺服电机数控机床要求进给部分移动元件灵敏度高、精度高、反应快、无爬行,采用滚珠丝杠副可以满足上述要求。在结构中,用普通滚珠丝杠副实现将旋转运动变换为直线运动。改装时先把原机床进给箱、溜板箱、光杠和丝杠拆除，然后在原丝杠部位换上滚珠丝杠，考虑到热胀冷缩对精度的影响，在滚珠丝杠的两端一端固定另一端可以自由伸缩。溜板箱拆除后，滚动丝杠副的螺母固定到溜板箱上，转动丝杠时，带动溜板箱移动。滚珠丝杠螺母副安装时需预紧,通过预紧可消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙,提高传动刚度。预紧的方法是采用双螺母垫片式结构（图 2-2） 。通过改变两个螺母的轴向相对位置,使每个螺母中滚珠分别接触丝杠滚道的左右两侧来实现的。图 2-2 双螺母垫片式预计结构图因为伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分，半闭环伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。因此在本课题的设计选择了半闭环控制系统。图 2-3 所示为半闭环控制系统框图。图 2-3 半闭环控制系统图在电气控制系统的改造中，CA6140 遵循：在满足控制要求的前提下，力求简单、经济，不宜盲目追求自动化和高指标，使用与维修方便。改造时需要更换同一型号的老化电气原件如变压器、接触器、断路器等，同时增加 X、Z 轴驱动器（GSK DA98A 系列全数字交流伺服驱动器 图 2-4 ）以及必要的控制开关、继电器等。原电气箱需要拆除，换上改造后的电气柜，最后还需要相关人员进行通电的调试。图 2-4 Z 轴选用的伺服驱动器外观3.伺服系统设计计算设计参数序号 项目 参数 备注1 主轴调速范围 2002000r/min3 机床最大加工直径 在床身上 400mm 在床鞍上210mm4 主轴电机额定功率 7.5KW5 拖板及刀架重力 纵向 1000N 横向 600N6 工作进给速度 纵向 12400mm/min 横向6200mm/min 7 进给轴快速 Z 轴快速 7.6m/min X 轴快速3.8m/min8 滚珠丝杠直径/螺距 Z 轴 40/6mm X 轴 20/4mm经验值9 X 轴电机转矩 6Nm 经验值10 Z 轴电机转矩 8Nm 经验值3.1 切削力的计算由机床设计手册可知，切削功率(3-1)=式中 P 主轴电动机功率，P=7.5KW主传动系统总效率，一般为 0.750.85,取 =0.8;K进给系统功率系数，取 K=0.96；则 PC=7.50.80.96=5.76切削功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力和最大切削转速来计算，即3-2)PC=FZ60103式中 Fz主切削力 （N）;切削速度（m/min） 。 切削速度按最大切削速度计算， 取 100mm/min,则主切削力为=60 103=605.76100103=3456由机床设计手册可知，在车削外圆时, (3-3) F1=（ 0.10.55） 2=(0.150.65)纵向切削分力取 =0.51 1=0.5=0.53456=17283.2 滚珠丝杠计算与选择3.2.1 初选方案及轴向力的计算滚珠丝杠的滚珠循环方式有外循环和内循环之分，本课题初选外循环，因为其结构简单、工艺性好、经济使用、适合批量生产，并且适用于重载荷传动、高速驱动及精密定位系统，是目前应用最为广泛的结构；对于螺纹滚道型面有单圆弧型面、双圆弧型面，初选双圆弧型面，因为其接触角不变，双圆弧交接处尚有小空隙可容纳一些脏物，有利于滚珠丝杠而不致堵塞，而且它经济、易调试、稳定；轴向间隙的调整和预紧力初选双螺母垫片式预紧，因为结构简单、装卸方便、刚度高又经济。根据机床设计手册中纵向轴向力 的公式计算，则(3-4)=1+(+)式中 1切削分力 （ ） ；K考虑到颠覆力矩的影响的系数，K=1.15；f滑动导轨摩擦因数，f=0.15 0.18,取 f=0.17；G 溜板及刀架重力，G=1000N。则 =1.151728+0.17(3456+1000)=2744.723.2.2 最大动载荷的计算 C(3-5)=其中 t=60106n=1000 式中 t以 为一个单位；106n滚珠丝杠转速 取 80；滚珠丝杠导程， 估选 Po=6mm； s最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的 1/3 1/2, 本课题取 1/3；运转系数，一般运转 fw=1.2 1.5，取 fw=1.4； 硬度系数，为 60HRC 时， =1,小于 60HCR 时，fH1,本课题 取 1；T使用寿命，按 20000H 计算。则有t=60nT/ =106608020000106 =96万 转n=(1000s)/Po= 34r/min10000.40.56 /=3961.412744.72=17594.753.2.3 传动效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率 为 0（ 3-6） 0= tantan（ + ）式中 螺纹的螺旋升角，根据 该丝杠为 2tan = 螺距3.14公称直径7349；摩擦角 =10；则= 0= tantan（ + ） tan27349tan（ 27349+10） =0.967 90由最大动载荷 C 查滚珠丝杠的产品样本选用丝杠的型号。根据滚珠丝杠副的公称直径和基本导程及其组合方式要求：1.应符合 ZBJ51004 89滚珠丝杠副参数标准规定。2.滚珠丝杠副螺母安装连接尺寸, 应符合 ZBJ51005 89 标准规定。根据 CaC 的原则，所选取的滚珠丝杠的额定动载荷大于计算得的最大动载荷，查机械零件设计手册 ，由上面所初选的滚珠丝杠导程及其计算所得的最大动载荷，因此选取滚珠丝杠型号为 CDM40065，其采用插管外循环双螺母垫片预紧（表 3-1） ，滚珠丝杠及公称直径为 40mm，导程为 6mm，右旋螺纹，载荷钢球为 5 圈，精度等级为 3 级的定位滚珠丝杠副。CDM40065 的额定动载荷为28771N17594.75N，强度足够。CDM40065 型滚珠丝杠的具体参数见下表3-2.表 3-2 CDM40065 型滚珠丝杠具体参数公称直径/mm导程/mm钢球直径/mm丝杠外径/mm螺纹底径/mm额定载荷/N0 0 1 2 接触刚度/（N/m)40 6 3.969 39.5 35.1 28771 95970 2191螺母安装连接尺寸D 1 B 3 4 5 6 h L 1 C A M71 - 15 110 90 9 15 9 138 54 7 3 M6表 3-1 预紧方式预紧方式单螺母预紧 双螺母预紧预特紧点 变位导程增大钢球直径 垫片式 齿差式 螺帽式代号 B Z D C L拉伸式（L） 拉伸式拉伸式（外）滚珠螺母受力方式 压缩式（L）压缩式拉伸式 压缩式（内）结构特点结构简单，尺寸最紧凑，避免了双螺母形位误差对于紧力矩的影响结构简单、紧凑，制造方便，只需筛选钢球配置结构简单，刚性好，预紧可靠，不易松弛结构紧凑，可精密微调，预紧可靠，调整方便，不会松弛结构紧凑，调整方便，制造简单调整方法卸下滚珠螺母精确检测原装钢球的尺寸，按预紧力的要求，重新换装大于若干 m 的钢球改变垫片的厚度尺寸，使双重螺母重新获得所需的预紧力重新预紧时，脱开差齿圈，并相对于螺母上的齿在圆周上错位若干齿，然后再复位旋转预紧螺帽是双螺母产生相对轴向位移，预紧后需锁紧螺帽适用场合对预紧力要求不大的中等载荷，又一次预紧，长期使用无需调整，高刚度、重载荷定位型丝杠，调整需要准确预紧的精密定位型丝杠，对预紧力要求不严，适合随时可调无需调整的最佳选择适用于中等载荷方便的最佳选择调整方便 整的传动型丝杠备注制造较难使用中不变随时调整当预紧力大时，装配困难，使用中不宜调整使用中不便随时调整预紧力，装配时需要配磨匹配制造复杂，成本高，与主机装配后调整不方便不能定量微调，螺母轴向尺寸长按如何布置承受轴向载荷的轴承和结构简单由适合中小型车床的支承形式分，一般有下列两种。1.“双推自由”式，这种方式是将两个方向的推力都布置于一端。另一端为自由端。它适合于车床的横向进给丝杠；2.“双推支承”式，图 3-1 所示为“双推支承”式原理图。与“双推自由”式不同的是在另一端布置一盘或两盘向心球轴承。这种形式比较适合于中小型车床的纵向进给丝杠图 3-13.3 联轴器的选择 数控机床的进给机构，采用伺服电机或步进电机与滚珠丝杠连接，一般采用联轴器直连、齿形同步带连接或运用齿轮相连。在很多场合，因结构上的限制，特别是采用了伺服电机或混合式步进电机后，联轴器直连便成为电机与滚珠丝杠最为常见的连接方法。由于数控机床进给速度较快，如快进、快退的速度有时高达 20m/min 以上，在整个加工过程中正反转换频繁。联轴器承受的瞬间冲击较大，轻易引起联轴器松动和扭转，随使用时间的增长,其松动和扭转的情况加剧。在实际加工时，主要表现为各方向运动正常、编码器反馈也正常、系统无报警，而运动值却始终无法与指令值相符合，加工误差值越来越大，甚至造成加工的零件报废。因此，选择一个合适的联轴器至关重要。在这里选取的是 TGDHGD 系列的 GD6-130 挠性联接器，因为挠性联接器是数控机床广泛采用的联轴器，它能补偿因同轴度及垂直度误差引起的“干涉”现象。在结构答应的条件下，大部分数控机床的伺服进给系统都采用挠性联接器结构。同时调试也很方便。其工况系数、安装尺寸及参数见下表 3-3 与图 3-2。表 3-2 TGDHGD 系列联轴器工况系数 K 值表主动机负载类型 从动机 电机、蒸汽或燃气轮机蒸汽机或水轮机内燃机扭矩恒定离心泵、轻型皮带运输机、交流发电机、轻型风机1.0 1.5 3.0扭矩波动轻微机床、螺杆压缩机、螺杆泵、液环式压缩机、旋转干燥机1.5 2.0 3.0扭矩波动较大往复泵、低粘度搅拌机、起重机、纹盘机2.0 2.5 4.0扭矩波动较大回转式冲床往复式压缩机、高粘度搅拌机、船用螺浆3.0 3.5 5.0用齿轮箱传动则为 1.25，用电机直接起动则为 1.5，按 API671 要求则为 1.75.角向不对中 轴向不对中间隙轴每米长联轴器型号拧紧力矩(Nm)总质量(kg)扭转刚度(MNm/rad)转动惯量(kg) 质量(kg)扭转刚度(MNm/Rad)转动惯量(kg)重心(mm)最大max(deg)角向刚度(Nm/deg)最大max(mm)轴向力(N)GD6-130 15 7.2 0.199 0.012 5.1 0.046 0.004 50.3 2/3 200.8 1.5 717.0GD6-170 15 10.7 0.322 0.025 6.5 0.094 0.009 60.4 2/3 114.5 1.8 657.3GD6-330 25 15.2 0.507 0.045 8.3 0.149 0.015 68.0 2/3 157.9 2 1057.6GD6-580 45 23.3 0.912 0.091 12.3 0.315 0.031 77.0 2/3 227 2.2 1529.2GD6-660 45 31.3 1.287 0.16 14.2 0.479 0.047 86.9 2/3 203.3 2.5 1502.1GD6-1100 100 44.7 1.900 0.30 16.7 0.774 0.76 100.8 2/3 198.1 3 2475.9GD6-1800 150 62.5 3.033 0.52 22.5 1.326 1.3 114.3 2/3 526.4 3.3 3336.4GD6-2600 180 80.4 4.125 0.80 33.2 2.389 2.34 128.2 2/3 435.6 3.4 3638.5GD6-2900 180 94.6 4.486 1.09 31.6 2.699 2.65 132.9 2/3 382.9 3.4 3373.8GD6-4200 350 140.7 7.013 2.05 40.8 4.465 4.38 147.0 2/3 533.3 3.8 4815.6 图 3-2 安装尺寸尺寸 B、D、E、F 可以按用户要求变化联轴器型号功率（KW）公称扭矩(KNm)峰值扭矩(KNm)最大许用转速(r/min)A(mm)B(mm)C(mm)D(mm)E(mm)maxF(mm)H(mm)J(mm)GD6-130 0.13 1.25 2.2 33000 114 324 74 50 55 214 56 63GD6-170 0.17 1.6 3 27000 138 384 93 65 70 244 72 79GD6-330 0.33 3.15 5.6 24300 155 416 107 75 80 256 80 88GD6-580 0.58 5.6 10 21000 179 462 122 85 90 282 95 105GD6-660 0.66 6.3 11.9 18300 206 512 141 100 105 302 110 120GD6-1100 1.1 10 23 1600 236 570 162 115 125 320 130 140GD6-1800 1.8 18 33 14600 258 630 180 130 140 350 146 158GD6-2600 2.6 25 44 1330 284 706 196 145 155 396 160 176GD6-2900 2.6 28 49 12400 305 746 212 155 165 416 176 190GD6-4200 4.2 40 75 11100 338 808 236 170 180 448 199 2153.4 Z 轴伺服电机的计算与选择3.4.1 机械系统的确定负重重量 M=100滚珠丝杠螺距 P=6滚珠丝杠直径 D=40滚珠丝杠重量 Mb=3滚珠丝杠摩擦系数 =0.1由于没有减速器，所以 G=1, =1 3.4.2 电机的负载转矩 及零速转矩 的计算 根据能量守恒定律，电动机的等效负载转矩可以按下式进行估算：（3-7）= 02 0 式中 纵 向 轴 向力0滚 珠 丝 杠 导 程 0滚 珠 丝 杠 传动 效率联轴器传动效率，取 =1 i联轴器传动比，因为是同步传动，取 i=1。= 2.74N.m= 02 0 2744.72610323.140.96711.=不考虑电动机起动时的运动部件惯性影响，起动转矩为 (3-8)= 0.30.5取安全系数为 0.3，则=0.3=2.740.3.=9.13.查看实用电机手册第五章，三相交流伺服电机的起动转矩和零速转矩的关系为(3-9) =1则=19.13.初选伺服电动机型号。根据估算得到的零速转矩 =9.13N.m，可以选择GSK 130SJT-M100B 交流伺服电动机，其零速转矩为 10N.m，基本上可以满足要求。3.4.3 电机轴换算负载惯量的计算折算到电机轴上的转动惯量按下式估算：+ )+ (3-10)=2(1 2式中 折算到电动机轴上的转动惯量（kg. ） ；i为联轴器传动比，取 i=1；负载的惯量（kg.） ；联轴器的转