FANUC伺服电机选型计算手册

1、1 技术应用文档 No.文件信息文件名称 类别发布日期伺服电机选型计算手册经验类技术文档发布范围北京发那科机电有限公司全体销售技术线北京发那科机电有限公司技术部 维修线 市场课 机床厂 最终用户关键词:伺服电机、计算选型、影响因素、选型案例、丝杠传动、齿轮齿条传动编写人 审核 批准 签字签字签字日期日期日期伺服电机选型计算手册z目录前言 (21. FANUC伺服电机介绍 (31.1 低压(200V系列伺服电机 (31.2 高压(400V系列伺服电机 (42.选择伺服电机 (52.1 影响电机选择的因素 (52.1.1 负载惯量比 (52.1.2 加减速特性(短时加工因素 (62.1.3 空载扭

2、矩 (62.1.4 电机速度 (62.1.5 扭矩的均方根值 (72.1.6 动态刹车距离 (72.1.7 电机的保护 (83.典型结构伺服电机选型举例.错误!未定义书签。3.1丝杆传动水平轴电机选型计算 (93.1.1 基本轴参数输入 (93.1.2轴电机选型中间变量计算 (103.1.3伺服电机型号选择.错误!未定义书签。3.2丝杆传动重力轴电机选型计算.错误!未定义书签。3.2.1 基本轴参数输入.错误!未定义书签。3.2.2轴电机选型中间变量计算.错误!未定义书签。3.2.3伺服电机型号选择.错误!未定义书签。3.3丝杆传动倾斜轴电机选型计算.错误!未定义书签。3.3.1 基本轴参数输

3、入.错误!未定义书签。3.3.2轴电机选型中间变量计算.错误!未定义书签。3.3.3伺服电机型号选择.错误!未定义书签。3.4齿轮齿条传动水平轴电机选型计算.错误!未定义书签。3.4.1 基本轴参数输入.错误!未定义书签。3.4.2轴电机选型中间变量计算.错误!未定义书签。3.4.3伺服电机型号选择.错误!未定义书签。z前言FANUC的伺服电机具有平滑的旋转特性、优秀的加速能力以及高可靠性。搭配内置编码器可以实现高精度定位与控制。目前,被广大机床厂家所采用。本书主要描述FANUC伺服电机的特点以及选择的一些要点和注意事项,同时。本书主要针对我们日常常用的伺服电机进行了说明,主要内容包括:1、F

4、ANUC伺服电机介绍;2、电机选择中的影响因素;3、典型结构伺服电机选型举例;FANUC系统的伺服电机从驱动电压上可以分为低压(200V电机与高压(400V电机。本说明书中,以低压(200V电机与放大器为例进行描述。z 1 FANUC 伺服电机介绍FANUC 的伺服电机具有平滑的旋转特性、优秀的加速能力以及高可靠性。搭配内置编码器可以实现高精度定位与控制。FANUC 的伺服电机按照其驱动电压的高低,可以分为低压伺服电机(200V 与高压伺服电机(400V 两大类。此外,根据电机的特性不同,还可以分为i 系列和i 系列两大类。而在i 系列伺服电机中,根据电机惯量以及转速的不同,可以再划分为i F

5、 系列与i S 系列。如下表: 电机型号 所属系列驱动电压电机特点i F 中惯量,适用于进给驱动轴i S i 200V 小型、高速、大功率,优越的高加速性能 i S i 200V 高性价比、紧凑型电机 i F (HV i F 电机的高电压信号 i S (HV i (HV 400V i S 电机的高电压型号 i S (HV i (HV 400Vi 电机的高电压型号z 1.1 低压(200V 系列伺服电机低压伺服电机是目前我们最常用的伺服电机。其产品系列包括i F 、i S 以及i S 三个系列的电机。这三种规格的电机如下表:电机类型电机功率(额定扭矩 i F 0.5 9kW 1 53Nm i S

6、 0.75 60kW 2 500Nm i S0.05 3kW0.16 40Nm注:电机类型中的字符含义。*1本书中以低压伺服电机为例进行介绍,由于高电压(400V 伺服电机使用较少,具体电机特性请参阅电机规格说明书Pag 连续运转模式示意图均方根值计算:t 8t 7t 6t 5t 4t 3t 2t 1t 28272625242322+T T T T T T T在选择电机时,需要使得90%T rms堵转扭矩。 z 3.4.2 轴电机选型中间变量计算 根据输入的轴基本参数，根据各变量的计算公式对丝杆传动轴电机选型中间变量表中 的变量进行计算。 丝杆传动轴电机选型中间变量表 变量 电机一转移动量 p

7、 电机最大转速 N 质量折算惯量 Jl1 齿轮折算惯量 Jl2 其它惯量 Jl3 负载惯量 Jl 摩擦扭矩 Tf 空载扭矩 Tm 切削扭矩 Tc 负载扭矩 Tmc 加速扭矩 Tmax 单位 m/rev rev/min kgm2 kgm2 kgm2 kgm2 Nm Nm Nm Nm Nm 值（例） 0.00314 318 0.0375 0.0001 0.0005 0.0381 4.083 4.083 0 4.083 37.338 备注 注：表中变量计算的数值大部分为国际单位。 电机选型中间变量计算如下： 电机一转移动量 p p = d 1 Z 1 20 = 0 . 0314 (m = 3 . 1

8、4 0 . 2 电机最大转速 N N = V P 10 . 000 = 0 . 0314 = 318 ( rev / min 质量折算惯量 Jl1 J l1 p = m 2 = 1500 2 0 . 0314 2 3 . 14 2 = 0.0375 Title ( kgm 2 伺服电机选型计算手册 1.0 Ver 2011-5-11 Date 沈锦波 Design 新发布 Description No. Pag 25 / 28 丝杆折算惯量 Jl2 J l2 = 1 2 32 Z 3 . 14 7800 1 2 = 0 . 2 4 0 . 030 ( = 0.0001 ( kgm 32 20

9、d 4l ( 3 2 ：丝杆密度，钢铁材料密度为 7800kg/m 负载惯量 Jl J l = J l1 + J l 2 + J l 3 = 0 . 000375 + 0 . 00229 + 0 . 0005 = 0.0381 ( kgm 2 摩擦扭矩 Tf Tf = = mg p 2 0 . 05 1500 9 . 8 0 . 0314 2 3 . 14 0 . 9 = 4.083 ( Nm 空载扭矩 Tm Tm = T f = 4.083 切削扭矩 Tc ( Nm Tc = Fc p 0 0 . 0314 = 0 = 2 2 3 . 14 0 . 9 负载扭矩 Tmc T mc = T m

10、 + T c = 4.083 + 0 = 4.083 ( Nm 注：该公式不考虑加工周期内轴停歇的影响，结果稍微偏大。如要进行详细计算， 应计算扭矩的均方根值，具体参考本文“ 扭矩的均方值”。 加速扭矩 Tmax T max = J l 2 max p 2 3 . 14 4 . 9 = 0 . 0381 = 37 . 338 ( Nm 0 . 0314 Title 伺服电机选型计算手册 1.0 Ver 2011-5-11 Date 沈锦波 Design 新发布 Description No. Pag 26 / 28 z 3.4.3 伺服电机型号选择 根据上一步计算的轴电机选型中间变量表初选电机

11、型号为：aiS50/2000，并进行确认 （如下表），满足要求。 电机选型确认表 选型确认项 负载惯量比 单位 % 值（例） 263 备注 用于模具加工或有频繁加减速要求的机床要求小 于 300%，用于零件加工的机床最大可至 500%。 空载扭矩比率 % 8.2 如切削力无法确定，暂设定为 0，电机选型时根据 空载扭矩比率进行选型。 一般要求小于 30%， 保留 60%的余量用于加工切削。 负载扭矩比率 % 8.2 如切削力可以确定，不为 0，电机选型时可根据负 载扭矩比率进行选型。一般要求小于 90%，保留 10%的余量。 最高转速 加速扭矩 rev/min Nm 318 37.338 小于电机的最大转速。 小于电机最大扭矩的 90%，保留 10%的余量。 电机选型确认项计算如下： 负载惯量比 Load.Inert ia.Ratio = 空载扭矩比率 Jl 0.0381 = 100 % = 263 % J m 0.0145 Load.Torqu