在挑选步进电机的过程中,首要任务是确保其输出功率能够满足机械负载的需求。选定功率步进电机时,需精准计算机械系统的负载转矩,因为电机的矩频特性需与机械负载相匹配,并有一定余量以确保其运行的稳定性。实际操作中,各类频率下的负载力矩必须处于电机的矩频特性曲线所定义的范围内。
选择步进电机时,需保证其步距角与机械系统相匹配,以获得机床所需的脉冲当量。为了实现更小的脉冲当量,可以通过调整丝杆的导程或采用步进电机的细分驱动技术。但需注意的是,细分操作主要影响分辨率而非精度,精度是电机的固有特性所决定的。
当选择功率步进电机时,应对机械负载的负载惯量和机床要求的启动频率进行预估。惯量需与步进电机的惯性频率特性相匹配,并留有一定余量,以确保其最高连续工作频率能满足机床快速移动的需求。
步进电机的选择涉及以下计算步骤:
(1)确定齿轮减速比:根据所需的脉冲当量,利用公式 i=(φ.S)/(360.Δ) 计算齿轮的减速比。这里的符号代表步进电机的步距角、丝杆螺距以及每脉冲对应的位移。
(2)计算折算至电机轴上的惯量Jt:通过公式 Jt=J1+(1/i2)[(J2+Js)+W/g(S/2π)2] 计算工作台、丝杆及齿轮折算至电机轴上的惯量。
(3)计算电机总输出力矩M:结合电机启动加速力矩、导轨摩擦折算力矩以及切削力折算力矩进行综合计算。
(4)估算负载启动频率:根据负载转矩和惯量,利用公式 fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml]÷(1+Jt/Jm)]^0.5 估算带载启动频率。
(5)确定最高运行频率与升速时间:考虑到电机的输出力矩随频率增加而降低,最高频率时的力矩需确保能驱动负载并有足够的余量。
(6)评估负载力矩和最大静力矩Mmax:通过前述公式计算负载力矩,并确保其小于电机的最大静力矩的特定比例(通常为0.2~0.4)。