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现代全数字交流伺服系统的工作方式 7.2.4 直线电机 速度快； 直接驱动工作台，无机械中间环节，精度高； 安装维护和调试复杂； 成本高。 电机的最高转速不小于实际系统所要求的最高进给速率 电机静扭矩不小于实际系统的静态扭矩 负载转动惯量不大于电机转动惯量的3~5倍，最佳条件为二者相等 电机额定扭矩不小于系统的有效扭矩 7.2.5 伺服电机选型的基本原则 计算实例 L L1 D1 D2 h g d δ 式中，nmax为电机的最高转速；Vm为对应轴要求的最大进给速度（m/min）；i为传动机构的传动比；h为丝杠螺距；k为裕度系数（1~1.5）。 1） 电机的最高转速不小于实际系统所要求的最高进给速率，可以取 2） 电机静扭矩不小于实际系统的静态扭矩 式中： m为工作台及工件总质量，单位kg；g=9.81m/s2；i为减速比，i=D1/D2；h为丝杠螺距，单位m；δ为倾角；μ摩擦系数；k为机床配重百分比。 设系统的静态扭矩为MS，摩擦扭矩为MF，重力扭矩为MW，切削扭矩为MC，则有：MS = MF + MW + MC 3） 负载转动惯量不大于电机转动惯量的3~5倍，最佳条件为二者相等。 设负载转动惯量为JLOAD，工作台转动惯量为JTABLE，滚珠丝杠转动惯量为JLEADSCREW，带轮1的转动惯量为JPULLEY1，带轮2的转动惯量为JPULLEY2。则 上式中，d为滚珠丝杠的直径；L为滚珠丝杠的长度；D1为带轮1的直径；D2为带轮2的直径；L1为带轮1的宽度；L2为带轮2的宽度，实际中与L1等宽；α为材料系数，钢或铁取7700kg/m3，铝取2700kg/m3。 4） 电机额定扭矩不小于系统的有效扭矩。 上式中，T为系统加工周期，tc为切削时间，tp为定位时间，tac为加减速时间，在实际中，经常取tc/T=0.6，tp/T=0.4，tac/T近似为0。 设系统的有效扭矩为MEFFICIENT，则 7.2.6 伺服电机应用示例 第七章 驱动部件 直线滚动导轨 7.1 机械传动部件 滚珠丝杠 滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。 7.2 驱动电机 步进电机 伺服电机 直线电机 7.2.1 步进电机 (Stepper Motor) 按照工作原理分：反应式/变磁阻式、永磁式、永磁感应子式/混合式 按照相数分：三相、四相、五相等 步进电机驱动系统 7.2.1.1 步进电机工作原理 三相反应式步进电机的结构图 反应式步进电机的结构示意图 为了使转子齿与定子齿对齐，定子上除了3对极以外，在每个极面上还有和转子齿一样的小齿。 单三拍通电方式时转子的位置 步进电机从一相通电换接到另一相通电，称为一拍，每一拍，转子转过一个固定的角度，称为步距角θ。 例子中的步进电机绕阻通电顺序为A-C-B-A…，则转子顺时针转动，步距角为30o；若绕阻通电顺序为A-B-C-A … ，则转子顺时针转动。该种供电方式称为单三拍方式。 双三拍方式： AB-BC-CA-AB … 三相六拍方式： A-AB-B-BC-C-CA-A … （a）A相通电 ；（b）A、B相通电；（c）B相通电 ；（d）B、C相通电 六拍通电时转子位置 7.2.1.2 步进电机的控制脉冲分配方法 硬件方法 通用硬件电路 专用硬件电路 软件方法 移位寄存器法 查表法 硬件脉冲分配方法 通用硬件电路 采用硬件方法进行脉冲分配，控制软件一侧只需要输出一路脉冲信号和一路方向控制信号，步进电机绕阻的供电时序由硬件电路生成。 例如三相六拍 A B C 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 正转 反转 X——方向，1—正转，0—反转 由以上真值表，可得逻辑表达式为 使用通用IC即可以设计出入上脉冲分配电路。 专用硬件电路 例如CH250、LCB052等。 CH250三相双三拍接法 CH250三相六拍接法 软件脉冲分配方法 最常用的软件脉冲分配方法有移位寄存器法和查表法。 移位寄存器法 1 0 0 0 0 0 0 0 0 CF D7 …… D0 C B A 正向：