機床的驅(qū)動電機包括進給伺服電機和主軸伺服電機兩類。機械制造商在選購電機時擔(dān)心切削力不夠，往往選擇較大規(guī)格的馬達，這不但會增加機床的制造成本，而且使之體積增大，其結(jié)構(gòu)布局不夠緊湊。因此，一定要通過具體的分析計算，選擇最佳規(guī)格的電機。

　　一、進給驅(qū)動伺服電機的選擇

　　1. 原則上應(yīng)該根據(jù)負載條件來選擇伺服電機。在電機軸上所有的負載有兩種，即阻尼轉(zhuǎn)矩和慣量負載。這兩種負載都要正確地計算，其值應(yīng)滿足下列條件:

　　1)當機床作空載運行時，在整個速度范圍內(nèi)，加在伺服電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩應(yīng)在電機連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)，即應(yīng)在轉(zhuǎn)矩速度特性曲線的連續(xù)工作區(qū)。

　　2)最大負載轉(zhuǎn)矩，加載周期以及過載時間都在提供的特性曲線的準許范圍以內(nèi)。

　　3)電機在加速/減速過程中的轉(zhuǎn)矩應(yīng)在加減速區(qū)(或間斷工作區(qū))之內(nèi)。

　　4)對要求頻繁起，制動以及周期性變化的負載，必須檢查它的在一個周期中的轉(zhuǎn)矩均方根值。并應(yīng)小于電機的連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩。

　　5)加在電機軸上的負載慣量大小對電機的靈敏度和整個伺服系統(tǒng)的精度將產(chǎn)生影響。通常，當負載小于電機轉(zhuǎn)子慣量時，上述影響不大。但當負載慣量達到甚至超過轉(zhuǎn)子慣量的5倍時，會使靈敏度和響應(yīng)時間受到很大的影響。甚至?xí)顾欧糯笃鞑荒茉谡Ｕ{(diào)節(jié)范圍內(nèi)工作。所以對這類慣量應(yīng)避免使用。推薦對伺服電機慣量jm和負載慣量jl之間的關(guān)系如下:

1≤jl/jm＜5

　　2. 負載轉(zhuǎn)矩的計算方法加到伺服電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩計算公式，因機械而異。但不論何種機械，都應(yīng)計算出折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩。通常，折算到伺服電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩可由下列公式計算:

tl=(f*l/2πμ)+t0

式中,tl:折算到電機軸上的負載轉(zhuǎn)矩(n.m)
f:軸向移動工作臺時所需要的力
l:電機軸每轉(zhuǎn)的機械位移量(m)
to:滾珠絲杠螺母，軸承部分摩擦轉(zhuǎn)矩折算到伺服電機軸上的值(n.m)
μ:驅(qū)動系統(tǒng)的效率

圖1 工作臺進給示意圖

　　f取決于工作臺的重量，摩擦系數(shù)，水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡塊(用在垂直軸)。如果是水平方向，f軸的值由上圖例給出。

無切削時: f=μ*(w+fg),切削時: f=fc+μ*(w+fg+fcf)

式中,w:滑塊的重量(工作臺與工件)kg
μ:摩擦系數(shù)
fc:切削力的反作用力
fg:用鑲條固緊力
fcf:由于切削力靠在滑塊表面作用在工作臺上的力(kg)即工作臺壓向?qū)к壍恼驂毫Α?/p>

計算轉(zhuǎn)矩時下列幾點應(yīng)特別注意。

　　(a) 由于鑲條產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩必須充分地考慮。通常，僅僅從滑塊的重量和摩擦系數(shù)來計算的轉(zhuǎn)矩很小的。請?zhí)貏e注意由于鑲條加緊以及滑塊表面的精度誤差所產(chǎn)生的力矩。

　　(b) 由于軸承，螺母的預(yù)加載，以及絲杠的預(yù)緊力滾珠接觸面的摩擦等所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩均不能忽略。尤其是小型輕重量的設(shè)備。這樣的轉(zhuǎn)矩回應(yīng)影響整個轉(zhuǎn)矩。所以要特別注意。

　　(c) 切削力的反作用力會使工作臺的摩擦增加，以此承受切削反作用力的點與承受驅(qū)動力的點通常是分離的。如圖所示，在承受大的切削反作用力的瞬間，滑塊表面的負載也增加。當計算切削期間的轉(zhuǎn)矩時，由于這一載荷而引起的摩擦轉(zhuǎn)矩的增加應(yīng)給予考慮。

　　(d) 摩擦轉(zhuǎn)矩受進給速率的影響很大，必須研究測量因速度工作臺支撐物(滑塊，滾珠，壓力)，滑塊表面材料及潤滑條件的改變而引起的摩擦的變化。已得出正確的數(shù)值。

　　(e) 通常，即使在同一臺的機械上，隨調(diào)整條件，周圍溫度，或潤滑條件等因素而變化。當計算負載轉(zhuǎn)矩時，請盡量借助測量同種機械上而積累的參數(shù)，來得到正確的數(shù)據(jù)。

　　3. 負載慣量的計算。由電機驅(qū)動的所有運動部件，無論旋轉(zhuǎn)運動的部件，還是直線運動的部件，都成為電機的負載慣量。電機軸上的負載總慣量可以通過計算各個被驅(qū)動的部件的慣量，并按一定的規(guī)律將其相加得到。

　　1) 圓柱體慣量 如滾珠絲杠，齒輪等圍繞其中心軸旋轉(zhuǎn)時的慣量可按下面公式計算:

j=(πγ/32)*d4l(kg cm2)

如機構(gòu)為鋼材，則可按下面公式計算:

j=(0.78*10-6)*d4l(kg cm2)

式中,γ:材料的密度(kg/cm2)
d:圓柱體的直經(jīng)(cm)
l:圓柱體的長度(cm)

　　2) 軸向移動物體的慣量工件，工作臺等軸向移動物體的慣量，可由下面公式得出:

j=w*(l/2π)2 (kg cm2)

式中,w:直線移動物體的重量(kg)
l:電機每轉(zhuǎn)在直線方向移動的距離(cm)

　　3) 圓柱體圍繞中心運動時的慣量如圖所示:

圖2 圓柱體圍繞中心運動時的慣量

屬于這種情況的例子:如大直經(jīng)的齒輪，為了減少