基于单片机的PCB钻床控制系统设计 第7页
基于单片机的PCB钻床控制系统设计 第7页
在选择电机时应考虑满足以下五项要求。以使交流伺服电机的工作性能得以充分发挥。若图片无法显示请联系QQ3249114
1．最高转速
快速行程的电机转速必须严格限制在电机的最高转速之内。
式中 N max—电机最高转速（r/min）；
N —快速行程中电机转速（r/min）；
i—系统传动比，i=N 电机/N丝杠
P—丝杠螺距（mm）。
2．转换到电机轴上的负载惯量
负载惯量应限制在2.5倍电机惯量之内(如果超过2.5倍也可以使用,但调整范围将会减小,时间常数将会增加)。
(匹配条件) (2-2)
(2-3)
式中
—转换到电机轴上的负载惯量（kg·）；
—各旋转件转动惯量（kg·）；
—各旋转件角速度（rad/s）；
—各直线运动件的质量（kg）；
—各直线运动件的速度（m/s）；
ω—伺服电机的角速度（rad/s）。
3．加减速时扭矩
加减速扭矩应限定在变频驱动系统最大输出扭矩的80%以内。不管是线性加速还是角加速，都可以参考下列公式计算
（2-4）
式中 —与电机匹配的变频驱动系统的最大输出扭矩（kg·m）；
—加减速最大扭矩（N·m）；
—快速行程时加减速时间常数（ms）；
— 快速行程时转换到电机轴上的载荷扭矩（N·m）。
4．工作状态载荷扭矩
在正常状态下,工作状态载荷扭矩应不超过电机额定扭矩的80%。
(2-5)
式中 —电机额定扭矩（N·m）；
—工作状态载荷扭矩（N·m）。
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图2-2 电机转速与扭矩的关系图
取决于操作模式,其关系如图2-2。
(2-6)
若图片无法显示请联系QQ3249114(2-7)
式中
若知道最大切削扭矩Tc和最大负载比D,可以按下列方程式很容易求得选择条件。 (2-8)
5．连续过载时间
连续过载时间应限制在电机规定时间之内。但是,T若小于TMS则勿需对此项进行检验。若图片无法显示请联系QQ3249114
式中
数控机床进给系统用伺服电机是根据负载条件来进行选择的，加在电机轴上的负载有两种负载转矩和负载惯量，但由于PCB板数控钻床的负载较小，而效率和精度要求较高。故在设计中电机的选择时侧重电机的最大转速。
本文将选用的伺服电机2001年西门子推出的一个新的伺服电机系列——1FK7电机——中的一种1FK7HD。
1FK7交流伺服电机能够提供；
1．很高的单位容量因此空间要求较少(容量比1FK6小25%)；
2．插头方向可以定向确定的安装方式，为机床的结构设计提供了灵活性；
3．与1FK6机械安装尺寸相互兼容(轴、法兰盘和连接器)；
4．使用功率范围扩大。
1FK7交流伺服电机是高紧凑永磁同步电机。1FK7电机内装多极对或单极对旋转变压器。1FK7交流伺服电机也可以安装内置式光电编码器。配置旋转变压器或光电编码器的1FK7交流伺服电机都适用于SIMODRIVE 611U。1FK7电机是以不需要外部冷却而设计的，热量可以通过电机外壳而传递。1FK7电机具有很高的过载能力。图2-3为1FK7交流伺服电机的实物图。
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图 2-3 1FK7交流伺服电机
2.3 整体方案设计
印制板数控钻床由数控系统(含驱动系统)、摄像系统和机床3部分组成。其中数控系统由PC系统机和接口组成。驱动系统由相互独立的驱动单元组成。驱动单元采用单片机控制完成对对应轴伺服电机的驱动。摄像系统由CCD固体摄像机组成。完成对设计图纸的计算机输入。印制板数控钻床的示意图如图2-4所示。
硬件选择以ARM控制器(S
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