1．平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的基本要求
平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)性能的要求主要有加減速時(shí)間短、瞬態(tài)響應(yīng)過程平穩(wěn)、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定性好四個(gè)方面。這就要求機(jī)械傳動(dòng)裝置、伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的剛性足夠大，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的死區(qū)、電氣調(diào)節(jié)回路的延時(shí)足夠小。
由于平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)需要建立各部分的數(shù)學(xué)模型、構(gòu)建系統(tǒng)框圖、確定傳遞函數(shù)等，分析與計(jì)算過程都比較復(fù)雜：而且由于平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中還包含非線性環(huán)節(jié)，要對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的分析比較困難，因此，在總體設(shè)計(jì)時(shí)通常只對(duì)電動(dòng)機(jī)的慣量匹配、加減速能力進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。各動(dòng)態(tài)參數(shù)還需在機(jī)床調(diào)試階段進(jìn)行具體調(diào)整，可以進(jìn)行人工調(diào)整或利用CNC軟件自動(dòng)完成。
如果在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都合理的情況下，對(duì)于平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳遞部件采用直接連接或同步皮帶、少量齒輪連接的場(chǎng)合，為了保證平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能，平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)一般應(yīng)滿足如下兩式
采用線性加減速時(shí)華恒定，假設(shè)從0加速到轉(zhuǎn)速。的加速時(shí)間為tH，則
由此可見，當(dāng)加速轉(zhuǎn)矩％確定時(shí)，按照電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的要求，其加速時(shí)間tH的計(jì)算公
式為另一方面，根據(jù)機(jī)床的設(shè)計(jì)要求，機(jī)床的加減速性能可以通過快速移動(dòng)速度1，。和加速度a。兩個(gè)指標(biāo)來衡量。當(dāng)采用線性加減速，并且加速度為a。時(shí)，由0加速到轉(zhuǎn)速v。的加速時(shí)間式(10—14)中，快進(jìn)移動(dòng)速度v。指標(biāo)一般容易明確，加速度a。則需根據(jù)機(jī)床的實(shí)際性能來確定，一般可以用表10—4中的數(shù)據(jù)作為參考。
表　機(jī)床推薦的加速度值
機(jī)床類型 推薦加速度值
大型龍門、落地式機(jī)床 O.2～1 m/s。
中型車床與銑床、加工中心 0.5～2 m/s
小型車床與銑床、加工中心 1～5 n/s
絲杠傳動(dòng)的高速加工機(jī)床 5～15 m/s2
直線電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)的高速加工機(jī)床 10-40 m/s
銑床、加工中心上的回轉(zhuǎn)軸 5-50 rad/s2
機(jī)器人上的轉(zhuǎn)臂 20-100 rad/s
高速機(jī)器人 200～500rad/s
表　的數(shù)據(jù)為平面磨床的一般要求，根據(jù)設(shè)計(jì)的需要，可以在同一機(jī)床上的不同坐標(biāo)軸使用不同的數(shù)據(jù)。例如，對(duì)于立式機(jī)床的垂直軸z、臥式機(jī)床的垂直軸Y，由于重力的因素，其加速度可以選擇比推薦值略低的值。
顯然，由式(10．13)計(jì)算得到的軸反映了平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)際具備的加減速能力，而由式(10．14)計(jì)算得到的如則是機(jī)床對(duì)加減速能力的要求，因此，平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的加減速的設(shè)計(jì)準(zhǔn)
3．運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)慣量的計(jì)算
要根據(jù)式(10—13)來計(jì)算平面磨床伺服進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)際所具備的加減速能力時(shí)，首先要確定總慣量比。在伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，系統(tǒng)總慣量由直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)折算到電動(dòng)機(jī)上的慣量和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)慣量?jī)刹糠纸M成。直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)、工件、工裝夾具等：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲杠慣量以P，、同步帶輪的慣量、聯(lián)軸器或齒輪和電動(dòng)機(jī)本身的轉(zhuǎn)子慣量凡等，各個(gè)慣量的計(jì)算方法如下。
在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)予的慣量凡可以從伺服電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商家提供的電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)中查得；其他滾珠絲杠、同步帶輪、聯(lián)軸器或齒輪等大部分零件都可以通過如下實(shí)心圓柱體的慣量計(jì)算公式計(jì)算得到對(duì)于鋼制零件，代入密度后式(10—17)可以化簡(jiǎn)為如下公式，帶入其他參數(shù)可進(jìn)行慣量計(jì)算
4．動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)買例
案例 對(duì)于例10-1和例10．2中的機(jī)床，當(dāng)其要求的X—Y軸運(yùn)動(dòng)速度為48m/min、加速度要求為5m/s2，Z軸的運(yùn)動(dòng)速度為40m/min、加速度要求為5m/s2時(shí)，且各軸聯(lián)軸器慣量為0.3x10-3n12，機(jī)床的加減速能力計(jì)算如下。
X軸：
直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量：Jw+T：(280+500)×5.05×10-3m2；
滾珠絲杠的慣量：^P=0.77x10-12x404x800=1.57x10-kg；
聯(lián)軸器等機(jī)構(gòu)的慣量：Jot=O.3x10-3m2；
負(fù)載總慣量：6.92×l03kg．m2；
SGMGV-20A伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量：2.6x10-3mh
系統(tǒng)總慣量：9.52x10-3m2。
從伺服電動(dòng)機(jī)加減速曲線可知，該電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速nm=3 000r/min時(shí)的短時(shí)輸出加速轉(zhuǎn)矩MM為25N．m，由【例10—21的計(jì)算結(jié)果可得
可以滿足式(10—11)與式(10．15)的要求。
Y軸：
直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量：Jw+T：(280+500+200)×]。z6.35×10-3kg．m2；
滾珠絲杠的慣量：以P=0.77×10-12×404×500=O.98x10-3kg·m2。
聯(lián)軸器等部件的慣量：0.3×10-3kg·m2；
負(fù)載總慣量：JL=7．63x10-3kg.m2；
伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量：凡=2.6x10-3kg.m2；
系統(tǒng)總慣量：如。=10.23x10-jkg·m2。
根據(jù)【例10—2】的計(jì)算結(jié)果，即：
MB=MM-∑=25-0.75=24.25N·m
系統(tǒng)實(shí)際加速時(shí)間為：
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的加減速能力與x軸同，同樣可以滿足式(10—11)與式(10—15)的要求。
Z軸
直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的慣量：Jw+T-(60+120)Xf1×10～kg．m2；
滾珠絲杠的慣量：Jsp=0.77×10-12×404x500--0.98×10-3kg·m2。
聯(lián)軸器等機(jī)構(gòu)的慣量：0.3x10～kg；
負(fù)載總慣量：JL=2.38x10-3kg·m2：
SGMGv二44A伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的慣量：JM=6.75×10～kg；
系統(tǒng)總慣量：如：9.13×10-3kg·m2。
由電動(dòng)機(jī)加減速曲線可得，該電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速nm=3 000r/min時(shí)的短時(shí)輸出加速轉(zhuǎn)矩MM為42N．111，根據(jù)例10—2的計(jì)算結(jié)果，即
MB=MM一∑=42—0.66—4.63=36．71N.m
系統(tǒng)實(shí)際可以達(dá)到的加速時(shí)間為也可以滿足式(10—11)與式(10．15)的要求。