一转步距，误差自动为零。 3） 转动惯量小，响应快。
4） 输出角与输入脉冲严格成比例，且在时间上同步。步进电机的步距角和旋转速
度不受各种干扰因素，如电压、电流、波形、温度等的影响。 5） 维修方便，寿命长。
6.2 纵向步进电机的计算与选择
步进电机是一种用脉冲信号控制的电动机。在负载能力及动态特性范围内，步进电机将来自数控装置的进给脉冲输出，步进电机的角位移与控制脉冲数成正比，转速与控制脉冲频率成正比。因此，步进电机已成为经济型数控机床中最主要的一种伺服动力元件。
6.2.1负载转动惯量计算
折算到电动机轴上的转动惯量按下式估算：
JF?J1?J2?J3180?2G ?()i2??bi2g式中： JF——折算到电动机轴上的转动惯量（kg/cm2）
J1——齿轮Z1的转动惯量（kg/cm） J2——齿轮Z2的转动惯量（kg/cm）
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J3——滚珠丝杠的转动惯量（kg/cm2）
?——估算参数
对于钢的圆柱形零件，其转动惯量按式估算,由式可得：
J1=7.8╳10?4╳6.44╳2kg.cm2=2.617 kg.cm2 J2=7.8╳10?4╳84╳2 kg.cm2=6.390 kg.cm2 J3=7.8╳10?4╳3.24╳120 kg.cm2=9.815 kg.cm2
800180?2G180?0.01?10?1222)?()2=(kg.cm=0.305 kg.cm 223.14?0.751.25?9.8??bigJF?J1?J2?J3180?2G2
=13.293 kg.cm ?()22i??big 21
6.2.2 各种工况下转矩计算
1）负载转矩计算及最大静转矩Tjmax的计算。根据能量守恒，电动机等效负载转矩由式可得：
1652.096?6?10?3N·m=1.352N·m Tm?2??0.953?0.98?1.25若不考虑启动是运动部件惯性的影响，则启动转矩由式，其中安全系数取0.3，求得：
1.352Tq? N·m =4.507 N·m
0.3Tjmax可由式求得，其中λ=0.866，则：
Tjmax=
Tq?= 5.204 N·m
2）快速空载启动时所需转矩T：因数控机床对动态性能要求较高，去顶电动机最大静矩时，应满足快速空载启动时所需转矩T的要求。
当工作台快速移动时，电动机的转速可由下式计算：
n?vmaxi2000?1.25r/min =416.7 r/min ?P06由式可求出Tamax，其中t=25ms=0.025s，则Tamax得：
Tamax = JF?=2.319 N·m
由此可得：
GfP0ηoηi =0.105 N·m 2?Tf=
同理可得，F0=Fm/3= 2350.53 N，则：
T0=
F0P0ηoηi =1.924 N·m 2?由式可得：
T?Tamax?Tf?To?4.438 N·m
3）快速移动时所需力矩T快。可由下式得：
T快 = T摩= Tf?T0=2.209 N·m
4）最大切削负载时所需力矩T切。可由下式求得：
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FXPOηoi=2.838 N·m 2?从上面计算可以看出：快速空载启动所需转矩T、快速移动时所需力矩T快和最大切削负载是所需力矩T切三种情况下，快速空载启动时所需转矩T最大，所以，以此项作为初选步进电机的依据。
T切 =Tf?T0+
6.2.3 步进电机的选择
1）步进电机最高工作频率可由式求得：
fmax= 1000╳2/60╳0.01 Hz= 3333.33 Hz
根据计算数据，最大静转矩Tjmax= 5.204 N·m，快速空载启动时所需转矩T=2.718 N·m，步进电机最高工作频率fmax=3333.33 Hz，选用步距角0.75o的步进电机。根据以上数据，选用110BF003-1.5/0.75型反应式步进电机。
2）110BF003-1.5/0.75型反应式步进电机的主要参数见表2-17所示。
表2-17 110BF003-1.5/0.75型反应式步进电机参数
型号 相数 额定电压/N 3 80 静态电流/A 6 保持转矩 空载启最大静转动频率矩 /Hz 1.5/0.75 7.84 1500 步角距 （O） 空载运行频率/Hz 7000 110BF003 6.3 驱动器的选择
由GSK980TA数控装置技术参数可知，GSK980TA数控系统适配的驱动装置有：DF3A系列三相反应式步进电机驱动器、DF3A系列三相混合式步进电机驱动器、DF3A系列交流伺服。根据驱动器同时要和数控系统及X、Z轴电动机匹配的原则，X、Z轴选用的是反应式步进电机，所以在这里应选用DF3A系列三相反应式步进电机驱动器。
又因为在伺服系统的改造部分选用的是110BF003步进电机作为X、Z轴的伺服电动机，所以选用DF3A系列中的DF3A-06三相反应式步进电机驱动器作为连接系统和电动机的 驱动器。
(1) DF3A-06三相反应式步进电机驱动器的特点
1） 可靠性高。数字技术和单片机的应用，使得驱动器线路简单可靠；合理的结构
设计，使得整机结构紧凑防护性能好。
2） 低速性能好。引入单片机进行软环分及矢量细分，实现1:1平滑细分及5、10、
20倍矢量细分，使得步进电机低速运行平稳，避免震荡及失步。
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3） 高速性能优。输入信号频率不大于250Hz，输出电流频率可达15kHz。
4） 适用面广。输出电流3~10A可调，可驱动90BF、110BF、130BF步进电机，输
出转矩2~2.5 N·m。
（1） DF3A系列三相反应式步进电机驱动器技术参数。见表2-18。
表2-18 DF3A系列三相反应式步进电机驱动器技术参数
驱动器型号 适配电机 DF3A-05 DF3A-0DF3A--08 DF3A--10 6 90BF 110BC3130BC380130BC380D 80B C - - - 110BC3- 130BC380E 80C - - 110BF - - AC110V-15%~+10P/60Hz(MAAC220V-15%~+10P/60Hz3A(MAX) X) 3A 4A 5A 6A 8A 10A 不低于1300r/min DF3A-03 DF3A-04 - - 输入电源 输出相电源 电动机最高转速 工作环境 0~45Co，0%~85%RH、不结露；无腐蚀、易燃易爆、导电性气体、液体和粉尘 o保存环境 -20~80C，0%~85%RH、不结露 驱动方式 单高压恒流斩波半桥方式 细分选择 4位DIP开关上电前设定1/5/10/20细分 输入脉冲方式 单脉冲方式：CP+DIR（脉冲+方向）；双脉冲方式：CW+CCW（正传脉冲+反转脉冲） 脉冲频率 不大于250kHz 脉冲宽度 不小于1us 换向间隔 不小于10us 使能输入 FREE信号有效驱动器有电流输出、电动机受控 输入信号电平 5V、3~10mA，12V时串入1kΩ电阻，输入回路有电流时输入有效 初始相位输出B相位上电初始输出相位，仅B相输出有效时，PH.OUT输出（NPN型信号 OC）有效；与OUT.COM接通，吸入电流不大于6A电流，负载电压不 大于24V。 保护功能 过流、短路保护；过热保护；欠压保护 报警输出 FREE无效或驱动器过流/短路/过热/欠压保护时，ALM信号输出无效；FREE有效、无报警时，ALM与OUT.COM接通，吸入电流不大于100mA，负载电压不大于2V 状态指示 绿色LED：H.POWER（电源指示）A.PHASE/B.PHSAE/C.PHASE（、相电流指示） 红色LED：ALARM（报警指示，保护时有效时亮） 外形尺寸 284mm╳163mm╳82mm 质量 3.0kg
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