机器人主轴设计参考

一、砂轮机主轴

I. 基本参数介绍

1. 在打磨砂轮机设计过程中，针对现有砂轮机基本结构进行拆解分析，基本拆卸图如下：
   
   
   图1. 为完整砂轮情况
   图2. 为砂轮保护外壳，采用螺母收紧固定项圈的安装固定方式
   图3. 为打磨电机电刷弹簧，通过蜗状弹簧按压碳刷块从而导通直流电机换向器
   图4. 为打磨电机主轴齿轮，可以看到一圈有9齿，同时可以看到电机上下两侧有出风口，打磨电机内部转子通过转动产生的风通过上下的通风口输出，从而清理砂轮周围杂质
   图5. 为打磨电机转子换向器，可以看到有刷电机的定子是直接固定在砂轮机的外壳上的，从而大大降低了成本
   图6. 为打磨机的机头，可以看到其中使用锥齿进行了传动换向，同时锥齿一圈齿数为36齿，在机头外侧还安装了手刹，通过按压手刹从而实现刹车过程

2. 根据砂轮机上铭牌标识相关参数如下：

   • 型号：\(GWS 6-125\)
   • 供电电压：\(220-230V~@50Hz\)
   • 供电电流：\(3.0A\)
   • 功率：\(670Watt\)
   • 砂轮转速：\(11000r/min\)
   • 砂轮直径：\(\phi=125mm\) 固定孔径：\(M14\)

3. 根据砂轮机配套的砂轮铭牌参数，如下：

   • 型号：BOSCH
   • 尺寸：\(\phi125*3.0*22mm\) （直径*厚度*孔径）
   • 砂轮外圈线速度：\(80m/s\)
   • 砂轮转速：\(12250RPM\)

II. 相关参数理论分析

1. 主轴加工扭矩-功率-转速之间的关系式如下：

\[T=9550P/n\\ T:扭矩(Unit:N*m)\\ P:功率(Unit:KW)\\ n:转速(Unit:RPM) \]

2. 主轴加工转速-电源频率-磁极对数之间的关系如下：

\[n=60*f/P\\ n:转速(Unit:RPM)\\ f:频率(Unit:Hz)\\ P:磁极对数(Unit:对) \]

根据上述基本参数计算式可知打磨电机的扭矩如下：

\[T=9550P/n\rArr T=9550*0.67/44000=0.1454N*m \]

上式当中，转速提升了4倍，原因是存在锥齿转换过程中的减速比 \(1:4\) ， 同时扭矩也会有相应的提升。

III. 打磨主轴电机选型

参考选型:

• 速科德/Kasite机器人浮动去毛刺主轴电机 倒角打磨抛光高速主轴 Kasite
• 瑞德沃斯高速主轴电机
• HSD https://www.hsd.it/ \(+86 21 5161 9991\)