Сервомотор чпу: Сервоприводы для станков с ЧПУ – купить с доставкой по России

какова разница и что выбрать? — MULTICUT

Обновлено: 31.08.2022

В качестве электропривода порталов и исполнительных узлов фрезерно-гравировальных станков с чпу и оборудования для плазменной резки с ЧПУ применяются шаговые двигатели и сервоприводы. Что лучше: шаговый двигатель или сервопривод, и в каких случаях применение того или иного электропривода экономически и технически оправданно, рассмотрим в данной статье.

Устройство шагового привода

Шаговый привод состоит из синхронной электрической машины и управляющего контроллера. Последний обеспечивает подачу управляющих сигналов на обмотки двигателя и их попеременное включение в соответствии с заданной программой.

Шаговый двигатель — электрическая машина, преобразующая управляющие сигналы в перемещение вала на определенный угол и фиксацию его в заданном положении. Количество шагов таких электродвигателей составляет от 100 до 400, угол шага — от 0,9-3,6°.

Принцип работы шагового двигателя

Состоит это электромеханическое устройство из статора, где размещены катушки возбуждения, и вращающейся части с постоянными магнитами или обмотками. Такая конструкция ротора обеспечивает его фиксацию после отработки управляющей команды.

На статоре расположено несколько обмоток. При подаче напряжения на катушку, под воздействием магнитного поля ротор поворачивается на определенный угол в соответствии с пространственным положением обмотки. При ее обесточивании и подаче управляющего сигнала на другую катушку вращающаяся часть электродвигателя занимает другую позицию. Каждый поворот вала соответствует углу шага. При обратной последовательности подачи напряжения на катушки ротор вращается в противоположном направлении.

Для поворота ротора на меньший угол одновременно включаются 2 обмотки. Количество шагов ограничено и зависит от числа полюсов статора электромотора. Для обеспечения плавного вращения ротора на катушки статора подают разные токи, разность которых определяет положение ротора. Такой способ управления позволяет снизить дискретность и увеличить количество шагов до 400.

К числу недостатков шаговых двигателей можно отнести довольно низкую скорость, пропуск шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке на валу, снижение момента при высокой частоте вращения и большое время разгона.

Устройство сервопривода

Сервопривод состоит из синхронного двигателя, датчика скорости и положения, а также управляющего контроллера. Основная разница между шаговым двигателем и сервоприводом состоит в наличии обратной связи по положению, скорости, моменту на валу ротора.

Электропривод такого типа построен на базе следящей схемы автоматического регулирования. При несоответствии скорости или другой величины контроллер будет подавать сигналы на отработку, пока требуемый параметр или положение вала не будет соответствовать заданному. В качестве датчика обратной связи используют абсолютные и относительные энкодеры различных типов и конструкций.

Принцип действия сервопривода

Управляющее устройство в соответствии с заданной программой подает напряжение на сервопривод, который соединен с порталом станка. Двигатель перемещает рабочий орган. При этом энкодер вырабатывает импульсы, поступающие на контроллер. Подсчет их числа осуществляет управляющее устройство. Количество импульсов пропорционально перемещению портала. При достижении рабочим органом заданного положения на электромотор перестает поступать напряжение. Портал фиксируется. Пока число импульсов, зафиксированных контроллером с датчика, не достигнет запрограммированной величины, двигатель будет осуществлять перемещение рабочего органа.

Шаговый сервопривод можно также настроить на поддержание постоянной частоты вращения вне зависимости от нагрузки или постоянного момента при разной скорости.

К достоинствам сервоприводов относятся точность позиционирования, динамика разгона и отсутствие снижения момента при высоких скоростях. Ограничивает применение сервопривода, как правило, достаточно большая стоимость.

Пройти тест

Чем отличается сервопривод от шагового двигателя?

Критерий сравнения	Шаговые двигатели	Сервоприводы
Эксплуатационный ресурс	Шаговые электромоторы не имеют коллекторного узла, подверженного износу. Также они не имеют частей, нуждающихся в регулярном техобслуживании и замене	Коллекторные серводвигатели необходимо регулярно обслуживать. Максимальный срок службы коллекторного узла — 5000 часов непрерывной работы. При этом бесщеточные сервомоторы не уступают в надежности шаговым двигателям
Точность перемещений исполнительного органа	Современные шаговые электродвигатели обеспечивают перемещение рабочей части с точностью до 0,01 мм. Отличие шагового двигателя от сервопривода заключается в пропуске шагов при высокой (выше расчетной) нагрузке, что значительно снижает качество обработки	Сервопривод для поворотного стола фрезерного станка или портала другого оборудования обеспечивает точность до 0,002 мкм. Позиционирование по следящей схеме обеспечивает высокое качество обработки независимо от нагрузки
Время разгона и скорость перемещения портала	Максимальная скорость перемещения рабочих органов при использовании шагового электропривода — 25 м. Время разгона — 120 об/мин за секунду	Сервопривод может перемещать портал со скоростью более 60 м/мин. Время разгона составляет до 1000 об/мин за 0,2 секунды
Реакция на принудительную остановку	Шаговые двигатели хорошо переносят механические перегрузки и не выходят из строя при аварийных остановках	Сервоприводы необходимо оснащать дополнительной защитой, отключающей электромотор при принудительной остановке портала. В противном случае обмотки электрической машины могут сгореть
Стоимость	За счет простоты конструкции шаговый двигатель имеет относительно невысокую цену	За счет датчиков обратной связи (энкодеров) и более сложной схемы регулирования сервопривод считается дорогостоящим оборудованием

Критерии выбора

Тип приводного двигателя для станков выбирают по следующим характеристикам:

• 
  Производительность.

  
  По этому параметру сервоприводы значительно превосходят шаговые электромоторы. На станок с ЧПУ для обработки крупных деталей или заготовок из твердых материалов лучше уставить сервомотор, например, ESTUN 1000 Вт. Такой электропривод обеспечит более высокую скорость обработки твердых материалов. Для малогабаритного промышленного оборудования (например, настольного фрезерного станка) среднего класса точности, предназначенного для обработки мягких материалов, лучше выбрать шаговый двигатель.

• 
  Эксплуатационные расходы.

  
  Программирование и настройка сервопривода на станке с ЧПУ требуют высокой квалификации исполнителя. Такой привод намного дороже в обслуживании, соответственно расходы на его эксплуатацию будут выше.

• 
  Точность.

  
  Сервоприводы для станков с ЧПУ необходимы для высокоточной автоматизированной обработки. Такой привод позволяет позиционировать положение рабочего органа с точностью до 0,02 мкм, в то время как максимальная точность шаговой электрической машины — 0, 01 мм.

• 
  Цена.

  
  Стоимость шагового двигателя значительно ниже цены сервопривода. При невысоком бюджете лучше предпочесть первый вариант.

• 
  Уровень шума.

  
  По этому показателю сервомоторы предпочтительней. Работа шаговых электродвигателей сопровождается звуком, соответствующим частоте шагов на различных оборотах.

Таким образом, выбор сервопривода или шагового двигателя в качестве привода на фрезерно-гравировальный станок и оборудование для плазменной резки следует совершать, руководствуясь исключительно экономической и технической целесообразностью.

Читайте также

Обновлено: 18.10.2022

Фрезерные станки с ЧПУ для малого бизнеса

Для построения и развития успешного бизнеса, связанного с работой на фрезерном станке с ЧПУ, важно наличие значительных преимуществ перед конкурентами: например, высочайшего качества продукции и доступных цен. В данной статье расскажем, какие именно станки с ЧПУ подходят для малого бизнеса, какова стоимость того или иного оборудования, и насколько рентабелен такой вид деятельности…

Подробнее

Обновлено: 18.10.2022

Технические характеристики и сфера применения фрезерных станков с ЧПУ

Станки с ЧПУ значительно повлияли на сферу металлообработки и на работу с другими материалами. Программируемые установки обеспечиваюют повышенную точность фрезеровки, что приводит к значительному увеличению производительности труда. Процесс обработки заготовок проходит беспрерывно и в строгом соответствии заданной программе, а результат работы отличается высокой точностью. В статье мы рассмотрим важнейшие технические характеристики фрезерных станков с ЧПУ и основные сферы их применения…

Подробнее

Обновлено: 18.10.2022

Фрезы для деревообрабатывающих станков с ЧПУ

Рабочий режущий инструмент станков с ЧПУ — это фреза. Конструктивно она является вращающейся деталью с заточенными зубьями. Фрезы для станков с ЧПУ по дереву производят из разных сплавов и делят на категории. Их выбор зависит от характеристик обрабатываемой поверхности, типа работы и степени твердости древесины. Правильно выбрать подходящий инструмент для программных станков поможет наша статья, которая познакомит вас с типами фрез и их назначением…

Подробнее

Обновлено: 06.11.2022

Характеристики шагового двигателя

Шаговое устройство — бесщеточный двигатель с несколькими обмотками, функционирующий по синхронному принципу. Принцип работы шагового двигателя заключается в поочередной активации обмоток, которые обеспечивают вращение / остановку ротора…

Подробнее

Обновлено: 06.11.2022

Специфика сверлильных станков с ЧПУ

Современные сверлильные станки с ЧПУ используются на производствах, на которых в больших объемах осуществляется обработка деталей всевозможного назначения, например, на мебельных фабриках. Сегодня производители предлагают покупателям модели сверлильных станков с ЧПУ во всем функциональном многообразии. ..

Подробнее

Возврат к списку

Поделиться:

сервоприводи, шпинделі і крокові двигуни

Електроприводи для верстатів з ЧПУ

за порядкомза зростанням ціниза зниженням ціниза новизною

• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzMjE0NDcsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE4MDY4NDMsInBhZ2VJZCI6IjA5NzNlNzAyLWFiZDctNDE0NC1iNjE3LWFjYjhmYzg1NDMzZSIsInBvdyI6InYyIn0.jpdWRNKyteYF6gb_fdsnQUy9yaQitjK4fnSZ6r9QNys» data-advtracking-product-id=»1274321447″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzMzE2NjUsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE4MzcwNDYsInBhZ2VJZCI6ImY0NmM2NjA2LWNiMWItNDA3ZC05ZDhmLWU4NjFjYzUwYjQ0ZiIsInBvdyI6InYyIn0.X1Kj6IlkvFbNYUsjEnkCIj6lQc0FC34_IFB8tuX1tuw» data-advtracking-product-id=»1274331665″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzMzMxNzgsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE4Njc4NzQsInBhZ2VJZCI6ImYwMDA3NTk5LWIwMmYtNDkwYS05YjAxLTJiMTEzYTBlZTUwOCIsInBvdyI6InYyIn0.AnZOJC3daQQK1XWq_ZdZ9qXwCAlKpiBkTSNzKa-r8IU» data-advtracking-product-id=»1274333178″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEzMDAxNTQzNjUsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE4OTc2MTIsInBhZ2VJZCI6IjBlNmQ4ZGFlLTY3ZTktNGJlNS1iZTYxLWUwMjQ5NGMwNDZlZSIsInBvdyI6InYyIn0.S2ASvRIYa4NhksbC1Kl7eDkIT-cVbF1N_tFLm74aPB0″ data-advtracking-product-id=»1300154365″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEzMDA2ODEzODMsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE5Mjc4MTIsInBhZ2VJZCI6ImU4MWExYTRmLTBkZjEtNDUzMi1iMDA5LTE4ZTc4MWM3NzIyZiIsInBvdyI6InYyIn0.G9w3UoERJtGkzDoXYru2Rz0Uczebdn95lT9j_rNmC_k» data-advtracking-product-id=»1300681383″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNDMzMTEsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE5NTcwMjMsInBhZ2VJZCI6ImRjNzNlMzFjLThmMTEtNDU1YS05NzE1LTliOGY1ZjU0ZTVjNiIsInBvdyI6InYyIn0.ZcaoDGs_KDsnNlE7XS8lixOjBxBW28-rsRhh2PH0rWY» data-advtracking-product-id=»1274343311″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNDY3NTAsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjE5ODY5MTgsInBhZ2VJZCI6IjJjODMwNjAzLTQ0MTItNDc2Ny04ZjZmLWU0MDQ5ODcxMGIxYiIsInBvdyI6InYyIn0.F1lL44SVXmJ3mTLx_5B8uO5OwAiHgUzDnzf5WoUGnIw» data-advtracking-product-id=»1274346750″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNDg3OTgsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjIwMTY3ODgsInBhZ2VJZCI6ImFkNmZlMWY5LTFiYmMtNDU0OC1iMDQxLWQ0ZmJhNjM1YjM4NSIsInBvdyI6InYyIn0.aTOLO5KBNPUfiAc-86F15Ja_R0PTM-8tftTQ2WPsMXY» data-advtracking-product-id=»1274348798″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNTM4OTQsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjIwNDYxOSwicGFnZUlkIjoiYWZjNzg4MzEtODQ0MC00YTYwLWFmYjItMmYyZDZhNDNkMGIxIiwicG93IjoidjIifQ.v0k2gJgIWgdhvInHnMh3w0YeJioxHSHbgR4fFcmphJk» data-advtracking-product-id=»1274353894″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNjYxOTIsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjIwNzYwOTcsInBhZ2VJZCI6ImNiZTVmODRmLTc0MjQtNDQ3NS04NmRiLWQ3NzQ3YjhjYzA5NiIsInBvdyI6InYyIn0.UWBqL9nZKAzjPngMRXDZqLu48cxEV9aXgiNbiPlVN8A» data-advtracking-product-id=»1274366192″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEyNzQzNjkwNzEsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjIxMDUyODQsInBhZ2VJZCI6ImMyMTgyMTYyLTc5ODEtNDE3Zi1hMDBjLWM4MDAzYjRkMDRhYiIsInBvdyI6InYyIn0.H-GHmPQgFVzl6IyiVs_dS1LZNv8n2fCTsPBF_HhyY18″ data-advtracking-product-id=»1274369071″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>
• eyJwcm9kdWN0SWQiOjEzMDA3Mzk5ODgsImNhdGVnb3J5SWQiOjE0MDQwNSwiY29tcGFueUlkIjo1OTg5OTcsInNvdXJjZSI6InByb206Y29tcGFueV9zaXRlIiwiaWF0IjoxNjY4MjE4ODgwLjIxNDE1MTQsInBhZ2VJZCI6IjZmNGI4ODQ4LTdlYTktNGQxYy04N2ZiLWVjMDk2NTZmYzY4MSIsInBvdyI6InYyIn0.UqaadCpshm_xG-7NCVCVwQ_I3MSzvqlLToN9rj5Ttzc» data-advtracking-product-id=»1300739988″ data-tg-chain=»{"view_type": "preview"}»>

16243248

Переміщення виконавчих органів по координатним осям на сучасному багатофункціональному пристрої здійснюється з допомогою електроприводів для верстатів з ЧПУ. Управління механізмом здійснюється у комп’ютерному режимі. Для вдосконалення обладнання на нашому сайті можна придбати:

• сервоприводи;
• шпинделі;
• частотні перетворювачі;
• кабелі для ЧПУ;
• драйвери крокових двигунів;
• крокові двигуни.

Висока якість виробів дозволяє агрегату працювати без перебоїв тривалий період, без втрати початкових якостей.  

Особливості електроприводів для верстатів з ЧПУ

Для максимальної надійності електроприводу для верстата з ЧПУ і зниження енергоспоживання, важливо підібрати відповідний драйвер. Механізм складається з двигуна, реактора та перетворювача. Мотор трансформує  електричну енергію в механічну. Перетворювач формує струм, який подає на двигун. Реактор регулює напругу мережі з можливостями мотора.
У малогабаритних верстатах з ЧПУ частіше використовується кроковий електродвигун, який відрізняється можливістю регулювання швидкості і точності. Це дозволяє уникнути установки датчика. 

Сервоприводи, шпинделі, частотні перетворювачі

В онлайн-каталозі можна придбати сервоприводи, шпинделі, частотні перетворювачі, які забезпечать надійну роботу системи. Сервоприводи встановлюють на обладнанні з підвищеною вимогою до точності  і швидкості пересування. Це привід, завданням якого є рух частинок під контролем параметрів через датчик зворотного зв’язку. Важливим складовим фрезерувального обладнання вважається шпиндель, що забезпечує рух робочого інструменту. Управління деталлю відбувається за допомогою інвертора. При виборі елемента варто звернути увагу на частоту обертання і потужність. Чим щільніше матеріал, тим більше обертів для обробки він зажадає.
Із завданням плавного регулювання швидкості електродвигуна справляється частотний перетворювач. Пристрій складається  з випрямляча та інвертора. Щоб поліпшити форму вихідного напруги між мотором і перетворювачем, іноді ставлять дросель. 

Кабелі для ЧПУ і драйвери крокових двигунів

На сайті можна придбати гнучкий кабель-канал, який захищає кабелю для ЧПУ при високих швидкостях переміщення рухомих деталей. Постійний рух складових може призвести до тертя і розривів кабелю, що запобігає кабель-канал. Також в наявності неекранований кабель підвищеної гнучкості та екранований.
Для формування струму живлення для кожної обмотки використовується драйвер крокового двигуна. Вони бувають багатоканальними і одноканальними. Під кожну модель мотора підбирається конкретний варіант. На сайті представлений великий вибір елементів.

Крокові двигуни    

    
Перевагою синхронного крокового електродвигуна з кількома обмотками вважається здатність виконання точного позиціонування, високий момент і доступна вартість, якщо порівнювати з сервоприводом. Він стане оптимальним варіантом для точного управління.
Надійні та зносостійкі деталі, представлені на сайті допоможуть забезпечити безперебійне функціонування агрегатів.

Сервопривод

или шаговый двигатель для ЧПУ. Какой двигатель вам нужен?

Станки с ЧПУ в основном используют либо шаговые двигатели, либо серводвигатели для привода своих осей.

Хотя оба двигателя могут управлять движением режущих инструментов и осей, в чем разница между ними?

Вместо того, чтобы углубляться в их теоретические различия, я расскажу вам о каждом важном отличии, имеющем практическое значение с точки зрения применения ЧПУ.

Разница между серводвигателем и шаговым двигателем

1.

Размер фрезерного станка с ЧПУ

Размер фрезерного станка с ЧПУ играет жизненно важную роль при выборе двигателя.

Если вы хотите настроить фрезерный станок с ЧПУ с небольшой площадью основания и небольшой рабочей зоной, шаговый двигатель может быть лучше, чем сервопривод.

Как правило, шаговые двигатели используются для привода компонентов линейного перемещения, таких как ременный привод, ходовой винт и шарико-винтовая передача фрезерных станков с ЧПУ с максимальной площадью резания 4 х 4 фута.

Некоторые промышленные фрезерные станки с ЧПУ начального уровня с площадью резания 4 x 8 футов и 5 футов x 10 футов также используют шаговые двигатели, что помогает снизить стоимость.

В больших фрезерных станках с ЧПУ размеры порталов велики и склонны к изгибу, для предотвращения изгиба используется более тяжелая конструкция.

В таких случаях серводвигатель является более подходящим выбором.

Серводвигатели

Другим фактором является размер самого двигателя. Из-за сложной конструкции серводвигатели крупнее и тяжелее шаговых двигателей.

Это означает, что для небольших приложений с ЧПУ шаговые двигатели являются лучшим выбором.

2. Управление двигателем

Шаговые двигатели перемещаются на предопределенное количество шагов с каждым импульсом, и контроллер не может узнать, двигался ли двигатель.

Принимая во внимание, что серводвигатель имеет замкнутый контур управления, что означает, что двигатель отправляет информацию о своем положении и направлении обратно в контроллер.

Таким образом контроллер может проверить, не возникла ли какая-либо ошибка. Это может иметь решающее значение при работе с дорогостоящими заготовками.

Например, предположим, что вы делаете 2-дюймовый разрез на дорогостоящей заготовке, и что-то заклинило ваши линейные приводы или портал.

Если вы используете шаговые двигатели, двигатель пропустит несколько шагов и продолжит резку, а из-за пропуска шагов он остановится и не будет резать до 2 дюймов.

Вам придется выбросить заготовку (или перепрофилировать ее) и начать с новой.

Принимая во внимание, что если вы используете сервоприводы, контроллер знает, как далеко на самом деле переместилась ось, и будет продолжать движение, пока не завершит весь разрез.

Это также означает, что контроллер для серводвигателя сложнее и дороже, чем контроллер для шагового двигателя.

Еще одним способом достижения хороших результатов при низких затратах является использование шаговых двигателей с обратной связью.

Эти двигатели не такие дорогие, как серводвигатели, и обладают всеми характеристиками шагового двигателя с дополнительным преимуществом предотвращения ошибок.

Например, ToAUTO имеет шаговый двигатель NEMA 23 с обратной связью. Он имеет датчики положения, которые обеспечивают обратную связь для коррекции положения.

Итак, если вы хотите делать точные разрезы на заготовках для операций, где любая ошибка может иметь катастрофические последствия, серводвигатели идеальны.

Однако программирование сервопривода сложнее, чем программирование шагового двигателя, что делает шаговые двигатели лучшим выбором для начинающих.

Шаговый двигатель с контроллером

3. Скорость и крутящий момент

Шаговые двигатели эффективно работают при 1200 об/мин или ниже и могут создавать высокий крутящий момент на низких скоростях.

Вы можете найти шаговые двигатели с удерживающим моментом, как правило, от 30 унций на дюйм до 1500 унций на дюйм.

Но этот крутящий момент уменьшается по мере увеличения скорости двигателя, иногда до 80% при очень высоких оборотах.

Серводвигатели работают со скоростью более 2000 об/мин и имеют гораздо более высокий номинальный крутящий момент, чем шаговые двигатели, что делает их быстрее шаговых двигателей.

Преимущество серводвигателей заключается в том, что они способны обеспечивать постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей.

Очевидно, что сервоприводы имеют лучший крутящий момент по сравнению с шаговыми двигателями, поэтому, если вы хотите использовать действительно тяжелые шпиндели, вам могут понадобиться сервоприводы.

Кроме того, если вы используете тяжелые порталы вместе с тяжелым шпинделем, вам следует подумать об использовании сервоприводов для увеличения скорости.

Кроме того, сервоприводы лучше работают при динамических нагрузках.

Это означает, что сервоприводы одинаково работают при работе с различными материалами и настройками резки, поскольку они снижают нагрузку при различных нагрузках.

Но это не означает, что шаговые двигатели всегда являются плохим выбором для больших ЧПУ.

Шаговый двигатель NEMA 34 может работать со шпинделем мощностью 7 л.с. на фрезерном станке с ЧПУ из алюминия и стали и при этом достигать высокой скорости около 1000 дюймов в минуту.

Крутящий момент в зависимости от скорости вращения шагового двигателя и серводвигателя

Другим важным отличием между ними является время, затрачиваемое на резку. Двигатели не могут мгновенно достичь полной скорости, им требуется время, чтобы разогнаться до полной скорости и остановиться.

Сервоприводы ускоряются и замедляются на несколько миллисекунд по сравнению с шаговыми двигателями.

Несколько миллисекунд не будут иметь значения, пока вы изготавливаете детали с быстрым циклом и с минимальным количеством изменений направления резания.

Но когда вы изготавливаете детали, для которых шпиндель должен часто менять направление, двигатели должны останавливаться, а затем ускоряться в новом направлении.

В таких случаях эти миллисекунды складываются, и существует значительная разница во времени выполнения проекта между сервоприводами и шаговыми двигателями.

Вывод таков: если вы работаете в производственной среде, где большое значение имеет скорость производства, вам следует использовать сервоприводы.

4. Удерживающий момент

Удерживающий момент определяет способность вала двигателя оставаться на месте, когда катушки находятся под напряжением.

Шаговый двигатель не будет вращаться без входного сигнала, пока крутящий момент на валу двигателя меньше удерживающего момента двигателя.

Принимая во внимание, что в серводвигателе удерживающий момент практически отсутствует. Так как же серводвигатель удерживает нагрузку на месте?

Механизм обратной связи в серводвигателе обнаруживает любое изменение положения вала и мгновенно корректирует положение вала. Он в основном колеблется в удерживаемом положении, но колебания незначительны.

Но при неправильной настройке сервоприводов возникает вибрация и шум при удержании груза в стационарном положении.

Удерживающий момент является основным фактором, когда вам нужно удерживать груз в вертикальном направлении, например, в случае шпинделя на оси Z.

Это особенно важно при использовании шарико-винтовых пар для линейного перемещения.

В ШВП низкое внутреннее трение, и они могут иметь обратный ход.

Это означает, что если вы используете шариковый винт на оси Z и поднимаете шпиндель вверх, вес шпинделя может опустить шариковый винт вниз.

Чтобы предотвратить это, двигатель, соединенный с компонентом линейного перемещения, должен иметь достаточный удерживающий момент, чтобы предотвратить обратное движение нагрузки компонентов линейного перемещения.

Использование шагового двигателя с достаточным удерживающим моментом — простой и легкий способ добиться этого.

Сервоприводы могут работать так же хорошо, но вам потребуется тщательно настроить контроллер, чтобы предотвратить ненужные вибрации и шум, которые могут повредить другие компоненты вашей сборки.

Шаговый двигатель с ШВП

5. Входная мощность и эффективность

Шаговые двигатели работают от постоянного тока и обычно работают на полную мощность независимо от нагрузки. Шаговые двигатели имеют КПД около 70%.

С другой стороны, вы можете найти сервоприводы, которые работают от источника переменного или постоянного тока, и они потребляют мощность, пропорциональную нагрузке, которую они несут, поэтому сервоприводы могут давать 80-90% эффективности.

Потребляемая мощность является фактором, который следует учитывать при работе в производственной среде, и дополнительные деньги, которые вы тратите на сервоприводы, могут сэкономить ваши деньги на счетах за электроэнергию.

Однако, если объемы производства невелики, а нагрузки меньше, инвестиции в сервопривод не имеют реальной экономической выгоды, что делает шаговые двигатели лучшим выбором.

6. Точность и повторяемость

Разрешение двигателей с ЧПУ является фактором, влияющим на точность и повторяемость фрезерных станков с ЧПУ.

Как правило, разрешение шаговых двигателей зависит от количества шагов.

Типичный шаговый двигатель имеет 200 шагов, что означает, что он поворачивается на 1,8 градуса при каждом полученном им импульсе.

Если вы используете микрошаг, вы можете улучшить это разрешение. Например, если вы используете микрошаг 1/8, разрешение станет 0,225 градуса на 200-шаговом двигателе.

Кроме того, шаговые двигатели часто предпочитают из-за их простой конструкции и системы с разомкнутым контуром, которые практически не требуют настройки. Следовательно, они обеспечивают хорошую точность без особой настройки.

Сервоприводы, с другой стороны, используют энкодер для определения положения вала двигателя, а разрешение двигателя зависит от энкодера и способности контроллера точно регулировать напряжение и ток.

Например, если серводвигатель имеет разрешение 1000 импульсов/об, это показывает, что контроллер сможет определить каждые 0,36 градуса поворота вала двигателя.

Теоретически сервоприводы имеют бесконечное разрешение, но для достижения очень высокой точности их необходимо правильно настроить и поддерживать энкодер и контроллер в хорошем состоянии.

Для любительских приложений, где не требуется высокая точность и прецизионность, шаговые двигатели являются вполне разумным выбором.

Однако шаговые двигатели могут пропускать шаги и вызывать ошибочные отрезки, когда они нагреваются из-за непрерывной работы.

Серводвигатели имеют более высокую точность позиционирования, чем шаговые двигатели.

Это связано с тем, что серводвигатели имеют замкнутый контур управления, который позволяет им корректировать свои движения.

Вы также можете получить хорошую повторяемость от серводвигателей, если они повернуты правильно. Их повторяемость также зависит от качества используемого энкодера.

Датчик вращения для определения положения вала

7. Шум

Шум может быть проблемой при работе ЧПУ.

Шаговые двигатели могут быть немного шумными по сравнению с серводвигателями.

Чтобы преодолеть это, вы можете использовать драйверы шаговых двигателей с поддержкой микрошагов, что помогает снизить уровень шума.

Вы можете найти шаговые драйверы, которые могут управлять микрошагом до 1/128, чтобы значительно снизить уровень шума и обеспечить плавное движение вала на низких скоростях.

Кроме того, микрошаг устраняет влияние резонансной частоты, которая вызывает вибрации в шаговых двигателях.

Однако микрошаговый режим может создавать меньший крутящий момент, который может составлять около 70 % крутящего момента, создаваемого при полношаговом управлении.

Вы можете использовать серводвигатели для устранения шума и вибраций двигателя, но вам все равно придется беспокоиться о шуме фрезерного станка/шпинделя.

Как правило, шум фрезера/шпинделя подавляет все остальное, поэтому шум двигателя становится незначительным.

8. Срок службы и техническое обслуживание

Шаговые двигатели состоят из меньшего количества компонентов, и подшипник является единственной изнашиваемой деталью, которую можно заменить.

Серводвигатели используют энкодеры и редукторы в качестве основных компонентов, что делает их механически сложными.

Следовательно, шаговые двигатели требуют меньше обслуживания по сравнению с серводвигателями.

Однако шаговые двигатели более подвержены повреждениям из-за механических ошибок, таких как перегрузка и заедание, чем серводвигатели.

9. Стоимость — сервопривод против шагового двигателя

Стоимость часто является основной причиной выбора шаговых двигателей, а не сервоприводов.

Типовой сервопривод как минимум в три раза дороже шагового двигателя того же размера и мощности.

Это связано со сложностью конструкции.

Шаговые двигатели используют систему разомкнутого контура и имеют простую конструкцию, исключающую сложность и дополнительную стоимость.

Серводвигатели используют конструкцию с замкнутым контуром, которая включает энкодер или резольвер и редуктор для создания крутящего момента.

Кроме того, контроллеры серводвигателей используют сложные схемы для достижения высокой производительности.

Драйверы шаговых двигателей недороги по сравнению с сервоприводами из-за их простой конструкции и доступности.

В целом дополнительные компоненты и сложная система делают систему серводвигателя дорогостоящей.

Серводвигатель с приводом

Однако в условиях промышленного производства дополнительные затраты оправдываются более высокой эффективностью системы серводвигателя.

Кроме того, сервоприводы производят детали, которые имеют меньше брака и сокращают потери сырья.

10. Заключение

Рассмотренные выше функции должны помочь вам решить, какой двигатель выбрать для настройки вашего фрезерного станка с ЧПУ.

В первую очередь выбор мотора зависит от вашего бюджета и типа работы, которую вы будете выполнять.

На мой взгляд, для приложений, не требующих сверхвысокой точности, например, в деревообработке, шаговые двигатели — хороший выбор.

Для сравнения, в большинстве фрезерных станков с ЧПУ стоимостью менее 25 000 долларов США используются шаговые двигатели, а не серводвигатели.

Шаговые двигатели обычно могут обеспечивать скорость подачи от 50 до 1000 дюймов в минуту, тогда как сервоприводы могут работать со скоростью более 2500 дюймов в минуту.

Если вам нужна очень высокая точность и высокая производительность, лучшим выбором будет сервопривод.

Вы также можете рассмотреть шаговый двигатель с обратной связью, который хорошо предотвращает ошибки из-за пропущенных шагов и может быть хорошим вариантом, когда вам нужно недорогое решение для работы с дорогими заготовками.

Вы также можете ознакомиться со статьей DC против шагового двигателя

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему в большинстве фрезерных станков с ЧПУ используются шаговые двигатели вместо серводвигателей?

Шаговые двигатели имеют небольшие габариты и простую конструкцию, идеально подходящую для небольших приложений, таких как фрезерные станки с ЧПУ. Они также дешевле, чем серводвигатели.

Почему серводвигатели дороже шаговых?

Серводвигатели используют редкоземельные магниты, которые дороже, чем обычные магниты, используемые в шаговых двигателях. Серводвигатели также имеют энкодер или резольвер и редуктор. Следовательно, общая компоновка делает серводвигатели механически более сложными и более дорогими, чем шаговые двигатели.

Могу ли я самостоятельно заменить энкодер моего серводвигателя?

Самостоятельно заменить энкодер в серводвигателе очень сложно. Для этого требуется найти смещение между энкодером и положением ротора, и лучше всего это может сделать обученный обслуживающий персонал.

Могу ли я добавить к своим шаговым двигателям внешний энкодер?

К шаговым двигателям можно добавить внешние энкодеры. Энкодер позволяет отслеживать положение и скорость вала двигателя. Добавление энкодера на шаговый двигатель оказывает значительное влияние на производительность двигателя.

Могу ли я модернизировать свой фрезерный станок с ЧПУ с помощью шагового двигателя с обратной связью?

Да. Но если вы используете шаговый драйвер без обратной связи с шаговым двигателем с обратной связью, вы не сможете подключить энкодер двигателя к драйверу. Следовательно, вам также необходимо обновить драйвер шагового двигателя.

Серводвигатели и шаговые двигатели в работе с ЧПУ

По автору

Категория:

• Плазменные станки с ЧПУ
• Фрезерные станки с ЧПУ

Выбор станка с правильными функциями и функциями Возможности могут иметь решающее значение для вашего общего успеха. Различия в размерах, скорости, точности и цене — все это влияет на совместимость станков и их соответствие вашим уникальным задачам.

Одним из таких ключевых факторов является приводной двигатель машины, особенно при выборе между серводвигателем и шаговым двигателем. Оба могут хорошо работать в правильной ситуации, но решить, какой из них выбрать, может быть сложным решением.

Ниже приведены основные различия между серводвигателями и шаговыми двигателями, чтобы определить, какие из них лучше всего подходят для вашего конкретного приложения.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели обычно обеспечивают наибольшую ценность для малогабаритных машин с малым рабочим объемом, не нуждающихся в высоких скоростях или крутящем моменте. Большинство шаговых двигателей работают в режиме разомкнутого контура, что может помочь устранить дополнительные затраты и сложность, связанные с добавлением энкодера или резольвера.

Шаговые двигатели способны генерировать высокий крутящий момент при нулевой скорости, но крутящий момент имеет тенденцию уменьшаться по мере увеличения скорости. А ограничения по скорости являются обычным явлением для шаговых двигателей, которые обычно наиболее эффективно работают при 1200 об/мин или ниже.

С точки зрения высокого уровня, шаговые двигатели могут служить компактным и экономичным решением, надежным для небольших машин.

Комбинированный серводвигатель + планетарный привод

Для станков с большей площадью основания, которые обычно используют системы реечного привода, ShopSabre сочетает бесщеточные серводвигатели с четким контуром и планетарные приводы. При этом двигатели и приводы объединяются, чтобы создать очень компактное конструктивное решение, в котором используется технология обратной связи с обратной связью. Эта комбинация, как правило, лучше всего работает для плазменной обработки с ЧПУ и для менее требовательной фрезерной обработки с ЧПУ.

Серводвигатели

Как только станок с ЧПУ достигает определенного размера и скорости, ему начинает требоваться больше энергии для эффективной работы. Здесь в игру вступают серводвигатели.

Сервоприводы лучше всего подходят для приложений, требующих повышенной точности и разрешения позиционирования. Они работают быстрее, чем шаговые двигатели (обычно на несколько тысяч оборотов в минуту), а также обеспечивают более постоянный крутящий момент во всем диапазоне скоростей машины.

Во многих наших станках с ЧПУ мы используем серводвигатели Mitsubishi, которые также используются многими лучшими производителями станков в мире.

Системы с замкнутым контуром

Серводвигатели переменного тока Mitsubishi используют систему с замкнутым контуром, что означает, что сервоприводы всегда знают, что происходит во время работы, и могут мгновенно и соответствующим образом реагировать по мере необходимости.

Вы можете думать о концепции замкнутой системы как о системе GPS-навигации. Если вы едете и пропустите поворот, GPS автоматически обновит ваш маршрут, чтобы вы все равно успешно добрались до места назначения.

Без возможности изменения маршрута вы продолжали бы двигаться в неправильном направлении, пока в конце концов не заблудились бы. Это вполне соответствует тому, как работает шаговый двигатель. Шаговые двигатели не имеют энкодеров, поэтому они не могут передавать данные о положении обратно на приводы. Это известно как «потеря шага», и как только шаговый двигатель теряется, следующий шаг может быть совершенно случайным, что может иметь катастрофические последствия для вашего проекта.

В большинстве приводных систем с обратной связью энкодеры постоянно отправляют данные обратно на приводы и позволяют им распознавать любые возникающие проблемы, обеспечивая мгновенное исправление без остановки машины.

Допустим, кусок дерева упал со стола и застрял между станиной и столом, что вызвало механическую неисправность. Двигатели с обратной связью с обратной связью могут немедленно обнаружить эту аномалию и могут контролировать другие приводные двигатели. Как только возникает аномалия, все останавливается, чтобы избежать дальнейших ошибок.

Абсолютный энкодер

Основная причина, по которой это может произойти, связана с абсолютным энкодером — устройством, расположенным на конце серводвигателя, которое отправляет данные непосредственно на сервопривод. Энкодер позволяет сервоприводу точно знать положение серводвигателя.

В наших замкнутых системах энкодер внутри двигателя сделан из стекла. Это важно, потому что стекло не очень резко реагирует на изменения температуры окружающей среды. Некоторые другие бренды используют пластиковые энкодеры для экономии денег, но они не такие точные. Пластмасса может изменить размер при нагреве двигателя, что может отрицательно сказаться на точности позиционирования.

Сервоприводы ShopSabre также проверяют положения примерно в 10 раз чаще за один оборот, чем обычные конкуренты. Наши приводные системы намного точнее и могут быстрее реагировать на проблемы, чем машины конкурентов.

Купите свой второй станок в первый раз с ShopSabre

ShopSabre предлагает лучшую в отрасли коллекцию фрезерных станков с ЧПУ и плазменных станков с ЧПУ, приводимых в действие либо шаговыми двигателями, либо серводвигателями с обратной связью с технологией кодирования для более высоких скоростей, более высокой точности и меньше обслуживания.

Наша команда экспертов работает с вами, чтобы определить тип двигателя и машины, которые лучше всего соответствуют вашим потребностям. Мы стремимся предоставить любителям и владельцам магазинов непревзойденную точность, эффективность и универсальность. Какими бы ни были ваши цели, мы стремимся помочь вам добиться выдающихся результатов за небольшую долю труда и затрат.