Станки с ЧПУ скоро могут почти полностью вытеснить обычное оборудование с ручным управлением, они уверенно занимают все сферы промышленной обработки: от ювелирной и сувенирной продукции до сложнейших деталей аэрокосмической промышленности и современной электроники. В отличие от обычных станков оборудование с ЧПУ значительно точнее, почти исключает человеческие ошибки. Также они эффективнее в серийном и штучном производстве, работают без остановки с автоподачей заготовок, производят изделия быстрее, а также более экономически выгодны. Все эти преимущества возможны в том числе благодаря высокоточным шаговым и серводвигателям.
Различия сервопривода и шагового двигателя
Устройство шагового двигателя.
Шаговый двигатель — это электромеханический агрегат без коллектора с несколькими обмотками. Действует он так: драйвер подаёт короткие электрические импульсы, которые активируют каждую из обмоток отдельно и задействуют ротор, что вызывает короткие угловые шаговые передвижения. Все шаговые двигатели производят позиционирование на плоскости при отсутствии обратной связи, т.к. не имеют энкодера.
Серводвигатель — это комплексное устройство, которое состоит из щёточного или безщёточного электродвигателя, блока управления и энкодера, связывающего мотор с контроллером ЧПУ. Установленный на двигатель датчик обратной связи подаёт сигналы на контроллер о необходимых параметрах движения.
Высокоскоростной синхронный серводвигатель с воздушным охлаждением
Шаговый двигатель: плюсы и минусы.
Шаговые электромоторы применяются на фрезерных, токарных, гравировальных и других станках с ЧПУ, применяемых в обработке дерева, металла, пластиков, композитов и иных материалов. Широкое распространение шаговых двигателей обусловлено такими преимуществами:
- Длительное время эксплуатации;
- Высокоточная обработка;
- Экономное производство;
- Точность позиционирования инструмента до ± 0,01 мм;
- Управляется всеми типами ЧПУ;
- Работают в широком диапазоне температур;
- Устойчивость к большим нагрузкам и принудительным остановкам;
Недостатки шаговых двигателей:
- Большой шум, вибрации и высокое биение на высокой скорости обработки;
- Скорость разгона 120 об/мин;
- Небольшая предельная скорость передвижения, фрезеры - 9 м/мин, лазерно-шравировальные станки - 25 м/мин;
- Превышение скорости может приводить к высокой вибрации и пропуску шагов;
- Отсутствие энкодера может приводить к браку при резкой остановке и пропуску шагов обработки;
Сервопривод: за и против.
Сервоприводы на станках с ЧПУ также популярны, как и шаговые двигатели, только обычно применяются на оборудовании с очень высокой скоростью обработки и большей производительностью. Это в первую очередь лазерные и фрезерные станки с ЧПУ для серийного производства прецизионных изделий, особенно в больших количествах.
Преимущества серводвигателей:
- Плавный ход и точное перемещение инструмента на всех скоростях и при любых нагрузках;
- Малые размеры при большой мощности и бесшумная работа;
- Разгон и торможение станка до 500 об/мин за 0,1 сек;
- Перемещение инструментов до 60-70 м/мин;
- Динамическая точность около 0,002 мм;
- Устройства позиционирования проходят запрограммированную траекторию с погрешностью, меньшей чем у шагового двигателя;
- Нет высоких вибраций и резонансов, биения;
Датчики отслеживают движения инструментов по заданным траекториям, что позволяет в случае сбоя вернуться на заданную траекторию.
Минусы серводвигателей:
- Дорогой ремонт;
- Высокая цена — в полтора или два раза дороже шаговых моторов;
- Двигатели со щётками требуют их замены через 5 тыс. часов работы;
Иногда, при очень высокой скорости обработки серводвигатель перегревается и из-за этого выходит из строя.
Заключение
Шаговые и серводвигатели не заменяют друг друга, использовать ли тот или иной тип привода целесообразно в зависимости от объёмов и потребностей производства. Основополагающими факторами в выборе типа привода обычно являются точность, скорость обработки и объёмы выпуска продукции.