Какие двигатели использовать для станок с чпу
Подбор и расчет шаговых двигателей для ЧПУ
При подборе шагового двигателя для ЧПУ необходимо отталкиваться от планируемой сферы применения станка и технических характеристик. Ниже представлены критерии выбора, классификация наиболее популярных двигателей и примеры расчета.
Как выбрать шаговый двигатель для ЧПУ: критерии
Тип двигателя
Важный критерий – тип шагового двигателя для ЧПУ станка. Широко распространены биполярные, униполярные и трехфазные модели. Каждая из них имеет свои особенности:
Примеры расчетов шаговых двигателей для ЧПУ
Определяем силы, действующие в системе
Рассчитываем мощность
Формулы, приведенные ниже, представлены без учета инерции вала самого шагового двигателя и других вращающихся механизмов. Поэтому для большей точности рекомендуется увеличить или убавить требования по ускорению на 10%.
Для расчета мощности шагового двигателя следует воспользоваться формулой F=ma, где:
Для определения механической мощности необходимо умножить силу сопротивления движения на скорость.
Рассчитываем редукцию оборотов
Определяется на основании номинальных оборотов сервопривода и максимальной скорости перемещения стола. Например, скорость перемещения составляет 1 000 мм/мин, шаг винта шариковой винтовой передачи – 10 мм. Тогда скорость вращения винта ШВП должна быть (1 000 / 10) 100 оборотов в минуту.
Для расчета коэффициента редукции учесть номинальные обороты сервопривода. Например, они равны 5 000 об/мин. Тогда редукция будет равна (5 000 / 100) 50.
Классификация шаговых двигателей для ЧПУ
Советские модели
В станках часто применяют шаговые двигатели индукторного типа, изготовленные в СССР. Речь о моделях ДШИ-200-2 и ДШИ-200-3. Они обладают следующими характеристиками:
| Параметр | ДШИ-200-2 | ДШИ-200-3 |
|---|---|---|
| Потребляемая мощность | 11.8 Вт | 16.7 Вт |
| Погрешность обработки шага | 3% | 3% |
| Максимальный статический момент | 0.46 нт | 0.84 нт |
| Максимальная чистота приемистости | 1 000 Гц | 1 000 Гц |
| Напряжение питания | 30 В | 30 В |
| Ток питания в фазе | 1.5 А | 1.5 А |
| Единичный шаг | 1.8 град | 1.8 град |
| Масса | 0.54 кг | 0.91 кг |
При выборе следует обратить внимание на наличие индекса ОС. Это особая серия с военной приемкой. Имеет более высокое качество исполнения, чем обычные модели.
Китайские модели
Примеры китайских шаговых двигателей для ЧПУ и их характеристики представлены ниже.
| Параметр | Модель | ||
|---|---|---|---|
| JKM Nema 17 42mm Hybrid Stepper Motor | JK42HS48-2504 | JK42HS40-1704 | |
| Длина, мм | 48 | 40 | 34 |
| Ток питания в фазе, А | 2.5 | 1.7 | 1.33 |
| Единичный шаг (угловое перемещение), град | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
| Масса, кг | 0.34 | 0.32 | 0.22 |
Биполярные шаговые двигатели для ЧПУ от CNC Technology
| Параметр | Модель | ||
|---|---|---|---|
| 86HS156-5004 | 57HS76-3004 | 42HS48-1704A | |
| Ток питания в фазе, А | 5 | 3 | 1.7 |
| Единичный шаг (угловое перемещение), град | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
| Индуктивность, мГн | 6 | 3.5 | 2.8 |
| Диаметр вала | 14 | 8 | 5 |
Зная критерии выбора и ориентируясь в предложениях по шаговым двигателям на рынке можно подобрать подходящую модель для станка ЧПУ. Главное – покупать у проверенных поставщиков.
3 причины купить шаговый двигатель для ЧПУ в компании CNC Technology
Получить консультацию по выбору шагового двигателя можно по телефону 8 (800) 350 33 60.
Шаговой двигатель для ЧПУ: как определиться с выбором?
Шаговый двигатель понадобится любому человеку, который собрался самостоятельно собрать станок с ЧПУ. Главное – заранее определиться со сферой применения устройства. Наибольших усилий и показателей требует обработка цветных металлов, что отдельно учитывается при выборе шагового двигателя для ЧПУ.
Шаговый двигатель понадобится любому человеку, который собрался самостоятельно собрать станок с ЧПУ. Главное – заранее определиться со сферой применения устройства. Наибольших усилий и показателей требует обработка цветных металлов, что отдельно учитывается при выборе шагового двигателя для ЧПУ.
Какие критерии определяющие для выбора?
Надо помнить о том, что, по сравнению с обычными двигателями, шаговые требуют более сложных схем для управления. А критериев не так уж много.
Первый шаг – определение квадратного корня из индуктивности обмотки. Результат потом умножаем на 32. Значение, полученное в качестве итога, потом требуется сравнивать с напряжением источника, от которого питание идёт к драйверу.
Эти числа не должны отличаться друг от друга слишком сильно. Мотор будет греться и шуметь слишком сильно, если напряжение питания больше полученного значения на 30 и больше %. Если же он меньше, то, по мере нарастания скорости, крутящий момент убывает. Чем больше индуктивность – тем проще сохранить высокий крутящий момент. Но для этого надо подобрать драйвер, имеющий большое напряжение питания. Только в этом случае шаговой двигатель работает нормально.
Это позволит понять, насколько двигатель в принципе соответствует запросам и техническому заданию.
Особое внимание рекомендуется уделить диаметру вала, фланцу и длине двигателя.
Кроме того, следующие показатели так же рекомендуется внимательно изучить:
О разновидностях двигателей
Для станка используемая разновидность шаговых двигателей – параметр не менее важный, чем остальные. Каждая модель наделена своими особенностями.
Главное достоинство – возможность легко выбрать новый драйвер, если старый выходит из строя. На малых оборотах при этом сохраняется высокое удельное сопротивление.
Для них характерна высокая скорость. Актуальны, если именно данному параметру уделяют больше всего внимания в случае выбора.
Это несколько видов биполярных двигателей, которые отличаются друг от друга и подбираются в зависимости от подключения обмотки.
Можно изучить готовые модели станков, предлагаемые текущим рынком. Благодаря подобному подходу выбор значительно упрощается. Главное – чтобы характеристики и размеры подходили к создаваемому проекту.
Об усилиях резания
Часто владельцы думают, что на фрезу агрегата надо сильно давить, иначе она будет неправильно работать. Это заблуждение, которое не соответствует истине. Важнее всего то, как правильно пользователь задаёт параметры рабочего процесса.
Не обязательно пользоваться сложными специальными формулами, чтобы понять, как правильно действовать. Это можно проверить и прямо голыми руками.
По поводу резонанса при средних частотах
Шаговые двигатели связаны с возникновением сильного резонанса. По сути, они работают, как маятник с подвешенным на пружине грузиком. Роль груза выполняет ротор, а поле с магнитной энергией – пружина. Собственные колебания имеют частоту, определяемую по двум показателям:
Резонанс появляется, когда разность между скоростью и фазностью момента достигает 180 градусов. Это означает, что присутствует соответствие скорости и изменений внутри магнитного поля. Движение становится быстрым при позиционировании по новому шагу. Крутящий момент падает из-за того, что больше всего энергии уходит, чтобы преодолеть инерцию.
Об энкодерах и драйверах, подключениях
Специальные драйверы нужны для того, чтобы управлять устройством. Они подключаются к LTP портам у персональных компьютеров. От программы идёт генерация сигналов, которые потом принимаются драйверами. После чего двигатель и получает определённые команды. Подача тока на обмотки позволяет организовать работу всего устройства. Программное обеспечение облегчает контроль:
Драйвер – это блок, отвечающий за управление всем двигателем. Формирование управляющего сигнала происходит при участии специального контроллера. Что предполагает подключение к устройству сразу четырёх выводов шагового двигателя. С блока питания идёт энергия, отрицательная и положительная, она и соединяется с моторами для дальнейшей работы.
С контроллера ПУ сигналы идут к драйверу. Далее организуется управление процессом, во время которого переключаются ключи, составляющие схему с питающим напряжением. Последнее идёт с блока питания, на двигатель, проходя по ключам.
Дополнительные рекомендации по выбору
Максимум по току требуемого напряжения, идущего к выводам – главный фактор, на основании которого следует делать выбор. Ток, выдаваемый драйвером, может быть следующих типов:
Желаемые параметры по исходному напряжению выбираются при помощи специальных переключателей.
Шаговые двигатели могут иметь различный порядок подключения. Обычно он зависит от того, каким количеством проводов снабжён привод. Надо обратить внимание и на назначение устройства. На рынке выпускается множество моделей, и практически у каждой используется свой вариант подключаемой схемы. Внутри размещается до 4-6 проводов. Биполярные модули сопровождают стандартно именно варианты с четырьмя проводами.
Каждые две обмотки идут с двумя приводами. Нужно использовать обычный метр, чтобы не допустить ошибок. Шестипроводные двигатели отличаются максимальной мощностью. Это значит, что каждая обмотка сопровождается двумя проводами и одним центр-краном. Такие аппараты допускают два вида соединений:
Для разделения проводов так же применяются приборы измерения. Однополярные устройства предполагают, что используются все шесть проводов. В случае с биполярными можно взять всего один центральный кран вместе с проводами по одной обмотке.
Что ещё учесть?
Центр-краном называют обычный провод. Ещё для него используют обозначения «центральный», «средний». Часть моделей шаговых двигателей снабжаются подобными приспособлениями. Каждая обмотка идёт совместно с тремя проводами, когда речь идёт об униполярных вариантах. Два из них организуют соединение с транзисторами. Центр-кран или средний идёт прямо до источника питания или напряжения.
Два боковых провода вообще можно игнорировать, если транзисторы использовать не планируется.
Пяти- и шестипроводные модели во многом похожи друг на друга. Но внутри центральные провода выводятся в один общий кабель, вместе с остальными составляющими. Обмотки не удастся соединить друг с другом, если будут отсутствовать разрывы. Лучше всего именно средний провод соединять с другими проводниками. Тогда об эффективности и безопасности устройства можно будет не волноваться. Нужно просто брать подходящие детали.
Заключение
Подобрать подходящую модель двигателя для станка будет проще, если заранее изучить основные характеристики, а так же предложения на соответствующем рынке. Главное – обращаться к поставщикам, которые заслуживают доверия. Малейший брак и ошибка приведут к выходу из строя весьма дорогостоящих деталей.