Преимущества и недостатки шаговых и серво двигателей

shagovij-dvigatrl

Шаговые двигатели чаще всего применяются в фрезерных станках чпу по дереву.

Приводные двигатели устанавливаются двух видов:

  • шаговые двигатели
  • серводвигатели

И те и другие имеют свои преимущества и недостатки.

Шаговые двигатели

это электромеханическое устройство, которое преобразует электрические импульсы сигналов управления в угловые перемещения ротора (дискретные механические перемещения) с фиксацией его в заданном положении.

Шаговый двигатель имеет возможность осуществлять точное позиционирование и регулировку скорости без датчика обратной связи. Это больше подходит для систем, которые работают при малом ускорении и с относительно постоянной нагрузкой. Если нагрузка шагового двигателя превысит его момент, то информация о положении ротора теряется и система требует базирования с помощью, например, концевого выключателя или другого датчика.

В отличие от шагового двигатели системы с обратной связью (серводвигатели) способны работать с большими ускорениями и даже при переменном характере нагрузки.

Преимущества шаговых двигателей:

Точное позиционирование и регулировка скорости без датчика обратной связи.

Простота подключения и дальнейшего обслуживания.

Более низкая стоимость сравнительно с серводвигателями.

Недостатки шаговых двигателей:

Ограничение по скорости (максимум 1000 об/мин).

Возможность потери шагов при критических нагрузках.

Серводвигатели — тип электромеханических приводов, которые не вращаются постоянно, как шаговые двигатели, а по сигналу перемещаются в определенное положение и сохраняют его, а по следующему сигналу перемещаются в другое положение.

 В сервоприводах также используется механизм обратной связи, поэтому он может обрабатывать ошибки и при позиционировании их исправить. Такая система называется следящей. Таким образом, если какая-то сила оказывает давление привод и будет изменять его положение, то сервопривод будет применять силу в противоположном направлении и попытается исправить ошибку. Это обуславливает высокую точность позиционирования.

Преимущества серводвигателей:

Сравнительно с шаговыми двигателями, более высокая скорость вращения.

Более высокая мощность. 

Благодаря обратной связи, предусмотренной в серводвигателях, позиция инструмента всегда известна и доступна для корректировки.

Недостатки серводвигателей:

Более высокая стоимость.

Требуют более квалифицированного обслуживания, чем шаговые двигателя.

Имеют более сложную систему подключения и управления.

Сравнение двигателей по их основным характеристикам и свойствам:

ШаговыеСерво
Срок службы и обслуживанияШаговые электродвигатели — это двигатели бесколлекторного типа. Контроллер такого двигателя питается от постоянного напряжения.Они имеют большой срок службы, высокую надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов и отсутствия узлов, требующих техобслуживания. (Могут выйти со строя подшипники- и то через длительное время) …)Сервомоторы бывают двух типов: коллекторные постоянного тока (со щетками)  и  бесколлекторные (могут быть постоянного либо переменного тока).  Двигатели переменного тока дешевле, чем двигатели постоянного тока.Первые, недорогие сервоприводы, уступают шаговым двигателям, потому что щетки подлежат замене каждые 5000 часов эксплуатации.Вторые (бесколлекторные) — более дорогие, (например японские), по сроку службы и надежности приравниваются к шаговым моторам.
РемонтКак уже было сказано, в шаговых двигателях подшипники почти не выходят со строя. Иногда  сгорает обмотка статора.В связи с тем, что шаговые двигатели недорогие, экономнее купить другой мотор, чем ремонтировать вышедший со строя.Серводвигатели коллекторного типа ремонту не подлежат.  Дорогие бесщеточные моторы можно ремонтировать, но проще и целесообразнее купить и установить новый двигатель. 
Точность перемещенийШаговые двигатели обеспечивают точность перемещений до +/- 0.01 ммУ фрезерных станках с ЧПУ следует устанавливать сервоприводы контурного управления, которые точно обрабатывают установленную траекторию. Они  обеспечивают точность не ниже +/- 0.002 мкм.
Скорость перемещения, мощность 20 – 25 метров в минуту.                до 60 м/мин и более.
Скорость разгонадо 120 об/мин за секундудо 1000 об/мин за 0,2 секунды
Эффект потери шагов при повышении скорости и нагрузкиЭффект потери шагов иногда может наблюдаться при повышенных нагрузках, при превышении допустимых скоростей, при ударах или вибрациях. Серводвигатели имеют систему с обратной связью (энкодер), датчик которой фиксирует нарушения и затем система вносит коррективы в движения механизмов. Потери шагов при этом исключены. 
Принудительная остановка (столкновение с препятствием)Шаговые двигатели не повреждаются и не выходят со строя при каких либо механических перегрузках, или аварийным остановкам. При аналогичных ситуациях драйвер сервопривода должен правильно среагировать на данную остановку. В противном случае по обратной связи подается сигнал на доработку не пройденного расстояния, повышается ток на обмотках, двигатель может перегреться и сгореть!
Ценовой критерийЦена шаговых двигателей ниже, чем цена серводвигателей.Серводвигатели дороже шаговых, потому что имеют более сложную конструкцию. 
dvigateli-cnc

Двигатели, драйвера шаговых и серво двигателей

Шаговый двигатель и сервопривод не являются конкурентами, так как каждый из них занимает исключительно свою предопределенную нишу.

Применение шаговых двигателей:

Ограничением в использовании шаговых двигателей являются мощность и соответственно скорость, однако по практике, их применение целиком оправданно в недорогих станках имеющих систему ЧПУ, предназначенных для обработки дерева, ДСП, МДФ, пластиков, легких металлов и прочих материалов средней скорости, необходимости производителей станков с ЧПУ по точности и по скорости. Если по каким-либо причинам такие параметры не устраивают, то, как правило, используют сервоприводы. Но стоит заметить, что при этом резко и, причем значительно поднимается стоимость конструкции в целом.

Если смотреть с другой стороны, то достичь реальной экономии времени обработки и даже при скоростных сервоприводах, можно за счет экономии на переходах и соответственно оптимизации путей обработки. В остальное же время, скорость весьма ограничена – режимами резки. 

Сервомоторы позволяют с экономить время на холостых переходах, при этом необходимо правильно оптимизировать количество проходов. Скорость фрезеровки всегда зависит от мощности режущего инструмента (электрошпинделя) и типа фрезы.  Нельзя получить хорошую скорость фрезерования при низком качестве инструмента. Это значит, что при высоких скоростях обработки материала нужно использовать фрезу правильного типа и высокого качества.  Дорогой инструмент не только быстрее режет, но имеет больший срок службы.  При фрезеровании объёмных изображений, 3d резьбе скорость и производительность серводвигателей в несколько раз выше, чем шаговых. При наличии смены инструмента, вакуумного стола можно оптимизировать свое производство и минимизировать отходы.

В каких случаях необходимы сервоприводы:

  • При раскроях листовых материалов скорость перемещения инструмента должна быть более 25 метров в минуту. Следовательно, в таком случае целесообразно приобретать фрезерный станок ЧПУ с достаточно мощным шпинделем (до 5 кВт) и с цангой под большой инструмент, с вакуумным столом, с системой удаления стружки и, конечно же, с сервоприводами.
  • При производстве матриц и форм с претензионной точностью изготовления. 

В остальных же случаях наиболее чаще приобретают машины именно с шаговыми двигателями – просто это наиболее практичнее.

Чтобы получить консультацию по выбору станка, или заказать фрезерный станок с ЧПУ, заполните форму сообщения на странице Контакты.

Еще статьи по теме «Устройство фрезерных станков ЧПУ»: 

Как выбрать фрезерный станок с ЧПУ 

Создание управляющих программ к станкам с ЧПУ

Преимущества многошпиндельных станков с ЧПУ 

Устройство системы управления ЧПУ 

Какие направляющие выбрать для фрезерного станка с ЧПУ 

Выбор типа передачи для фрезерных станков с ЧПУ

Устройство фрезерных станков с ЧПУ портального типа 

По каким параметрам выбирать фрезерный станок с ЧПУ для деревообработки 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

© 2018 ТехноДекор ·  При перепечатке текстов ссылка на сайт обязательна: tehnodecor.com