Серводвигатели и шаговые двигатели в станках с ЧПУ

Двигатели осей перемещают портал и шпиндель по командам программы. На наших станках применяются и сервоприводы, и шаговые двигатели — в зависимости от исполнения станка. Разберёмся, в чём разница.

Шаговый двигатель

Вал поворачивается на фиксированный угол — шаг — по каждому импульсу контроллера. Контроллер «считает шаги» и предполагает, что двигатель их выполнил.

• Плюсы: простота, хорошее удержание позиции на малых скоростях.
• Ограничение: без обратной связи при перегрузке двигатель может пропустить шаг — и контроллер об этом не узнает. Позиция сместится.

Серводвигатель (сервопривод)

Двигатель с датчиком положения (энкодером). Контроллер постоянно сравнивает заданное и фактическое положение и исправляет расхождение.

• Плюсы: контроль позиции, стабильная работа на высоких скоростях, держит момент под переменной нагрузкой.
• Особенность: требует настройки контура управления.

Промежуточный вариант: серво-шаговые двигатели

Шаговый двигатель с энкодером и обратной связью. Он сохраняет простоту шагового привода, но исключает незаметный пропуск шагов. Такие двигатели применяются на наших плазменных станках по осям X1, X2 и Y (по спецификациям ПЛ-1515, ПЛ-1530, ПЛ-2060); ось Z — шаговый двигатель.

Что стоит на наших станках

По техническим спецификациям:

• ФД-1290 — высокоточные шаговые двигатели по всем осям;
• ФД-2015, ФД-3020 — сервоприводы 600 Вт по всем трём осям;
• ФМ-1290 — сервоприводы 600 / 750 Вт с энкодером;
• ФМ-2015 — сервоприводы с энкодером 750–1000 Вт;
• ФМ-3020 — промышленные сервоприводы с энкодером 1000–1500 Вт;
• ПЛ-1515, ПЛ-1530, ПЛ-2060 — X1, X2, Y серво-шаговые с обратной связью, Z — шаговый.

Как это влияет на выбор

Тип привода — часть конструкции модели. В конфигураторе можно указать предпочтение: «Серводвигатели», «Шаговые двигатели» или «Не знаю». Если выбираете сами, ориентируйтесь так:

• Нужен контроль позиции при переменной нагрузке и высоких скоростях — серводвигатели. Они стоят на ФД-2015, ФД-3020 и на всей серии ФМ.
• Небольшой станок для дерева, пластиков, гравировки — шаговые двигатели справляются при правильно подобранных режимах; так устроен ФД-1290.
• Шаговые двигатели проще, но без обратной связи при перегрузке могут незаметно пропустить шаг.

Почему шаговый двигатель пропускает шаги

• Слишком высокая скорость. Момент шагового двигателя падает с ростом оборотов; на больших скоростях запаса не хватает.
• Слишком резкий разгон. Инерция портала требует плавного ускорения.
• Перегрузка при резании. Слишком глубокий проход или тупая фреза.
• Заедание механики. Грязь на направляющих и винтах, недостаток смазки.
• Помехи. Ложные импульсы на драйвере.

Подробнее — «Станок ЧПУ теряет размер и сбивает ноль — причины и что делать».

Если сомневаетесь, ответ «Не знаю» допустим.

Следующий шаг. Соберите конфигурацию и укажите предпочтение по приводу.