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为什么在数控钻孔机中使用伺服电机?


  数控钻孔机操作员直接与控制,工具和工作范围进行交互,但是他们很少处理甚至看不到机床的进给电机。但是,它是生产优质零件的设备之一,即使不是最重要的设备。完美的代码,拨入的偏移量,高性能的工具-如果电动机不能始终如一地准确地送入零件和/或主轴,则这无关紧要。电动机的动作会影响从表面光洁度和工具寿命到报废和加工效率的所有方面。

  数控钻孔机中常用的电机类型

  数控钻孔机中最常使用的两种电动机是步进电动机和伺服电动机。两者的工作都是通过旋转螺钉状的轴来移动负载,从而将来自控件的非线性输入转换为主轴和工作台上的线性运动。

  步进电机如何工作

  步进电机使用围绕圆柱体放置的相同尺寸的踏板。在新豪娱乐99159手机版应用中,一整圈通常有200步或磁极,即180度旋转为100步。根据电动机的尺寸,建立已知电压并将其施加一个步骤。有些还具有微步功能,其中的每个步都细分为更小的步,从而可以实现更高的分辨率。

  步进电机在开环下运行,这意味着它们的位置仅由其接收的电压决定;没有传感器为控件提供位置或相对运动测量值。相对简单的组装使其成为正确应用的可靠选择。

  伺服电机如何工作

  伺服电动机(也称为轴电动机或转矩电动机)使用的电磁极更少(通常少于十二个),并且依靠闭环通信来实现精度和速度控制,这意味着在其与控制之间存在双向信号。换句话说,接通电源后,控件会接收到精确的定位信号。无需重新建立零。旋转编码器或角度编码器是主要的反馈设备,可用于前后移动。

  对于伺服电机组件,可以选择和选择特定于产品或预算的电机和反馈设备配对。对于高精度金属加工机械,还可提供已集成了理想编码器的电机。

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  伺服工作原理

  比较步进电机和伺服电机

  由于它们在功能上的根本差异,因此伺服和步进电机具有不同的优点和缺点。一般而言,伺服电机适用于对精度,速度和扭矩要求较高的高级工业机械,而步进电机则用于要求不高的主力车间机械和业余爱好者。

  成本

  反馈设备和其他必要硬件的添加使伺服电机比步进电机更昂贵。但是,混合搭配电动机和编码器组件的能力确实提供了灵活性。

  扭力

  步进电机转矩随着快速加速和高速而减小。部分由于使用了强大的稀土磁体,伺服电机几乎以最大速度保持了所有扭矩,这也转化为更高的效率。一些伺服电机还能够在短时间内将其额定扭矩几乎翻倍,这对于停止,启动和反转工作台或主轴非常有用。

  注意:伺服电机有各种扭矩规格。机床应用的公认标准是额定转矩。

  耐用性

  伺服电机具有步进电机所不具备的部件(例如反馈设备),电刷以及用于传输动力的电刷,在某些情况下还传递齿轮箱,因此与步进电机相比,导致故障的风险略高。

  重复性和准确性

  附加的专用测量设备使伺服电机具有优势。极高的分辨率(每转数十万步)可实现精确的运动,这在增加更多轴到机床中心时尤其重要。步进电机有时也可能会“失步”,这是一个很小的错误,虽然不会被控制系统识别出来,但可能会在零件上看到。

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  速度

  伺服电机能够在极高的速度(几千转/分)下保持最佳性能,而步进电机则为约2,000转/分。这使得伺服电机在高速加工(HSM)设备中很受欢迎,而该设备在制造业中越来越受欢迎。对于精密切割,精加工操作以及使用更坚硬的材料,通常需要这种额外的速度。

  为什么在数控钻孔机中使用伺服电机

  高质量的零件始于机床的马达。伺服电机是用于高速,高精度工作的机床中轴运动控制的选择。诸如出色的扭矩,高分辨率的运动和反馈以及稳定性等因素有助于避免产生不良的表面光洁度,加速的工具磨损和不合格的轮廓等结果。

  1.使用编码器的能力

  伺服驱动器的旋转编码器和角度编码器向控制系统提供详细而精确的反馈,其分辨率比步进电机高数千倍。绝对式和增量式编码器不仅可以实现当今多轴机械和复杂零件几何形状所需的精确控制运动和速度,而且还使操作员可以更好地了解操作的执行情况。

  这些编码器易于安装和接线,总长度短,甚至可以解决安全功能,例如限位开关处理的功能。

  2.出色的负载控制

  伺服电机有多种配置,尺寸和功能。这样就可以找到适合任何机床尺寸和负载的理想刚度。这很重要,因为电动机和负载之间的惯性比对于在反转过程中保持位置精度以及在重型切削铣削应用中抵抗振动至关重要。伺服电机为机床制造商提供了将最大的电机与最轻的工作台匹配的机会。

  3.托管加速

  在加速工作台或主轴时,电机本身的转矩和惯性之间的关系至关重要。由于其卓越的性能,伺服电机可提供更多的转矩和电机自身的惯性组合,从而使制造商可以根据需要使用加速功能。

  4.受控扭矩波动

  针对机床进行了优化的伺服电机限制了它们本身会引入到加工操作中的干扰。电机转矩在轴的旋转过程中始终会波动,但是正确的伺服电机可以限制其对零件的影响,即轮廓误差和阴影加工。

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  结论

  步进电机和伺服电机在数控机床设计领域均占有一席之地。但是,伺服电机在功能和硬件方面提供了更多选择。随着制造向更多不受监控的生产发展,并且零件尺寸不断缩小且复杂性不断提高,这些功能强大的电动机将仅对数控钻孔机的整体效率更有价值。

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