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      為什么在數控鉆孔機中使用伺服電機?


        數控鉆孔機操作員直接與控制,工具和工作范圍進行交互,但是他們很少處理甚至看不到機床的進給電機。但是,它是生產優質零件的設備之一,即使不是最重要的設備。完美的代碼,撥入的偏移量,高性能的工具-如果電動機不能始終如一地準確地送入零件和/或主軸,則這無關緊要。電動機的動作會影響從表面光潔度和工具壽命到報廢和加工效率的所有方面。

        數控鉆孔機中常用的電機類型

        數控鉆孔機中最常使用的兩種電動機是步進電動機和伺服電動機。兩者的工作都是通過旋轉螺釘狀的軸來移動負載,從而將來自控件的非線性輸入轉換為主軸和工作臺上的線性運動。

        步進電機如何工作

        步進電機使用圍繞圓柱體放置的相同尺寸的踏板。在數控鉆孔機床應用中,一整圈通常有200步或磁極,即180度旋轉為100步。根據電動機的尺寸,建立已知電壓并將其施加一個步驟。有些還具有微步功能,其中的每個步都細分為更小的步,從而可以實現更高的分辨率。

        步進電機在開環下運行,這意味著它們的位置僅由其接收的電壓決定;沒有傳感器為控件提供位置或相對運動測量值。相對簡單的組裝使其成為正確應用的可靠選擇。

        伺服電機如何工作

        伺服電動機(也稱為軸電動機或轉矩電動機)使用的電磁極更少(通常少于十二個),并且依靠閉環通信來實現精度和速度控制,這意味著在其與控制之間存在雙向信號。換句話說,接通電源后,控件會接收到精確的定位信號。無需重新建立零。旋轉編碼器或角度編碼器是主要的反饋設備,可用于前后移動。

        對于伺服電機組件,可以選擇和選擇特定于產品或預算的電機和反饋設備配對。對于高精度金屬加工機械,還可提供已集成了理想編碼器的電機。

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        伺服工作原理

        比較步進電機和伺服電機

        由于它們在功能上的根本差異,因此伺服和步進電機具有不同的優點和缺點。一般而言,伺服電機適用于對精度,速度和扭矩要求較高的高級工業機械,而步進電機則用于要求不高的主力車間機械和業余愛好者。

        成本

        反饋設備和其他必要硬件的添加使伺服電機比步進電機更昂貴。但是,混合搭配電動機和編碼器組件的能力確實提供了靈活性。

        扭力

        步進電機轉矩隨著快速加速和高速而減小。部分由于使用了強大的稀土磁體,伺服電機幾乎以最大速度保持了所有扭矩,這也轉化為更高的效率。一些伺服電機還能夠在短時間內將其額定扭矩幾乎翻倍,這對于停止,啟動和反轉工作臺或主軸非常有用。

        注意:伺服電機有各種扭矩規格。機床應用的公認標準是額定轉矩。

        耐用性

        伺服電機具有步進電機所不具備的部件(例如反饋設備),電刷以及用于傳輸動力的電刷,在某些情況下還傳遞齒輪箱,因此與步進電機相比,導致故障的風險略高。

        重復性和準確性

        附加的專用測量設備使伺服電機具有優勢。極高的分辨率(每轉數十萬步)可實現精確的運動,這在增加更多軸到機床中心時尤其重要。步進電機有時也可能會“失步”,這是一個很小的錯誤,雖然不會被控制系統識別出來,但可能會在零件上看到。

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        速度

        伺服電機能夠在極高的速度(幾千轉/分)下保持最佳性能,而步進電機則為約2,000轉/分。這使得伺服電機在高速加工(HSM)設備中很受歡迎,而該設備在制造業中越來越受歡迎。對于精密切割,精加工操作以及使用更堅硬的材料,通常需要這種額外的速度。

        為什么在數控鉆孔機中使用伺服電機

        高質量的零件始于機床的馬達。伺服電機是用于高速,高精度工作的機床中軸運動控制的選擇。諸如出色的扭矩,高分辨率的運動和反饋以及穩定性等因素有助于避免產生不良的表面光潔度,加速的工具磨損和不合格的輪廓等結果。

        1.使用編碼器的能力

        伺服驅動器的旋轉編碼器和角度編碼器向控制系統提供詳細而精確的反饋,其分辨率比步進電機高數千倍。絕對式和增量式編碼器不僅可以實現當今多軸機械和復雜零件幾何形狀所需的精確控制運動和速度,而且還使操作員可以更好地了解操作的執行情況。

        這些編碼器易于安裝和接線,總長度短,甚至可以解決安全功能,例如限位開關處理的功能。

        2.出色的負載控制

        伺服電機有多種配置,尺寸和功能。這樣就可以找到適合任何機床尺寸和負載的理想剛度。這很重要,因為電動機和負載之間的慣性比對于在反轉過程中保持位置精度以及在重型切削銑削應用中抵抗振動至關重要。伺服電機為機床制造商提供了將最大的電機與最輕的工作臺匹配的機會。

        3.托管加速

        在加速工作臺或主軸時,電機本身的轉矩和慣性之間的關系至關重要。由于其卓越的性能,伺服電機可提供更多的轉矩和電機自身的慣性組合,從而使制造商可以根據需要使用加速功能。

        4.受控扭矩波動

        針對機床進行了優化的伺服電機限制了它們本身會引入到加工操作中的干擾。電機轉矩在軸的旋轉過程中始終會波動,但是正確的伺服電機可以限制其對零件的影響,即輪廓誤差和陰影加工。

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        結論

        步進電機和伺服電機在數控機床設計領域均占有一席之地。但是,伺服電機在功能和硬件方面提供了更多選擇。隨著制造向更多不受監控的生產發展,并且零件尺寸不斷縮小且復雜性不斷提高,這些功能強大的電動機將僅對數控鉆孔機的整體效率更有價值。

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