Фрилансеры предложат свои варианты уже через несколько минут!
Публикация заказа не займет много времени.

Основа станка: подбираем шаговый двигатель для ЧПУ

Основа станка: подбираем шаговый двигатель для ЧПУ
При подборе шагового двигателя для ЧПУ необходимо отталкиваться от планируемой сферы применения станка и технических характеристик. Ниже представлены критерии выбора и примеры расчетов.Критерии выбора
  • Индуктивность. Следует вычислить квадратный корень из индуктивности обмотки и умножить его на 32. Полученное значение нужно сравнить с напряжением источника питания для драйвера. Различия между этими числами не должны сильно отличаться. Если напряжение питания на 30% и более превышает полученное значение, то мотор будет греться и шуметь. Если меньше, то крутящий момент будет слишком быстро убывать со скоростью. Большая индуктивность потенциально обеспечит возможность для большего крутящего момента. Однако для этого потребуется драйвер с большим напряжением питания.
  • График зависимости крутящего момента от скорости. Позволяет определить, удовлетворяет ли выбранный двигатель условиям в техническом задании.
  • Геометрические параметры. Имеет значение длина двигателя, фланец и диаметр вала.

Совет: также следует обратить внимание на омическое сопротивление фаз, номинальный ток в фазе, момент инерции ротора, максимальный статический синхронизирующий момент.Тип двигателя
Важный критерий – тип двигателя. Широко распространены биполярные, униполярные и трехфазные модели. Каждая из них имеет свои особенности:
  • биполярные чаще всего используют для ЧПУ благодаря простому подбору нового драйвера при выходе старого из строя, высокому удельному сопротивлению на малых оборотах;
  • трехфазные отличаются большей скоростью, чем биполярные аналогичного размера. Подходят для случаев, когда требуется высокая скорость вращения;
  • униполярные представляют собой несколько видов биполярных двигателей в зависимости от подключения обмоток.

Совет: еще один способ подбора двигателя – анализ готовых станков на рынке, которые близки по размерам и другим характеристикам к разрабатываемому.Примеры расчетовОпределяем силы, действующие в системе
Необходимо определить силу трения в направляющих, которая зависит от используемых материалов. Для примера коэффициент трения составляет 0.2, вес детали – 300 кгс, вес стола – 100 кгс, необходимое ускорение – 2 м/с2, сила резания – 3 000 Н.
  • Чтобы рассчитать силу трения нужно умножить коэффициент трения на вес движущейся системы. Для примера: 0.2 x 9.81 (100 кгс+300 кгс). Получается 785 Н.
  • Чтобы рассчитать силу инерции надо умножить массу стола с деталью на требуемое ускорение. Для примера: 400 x 2 = 800 Н.
  • Чтобы рассчитать полную силу сопротивления надо сложить силы трения, инерции и резания. Для примера: 785 + 800 + 3 000. Получается 4 585 Н.

Справка: силу сопротивления должен развивать привод стола на гайке шариковой винтовой передачи.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:
  • F – сила в ньютонах, необходимая для того, чтобы привести тело в движение;
  • m – масса тела в кг;
  • а – необходимое ускорение m/c2.

Для определения механической мощности необходимо умножить силу сопротивления движения на скорость.
Совет: существуюткалькуляторы для автоматического расчета мощности.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.
Зная критерии выбора и формулы расчета можно подобрать подходящую модель для станка ЧПУ. Остается только определиться с поставщиком.КлассификацияСоветские 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
Зная критерии выбора и ориентируясь в предложениях по шаговым двигателям на рынке можно подобрать подходящую модель для станка ЧПУ.