При подборе шагового двигателя для ЧПУ необходимо отталкиваться от планируемой сферы применения станка и технических характеристик. Ниже представлены критерии выбора, классификация наиболее популярных двигателей и примеры расчета.
Как выбрать шаговый двигатель для ЧПУ: критерии
- 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.
Тип двигателя
Важный критерий – тип шагового двигателя для ЧПУ станка. 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.
Примеры расчетов шаговых двигателей для ЧПУ
Определяем 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.
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.
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.
Классификация шаговых двигателей для ЧПУ
Советские 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 |
Биполярные шаговые двигатели для ЧПУ от CNC Technology
| Параметр | Модель | ||
|---|---|---|---|
| 86HS156-5004 | 57HS76-3004 | 42HS48-1704A | |
| Ток питания в фазе, А | 5 | 3 | 1.7 |
| Единичный шаг (угловое перемещение), град | 1.8 | 1.8 | 1.8 |
| Индуктивность, мГн | 6 | 3.5 | 2.8 |
| Диаметр вала | 14 | 8 | 5 |
Зная критерии выбора и ориентируясь в предложениях по шаговым двигателям на рынке можно подобрать подходящую модель для станка ЧПУ. Главное – покупать у проверенных поставщиков.
3 причины купить шаговый двигатель для ЧПУ в компании CNC Technology
- Двигатели от надежных производителей, эти же двигатели мы используем в наших станках.
- Всегда в наличии на складе.
- Комплексность: в нашем каталоге можно подобрать не только ШД, но и драйверы, датчики, соединительные муфты и другие комплектующие.
Получить консультацию по выбору шагового двигателя можно по телефону 8 (800) 350 33 60.