Сервоприводы на станке с ЧПУ — это всегда про производительность, но не всегда про точность. Мы разобрали ключевые аргументы «за» и «против», объяснили, почему без правильной настройки толку не будет, и рассказали, какие модели реально стоят своих денег. В статье — практические советы, цифры, примеры и наш опыт использования WECON. Обязательно к прочтению перед апгрейдом!
А стоит ли ставить сервопривода на свой станок с ЧПУ?
Вокруг этого вопроса сконцентрировано мифов больше, чем вокруг пирамиды Хеопса. А как известно, чем больше версий построено вокруг одной тайны, тем больше шансов, что ни одна из версий не верная. В этой статье, мы постараемся поделиться практическими наработками в области применения сервоприводов на станках с ЧПУ, а может и добавим еще одно мнение в копилку.
Начнем с истоков. Любой станок с ЧПУ это несколько осей перемещения, задания на перемещения которых формируется контроллером. Для того, чтобы заставлять ось перемещаться используются как правило два типа приводов: шаговые двигатели или серводвигатели.
Конечно, если речь идет о больших обрабатывающих центрах, где фигурируют такие бренды как Fanuc, Siemens, Mitsubishi и прочее, то речь о шаговых двигателях, разумеется, не идет. Там предъявляются очень высокие требования к точности, плавности перемещения и качеству обработки. Если же мы говорим о станках Хобби+ класса, то очень часто мы можем встретить оборудование на шаговых двигателях, которые, в общем то свои задачи выполняют очень даже неплохо.
Так, что же может заставить вас подумать об установке сервоприводов? Рассуждаем по порядку.
1. Повышение точности станка. А поможет ли? В 99% случаев нет. Если мы не говорим о точности в 0,1 мкм то нет, сервопривода совершенно точно не позволят вам повысить класс точности оборудования. Как правило точности позиционирования шаговых двигателей достаточно для обеспечения точности «обычных» станков с ЧПУ.
2. Увеличение скорость перемещения станка. Да, однозначно, да. Максимальная скорость шагового двигателя примерно 800 об\мин и стоит понимать, что момент шагового двигателя на этой скорости будет резко снижаться. Таким образом, если на нашем станке в качестве передачи используется ШВП с шагом 5мм, то при максимальной скорости вращения в 800 об\мин нашего шагового двигателя мы можем достичь скорости лишь в 4000 мм\мин или 8000 об\мин, если мы говорим о ШВП с шагом 10 мм. Так, к примеру, номинальная скорость серводвигателей типоразмера 60мм или 80мм зачастую равняется 3000 об\мин, а максимальная и того выше. Т.е. при том же ШВП в 5 мм, мы получаем скорость уже 15000 мм\мин. Существенно ли это для вас? Решайте сами, но не забудьте учесть тот факт, что кроме максимальной скорости двигателя максимальное перемещение будет ограничено также и механикой станка. К примеру винт 16мм и длиной 3 метра, как вы понимаете, невозможно так быстро вращать, он просто превратится в «скакалку».
3. Повышение качества обработки. И тут тоже да. Сама конструкция серводвигателей и метод управления позволяет обеспечивать более плавное перемещение и очень часто позволяет повысить качество обработки. Особенно это будет заметно на 3D обработке цветного металла, пластика, модельного воска.
4. Повышение надежности оборудования. Тут очень тонкий момент, давайте разберемся вместе. Если мы говорим о самых простых шаговых двигателях, не имеющих энкодера, то разумеется использование сервопривода намного более надежно. Драйвер для шагового двигателя достаточно простое устройство, которое в целом подключается к двигателю всего 4 проводами и переключает напряжение на обмотках согласно программе. Да, может не слишком понятно, если объяснять коротко. Но, все что вы должны знать, драйвер для шагового двигателя управляет им не имея представление о том, что происходит на том конце провода. Но, в последнее время распространены шаговые двигатели с замкнутым контуром управления (иногда их называют шаговыми сервоприводами, но в моем понимании это не очень правильный термин). По сути, это тот же шаговый двигатель, на который сзади установлен энкодер, отслеживающий положение вала. Точности конечно, не прибавляет. Но это дает вам возможность быть уверенным в том, что если по какой то причине одна из осей «заклинит» (и под этим скрывается целый перечень: ошибка в программе, ошибка оператора, срыв заготовки, механический износ станка и еще целый список), то драйвер, а затем и весь станок аварийно остановится и не натворит бед. Собственно, если оценивать степень надежности, то с одной стороны стоит сервопривод и шаговый двигатель с замкнутым контуром, которые мы можем оценить как «надежные», а с другой стороны шаговые двигатели как «ненадежные».
Основные критерии для выбора в пользу серводвигателей такие. Из прочих, менее существенных, можно также отметить, что шаговые двигатели имеют сравнительно низкую мощность, типоразмер шаговых двигателей ограничен, в то время как мощность серводвигателей доходит до десятков и сотен киловатт.
Также все сервопривода имеют входное напряжение 220V или 380V, а подавляющее большинство драйверов шаговых двигателей питаются напряжением 24-70V (постоянным или переменным в зависимости от модели), но в любом случае это требует внешнего источника питания.
Вы оценили все достоинства установки сервоприводов на станок и приняли устойчивое решение: «Сервоприводам быть!» И необходимо выбрать какие же модели сервоприводов вы хотели бы установить на свой станок. На рынке обилие комплектов и их цена отличается, если не в десятки, то в разы точно. Почему же именно такой разброс между двигателями и драйверами, которые вроде как имеют практически идентичные основные характеристики (мощность, момент, номинальная скорость и прочее). Причем в последнее время стоимость некоторых комплектов двигатель + драйвер примерно сопоставима со стоимостью шаговых двигателей, в особенности, если учесть стоимость источника питания для последних.
Почему же тогда стоимость этих комплектов так сильно отличается?
Установка шаговых двигателей и драйверов требует минимальной настройки (как правило это ток, деление шага и редко еще некоторые параметры). Это и настройкой то назвать сложно, пара переключателей на драйверах. В то же время, если вы просто поставите сервоприводы на станок, то со 100% вероятностью вы получите ужасные результаты работы. Принцип действия любого сервопривода заключается в компенсации возникающей ошибки, где источником этой ошибки и является контроллер. От того, насколько жестко настроен сервопривод и будет зависеть как быстро привод устранит эту ошибку. Настройка регуляции сервопривода дело достаточно щепетильное, параметры отличаются в зависимости от перемещаемого веса, жесткости оси, резонансов и прочего. Это означает, что для каждой оси станка параметры отличаются. Из этого и вытекает самый главный критерий выбора приводов! Главное, чтобы привод обладал достаточным набором функций для настройки. Так, к примеру Yaskawa, Delta и прочие именитые бренды имеют очень и очень продвинутое программное обеспечение для ПК. Т.е. вы подключаете драйвер к компьютеру и с помощью ПО, которое предоставляет производитель настраиваете драйвер. Некоторое ПО имеет возможность автоматической настройки параметров регуляции, это еще лучше т.к. практически всегда позволяет быстро настроить привод. Если же этой автонастройки нет, то возможность построения графиков (т.е. встроенный осциллограф) это минимальный набор. Без этого, настроить подобный привод будет практически невозможно.
Во избежание вопросов, хотелось бы отметить. Существуют также привода, которые поставляются в составе готовых систем с ЧПУ от одного производителя. В таком случае, как правило настройка и производится со стоек с ЧПУ и привода изначально спроектированы и настроены подобным образом. Сфера же применения обычных, универсальных, приводов намного шире лишь одной фрезерно-токарной группы станков и производитель, проектируя подобные устройства рассчитывает на применение, к примеру в конвейерах, где важно быстро и точно переместиться из точки А в точку В и не так важно с каким отклонениям от идеальной траектории или же применение в режимах скорости или момента, где позиция не играет роли вовсе.
Выводы, которые можно сделать напрашиваются сами собой. Рассчитывайте на то, что потребуется детальная настройка регуляции привода, чтобы получить качество, точность и плавность перемещений приводов и перед покупкой убедитесь, что ПО, которое предоставляется производителем имеет удобный и достаточный набор инструментов для настройки.
К подобным критериям выбора привода мы можем отнести и сервоприводы компании WECON. Мы, в компании CNC-Technology, провели огромную работу по изучению и сравнению различных приводов от Yaskawa до Noname китайских компаний и можем ответственно заявить, что соотношений цена и функционал у WECON очень высокая. Давайте посмотрим детально.
Подключение моделей VD2 и VD2F осуществляется по RS-422. Подобный преобразователь интерфейса можно также приобрести у нас. Выглядит он следующим образом. С одной стороны USB, подключаемые к ПК с Windows, с другой стороны RJ-45 подключаемый к драйверу.
Программное обеспечение переведено на русский язык нами и имеет понятный и интуитивный интерфейс. Все параметры разделены на подгруппы. Для каждого параметра есть примечания, что сильно упрощает и ускоряет настройку.
Есть функция осциллографа, без которой настройка также была бы очень проблематичной.
Также есть функция автоматического распознавания важнейшего параметра настройки - момента инерции нагрузки.
Также есть функция автоматической настройки жесткости системы, но мы рекомендуем пользоваться ей лишь в случае использования в системах автоматизации, потому как для достижения минимальной ошибки рассогласования приводов подобной настройки недостаточно.
Вы можете обратиться на сайт CNC-Technology для ознакомления с руководством пользователя на русском языке, получения программного обеспечения и детального описания характеристик.
Купить сервоприводы WECON в интернет-магазине "ЧПУ Технологии"
Сервоприводы WECON — это оптимальное сочетание функционала, надежности и доступной цены. Они легко настраиваются, поддерживают работу с популярными интерфейсами, а русифицированное программное обеспечение с осциллографом и автонастройкой делает запуск максимально удобным. Мы протестировали эти приводы на собственных станках и уверены в их стабильной работе.
Если у вас остались вопросы или вы хотите узнать больше о сервоприводах для станка с ЧПУ, обращайтесь к нашим менеджерам по телефону 8 (800) 350 33 60 или по почте info@cnctechnology.ru