Подбор и расчет шаговых двигателей для ЧПУ

При выборе качественного шагового мотора, имеющего усложненную систему управления, учитывается индуктивные параметры обмотки и уровень напряжения на питающем драйвер источнике. Выбрать его не составит труда, если знать область использования устройства, а также необходимые технические показатели.

Рекомендуется заранее изучить ключевые параметры подбора шагового двигателя для ЧПУ и наиболее известные модификации используемых моторов. Представленная ниже информация позволит разобраться во всем этом.

Особенности выбора шагового двигателя для ЧПУ

Подбор осуществляется исходя из конструкции устройства: характеристик подвижной и неподвижной частей, соответственно, ротора и статора. Можно выделить три основных критерия. Правила подбора мотора, которых рекомендует придерживаться профессионалы:

  1. Индуктивность. За основу берется показатель индуктивности обмотки. Изначально вычисляется квадратный корень величины, сформированный показатель умножается на 32. Для оценки необходимо знать напряжение на источнике питания. Расчетное значение индуктивности не должно чрезмерно отличаться от него. В случае превышения значения более чем на 30%, двигатель будет работать слишком интенсивно (перегреется, увеличится шумность). Если расчетное значение меньше чем на 30%, соотношение крутящего момента и скорости будет несоразмерным, что также скажется на итоговом качестве работы. Ток, протекая через обмотку, определяет движение ротора, задает крутящий момент, значительно влияет на его равномерность.
  2. Влияние скорости тока на крутящий момент. Требуется предварительно построить достоверный график для оценки технических свойств двигателя и его соответствия нужным условиям технического задания.
  3. Размерные характеристики применяемого мотора: главные показатели, особенности используемых фланцев и вала.

Существуют и другие параметры, которые следует учесть при покупке шагового двигателя для использования в составе числового ПУ. К ним относится уровень сопротивления, ток в фазе, инерция, статический синхронизирующий момент и пр.

Каким бывает двигатель? Основные типы

При подборе в обязательном порядке нужно определиться с видом шагового мотора для станка с ЧПУ. Независимо от его предназначения (для бытового или промышленного использования), различают шаговые агрегаты биполярного, униполярного и трехфазного типа. У каждого из этих вариантов присутствуют свои ключевые свойства. Нужно изучить их более подробно:

  • Биполярные. Считаются наиболее популярными. Процесс выбора нового драйвера при поломке предельно простой, на низких оборотах отслеживается завышенный уровень удельного сопротивления.
  • Трёхфазные. Незаменимы на производственных участках, где скорость вращения мотора должна быть как можно выше.
  • Униполярные. Это своеобразные биполярные двигатели с разными вариациями подключения обмоток.

Важно знать! Изучите внимательно предлагаемые производителем станки, которые аналогичны по основным характеристикам вашему изделию и подберите на основе этого анализа двигатель. Он будет соответствовать все заявленным вами требованиям.

Как быстро рассчитываются нужные показатели шаговых двигателей для ЧПУ?

Сила, действующая в системе

Первоначально вычисляем силу трения при использовании направляющих. Ее величина будет зависеть от типа взятых за основу материалов. К примеру, коэффициент трения равен 0,2 (обозначим величину «КТ»), масса детали и стола 300/100 кгс соответственно («М1» и «М2»), режущая сила – 3000 Н («Фр»), ускорение –2 м/с2 («А»).

  1. Расчет силы трения Ф1 будет выглядеть как действие: Кт х 9,81(М1+М2)=785 Н.
  2. Расчет уровня инерции Ф2: (М1+М2)А=800Н.
  3. Определение полной силы сопротивления: Ф1+Ф2+Фр=4 585 Н.

Берем на заметку: силу сопротивления развивает только привод стола на гайке шариковой винтовой передачи.

Как рассчитать мощность?

Необходимо обязательно помнить об инерции вала мотора и иных частей, совершающих вращение. Указанные ниже формулы эти моменты не учитывают. Чтобы расчет получился достаточно точным, нужно изменить величину ускорения (в большую/меньшую сторону) на 10%.

Мощность мотора определяется с использованием известной формулы, когда сила есть как произведение массы на ускорение: F=ma (Н). Таким образом, мощность есть произведение силы относительно скорости.

Если необходимо автоматически рассчитать мощность, можно воспользоваться специальными калькуляторами. Найти их в общей сети не составит особого труда.

Как рассчитать редукцию оборотов?

Для определения точных показателей потребуется воспользоваться величинами: номинальный уровень оборотов сервопривода и максимально возможная скорость движения стола. Для примера воспользуемся следующими значениями:

  • скорость – 1000 миллиметров за мин.
  • шаг винта - 10 миллиметров.

По итогу скоростной режим вращения будет составлять: 1000/10=100 об/мин.

Коэффициент редукции определяется с учетом номинального уровня оборотов сервопривода. Разделив это значение на скоростной режим вращения винта, получается требуемый коэффициент.

Шаговые двигатели для ЧПУ. Какие пользуются популярностью?

Модификации советского производства

В конструкции станков нередко присутствуют индукционные шаговые моторы. Такие двигатели разработаны во времена СССР. Примеры моделей и основные технические параметры:

Выбирая такие изделия, в первую очередь нужно узнать о присутствии индекса «ОС». Такая уникальная серия указывает на военную приемку, исполнена максимально качественно, если сравнивать с обычными вариантами.

Модификации китайского производства

Несколько примеров таких шаговых моторов для числового программного управления и характеристики описаны в таблице:

Модели шаговых двигателей (биполярных), созданных под контролем CNC Technology:

Тщательно изучив критерии выбора перед покупкой, ориентируясь в предложениях на рынке, вы запросто подберете нужную модель. Отдавайте предпочтение только проверенным поставщикам.

Рекомендуемые товары