數(shù)控鉆孔機(jī)操作員直接與控制，工具和工作范圍進(jìn)行交互，但是他們很少處理甚至看不到機(jī)床的進(jìn)給電機(jī)。但是，它是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)零件的設(shè)備之一，即使不是最重要的設(shè)備。完美的代碼，撥入的偏移量，高性能的工具-如果電動(dòng)機(jī)不能始終如一地準(zhǔn)確地送入零件和/或主軸，則這無(wú)關(guān)緊要。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作會(huì)影響從表面光潔度和工具壽命到報(bào)廢和加工效率的所有方面。
數(shù)控鉆孔機(jī)中常用的電機(jī)類型
數(shù)控鉆孔機(jī)中最常使用的兩種電動(dòng)機(jī)是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和伺服電動(dòng)機(jī)。兩者的工作都是通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺釘狀的軸來(lái)移動(dòng)負(fù)載，從而將來(lái)自控件的非線性輸入轉(zhuǎn)換為主軸和工作臺(tái)上的線性運(yùn)動(dòng)。
步進(jìn)電機(jī)如何工作
步進(jìn)電機(jī)使用圍繞圓柱體放置的相同尺寸的踏板。在數(shù)控鉆孔機(jī)床應(yīng)用中，一整圈通常有200步或磁極，即180度旋轉(zhuǎn)為100步。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的尺寸，建立已知電壓并將其施加一個(gè)步驟。有些還具有微步功能，其中的每個(gè)步都細(xì)分為更小的步，從而可以實(shí)現(xiàn)更高的分辨率。
步進(jìn)電機(jī)在開環(huán)下運(yùn)行，這意味著它們的位置僅由其接收的電壓決定;沒(méi)有傳感器為控件提供位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)測(cè)量值。相對(duì)簡(jiǎn)單的組裝使其成為正確應(yīng)用的可靠選擇。
伺服電機(jī)如何工作
伺服電動(dòng)機(jī)(也稱為軸電動(dòng)機(jī)或轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī))使用的電磁極更少(通常少于十二個(gè))，并且依靠閉環(huán)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)精度和速度控制，這意味著在其與控制之間存在雙向信號(hào)。換句話說(shuō)，接通電源后，控件會(huì)接收到精確的定位信號(hào)。無(wú)需重新建立零。旋轉(zhuǎn)編碼器或角度編碼器是主要的反饋設(shè)備，可用于前后移動(dòng)。
對(duì)于伺服電機(jī)組件，可以選擇和選擇特定于產(chǎn)品或預(yù)算的電機(jī)和反饋設(shè)備配對(duì)。對(duì)于高精度金屬加工機(jī)械，還可提供已集成了理想編碼器的電機(jī)。
伺服工作原理
比較步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)
由于它們?cè)诠δ苌系母静町悾虼怂欧筒竭M(jìn)電機(jī)具有不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。一般而言，伺服電機(jī)適用于對(duì)精度，速度和扭矩要求較高的高級(jí)工業(yè)機(jī)械，而步進(jìn)電機(jī)則用于要求不高的主力車間機(jī)械和業(yè)余愛(ài)好者。
成本
反饋設(shè)備和其他必要硬件的添加使伺服電機(jī)比步進(jìn)電機(jī)更昂貴。但是，混合搭配電動(dòng)機(jī)和編碼器組件的能力確實(shí)提供了靈活性。
扭力
步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩隨著快速加速和高速而減小。部分由于使用了強(qiáng)大的稀土磁體，伺服電機(jī)幾乎以最大速度保持了所有扭矩，這也轉(zhuǎn)化為更高的效率。一些伺服電機(jī)還能夠在短時(shí)間內(nèi)將其額定扭矩幾乎翻倍，這對(duì)于停止，啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)工作臺(tái)或主軸非常有用。
注意：伺服電機(jī)有各種扭矩規(guī)格。機(jī)床應(yīng)用的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)是額定轉(zhuǎn)矩。
耐用性
伺服電機(jī)具有步進(jìn)電機(jī)所不具備的部件(例如反饋設(shè)備)，電刷以及用于傳輸動(dòng)力的電刷，在某些情況下還傳遞齒輪箱，因此與步進(jìn)電機(jī)相比，導(dǎo)致故障的風(fēng)險(xiǎn)略高。
重復(fù)性和準(zhǔn)確性
附加的專用測(cè)量設(shè)備使伺服電機(jī)具有優(yōu)勢(shì)。極高的分辨率(每轉(zhuǎn)數(shù)十萬(wàn)步)可實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)，這在增加更多軸到機(jī)床中心時(shí)尤其重要。步進(jìn)電機(jī)有時(shí)也可能會(huì)“失步”，這是一個(gè)很小的錯(cuò)誤，雖然不會(huì)被控制系統(tǒng)識(shí)別出來(lái)，但可能會(huì)在零件上看到。
速度
伺服電機(jī)能夠在極高的速度(幾千轉(zhuǎn)/分)下保持最佳性能，而步進(jìn)電機(jī)則為約2,000轉(zhuǎn)/分。這使得伺服電機(jī)在高速加工(HSM)設(shè)備中很受歡迎，而該設(shè)備在制造業(yè)中越來(lái)越受歡迎。對(duì)于精密切割，精加工操作以及使用更堅(jiān)硬的材料，通常需要這種額外的速度。
為什么在數(shù)控鉆孔機(jī)中使用伺服電機(jī)
高質(zhì)量的零件始于機(jī)床的馬達(dá)。伺服電機(jī)是用于高速，高精度工作的機(jī)床中軸運(yùn)動(dòng)控制的選擇。諸如出色的扭矩，高分辨率的運(yùn)動(dòng)和反饋以及穩(wěn)定性等因素有助于避免產(chǎn)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(jié)果。
1.使用編碼器的能力
伺服驅(qū)動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)編碼器和角度編碼器向控制系統(tǒng)提供詳細(xì)而精確的反饋，其分辨率比步進(jìn)電機(jī)高數(shù)千倍。絕對(duì)式和增量式編碼器不僅可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)今多軸機(jī)械和復(fù)雜零件幾何形狀所需的精確控制運(yùn)動(dòng)和速度，而且還使操作員可以更好地了解操作的執(zhí)行情況。
這些編碼器易于安裝和接線，總長(zhǎng)度短，甚至可以解決安全功能，例如限位開關(guān)處理的功能。
2.出色的負(fù)載控制
伺服電機(jī)有多種配置，尺寸和功能。這樣就可以找到適合任何機(jī)床尺寸和負(fù)載的理想剛度。這很重要，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)和負(fù)載之間的慣性比對(duì)于在反轉(zhuǎn)過(guò)程中保持位置精度以及在重型切削銑削應(yīng)用中抵抗振動(dòng)至關(guān)重要。伺服電機(jī)為機(jī)床制造商提供了將最大的電機(jī)與最輕的工作臺(tái)匹配的機(jī)會(huì)。
3.托管加速
在加速工作臺(tái)或主軸時(shí)，電機(jī)本身的轉(zhuǎn)矩和慣性之間的關(guān)系至關(guān)重要。由于其卓越的性能，伺服電機(jī)可提供更多的轉(zhuǎn)矩和電機(jī)自身的慣性組合，從而使制造商可以根據(jù)需要使用加速功能。
4.受控扭矩波動(dòng)
針對(duì)機(jī)床進(jìn)行了優(yōu)化的伺服電機(jī)限制了它們本身會(huì)引入到加工操作中的干擾。電機(jī)轉(zhuǎn)矩在軸的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中始終會(huì)波動(dòng)，但是正確的伺服電機(jī)可以限制其對(duì)零件的影響，即輪廓誤差和陰影加工。
結(jié)論
步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)在數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)領(lǐng)域均占有一席之地。但是，伺服電機(jī)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(jiān)控的生產(chǎn)發(fā)展，并且零件尺寸不斷縮小且復(fù)雜性不斷提高，這些功能強(qiáng)大的電動(dòng)機(jī)將僅對(duì)數(shù)控鉆孔機(jī)的整體效率更有價(jià)值。
