如何選擇數(shù)控機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)？
為什么選擇正確的步進(jìn)電機(jī)很重要
數(shù)控機(jī)器能否平穩(wěn)、精確地運(yùn)行取決于步進(jìn)電機(jī)的選擇。電機(jī)控制零件的運(yùn)動(dòng)，任何不匹配都可能導(dǎo)致定位錯(cuò)誤或質(zhì)量不佳的結(jié)果。太弱的電機(jī)可能會(huì)打滑，導(dǎo)致切割錯(cuò)位和機(jī)械問(wèn)題。
不同的數(shù)控任務(wù)需要特定的扭矩水平。使用扭矩不足的電機(jī)會(huì)導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法處理較重的零件或保持速度。另一方面，功率過(guò)大的電機(jī)可能會(huì)浪費(fèi)能源并增加運(yùn)行成本，從而降低效率。找到正確的平衡可確保平穩(wěn)運(yùn)行而不會(huì)消耗過(guò)多的電量。
也有人指出，選擇合適的電機(jī)可以保證機(jī)器的長(zhǎng)期可持續(xù)性。性能低下的電機(jī)可能會(huì)磨損得更快，需要更頻繁地維修。使用精心挑選的電機(jī)可以節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)，還可以最大限度地減少維護(hù)費(fèi)用和停機(jī)時(shí)間。您不會(huì)遇到這些問(wèn)題，而且您的 數(shù)控機(jī)床 如果你選擇了合適的電機(jī)，它就會(huì)順利運(yùn)行。
數(shù)控機(jī)床中使用的步進(jìn)電機(jī)類(lèi)型
數(shù)控機(jī)器使用各種類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)，每種電機(jī)都有適合特定用途的特殊特性。單極、雙極和混合式步進(jìn)電機(jī)是三種最流行的類(lèi)型。選擇適合您的步進(jìn)電機(jī)更容易 數(shù)控應(yīng)用 當(dāng)你意識(shí)到它們的區(qū)別時(shí)。
單極步進(jìn)電機(jī)
單極電機(jī)的接線(xiàn)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，每個(gè)線(xiàn)圈上都有一個(gè)中心抽頭，因此易于控制。它們使用的電子元件更少，從而降低了成本。然而，與其他類(lèi)型的步進(jìn)電機(jī)相比，它們產(chǎn)生的扭矩較小。這些電機(jī)非常適合低功率數(shù)控應(yīng)用，例如激光雕刻或輕型 3D 打印。
雙極步進(jìn)電機(jī)
雙極步進(jìn)電機(jī)通過(guò)充分利用每個(gè)線(xiàn)圈的繞組來(lái)提供更高的扭矩。它們需要更復(fù)雜的接線(xiàn)和控制系統(tǒng)，但輸送電力的效率更高。雙極電機(jī)非常適合需要更大力量的任務(wù)，例如銑削、鉆孔或金屬雕刻。它們是需要可靠和精確運(yùn)動(dòng)的中檔數(shù)控機(jī)器的熱門(mén)選擇。
混合式步進(jìn)電機(jī)
混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)合了雙極和單極設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，可產(chǎn)生出色的扭矩和精度。由于它們?cè)诶щy任務(wù)中表現(xiàn)出色，因此成為數(shù)控機(jī)器最常用的替代品。混合式電機(jī)用于需要精度的應(yīng)用，例如精密銑削、 3D 雕刻和高速切割。由于其適應(yīng)性和無(wú)縫操作，這些電機(jī)是專(zhuān)業(yè)人士和業(yè)余愛(ài)好者的最佳選擇。
如何為數(shù)控機(jī)床選擇步進(jìn)電機(jī)？
為您的數(shù)控機(jī)器選擇合適的步進(jìn)電機(jī)可確保平穩(wěn)、精確的性能。步進(jìn)電機(jī)提供所需的扭矩，以準(zhǔn)確移動(dòng)零件。根據(jù)機(jī)器的扭矩要求選擇正確的電機(jī)有助于避免后續(xù)問(wèn)題。請(qǐng)按照以下步驟做出正確選擇。
步驟1：步進(jìn)電機(jī)扭矩的選擇
步進(jìn)電機(jī)的保持力矩與傳統(tǒng)電機(jī)所謂的“功率”差不多，當(dāng)然也有本質(zhì)的區(qū)別，步進(jìn)電機(jī)的物理結(jié)構(gòu)與交流、直流電機(jī)完全不同，電機(jī)的輸出功率是可變的。
通常根據(jù)所需的扭矩（即被驅(qū)動(dòng)物體的扭矩）來(lái)選擇哪種類(lèi)型的電機(jī)？
一般情況下，如果扭矩不超過(guò)0.8Nm，可以考慮20、28、35、39、42（電機(jī)體直徑或方形，單位：mm）等規(guī)格；如果扭矩在1Nm左右，可以?xún)?yōu)先選用57型電機(jī)；當(dāng)扭矩在幾Nm甚至更高時(shí)，可以選用86、110、130等規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)。
第 2 步：步進(jìn)電機(jī)速度的選擇
除了上述參數(shù)外，還應(yīng)確定電機(jī)速度要求。這是因?yàn)殡S著速度的增加，電機(jī)的輸出扭矩會(huì)下降。因此，低速（每分鐘幾百轉(zhuǎn)或以下）允許更多的扭矩輸出，而高速（1000 rpm 至 9000 rpm）不允許大量的扭矩輸出。當(dāng)然，一些應(yīng)用需要電機(jī)的高速度閾值，因此還需要檢查步進(jìn)電機(jī)的其他參數(shù)，例如線(xiàn)圈電阻和電感。
要衡量。選擇電感量稍小的電機(jī)，作為高速電機(jī)，可以獲得較大的輸出扭矩。反之，當(dāng)需要低速大扭矩時(shí)，最好選擇十幾或幾十mH的電感量和較大的電阻。
步驟3：空載啟動(dòng)頻率的選擇
步進(jìn)電機(jī)的空載啟動(dòng)頻率通常稱(chēng)為“空載啟動(dòng)頻率”，這是選擇電機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，如果要求瞬間頻繁啟動(dòng)、停止，轉(zhuǎn)速在1000轉(zhuǎn)左右（或更高），通常需要“加速啟動(dòng)”。
如果需要直接啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最好選擇反應(yīng)式或永磁式電機(jī)，這類(lèi)電機(jī)的“空轉(zhuǎn)頻率”比較高。
步驟 4：階段編號(hào)選擇
步進(jìn)電機(jī)相數(shù)的選擇，這個(gè)內(nèi)容，很多客戶(hù)很少關(guān)注，大部分都是隨便買(mǎi)的。不同相數(shù)的電機(jī)，工作效果是不一樣的。相數(shù)越多，可以做出的步距角越小，工作時(shí)的震動(dòng)也相對(duì)小一些。
較小。在大多數(shù)場(chǎng)合，兩相電機(jī)用的比較多，在高轉(zhuǎn)速、大扭矩的工作環(huán)境下，選擇三相步進(jìn)電機(jī)更為實(shí)用。
步驟 5：使用環(huán)境進(jìn)行選擇
根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的使用環(huán)境來(lái)選擇專(zhuān)用的步進(jìn)電機(jī)，可以防水防油，可以用于一些特殊的場(chǎng)合，比如水下機(jī)器人就需要水上電機(jī)，對(duì)于專(zhuān)用的電機(jī)，需要有針對(duì)性的選擇。
步驟 6：特殊規(guī)格（如需要）
對(duì)于特殊規(guī)格的步進(jìn)電機(jī)，請(qǐng)與我們溝通，在技術(shù)允許的范圍內(nèi)加工訂貨。例如輸出軸的直徑、長(zhǎng)度、延伸方向等。
第七步：如有必要最好與廠(chǎng)家技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通確認(rèn)型號(hào)
如果有必要的話(huà)，最好和生產(chǎn)廠(chǎng)家的技術(shù)工程師進(jìn)一步溝通，確認(rèn)您要選擇的步進(jìn)電機(jī)是否能滿(mǎn)足您要求的各項(xiàng)指標(biāo)。
為您的數(shù)控機(jī)床做出正確選擇的技巧
選擇合適的步進(jìn)電機(jī)會(huì)對(duì)其壽命、精度和性能產(chǎn)生重大影響。以下是選擇前需要考慮的重要事項(xiàng)列表。
? 確定扭矩要求： 了解機(jī)器需要多大的力才能平穩(wěn)移動(dòng)。選擇具有足夠保持扭矩的電機(jī)，以防止打滑或失步。
? 匹配電機(jī)尺寸以滿(mǎn)足您的應(yīng)用： 對(duì)于雕刻等輕量級(jí)任務(wù)，請(qǐng)使用較小的電機(jī)（例如 NEMA 17 或 NEMA 23）。對(duì)于重負(fù)荷任務(wù)，請(qǐng)使用較大的電機(jī)（例如 NEMA 34 或 NEMA 42）。
? 平衡速度和精度： 根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)（速度或精度）選擇電機(jī)。對(duì)于雕刻或精細(xì)切割，精度比高速更重要。
? 確保與驅(qū)動(dòng)程序和控制器的兼容性： 驗(yàn)證電機(jī)是否與驅(qū)動(dòng)器的電壓和電流額定值匹配。不匹配的組件可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定或故障。
? 考慮運(yùn)行環(huán)境： 如果您的機(jī)器在多塵或高溫區(qū)域運(yùn)行，請(qǐng)選擇具有防護(hù)功能的電機(jī)。有些電機(jī)的設(shè)計(jì)比其他電機(jī)更能承受惡劣條件。
? 未來(lái)擴(kuò)展計(jì)劃： 如果您計(jì)劃升級(jí)機(jī)器，請(qǐng)?zhí)崆翱紤]?，F(xiàn)在選擇具有額外容量的電機(jī)可以為您節(jié)省以后的更換費(fèi)用。
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