Кроковий двигун в верстаті з ЧПУ: що потрібно знати?

Одна з головних відмінностей сучасного верстата з ЧПУ від «класичних» моделей з ручним керуванням - відсутність кінематичного зв'язку між механізмами, що відповідають за переміщення робочих органів і обертання шпинделя. Роздільний привід дозволяє відмовитися від використання багатоступеневих коробок передач, механічних ділильних головок і довірити складні розрахунки комп'ютера. Але щоб переміщення були точними, а верстат завжди розумів, в якій точці знаходиться ріжучий інструмент в поточний момент часу, привід повинен мати цілком певні параметри. У механізмах верстата з ЧПУ найкраще з цими завданнями справляються компактні, «слухняні» в управлінні і порівняно недорогі крокові двигуни. До речі, купити його можна тут.

Як працює кроковий двигун?

Найбільш важлива конструктивна особливість крокового двигуна - явно виражені магнітні полюси. На статорі їх роль грають сердечники обмоток. Ротор виглядає як зубчасте колесо: виступи на його поверхні - це теж полюси (постійних магнітів). Завдяки такій конструкції кроковий двигун здатний здійснювати дискретні кутові переміщення з зупинкою в певному положенні. Пов'язаний з ним через передачу вузол верстата здатний здійснювати лінійне переміщення.

Керуючий сигнал для крокового двигуна являє собою послідовність імпульсів. Їх кількість кратна числу кроків, які здійснює ротор. Система управління верстата знає, скільки імпульсів було послано на двигун, і може порахувати поточний стан виконавчого механізму.

Переваги та недоліки

У крокових двигунів великий перелік переваг. Найважливіші з них:

• Доступна вартість. Такі приводи застосовуються не тільки в промислових верстатах, а й у побутовій техніці. Наприклад, на малопотужні саморобні верстати часто встановлюють крокові двигуни, зняті з принтерів.
• Надійність. Завдяки відсутності щіток і застосуванню підшипників з надлишковим робочим ресурсом вивести з ладу кроковий двигун досить складно. Перевантаження призводять до пропуску кроків, але не пошкоджують двигун.
• Висока швидкість відгуку на керуючий сигнал. Старт, гальмування і реверсування відбуваються практично миттєво через те, що максимальний момент двигун розвиває при швидкостях, близьких до нуля.

Серед недоліків варто виділити:

• На обмотках двигуна завжди є напруга, тобто він постійно споживає енергію.
• Крутний момент залежить від частоти обертання, і на високих швидкостях він значно падає.
• Ефект резонансу - падіння моменту на деяких частотах обертання. При чому резонансна частота непостійна та залежить від величини навантаження.
• При пропуску кроків система ЧПУ не зможе правильно визначити положення виконавчого механізму, якщо кроковий привід працює без зворотного зв'язку.