Серводвигатель фрезерного станка с ЧПУ

В общем случае сервопривод-представляет собой подвижную систему с обратной связью, позволяющей точно управлять перемещением и задавать требуемый алгоритм движения. Перемещение в составе сервопривода может обеспечивать любая силовая машина. В современных станках с ЧПУ для этого используются электрические двигатели, часто называемые «серводвигателями». На самом деле система сервопривода включает в себя помимо непосредственно электродвигателя ещё и датчики обратной связи (например, угла поворота вала двигателя), электронный управляющий блок, блок питания и ряд других вспомогательных компонентов.

Благодаря наличию обратной связи сервопривод «корректирует сам себя»: на входы электронного блока поступает информация от датчика поворота, а на выходах генерируется управляющий импульс, заставляющий электродвигатель работать строго в пределах требуемых параметров вращения. Наличие микропроцессорного блока управления позволяет не только задавать и поддерживать нужный алгоритм движения, но и обеспечивать плавный разгон и торможение электродвигателя — учитывая при этом массу подвижных элементов и их инерцию для снижения динамических нагрузок. Применительно к станкам с ЧПУ эта способность сервопривода является важным элементом для обеспечения точности и быстроты фрезерования.

Отличия от шаговых электродвигателей

Шаговый электродвигатель поворачивается строго на заданный угол — пропорционально количеству (или «длине») управляющих импульсов, генерируемых электронным блоком. Система на базе шаговых двигателей, строго говоря, не имеет обратной связи — точность позиционирования зависит от конструкции электродвигателя и не поддаётся корректировке «в реальном времени». В связи с этим, сервопривод отличается следующими преимуществами:

Возможность использования электродвигателей (при необходимости — понижающих редукторов) любой конструкции;
Больший диапазон мощности и крутящего момента (шаговые двигатели в основном тихоходные и маломощные);
Высокая плавность работы (может сочетаться с требуемыми значениями ускорения при разгоне и торможении двигателя — с целью снижения динамических нагрузок);
Износ и люфт привода не приводят к снижению точности позиционирования (точность зависит только от типа датчика обратной связи);
Большая скорость перемещения;
Меньшие затраты электроэнергии (в том числе в режиме «холостого ожидания»);
Возможности точной самодиагностики.

Естественный недостаток сервопривода — необходимость наличия сложного электронного блока управления — для станка с ЧПУ оборачивается плюсом, ведь именно блок ЧПУ обеспечивает программирование станка на обработку деталей в каждом конкретном случае.

Применение серводвигателей

Оправданно там, где требования точности, скорости и долговечности работы превалируют над стоимостью оборудования. Как правило, «младшие» модели станков с ЧПУ оснащаются более дешёвыми (но не значит менее качественными!) шаговыми электродвигателями. В более мощных фрезерных станках, где помимо точности позиционирования важно обеспечивать плавное движение портала и шпинделя (чтобы не допускать повышения динамических нагрузок), используются сервоприводы. Естественно, такое оборудование оказывается дороже. Но скорость обработки в сочетании с «заточкой» серводвигателей под непрерывную напряжённую работу вполне окупает стоимость оборудования при выпуске изделий в промышленном масштабе.

Строго говоря, сервоприводы и шаговые электродвигатели не являются конкурентами, так как применяются в собственных нишах. В целом станочная система с успехом может включать в себя одновременно и шаговые электродвигатели, и серводвигатели. Совместное применение позволяет суммировать плюсы обоих систем и одновременно нивелировать недостатки, присущие каждому типу двигателей в отдельности.