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-如果電動機(jī)不能始終如一地準(zhǔn)確地送入零件和/或主軸，則這無關(guān)緊要。電動機(jī)的動作會影響從表面光潔度和工具壽命到報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機(jī)是步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)。兩者的工作都是通過旋轉(zhuǎn)螺釘狀的軸來移動負(fù)載，從而將來自控件的非線性輸入轉(zhuǎn)換為主軸和工作臺上的線性運(yùn)動。
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)電動機(jī)的尺寸，建立已知電壓并將其施加一個步驟。有些還具有微步功能，其中的每個步都細(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;沒有傳感器為控件提供位置或相對運(yùn)動測量值。相對簡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
伺服電動機(jī)(也稱為軸電動機(jī)或轉(zhuǎn)矩電動機(jī))使用的電磁極更少(通常少于十二個)，并且依靠閉環(huán)通信來實(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。換句話說，接通電源后，控件會接收到精確的定位信號。無需重新建立零。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。
對于伺服電機(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。對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)
由于它們在功能上的根本差異，因此伺服和步進(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)適用于對精度，速度和扭矩要求較高的高級工業(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)還能夠在短時間內(nèi)將其額定扭矩幾乎翻倍，這對于停止，啟動和反轉(zhuǎn)工作臺或主軸非常有用。
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)險略高。
重復(fù)性和準(zhǔn)確性
附加的專用測量設(shè)備使伺服電機(jī)具有優(yōu)勢。極高的分辨率(每轉(zhuǎn)數(shù)十萬步)可實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動，這在增加更多軸到機(jī)床中心時尤其重要。步進(jìn)電機(jī)有時也可能會“失步”，這是一個很小的錯誤，雖然不會被控制系統(tǒng)識別出來，但可能會在零件上看到。
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)中越來越受歡迎。對于精密切割，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)動控制的選擇。諸如出色的扭矩，高分辨率的運(yùn)動和反饋以及穩(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)殡妱訖C(jī)和負(fù)載之間的慣性比對于在反轉(zhuǎn)過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)與最輕的工作臺匹配的機(jī)會。
3.托管加速
在加速工作臺或主軸時，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
針對機(jī)床進(jìn)行了優(yōu)化的伺服電機(jī)限制了它們本身會引入到加工操作中的干擾。電機(jī)轉(zhuǎn)矩在軸的旋轉(zhuǎn)過程中始終會波動，但是正確的伺服電機(jī)可以限制其對零件的影響，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)大的電動機(jī)將僅對數(shù)控鉆孔機(jī)的整體效率更有價值。
