Серводвигатель шпинделя — это привод шпинделя с обратной связью от энкодера с обратной связью, обеспечивающий точный контроль скорости и положения, а также высокий крутящий момент даже на низких оборотах. Стандартный двигатель шпинделя обычно работает с разомкнутым контуром или с простой обратной связью по скорости, отдавая предпочтение стабильной выходной мощности в широком диапазоне скоростей, а не точному управлению. Оба приводят в движение режущий инструмент станка или вращение заготовки, но шпиндель с сервоприводом лучше подходит, когда работа требует крутящего момента на низкой скорости, жесткого нарезания резьбы, контурной обработки или жесткой координации с движением оси станка - в то время как стандартного двигателя шпинделя часто бывает достаточно и более экономично для высокоскоростной резки общего назначения, где точность позиционирования самого шпинделя не имеет решающего значения.

Ключевые выводы

• Основное отличие заключается в контуре управления: серводвигатель шпинделя использует обратную связь от энкодера для точного поддержания крутящего момента, скорости и положения; Стандартный двигатель шпинделя обычно работает с разомкнутым контуром и оптимизирован для обеспечения постоянной мощности во всем диапазоне скоростей.

• Двигатели шпинделя оцениваются по мощности (кВт), поскольку их работа заключается в постоянной мощности резки; Серводвигатели оси подачи оцениваются по крутящему моменту (Нм), поскольку их задача заключается в точном позиционировании — серводвигатели шпинделя находятся между ними, обеспечивая и то, и другое.

• Шпиндель с сервоприводом обычно выдерживает более высокий крутящий момент при низких оборотах и ​​быстрее восстанавливается после изменений нагрузки, что наиболее важно для жесткого нарезания резьбы, тяжелого низкоскоростного резания и многозадачных (токарно-фрезерных) операций.

• Номинальные мощности и крутящий момент в непрерывном режиме (S1), а не пиковые или кратковременные, определяют реальную производственную мощность; всегда сравнивайте приводы с одинаковым рабочим циклом.

• Подбор привода в соответствии с заданием имеет большее значение, чем погоня за максимальной мощностью или числом оборотов в минуту: высокоскоростная резка общего назначения часто не требует управления шпинделем на уровне сервопривода, в то время как прецизионная многозадачная обработка обычно требует.

Чем на самом деле отличаются два типа приводов

Фундаментальное различие заключается в архитектуре управления, а не в номинальной мощности: серводвигатель шпинделя замыкает контур с помощью энкодера, в то время как стандартный двигатель шпинделя обычно работает без обратной связи или только с базовым определением скорости.

Эта разница связана с тем, для чего изначально был создан каждый тип двигателя. Серводвигатель оси подачи приводит в движение стол или ось станка, где нагрузка по существу представляет собой «постоянный крутящий момент» — он должен последовательно преодолевать трение и сопротивление резанию во всем диапазоне. Обычный двигатель шпинделя приводит в движение режущий инструмент или заготовку, при этом нагрузка ведет себя скорее как «постоянная мощность» — высокие обороты в минуту с меньшим крутящим моментом или низкие обороты в минуту с более высоким крутящим моментом, следуя кривой мощности станка. Серводвигатель шпинделя, по сути, является гибридом: он берет на себя вращательную, ориентированную на мощность роль шпиндельного двигателя и добавляет обратную связь с обратной связью и точность управления сервосистемы.

Почему кривые крутящего момента и мощности важнее, чем номер на паспортной табличке

Сравнение двух приводов шпинделя только по их пиковой мощности или частоте вращения не является надежным сравнением — запросите непрерывные (S1) кривые крутящего момента и мощности, поскольку они отражают то, что шпиндель фактически может выдержать в производстве, а не кратковременный пик.

• Мощность (кВт) показывает, какой объем работы вы можете выполнить за определенное время ; крутящий момент (Нм) показывает, насколько сильно вы можете давить на определенных оборотах. Поскольку крутящий момент и частота вращения обратно пропорциональны при фиксированной номинальной мощности, один и тот же шпиндель кВт может вести себя по-разному в зависимости от того, в каком диапазоне скоростей вы выполняете резку.

• Номинальные характеристики непрерывного режима (S1) отражают то, что привод может выдерживать неопределенное время, не превышая температурных ограничений. Пиковые или краткосрочные рейтинги могут быть законными цифрами, но они описывают краткие всплески, а не то, на что может рассчитывать работа, выполняющаяся часами.

• Крутящий момент на низкой скорости является решающим фактором при более тяжелом резании, инструментах большего диаметра и более твердых материалах — шпиндель с высокой пиковой мощностью, но слабым крутящим моментом на низкой скорости застрянет именно там, где тяжелая резка требует наибольшего усилия.

• При сравнении приводов шпинделей двух поставщиков запрашивайте кривые зависимости крутящего момента от скорости и мощности от скорости, а не только заголовки цифр — без них сравнение кВт с кВт не имеет смысла.

Когда шпиндель с сервоприводом стоит дополнительных затрат

Выбирайте серводвигатель шпинделя, когда работа требует точного крутящего момента на низкой скорости, быстрого ускорения или четкой координации между положением шпинделя и движением оси. Выбирайте стандартный двигатель шпинделя, когда приоритетом является высокая скорость резки при меньших затратах.

Области применения, которые обычно оправдывают использование шпинделя с сервоприводом:

• Жесткое нарезание резьбы , при котором шпиндель должен точно синхронизироваться с подачей по оси Z, чтобы нарезать точную резьбу без ее зачистки.

• Токарно-фрезерная/многозадачная обработка , при которой шпиндель иногда функционирует как ось вращения, требующая точности позиционирования, а не только скорости вращения.

• Контурное и профильное фрезерование , где крутящий момент должен оставаться стабильным при изменении зацепления и направления.

• Тяжелая низкоскоростная резка твердых материалов, где устойчивый крутящий момент на низких оборотах предотвращает остановку или вибрацию.

Области применения, в которых обычно достаточно стандартного двигателя шпинделя:

• Фрезерование общего назначения, сверление или точение, при котором задача шпинделя заключается в простом вращении инструмента или заготовки с заданной скоростью.

• Высокоскоростные чистовые работы по алюминию, пластмассам или композитам, где широкий диапазон постоянной мощности при высоких оборотах имеет большее значение, чем крутящий момент на низких скоростях.

• Экономичное производство, где дополнительная точность управления шпинделем с обратной связью не требуется из-за допусков детали или технологического процесса.

Согласование мощности шпинделя с материалом и режимом работы

Выбор мощности шпинделя и диапазона скоростей следует начинать с материала и операции резки, а не с выбора максимально доступного значения кВт или числа оборотов в минуту.

• Алюминий и другие мягкие материалы обычно предпочитают более высокие обороты при умеренном крутящем моменте, поскольку эти материалы эффективно режут на высоких скоростях шпинделя инструментами меньшего диаметра.

• Сталь и более твердые сплавы обычно требуют большего крутящего момента при более низких оборотах и ​​более жесткой конструкции машины — недостаточный крутящий момент на низких скоростях является распространенной причиной остановки или плохого качества поверхности при работе с более твердыми материалами.

• Рабочий цикл имеет такое же значение, как и пиковая мощность. Шпиндель, рассчитанный на кратковременную пиковую производительность, которую невозможно поддерживать в течение всей смены, будет работать хуже, чем заявлено на паспортной табличке при непрерывном производстве.

• Как правило, соответствие мощности работе, а не завышение количества кВт «для запаса мощности» позволяет сохранить как капитальные, так и эксплуатационные затраты пропорциональными фактической работе.

Часто задаваемые вопросы

Всегда ли более высокая мощность означает лучшую производительность резки?

Нет. Крутящий момент, диапазон оборотов в минуту и ​​рабочий цикл в непрерывном режиме (S1) вместе определяют реальную производительность резания — более высокий пиковый показатель мощности при слабом крутящем моменте на низкой скорости или короткий рабочий цикл могут ухудшить производительность шпинделя с более низкой номинальной мощностью и лучшего подбора.

Можно ли впоследствии модернизировать стандартный двигатель шпинделя до шпинделя сервопривода?

Обычно это не простой обмен. Для шпинделя сервопривода требуется аппаратное обеспечение с обратной связью (энкодер) и совместимый привод/контроллер, поэтому переключение обычно означает замену привода шпинделя и подтверждение того, что контроллер поддерживает управление шпинделем сервопривода, а не просто добавление компонента к существующему двигателю.

Всегда ли сервошпиндель точнее стандартного шпиндельного двигателя?

Для управления положением и крутящим моментом на низкой скорости — да — в этом особое преимущество обратной связи с обратной связью. Но общая точность детали также зависит от жесткости станка, качества подшипников и характеристик сервопривода оси, поэтому сервошпиндель сам по себе не гарантирует общую точность обработки.

В чем разница между двигателем шпинделя и серводвигателем оси подачи?

Серводвигатель оси подачи приводит в движение стол или ось станка и оценивается в первую очередь по крутящему моменту (Нм), поскольку его нагрузка по существу является постоянным крутящим моментом (преодолевающим трение и сопротивление резанию). Двигатель шпинделя приводит в движение режущий инструмент или заготовку и оценивается в первую очередь по мощности (кВт), поскольку его нагрузка соответствует характеристике постоянной мощности во всем диапазоне скоростей. Серводвигатель шпинделя сочетает в себе вращательный привод с управлением с обратной связью, которое чаще всего ассоциируется с сервоприводами оси подачи.

Как мне узнать, требуется ли для моего приложения жесткое нарезание резьбы или управление шпинделем на уровне контурного фрезерования?

Если процесс включает в себя операции нарезания резьбы, требующие точной синхронизации шпинделя с подачей, или резку профиля/контура, где крутящий момент должен оставаться стабильным при изменении направления, это явные признаки того, что стоит использовать сервоуправление шпинделем, а не стандартный привод шпинделя с разомкнутым контуром.

Заключение

Выбор между серводвигателем шпинделя и стандартным двигателем шпинделя сводится к тому, требуется ли для работы точность замкнутого контура и высокий крутящий момент на низких скоростях или прямая высокоскоростная резка с меньшими затратами. Прежде чем указывать какой-либо тип, сравните непрерывные кривые крутящего момента и мощности, а не пиковые значения, указанные на паспортной табличке, с фактическими материалами, инструментами и рабочим циклом. СЗГХ Ассортимент серводвигателей и приводов шпинделя переменного тока охватывает серию S4T мощностью от 1,5 до 132 кВт, охватывающую как компактные станки с ЧПУ, так и более тяжелые шпиндельные станки и фрезерные центры, адаптированные для работы с SZGH. Контроллер токарного станка с ЧПУ и Системы контроллера фрезерования с ЧПУ, описанные в Как работает контроллер ЧПУ?

Запросите консультацию по приводу шпинделя. Расскажите о своем целевом материале, диаметре инструмента и рабочем цикле. Команда инженеров SZGH поможет подобрать сервопривод шпинделя для вашего применения. Электронная почта: export02@szghtech.com · WhatsApp: +86- 18925223781