精雕機高光機的伺服電機和步進電機有什麼區別?該如何選擇?

松下電器 科技 深圳浩大數控 2017-05-09

精雕機行業的發展很快,尤其是電氣方面的改進更為突出,之前精雕機所用的步進電機,加工時容易造成丟步,現在基本都使用伺服電機,通過脈衝進行反饋。不過步進電機與伺服電機,無所謂優劣,各有其適用的場合。一般來說,大負載高速度的應用,不要用步進電機。但低負載、低速度的場合,高細分的步進性能比交流伺服要好。下面就讓浩大小編來介紹一下伺服電機的特點以及步進電機與其區別,這樣大家在購買或者使用精雕機時,對其有更深入的一個瞭解,有助大家選購。

一、伺服電機的特點

1、精確的檢測裝置:以組成速度和位置閉環控制。

2、有多種反饋比較原理與方法:根據檢測裝置實現信息反饋的原理不同,伺服系統反饋比較的方法也不相同。目前常用的有脈衝比較、相位比較和幅值比較3種。

3、高性能的伺服電動機(簡稱伺服電機):用於高效和複雜型面加工的數控機床,伺服系統將經常處於頻繁的啟動和制動過程中。要求電機的輸出力矩與轉動慣量的比值大,以產生足夠大的加速或制動力矩。要求伺服電機在低速時有足夠大的輸出力矩且運轉平穩,以便在與機械運動部分連接中儘量減少中間環節。

4、速度伺服系統:從系統的控制結構看,數控機床的位置閉環系統可看作是位置調節為外環、速度調節為內環的雙閉環自動控制系統,其內部的實際工作過程是把位置控制輸入轉換成相應的速度給定信號後,再通過調速系統驅動伺服電機,實現實際位移。數控機床的主運動要求調速性能也比較高,因此要求伺服系統為高性能的寬調速系統。

二、步進電機與伺服電機的區別

1、控制精度不同

兩相混合式步進電機步距角一般為3.6°、 1.8°,五相混合式步進電機步距角一般為0.72 °、0.36°,也有一些高性能的步進電機步距角更小。

交流伺服電機的控制精度由電機軸後端的旋轉編碼器保證,以松下全數字式交流伺服電機為例,對於帶標準2500線編碼器的電機而言,由於驅動器內部採用了四倍頻技術,其脈衝當量為360°/10000=0.036°。對於帶17位編碼器的電機而言,驅動器每接收217=131072個脈衝電機轉一圈,即其脈衝當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈衝當量的1/655。

2、低頻特性不同

步進電機在低速時易出現低頻振動現象。振動頻率與負載情況和驅動器性能有關,一般認為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半,這種由步進電機的工作原理所決定的低頻振動現象對於機器的正常運轉非常不利。當步進電機工作在低速時,一般應採用阻尼技術來克服低頻振動現象,比如在電機上加阻尼器,或驅動器上採用細分技術等。交流伺服電機運轉非常平穩,即使在低速時也不會出現振動現象,交流伺服系統具有共振抑制功能,可涵蓋機械的剛性不足,並且系統內部具有頻率解析機能(FFT),可檢測出機械的共振點,便於系統調整。

3、矩頻特性不同

步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降,且在較高轉速時會急劇下降,所以其最高工作轉速一般在300~600RPM,交流伺服電機為恆力矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000RPM或3000RPM)以內,都能輸出額定轉矩,在額定轉速以上為恆功率輸出。

4、過載能力不同

步進電機一般不具有過載能力。交流伺服電機具有較強的過載能力,以松下交流伺服系統為例,它具有速度過載和轉矩過載能力,其最大轉矩為額定轉矩的三倍,可用於克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩。步進電機因為沒有這種過載能力,在選型時為了克服這種慣性力矩,往往需要選取較大轉矩的電機,而機器在正常工作期間又不需要那麼大的轉矩,便出現了力矩浪費的現象。

5、運行性能不同

步進電機的控制為開環控制,啟動頻率過高或負載過大易出現丟步或堵轉的現象,停止時轉速過高易出現過沖的現象,所以為保證其控制精度,應處理好升、降速問題。交流伺服驅動系統為閉環控制,驅動器可直接對電機編碼器反饋信號進行採樣,內部構成位置環和速度環,一般不會出現步進電機的丟步或過沖的現象,控制性能更為可靠。

6、速度響應性能不同

因為交流伺服可以有瞬間大扭矩輸出,所以加速性能可能比步進強。說到響應,那就不能不說交流伺服的本質缺陷—滯後,一般電機,速度環響應2毫秒,位置環響應則很少看到數據,一般認為是8毫秒。說到快速起停,伺服總是受其響應頻率限制,而步進電機基本不用考慮響應時間的問題。用步進電機可以很簡單的做到一秒起停100次,每次移動20微米。

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