Шаговые двигатели в станках с ЧПУ

Шаговый двигатель является исполнительным приводом многих современных устройств: приборов, автоматов, роботов. Но одно из наибольших распространений шаговые двигатели получили в станках с ЧПУ и координатных столах. Используются в станках не только высокомоментные (до 300 кг*см) шаговые двигатели, но и относительно небольшие приводы с крутящим моментом до 10 - 30 кг*см.

Шаговый двигатель в паре со специальным блоком управления призван преобразовывать входной электрический сигнал в механическое перемещение ротора - определенный угол, называемый также основным угловым шагом двигателя. В станках в качестве такого сигнала обычно используются 5В импульсы, подаваемые на специальный блок управления - драйвер шагового двигателя . Драйвер, получив сигналы "Шаг" и "Направление" перемещает ротор шагового двигателя на соответствующий угол, приводя в движение координату станка.

Распространенный вариант - использование в качества генератора управляющих импульсов компьютера. В этом случае драйвер шагового двигателя подключается к пинам LPT порта. К одному LPT для управления направлением и перемещением можно подключать до 4 шаговых приводов. Перемещения шаговых двигателей определяются специальным программным обеспечением (cnc-программами). Такие программы используют векторные изображения - чертежи или контуры деталей - для определения алгоритма движения двигателей. Пользователи таких программ и станков заранее определяют соответствие углового перемещения ротора шагового двигателя линейному смещению координаты станка, задают предпочтительные и допустимые скорости движения.

Одна из наиболее распространенных программ управления шаговыми двигателями для станков с ЧПУ - Mach 2 (или уже более новая версия - Mach 3). Программа имеет удобный графический интерфейс, возможность задавать параметры шагового двигателя отдельно для каждой координаты, задавать размер рабочей поверхности станка, обрабатывать сигналы от концевых датчиков. Каждый шаговый двигатель (вернее - шаговый привод, в комплекте с драйвером) подключается к двум пинам данных LPT -порта, отвечающим за направление вращения ротора и величину перемещения. Назначение пинов можно переназначать. В программу можно загружать уже готовые G -коды (специальный формат инструкций, принятый в cnc -программах), векторные файлы с данными о детали (например, файлы AutoCAD ) или даже растровые изображения. Свободно и бесплатно распространяется <демонстрационная> версия программы, которая имеет ограничение 1000 строк G -кодов. Т.е. 1000 инструкций шаговым приводам. На практике для многих станков этого оказывается достаточно. Если сложность контура требует большего количества инструкций или если обрабатывается большого размера растровый рисунок, ограничения демонстрационной версии можно снять, оплатив разработчикам около 100 канадских долларов (возможно данные о стоимости уже и устарели, но порядок цены понятен).

Простота использования, доступность программного обеспечения и невысокая стоимость шаговых двигателей привлекает все большее количество производителей и модернизаторов станков. И в настоящее время шаговые приводы в станках составляют существенную конкуренцию сервоприводам, которые недостатками имеют высокую стоимость и сложную схему управления.