Der Schrittmotor ist das “Herz” der Graviermaschine. Bei richtiger Auswahl arbeitet die Graviermaschine schnell und gleichmäßig; wählt man jedoch den falschen Motor, werden entweder unnötige Schritte verschwendet oder es kommt zu Resonanzgeräuschen. Daher, Wie wählt man den Schrittmotor für die Graviermaschine aus? Dieser Artikel bietet Ihnen einen umfassenden praktischen Leitfaden, der von den wichtigsten Parametern über verbreitete Irrtümer bis hin zu den Auswahlschritten reicht.
| Motortyp | Stufenwinkel | Funktionen | Gültig Szenarien |
| 2-phasig | 1,8° | Geringe Kosten, starke Schwingungen bei niedrigen Drehzahlen und schnelle Drehmomentdämpfung bei hohen Drehzahlen | In Situationen, in denen keine hohe Geschwindigkeit und keine hohe Genauigkeit erforderlich sind |
| 3-phasig | 1,2° | Geringere Vibrationen, höhere Leistung bei hohen Drehzahlen: 30%~50% – höher als bei Zweiphasenmotoren | In Situationen, in denen hohe Geschwindigkeit, Präzision und Stabilität gefragt sind |
Ein entscheidender Nachteil von Schrittmotoren besteht darin, dass das Drehmoment mit steigender Drehzahl rapide abnimmt. Es wird allgemein empfohlen, die tatsächliche Betriebsdrehzahl unter 600 U/min zu halten; bei Drehzahlen über 600 U/min kommt es zu einem deutlichen Drehmomentabfall. Bei Drehzahlen über 1500 U/min sollten Schrittmotoren mit Regelkreis oder Servomotoren in Betracht gezogen werden.
Viele Menschen tun sich schwer mit der Entscheidung, welche Steuerungsmethode sie wählen sollen. Ausgehend von den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Graviermaschine werden hier klare Empfehlungen gegeben.
| Motortyp | Vorteile | Mangel | Einsatzmöglichkeiten der Schnitzmaschine |
| Schrittbetrieb im offenen Regelkreis | Günstig und einfach zu bedienen | Wenn man Schritte überspringt, ohne es zu merken, können sich leicht Fehler ansammeln | Einsteiger, geringe Belastung, gelegentliche Verschwendung spielt keine Rolle |
| Schrittmotor mit geschlossenem Regelkreis (mit Encoder) | Das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ist hoch, Schrittverluste können korrigiert werden | Hohe Geschwindigkeit ist immer noch dem Servo unterlegen | Die erste Wahl bei Fräsmaschinen – das richtige Gleichgewicht zwischen Kosten und Zuverlässigkeit |
| AC-Servo | Hohe Geschwindigkeit, hohe Präzision, schnelle Reaktion | Kostspielige und komplexe Fehlerbehebung | Professionelle industrielle Fräsmaschine, Serienfertigung |
Für die meisten Anwender kleiner und mittelgroßer Graviermaschinen sind Schrittmotoren mit geschlossenem Regelkreis derzeit die kostengünstigste Wahl – sie bieten die Vorteile von Schrittmotoren mit niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment und beheben gleichzeitig das Problem des Schrittverlusts durch Encoder-Rückmeldung.
Schritt 1: Berechnen Sie das Lastdrehmoment
Berechnen Sie den erforderlichen Schub anhand der Antriebsart der Graviermaschine (in der Regel Kugelumlaufspindel) und rechnen Sie diesen anschließend in das Motordrehmoment um. Formelhinweis:
Schubkraft = (2 × π × Motordrehmoment × Übertragungswirkungsgrad) / Leitspindel
Schritt 2: Vergleichen Sie die Drehzahl-Drehmoment-Kurve
Es ist erforderlich, die vom Hersteller bereitgestellte “Drehmoment-Drehzahl-Kurve” zu überprüfen, um sicherzustellen, dass der Motor bei der eingestellten Betriebsdrehzahl noch ein ausreichendes Drehmoment liefern kann. Sich ausschließlich auf die Auswahl des statischen Drehmoments zu verlassen, ist der häufigste Fehler, den Anfänger begehen.
Schritt 3: Wählen Sie die Maschinennummer aus
Entsprechende Zuordnung zwischen den Basiszahlen der Schrittmotoren gängiger Fräsmaschinen:
42-Schrittmotor (NEMA17): kleine Tischgraviermaschine, geringe Belastung
57 Schrittmotor (NEMA23): die gängigste Wahl, geeignet für die meisten kleinen und mittelgroßen Graviermaschinen
86er-Schrittmotor (NEMA34): große Graviermaschine, für hohe Beanspruchung
Was die Betriebsspannung betrifft: Für 57 Motoren werden 24 V bis 36 V Gleichstrom empfohlen, für 86 Motoren 46 V Gleichstrom oder mehr und für 110 Motoren 80 V Gleichstrom oder mehr, um eine gute Hochgeschwindigkeitsleistung zu erzielen.
Schritt 4: Ermitteln Sie die Driver- und Subdivision-Nummer
Vermeiden Sie den Vollschrittmodus (mit starken Vibrationen) und richten Sie den Unterteilungsantrieb ein.
Wählen Sie bei niedrigen Drehzahlen einen größeren Anteil, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten und Vibrationen sowie Geräusche zu reduzieren.
Der Strom des verwendeten Treibers sollte größer sein als der Betriebsstrom des Motors.
Irrtum 1: Je höher das Drehmoment, desto besser
Das blinde Streben nach hohem Drehmoment erhöht nicht nur die Kosten, sondern kann auch zu Überlastschwingungen oder einem Wirkungsgradverlust führen. Das Passende ist das Beste.
Irrtum 2: Vernachlässigung von Fragen der Wärmeableitung
Der Dauerbetrieb von Schrittmotoren erzeugt eine große Menge an Wärme, weshalb der geeignete Ansteuerstrom entsprechend der Last und den Betriebsbedingungen unter Berücksichtigung der Wärmeableitung ausgewählt werden sollte.
Missverständnis 3: Der Schrittantrieb im offenen Regelkreis “passt zusammen”
Wenn die Anlage einen bestimmten Wert hat, empfiehlt es sich, etwas mehr in eine Schrittmotorsteuerung mit geschlossenem Regelkreis zu investieren – die Kosten für Werkzeugschäden oder Werkstückausschuss, die durch einen einzigen Schrittverlust verursacht werden, können den Preisunterschied des Motors bei weitem übersteigen.
Gewöhnliche DIY-Fräsmaschine: 57 zweiphasiger Schrittmotor mit offenem Regelkreis + Treiber für Feinsteuerung mit 8–16 Unterteilungen → niedrigste Kosten
Stabile Desktop-Graviermaschine erforderlich: 57 Schrittmotoren mit geschlossenem Regelkreis + adaptive Treiber mit geschlossenem Regelkreis → Sehr empfehlenswert
Hochleistungs- oder Industrie-Graviermaschine: 86 oder 110 Drehstrom-Schritt-/Servomotor + Hochspannungs-Treiber → je nach Bedarf konfiguriert
Beachten Sie bei der Auswahl, dass Sie zunächst den Lastbedarf berechnen, dann die Drehmoment-Frequenz-Kurve prüfen und schließlich die Baugröße der Maschine bestimmen – nachdem Sie diese drei Schritte durchgeführt haben, haben Sie den richtigen Schrittmotor für Ihre Graviermaschine ausgewählt.
