Động cơ bước chính là “trái tim” của máy khắc. Nếu lựa chọn đúng, máy khắc có thể hoạt động nhanh chóng và ổn định; còn nếu chọn sai, máy sẽ hoặc lãng phí các bước không cần thiết, hoặc phát ra tiếng ồn do hiện tượng cộng hưởng. Vì vậy, Làm thế nào để chọn động cơ bước cho máy khắc? Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn một hướng dẫn thực hành đầy đủ, từ các thông số cốt lõi, những hiểu lầm phổ biến cho đến các bước lựa chọn.
| Loại động cơ | Góc bước | Tính năng | Áp dụng Các tình huống |
| 2 pha | 1,8° | Chi phí thấp, độ rung lớn ở tốc độ thấp và khả năng giảm mô-men xoắn nhanh ở tốc độ cao | Trong những trường hợp không yêu cầu tốc độ cao và độ chính xác thấp |
| 3 pha | 1,2° | Ít rung hơn, hiệu suất tốc độ cao 30%~50% cao hơn so với loại hai pha | Trong những tình huống đòi hỏi tốc độ cao, độ chính xác và độ ổn định |
Một nhược điểm nghiêm trọng của động cơ bước là mô-men xoắn giảm nhanh khi tốc độ tăng lên. Thông thường, nên điều khiển tốc độ làm việc thực tế ở mức dưới 600 vòng/phút; khi tốc độ vượt quá 600 vòng/phút, mô-men xoắn sẽ giảm đáng kể. Khi tốc độ vượt quá 1500 vòng/phút, cần xem xét sử dụng động cơ bước hoặc động cơ servo điều khiển vòng kín.
Nhiều người đang băn khoăn không biết nên chọn phương pháp điều khiển nào. Dựa trên điều kiện làm việc thực tế của máy khắc, bài viết này đưa ra những gợi ý cụ thể
| Loại động cơ | Ưu điểm | nhược điểm | Phạm vi ứng dụng của máy khắc |
| Chế độ bước mở vòng | Giá rẻ và dễ điều khiển | Việc bỏ sót các bước mà không nhận ra có thể dễ dàng dẫn đến tích lũy sai sót | Dành cho người mới bắt đầu, tải trọng nhẹ, không cần lo lắng về việc thỉnh thoảng có thể gây lãng phí |
| Động cơ bước vòng kín (có bộ mã hóa) | Mô-men xoắn ở tốc độ thấp lớn, hiện tượng mất bước có thể được khắc phục | Tốc độ cao vẫn chưa thể sánh bằng động cơ servo | Lựa chọn hàng đầu cho máy khắc – cân bằng giữa chi phí và độ tin cậy |
| Động cơ servo AC | Tốc độ cao, độ chính xác cao, phản hồi nhanh | Quá trình gỡ lỗi tốn kém và phức tạp | Máy chạm khắc công nghiệp chuyên nghiệp, sản xuất hàng loạt |
Đối với phần lớn người dùng máy khắc quy mô nhỏ và vừa, động cơ bước vòng kín hiện là lựa chọn hiệu quả nhất về mặt chi phí – loại động cơ này vừa giữ được những ưu điểm của động cơ bước tốc độ thấp và mô-men xoắn cao, vừa giải quyết được vấn đề mất bước nhờ phản hồi từ bộ mã hóa
Bước 1: Tính mô-men xoắn tải
Tính toán lực đẩy cần thiết dựa trên phương pháp truyền động của máy khắc (thường là trục vít bi), sau đó chuyển đổi thành mô-men xoắn của động cơ. Tham khảo công thức:
Lực đẩy = (2 × π × mô-men xoắn động cơ × hiệu suất truyền động) / trục vít dẫn hướng
Bước 2: So sánh đường cong tốc độ-mô-men xoắn
Cần phải kiểm tra “biểu đồ đường cong mô-men xoắn theo tần số” do nhà sản xuất cung cấp để xác nhận rằng động cơ vẫn có thể tạo ra mô-men xoắn đủ lớn ở tốc độ vận hành đã đặt. Chỉ dựa vào việc lựa chọn mô-men xoắn tĩnh là sai lầm phổ biến nhất mà người mới bắt đầu thường mắc phải.
Bước 3: Chọn số hiệu máy
Mối quan hệ tương ứng giữa các số hiệu cơ bản của động cơ bước trên các máy khắc thông dụng:
Động cơ bước 42 (NEMA17): máy khắc để bàn cỡ nhỏ, tải nhẹ
Động cơ bước 57 (NEMA23): là lựa chọn phổ biến nhất, phù hợp với hầu hết các máy khắc cỡ nhỏ và vừa
Động cơ bước 86 (NEMA34): máy khắc cỡ lớn, công suất cao
Về điện áp điều khiển: 57 động cơ được khuyến nghị sử dụng điện áp DC 24V~36V, 86 động cơ được khuyến nghị sử dụng điện áp DC 46V trở lên, và 110 động cơ được khuyến nghị sử dụng điện áp DC 80V trở lên để đạt được hiệu suất hoạt động ở tốc độ cao tốt
Bước 4: Xác định số khu vực và số phân khu
Tránh sử dụng chế độ bước đầy đủ (có độ rung cao) và thiết lập chế độ truyền động phân chia bước
Khi vận hành ở tốc độ thấp, hãy chọn tỷ lệ lớn hơn để đảm bảo hoạt động êm ái, giảm rung và tiếng ồn
Dòng điện của bộ điều khiển được sử dụng phải lớn hơn dòng điện làm việc của động cơ
Quan niệm sai lầm 1: Mô-men xoắn càng lớn thì càng tốt
Việc mù quáng theo đuổi mô-men xoắn cao không chỉ làm tăng chi phí mà còn có thể dẫn đến rung động do quá tải hoặc làm giảm hiệu suất. Cái gì phù hợp thì đó mới là tốt nhất.
Quan niệm sai lầm thứ 2: Bỏ qua các vấn đề liên quan đến tản nhiệt
Việc vận hành liên tục của động cơ bước tạo ra một lượng nhiệt lớn; do đó, cần lựa chọn dòng điện điều khiển phù hợp dựa trên tải và điều kiện vận hành, đồng thời phải tính đến thiết kế tản nhiệt.
Quan niệm sai lầm thứ 3: Chế độ bước vòng hở “hoàn toàn phù hợp”
Nếu thiết bị có giá trị nhất định, nên đầu tư thêm một chút chi phí cho hệ thống điều khiển bước kín – chi phí do hư hỏng dụng cụ hoặc phế phẩm gây ra bởi chỉ một bước sai lệch có thể cao hơn rất nhiều so với chênh lệch giá của động cơ.
Máy khắc DIY thông thường: 57 động cơ bước hai pha vòng hở + bộ điều khiển phân chia chính xác 8–16 bước → chi phí thấp nhất
Cần máy khắc để bàn ổn định: 57 động cơ bước vòng kín + bộ điều khiển vòng kín thích ứng → Rất đáng khuyên dùng
Máy khắc công nghiệp hoặc công suất lớn: 86 hoặc 110 động cơ bước/servo ba pha + bộ điều khiển cao áp → cấu hình theo yêu cầu
Khi lựa chọn, hãy nhớ trước tiên tính toán nhu cầu tải, sau đó xem xét đường cong mô-men xoắn theo tần số, và cuối cùng xác định kích cỡ ổ lắp động cơ – sau khi hoàn thành ba bước này, bạn sẽ chọn được động cơ bước phù hợp cho máy khắc của mình.。
