Servo AC cho máy CNC: chọn motor, driver

Trả lời ngắn: Servo AC cho máy CNC: chọn motor theo mô-men, tốc độ; chọn driver theo dải công suất bao phủ motor. Kỹ thuật xác nhận cặp ghép.

1. Servo làm gì trên máy CNC

Trên máy CNC, servo AC dẫn động hai nhóm trục chính: trục chính quay dao hoặc quay phôi, và trục cấp liệu di chuyển bàn máy theo ba hướng. Cả hai nhóm đều cần định vị chính xác: trục dừng đúng vị trí sau mỗi lệnh, và giữ đúng tốc độ khi tải cắt thay đổi. Servo làm được việc này nhờ hệ vòng kín: encoder ở đuôi motor báo vị trí trục về driver liên tục, driver so sánh vị trí thực tế với vị trí yêu cầu rồi điều chỉnh dòng cấp cho motor ngay lập tức. Động cơ thường chạy hở không có phản hồi này nên không giữ vị trí chính xác được như servo.

Ngoài máy CNC, hệ servo AC đang bán còn được công bố dùng cho robot, dây chuyền tự động và máy đóng gói; điểm chung của bốn ứng dụng là đều cần dừng đúng vị trí và phản ứng nhanh khi tải thay đổi. Muốn hiểu hệ ba thành phần motor, driver và hộp số hoạt động cùng nhau ra sao thì đọc bài servo AC là gì trước, rồi quay lại bài này để chọn đúng model cho máy CNC.

2. Chọn motor theo mô-men và tốc độ trục

Chọn motor cho máy CNC bắt đầu từ mô-men và tốc độ mà trục cần, không bắt đầu từ công suất. Trục cấp liệu cần mô-men đủ lớn để đẩy bàn máy và phôi, trục chính cần tốc độ đủ cao để dao cắt đạt đúng tốc độ cắt. Ba model SH4MN đã công bố mô-men: SH4MN090A 750W, 2,4 N.m, 3000 vòng trên phút theo bảng hãng Houle; SH4MN110A 800W, 4 N.m, 2000 vòng trên phút theo bảng hãng; SH4MN180A 4,5kW, 21,5 N.m, 2000 vòng trên phút theo bảng hãng. Ba model này có đủ hai số mô-men và tốc độ để đối chiếu với yêu cầu trục.

Nhóm 40B, 60B và 80B công bố công suất 100W, 200W và 750W, cùng tốc độ 3000 vòng trên phút, cùng điện áp 220V, dòng điện 1,0A, 1,7A và 4,4A, cấp cách điện F và cấp bảo vệ IP65, nhưng mô-men của ba model này hiện chưa được công bố. Vì vậy khi trục CNC cần mô-men cụ thể thì không thể chốt nhóm này chỉ bằng công suất và tốc độ, mà cần kỹ thuật xác nhận mô-men trước khi chốt. Ví dụ động cơ servo 80B 750W cùng 750W với SH4MN090A nhưng là hai model khác nhau, không được lấy mô-men 2,4 N.m của SH4MN090A gán sang 80B. Đối chiếu đủ 6 motor tại danh mục động cơ servo trước khi quyết định.

3. Chọn driver theo dải công suất

Sau khi chốt motor thì chọn driver theo dải công suất bao phủ được motor đó. Năm driver đang bán đều dùng điện 220V, tần số 50/60Hz, với dải tương thích như sau: HD 50~750W, HK 200~750W, HM 200W~2,3kW, HS 200~400W và HY 200~750W. Dải tương thích là khoảng công suất motor mà driver có thể điều khiển, không phải công suất của chính driver: motor 100W chỉ nằm trong dải của HD, motor 200W nằm trong dải của cả 5 driver, motor 750W nằm trong dải của HD, HK, HM và HY, còn motor 800W chỉ nằm trong dải của HM.

Đối chiếu theo dải chỉ là bước đầu, không phải bước chốt: hiện chưa có bảng ghép driver với motor nào được công bố chính thức, nên cặp ghép cụ thể cần kỹ thuật xác nhận trước khi chốt, dù dải công suất đã trùng nhau. Motor 4,5kW vượt mọi driver đang bán vì driver mạnh nhất là HM cũng chỉ tới 2,3kW; trường hợp này phải hỏi kỹ thuật về phương án driver ngoài nhóm 5, vì ứng viên driver có dải công suất phủ 4,5kW vẫn cần nhà cung cấp xác nhận tương thích trước khi tư vấn bán kèm. Bài cách chọn servo AC đã trình bày đủ 6 bước chọn bộ ba motor, driver và hộp số.

4. Khi nào cần thêm hộp số hành tinh tỉ số 1/10

Hộp số hành tinh servo dùng khi trục CNC cần mô-men lớn hơn mô-men motor, hoặc cần tốc độ ra thấp hơn tốc độ motor. Ba model HAB060, HAB115 và LAES070 đã công bố tỉ số 1/10 và hiệu suất 97%, với mặt đĩa lần lượt là 60 mm, 115 mm và 70 mm. Tỉ số 1/10 nghĩa là tốc độ ra bằng tốc độ vào chia 10: motor 3000 vòng trên phút qua hộp số tỉ số 1/10 thì tốc độ ra là 300 vòng trên phút, tính theo tỉ số đã công bố. Mô-men ra bằng mô-men vào nhân tỉ số nhân hiệu suất, nhưng mô-men định mức của hộp số hiện chưa được công bố nên con số tính ra chỉ là ước tính lý thuyết và cần kỹ thuật đối chiếu trước khi chốt.

Chọn hộp số theo mặt đĩa khớp với mặt bích motor: HAB060 mặt đĩa 60 mm, HAB115 mặt đĩa 115 mm, LAES070 mặt đĩa 70 mm. Thứ tự này cần đối chiếu kỹ vì ba model có mặt đĩa khác nhau và không thay thế lẫn nhau. Hai model HABR và HBFR là hộp số hành tinh dạng vuông góc, với dải kích thước lần lượt là 42–220 mm và 47–255 mm, nhiệt độ làm việc từ âm 10 tới cộng 90 độ C, nhưng tỉ số, mô-men và tốc độ ra của hai model này hiện chưa được công bố. Bài này chỉ dùng ba model đã công bố tỉ số 1/10 làm ví dụ chọn hộp số cho máy CNC; khi cần hộp số vuông góc thì nhờ kỹ thuật đối chiếu catalogue trước khi chốt.

5. Cài đặt driver theo motor và chạy thử

Chốt xong bộ ba motor, driver và hộp số thì tới bước cài đặt driver theo đúng motor đi kèm. Driver phải đúng hệ với motor thì mới điều khiển chính xác: mỗi motor có công suất, tốc độ và mô-men riêng, driver phải được cài đặt theo đúng các số này. Thông số cài đặt cụ thể của từng driver Houle hiện chưa công bố nên bước này cần kỹ thuật thực hiện, không tự cài đặt theo thông số của motor khác hay driver khác. Không sao chép cài đặt từ một bộ servo khác sang bộ đang lắp, vì mỗi cặp motor và driver có dải công suất và đặc tính riêng.

Cài đặt xong thì chạy thử không tải trước: motor quay tự do chưa gắn tải, kiểm tra quay êm, không kêu lạ, không rung mạnh, không nóng nhanh. Ổn định rồi mới gắn tải vào và chạy thử có tải: tăng tải dần dần, kiểm tra trục dừng đúng vị trí qua nhiều chu kỳ và tốc độ ổn định khi tải thay đổi. Nếu chạy có tải mà trục lệch vị trí hoặc motor nóng nhanh thì dừng lại, kiểm tra lại tải và cài đặt, không cố chạy tiếp. Việc lắp đặt được khảo sát theo số lượng và vị trí lắp đặt cụ thể; toàn dòng bảo hành 12 tháng, có sẵn tại kho TP.HCM, giao hàng toàn quốc.

6. Câu hỏi thường gặp

Máy CNC nhỏ dùng servo công suất nào?

Tùy tải trục, không có một mức chung cho mọi máy CNC nhỏ. Trục nhẹ có thể dùng motor 100W hoặc 200W, trục nặng hơn cần motor 750W hoặc 800W. Chốt theo mô-men và tốc độ trục cần, rồi đối chiếu dải driver bao phủ motor.

Servo 750W nào dùng cho máy CNC, 80B hay SH4MN090A?

Cả hai model cùng 750W nhưng là hai model khác nhau: 80B tốc độ 3000 vòng trên phút, mô-men chưa công bố; SH4MN090A tốc độ 3000 vòng trên phút theo bảng hãng, mô-men 2,4 N.m. Chọn theo tốc độ và mô-men trục cần, không chọn theo công suất trùng nhau.

Driver nào dùng cho motor 800W?

Theo dải đã công bố, chỉ HM với dải 200W~2,3kW bao phủ motor 800W, vì các driver còn lại chỉ tới 750W hoặc 400W. Cặp ghép cụ thể hiện chưa có bảng chính thức nên vẫn cần kỹ thuật xác nhận trước khi chốt.

Máy CNC có cần hộp số hành tinh không?

Chỉ cần khi trục đòi mô-men lớn hơn mô-men motor hoặc tốc độ ra thấp hơn tốc độ motor. Ba model HAB060, HAB115 và LAES070 đã công bố tỉ số 1/10 và hiệu suất 97%, với mặt đĩa 60 mm, 115 mm và 70 mm.

Servo AC dùng cho máy CNC có cần encoder riêng không?

Không cần mua riêng: encoder nằm ở đuôi motor và là một phần của hệ vòng kín, báo vị trí trục về driver để driver điều chỉnh dòng cấp cho motor. Dây tín hiệu nối driver với encoder phải đi riêng, không bó chung với dây nguồn và dây motor.

Mở trang danh mục servo AC để đối chiếu đủ 16 model theo dải đã công bố trước khi quyết định.