Servomotoren bieten zweifellos höhere Genauigkeit, schnellere Drehzahlen und geringere Wärmeentwicklung in CNC-Anwendungen. Dennoch werden sie in der Industrie noch seltener eingesetzt. Falls Sie sich fragen: „Lohnt sich der Einsatz von Servomotoren in CNC-Anwendungen?“, lautet die Antwort: Ja, durchaus. Möglicherweise stellen Sie nur noch nicht die richtige Frage.Hier ist also eine wichtige Frage, die Sie sich stellen sollten: Was passiert, wenn Sie ein Gewinde starr schneiden müssen und Ihre Spindel sich nicht mit der Z-Achsen-Bewegung synchronisieren kann? In diesem Fall sind Servomotoren die Lösung.Für präzises Gewindeschneiden ist eine perfekte Koordination von Spindel und Z-Achse unerlässlich. Jede Spindelumdrehung muss exakt mit dem axialen Vorschub und der Gewindesteigung übereinstimmen. Mit einer einfachen Vorrichtung oder einem offenen Regelsystem ist das kaum möglich. Die Gewinde werden ungleichmäßig geschnitten, Gewindebohrer brechen, und es entsteht Materialverlust. Ein einfacherer Schrittmotor kann da nicht mithalten.Dank Servospindel und Encoder weiß die Maschine jederzeit genau, wo sich die Spindel befindet. Sie kann am Bohrlochgrund präzise umkehren und dem gleichen Gewindeweg beim Herausdrehen folgen. Kein schwimmender Gewindebohrerhalter nötig, kein Rätselraten, keine Kompromisse. Einfach Gewinde schneiden, umkehren, fertig. Vollautomatisch.Lohnt sich der Einsatz von Servomotoren also? Wenn Sie Gewindeschneidarbeiten in der Serienproduktion problemlos durchführen möchten, sind sie nicht nur wertvoll, sondern unerlässlich.Warum sind Servomotoren in CNC-Anwendungen Schrittmotoren überlegen?Servomotoren sind Schrittmotoren in der CNC-Bearbeitung überlegen, da sie intelligenter und schneller arbeiten. Im Gegensatz zu Schrittmotoren, die sich in festen Schritten bewegen und darauf hoffen, die richtige Position zu treffen, überprüfen Servomotoren ihre Position kontinuierlich mithilfe eines Encoders. Dieser Regelkreis ermöglicht Echtzeitkorrekturen, was zu höherer Genauigkeit, gesteigerter Geschwindigkeit und gleichmäßigeren Bewegungen führt, insbesondere unter Last.Schrittmotoren eignen sich ideal für einfache Aufgaben und sind besonders für Anfänger und Hobbybastler geeignet. Dieser Motortyp ist kostengünstig, einfach einzurichten und bietet eine ausreichende Leistung für Anwendungen wie CNC-Bearbeitung im Heimbereich, 3D-Druck oder Gravur. Schrittmotoren sind ideal für die Bearbeitung einfacherer Materialien wie Kunststoffteile, Holzschilder oder Leiterplatten. Sobald jedoch härtere Materialien bearbeitet, Teile mit engen Toleranzen gefertigt oder schnellere Zykluszeiten angestrebt werden, stoßen Schrittmotoren an ihre Grenzen. Sie können überhitzen, Schritte überspringen oder einfach nicht mehr mithalten.Ein einfacher Schrittmotor (links) im Vergleich zu einem Servomotor, erkennbar am Encoder-Rückkopplungskabel (rechts). Bild mit freundlicher Genehmigung von CanCam.Hier spielen Servomotoren ihre Stärken aus. Man findet sie in leistungsstarken industriellen CNC-Holzbearbeitungsmaschinen, CNC-Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Plasmaschneidanlagen und Industrierobotern, wo Geschwindigkeit, Wiederholgenauigkeit und hohes Drehmoment gefragt sind. Da sie nur bei Bedarf Strom verbrauchen, erzeugen sie zudem weniger Wärme. Das ist ein entscheidender Vorteil in puncto Zuverlässigkeit.Für die kostengünstige Fertigung kleiner Teile oder Prototypen sind Schrittmotoren ausreichend. Bei der Serienproduktion, der Metallbearbeitung oder wenn Präzision und Geschwindigkeit gefragt sind, eignen sich Servomotoren jedoch besser.Warum werden Schrittmotoren häufig bei der CNC-Bearbeitung bevorzugt?Schrittmotoren werden in der CNC-Bearbeitung häufiger eingesetzt, da sie wirtschaftlich sind. Sie sind für Hobbyanwender und Kleinbetriebe erschwinglich und bieten dennoch für viele Anwendungen eine ausreichende Leistung. Hersteller von CNC-Maschinen im unteren Preissegment statten ihre Maschinen oft mit Schrittmotoren aus, um die Produktkosten niedrig zu halten.Schrittmotoren arbeiten, ohne ihre aktuelle Drehposition zu kennen. Für viele Anwendungen ist das völlig ausreichend. Der Verzicht auf Encoder ist einer der Hauptgründe für den günstigeren Preis dieser Motoren, und für viele sind die zusätzlichen Kosten eines Servomotors und des zugehörigen Steuerungssystems nicht notwendig.Wann ist ein Servomotor bei der CNC-Bearbeitung notwendig?Servomotoren werden in High-End-Maschinen eingesetzt, da sie eine höhere Leistung bieten. Dank der kontinuierlichen Positionsübertragung über einen Encoder erreichen Servos höhere Drehzahlen und eine größere Genauigkeit. Dieser Regelkreis ermöglicht es der Steuerung, die Motorposition in Echtzeit anzupassen, was zu einer deutlich höheren Präzision unter wechselnden Lasten führt. In Anwendungen, in denen Genauigkeit entscheidend ist, ist es von unschätzbarem Wert zu wissen, wie viele Positionspunkte der Servomotor bewegt hat und ob er an Bewegung verloren oder die in den Servoantriebsparametern festgelegten Grenzwerte überschritten hat.Ein Servomotor und ein Blick ins Innere der Encoderkomponenten, die die Rückmeldung liefern. Bild mit freundlicher Genehmigung von Control.com.Ein weiterer wichtiger Vorteil von Servomotoren ist ihre geringere Wärmeentwicklung, insbesondere im Leerlauf oder bei geringer Last. Im Gegensatz zu Schrittmotoren, die typischerweise unabhängig von der Last mit voller Stromstärke laufen und so zu unnötiger Wärmeentwicklung beitragen, ziehen Servomotoren nur so viel Strom wie nötig. Obwohl sie teurer sind, eignen sie sich aufgrund dieser Eigenschaften besser für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen Leistung und Zuverlässigkeit entscheidend sind.Servomotoren sind in anspruchsvollen CNC-Anwendungen, in denen Genauigkeit, Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit entscheidend sind, unverzichtbar. Obwohl sie in der Branche seltener eingesetzt werden, liegt dies primär an den Kosten und nicht daran, dass Schrittmotoren genauso leistungsfähig wären. Für einfachere Anwendungen sind Schrittmotoren ideal. Komplexe Anwendungen wie das Gewindeschneiden erfordern jedoch leistungsfähigere Maschinen, und hier spielen Servomotoren ihre Stärken voll aus.
