步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线往复位移或角位移的电磁构件组件，只要将脉冲的频率、数量以及电机各相绕组的接通次序输入到电机中，电机就能被控制，并按照它所获取的转动方向和转速、转角运行，从而带动有关执行元件(如杠杆、皮带、凸轮)做相应的运动。由于步进电机具有其他电机所不具备的性能，所以在数控系统中应用十分广泛。它在微型家用电器、数控机床等自动化程度较高并且价格也很高的智能型机床中被广泛使用。我们通过实践，在生产使用中进行了技术革新，对普通机床(如:龙门刨床、磨床、锁床等)的结构和原理进行了分析研究，结合步进电机的特点和工作原理进行了改进进刀系统的试验，证明将步进电机用于一般的普通机床和机械设备是完全可行的，并收到了良好的经济效果。
1步进电机的原理
步进电机的工作原理是利用电子电路，将直流电变成多相时序、分时供电的控制电流，同时它也是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构组件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，通过控制脉冲频率和个数来控制电机转动的速度和加速度及角位移量，从而达到调整速度和准确定位的目的。
步进电机由功率驱动电路，双环形脉冲信号等组成了控制系统后方可使用。它作为一种执行元器件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于各种自动化控制系统中。它共分为三种:反应式(VR)、永磁式(PM)和混合式(HB)o混合式步进电机是指将反应式和永磁式的优点混合在一起，分为五相和两相，其中两相的步进角一般为1.8度，应用较为广泛。随着IT行业的快速发展，其市场的需求量与日俱增，在很多领域都有应用。本文所涉及的是第三种混合式的步进电机。 2步进电机在实践中的应用
2.1在普通龙门刨床、龙门锁床上的应用
近几年来，随着空间技术、工程机械的发展，制造行业对机械设备的精度要求越来越高，现有大量的普通机床质量较高而精度不够，弃用或报废，浪费都很大。这一现象在机械行业的国有企业普遍存在。如果能利用科学技术的进步和成果对现有的一批质量较高而精度不足的普通机床进行改造，使之能满足生产要求，能给国家节约不少支出。为此，国营三六一一机械厂本着“结构简单质量好，使用方便效益高”的原则成立了技改小组对现有设备进行技术改造。其理论依据是步进电机的发展和完善，且市场日趋成熟，为改造设备提供了技术和物质基础。具体方案是用步进电机装置替代人工手动装置，使之与机床设备成为一个混合的半自动化联动体。
为了简化龙门刨床的机械结构，提高每个刀架进刀的准确度，在国营三六一一机械厂通过与工程技术人员合作试验，根据加工工艺的要求在实践中选用了最小的为0.35毫米，最大的为18.5毫米，快速移动为每秒17毫米的13种进刀量，工作频率90赫兹，在此频率环境下，动态力矩可达到6.5千克·米。此种型号的步进电机是由国营三六一一机械厂组成的技术革新工艺改进小组根据龙门刨的机械结构位置尺寸研制改造的，其静态力矩为8.5千克·米，步距80 ,4相。目前，这台刨床使用效果良好。
国营三六一一机械厂的龙门双柱坐标锁床，型号:T42200，工件通过龙门的宽度为2000毫米，工作台面积为1800 x 2500毫米，定位精度在2500毫米范围内任意位置为0.1毫米(士0.05毫米)。这台机床的工作台面积及动力都能够满足产品的加工要求，但精度达不到标准，且不稳定，废品率居高不下，舍弃重新购置需人民币近百万元。技改小组经过理论分析论证后，认为可以利用它的工作原理，引入改进机构装置，对龙门坐标锁进行改造，由手工操作变为半自动化来提高精度，增加稳定性，降低废品率。
改进后，加工孔的精度提高到0.01毫米(士0.005毫米)，粗糙度为Ra0.80，工作台面积不变。用改进装置控制横、纵刀夹后，它能加工孔距要求很高的工件，还可以对平面进行精刨精锁，且能满足精度要求。
2.2步进电机在普通磨床上的应用
在MZ201小孔全自动内圆磨床上，将改进装置用于进给机构中，替换掉手工进给定位装置，并且有手动和自动两种设置，使液压降温系统、机械结构系统大大简化，机床调整方便，并可以用数字来显示定位尺寸。由于步进电机没有累积误差定位精度高，因此提高了进给机构重复定位的精度，缩短了定位工步时间。根据试验测定值，MZ201内圆磨床进给重复定位精度在1微米以内。
3步进电机应用效果
步进电机在输入脉冲和输出转角时严格成比例，这个规律使转子在转动时启停时间短且精准，转动惯量小，同时，由于步进电机输出转角精度无累积误差，可以实现平滑的宽范围的正、反方向旋转、等幅摆动、无级调速和间歇运转等特点，在普通机床上应用后，可使液压系统和机床结构及加工系统高度配合、简化，提高了机床的加工精度并使传动链缩短。在采用步进电机控制机构后与采用前比较，具有很多优点。
3.1切削精度高
一般小孔内圆磨床，由于是人工手动控制，最大的磨削速度不超过0.03毫米/秒(即1.8毫米/分)，而步进电机控制力磨削速度可达到0.08毫米/秒(即4.8毫米/分)，效率可提高了近两倍，减少了机动磨削时间。在步进电机整个控制磨削的过程中由砂轮架或工件头架可以自动匀速接近而不会受损，提高了磨削效率缩短了时间。
3.2加工的零件质量好
试验表明，即使在高出普通磨削速度(在机床改装前)一倍多的情况下，工件精度仍很高，尺寸精度较以前更稳定，工件的废品率大幅降低，效果明显。
3.3操作简便、安全可靠
增加控制机构装置后，机床的使用与普通机床相同，操作维修简便，工作安全可靠，当它达到设定的数值后，自动停止转动。
3.4容易普及
步进电机进给机构装置在电气控制数据设定后，对砂轮液压冷却等方面均无特殊要求，非常好推广使用。
3.5加工零件零误差，互换性好
普通小孔内圆磨床改用步进电机进给机构控制后，在配磨时，效益更为明显。传统的配磨工艺是手工操作，在生产组织上较为复杂，精度较差，效益不高，合格率低，因为工件不能互换，只能一对一的配磨，售后维修困难，维修费用极高，影响了后续工序的生产效益和合格率。采用改进装置后，同样使用相同的磨削工艺手段，但工件具有较高的粗糙度，且还能保证一定标准截面几何形状，磨削后，工件有良好的接触面，设定的数据具有同样等级的精度，能够达到互换，在装配时无需单配。作为单个加工零件进行成批量地生产时，工序完工后，验收入半成品库，由于在装配工步能够实现互换的积木式装配，改变了以往单个单配的传统生产方式，因此，在生产实践组织上简化了生产管理，缩短了装配周期。不仅提高了成品的合格率，提高了生产效率和经济效益，而且使生产工艺水平得到很大提升。
4关于步进电机应用发展的一些了解
《中国步进电机制造行业产销需求与投资预测分析报告前瞻》显示我国电机经过近50年的发展，特别是在改革开放30多年来的快速发展，大、中、小型电机在制造行业开始向自动化、标准化和规模化方向发展，取得了长足进步。高效节能带动了步进电机产业的快速增长，我国电机行业发展前景十分广阔。步进电机的快速发展必将会带动机床制造业的发展，从而推动机械制造业向前发展。
