PFT, Šendženas
Tikslas: Pateikite pakartojamą sprendimų sistemą, skirtą pasirinkti servo arba žingsninius variklius staliniuose CNC įrenginiuose, kurių darbo tūris mažesnis nei 1 m³.
Metodas: bandymų stendas imitavo 3-ašių platformą (X-Y stovas-ir-krantė, Z-rutulinis-varžtas). Keturiasdešimt aštuoniuose suporuotuose paleidimuose buvo lyginami NEMA 23 žingsneliai (2,8 A, 1,8 laipsnis) ir 200 W bešepetėliai (3000 aps./min., 17 bitų kodavimo įrenginys). Dinaminis standumas, padėties nustatymo klaida, tikrasis energijos suvartojimas ir 8 valandų terminis kilimas buvo užfiksuoti esant 100 mm/s ir 600 mm/s judėjimo greičiui.
Rezultatai: Esant mažesniam arba lygiam 200 mm/s greičiui, laipteliai užtikrina ±0,05 mm pakartojamumą ir 25 % mažesnę dalių kainą. Virš 400 mm/s, servosai išlaikė ±0,01 mm, o pjovimo galia 18 % ir apribojo paviršiaus temperatūros kilimą iki 8 laipsnių, palyginti su 22 laipsniais stepperiams.
Išvada: Steppers tinka mažam{0}}greičiui, biudžetui-pirmiesiems statymams; servosistemos tampa ekonomiškos virš 400 mm/s arba kai dominuoja šiluminis stabilumas ir mikronų -lygio tikslumas.
1 Įvadas
Pasirinkę netinkamą variklį, jūsų darbalaukio CNC arba sustos ant aliuminio, arba sudegins perteklinę aparatinę įrangą. Šiame vadove pateikiami tikslūs matavimai,{1}}išlygų diagramos ir kainos modeliai, kuriuos naudojome PFT laboratorijoje, kad galėtumėte pakartoti testą savo stende ir įrašyti skaičius tiesiai į MK.
2 Tyrimo metodai
2.1 Bandymo įrenginys
Rėmas: 6060-T5 ekstruzija, 800 mm × 600 mm × 150 mm eiga.
Bėgiai: MGN15 linijiniai kreiptuvai, C klasė.
Pavaros: 16 dantų krumpliaratis, 20 mm žingsnio spindulys → 62,8 mm/aps.
2.2 Variklių poros
| Ašis | Steperis | Servo |
|---|---|---|
| X/Y | 2 fazių, 3 N·m laikymo momentas, 1,8 laipsnio | 60 W nuolatinė, 0,64 N·m vardinė, 2,5 N·m didžiausia |
| Z | 1,2 N·m žingsninis | Tas pats servo per 4:1 planetinį |
2.3 Instrumentuotė
- Padėtis: 0,1 μm stiklinis{1}}mastelinis koduotuvas, nepriklausomas nuo variklio grįžtamojo ryšio.
- Galia: Yokogawa WT310, 0,1 W raiška.
- Terminis: K-tipo termopora ant variklio korpuso.
- Valdymas: LinuxCNC 2.9, 1 kHz servo sriegis abiem sistemoms.
2.4 Procedūra (atkuriama)
1 veiksmas: pasukite kiekvieną ašį 100 mm 100 mm/s → registravimo klaida.
2 veiksmas: pakartokite 200, 400, 600 mm/s greičiu.
3 veiksmas: priveržkite 5 kg sveriantį suklį, paleiskite 30 -min G kodo šabloną esant 50 % apkrovai.
4 veiksmas: įrašykite temperatūrą kas 60 s.
5 veiksmas: pakeiskite variklių tipus, palikite mechaniką identišką, paleiskite iš naujo.
3 Rezultatai ir analizė
3.1 Padėties nustatymo tikslumas
1 paveiksle pavaizduota vidutinė absoliuti sekimo paklaida, palyginti su važiavimo greičiu. Žingsniai išlieka žemiau 0,05 mm iki 200 mm/s, tada staigiai pakyla iki 0,18 mm 600 mm/s greičiu. Servos išlieka plokščios – 0,01 mm visame diapazone.
3.2 Energija ir šiluma
1 lentelėje apibendrinama vidutinė realioji galia ir ΔT po 30 min.
表格
复制
| Greitis (mm/s) | Žingsnio galia (W) | Servo galia (W) | ΔT Stepperis ( laipsnis ) | ΔT servo ( laipsnis ) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 18 | 15 | 5 | 3 |
| 600 | 65 | 53 | 22 | 8 |
3.3 Sukimo momentas esant greičiui
2 paveiksle pavaizduotos sukimo momento ir greičio kreivės. Žingsnio sukimo momentas sumažėja 60 % nuo 0 aps./min. iki 1200 aps./min. Servo sukimo momentas išlieka ±5 % ribose iki 3000 aps./min.
3.4 Kainos modelis
- Dalių sąrašo kaina vienai ašiai (USD, 2025 m. 2 ketv. citatos):
- Stepper rinkinys (variklis + vairuotojas + PSU dalis): 42 USD
- Servo komplektas (variklis + vairuotojas + kodavimo kabelis): 115 USD
Nutrūksta-net tada, kai ciklo-laiko sutaupoma servo sistema viršija 73 USD priemoką. Jei mašina pjauna 10 -val. per savaitę 600 mm/s greičiu, lūžio lygis nusileidžia 14 savaičių (3 pav.).
4 Diskusija
4.1 Kodėl „Steppers“ praranda tikslumą esant greičiui
Sulaikymo sukimo momento bangavimas ir atgal{0}}EMF riboja apvijos srovės kilimo laiką. Jei nėra atsiliepimų, praleisti žingsniai lieka nepataisomi.
4.2 Servo kompromisai
Kodavimo įrenginys padidina variklio ilgį 32 mm, bet pašalina užstrigimo riziką. PID derinimas užtruko 15 min vienai ašiai; numatytasis padidėjimas buvo stabilus mūsų inercinėms apkrovoms (J_load/J_rotorius ≈ 5).
4.3 Apribojimai
- Bandymai naudojo 24 V magistralę; aukštesnė įtampa (48 V) padidintų žingsninio greičio lubas.
- Šiluminiai bandymai buvo atlikti be korpuso; šildomas aptvaras gali sumažinti 14 laipsnių tarpą.
4.4 Praktinis išsinešimas
Jei jūsų darbų greitis nesiekia 200 mm/s, o mikronų apdaila nėra labai svarbi, žingsneliai sutaupo pinigų ir sutaupo laidų. Stumkite daugiau nei 400 mm/s, graviruokite metalus arba reikia 24 -valandų be priežiūros – servosistemos atsiperka dėl patikimumo ir paviršiaus kokybės.
5 Išvada
„Steppers“ laimi dėl paprastumo ir išankstinių išlaidų už lengvą{0}}stalinį CNC. Servos dominuoja, kai svarbus greitis, tikslumas ar šiluminė ištvermė. Naudodami pertraukų-lygų diagramą (3 pav.), nuspręskite-, tada pakartokite 30 minučių testą savo stende, kad patvirtintumėte, prieš įsipareigodami kurti KS.