PFT, Shenzhen
Tilgangur: Bjóða upp á endurtekna ákvörðunarramma fyrir val á servó- eða stigmótorum í CNC skrifborðsbyggingum undir 1 m³ vinnurúmmáli.
Aðferð: Prófbekkur líkti eftir 3-ása gantry (X-Y grind-og-pinne, Z-bolta-skrúfu). Fjörutíu og átta pöruð keyrslur bornar saman NEMA 23 stepper (2,8 A, 1,8 gráður) og 200 W burstalaus servó (3000 snúninga á mínútu, 17 bita kóðara). Kvikstífleiki, staðsetningarvilla, raunverulegt afluppdráttur og 8 klukkustunda hitauppstreymi voru skráð við 100 mm/s og 600 mm/s aksturshraða.
Niðurstöður: Við minna en eða jafnt og 200 mm/s skiluðu stepparar ±0,05 mm endurtekningarnákvæmni með 25% lægri hlutakostnaði. Yfir 400 mm/s héldu servo ±0,01 mm á meðan skurðarkraftur var 18% og takmarkaði hækkun yfirborðshita við 8 gráður á móti 22 gráðum fyrir stepper.
Ályktun: Steppers henta lágum-hraða, kostnaðarhámarki-fyrstu smíðum; Servó verða hagkvæm yfir 400 mm/s eða þegar hitastöðugleiki og míkron-nákvæmni ræður ríkjum.
1 Inngangur
Veldu rangan mótor og CNC skjáborðið þitt stöðvast annaðhvort á áli eða brennir kostnaðarhámarki á of mikilli vélbúnaði. Þessi handbók fer í gegnum nákvæmar mælingar,-viðskiptatöflur og kostnaðarlíkan sem við notuðum á rannsóknarstofu PFT svo þú getir endurtekið prófið á þínum eigin bekk og stungið númerum beint í uppskrift.
2 Rannsóknaraðferðir
2.1 Prófunarbúnaður
Rammi: 6060-T5 útpressun, 800 mm × 600 mm × 150 mm ferðalög.
Teinn: MGN15 línuleg stýri, flokkur C.
Drif: 16 tanna snúð, 20 mm radíus → 62,8 mm/sn.
2.2 Mótorpör
| Ás | Steppamaður | Servó |
|---|---|---|
| X/Y | Tveggja fasa, 3 N·m tog, 1,8 gráður | 60 W samfellt, 0,64 N·m hlutfall, 2,5 N·m hámark |
| Z | 1,2 N·m þrepa | Sama servó í gegnum 4:1 plánetu |
2.3 Tækjabúnaður
- Staða: 0,1 μm gler-kvarðakóðari, óháð mótorviðbrögðum.
- Afl: Yokogawa WT310, 0,1 W upplausn.
- Hitauppstreymi: K-varmaeining á mótorhylki.
- Stjórnun: LinuxCNC 2.9, 1 kHz servóþráður fyrir bæði kerfin.
2.4 Aðferð (afritanleg)
Skref 1: Skokkaðu hvern ás 100 mm á 100 mm/s → skráðu eftirfarandi villu.
Skref 2: Endurtaktu við 200, 400, 600 mm/s.
Skref 3: Klemdu 5 kg dummy spindle, keyrðu 30-mín G-kóða mynstur á 50% vinnu.
Skref 4: Taktu upp hitastig á 60 sek. fresti.
Skref 5: Skiptu um gerð mótora, hafðu aflfræði eins, keyrðu aftur.
3 Niðurstöður og greining
3.1 Staðsetningarnákvæmni
Mynd 1 sýnir meðaltal algera eftirfarandi villu á móti aksturshraða. Stepparar halda sig undir 0,05 mm upp í 200 mm/s og klifra síðan bratt upp í 0,18 mm við 600 mm/s. Servos haldast flatir í 0,01 mm yfir svið.
3.2 Kraftur og hiti
Tafla 1 sýnir meðalraunkraft og ΔT eftir 30 mín.
表格
复制
| Hraði (mm/s) | Skrefkraftur (W) | Servó Power (W) | ΔT Stepper (gráða) | ΔT Servo (gráða) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 18 | 15 | 5 | 3 |
| 600 | 65 | 53 | 22 | 8 |
3.3 Tog á hraða
Mynd 2 sýnir tog-hraða kúrfur. Snúningsvægið lækkar um 60% úr 0 snúningum á mínútu í 1200 snúninga á mínútu. Servó tog heldur innan ±5% allt að 3000 rpm.
3.4 Kostnaðarlíkan
- Kostnaður varahlutalista á ás (USD, 2025 Q2 quotes):
- Steppasett (mótor + ökumaður + PSU hlutdeild): $42
- Servósett (mótor + ökumaður + kóðara kapall): $115
Jafnvel-jafnvægi á sér stað þegar -tímasparnaður servóa vegur þyngra en $73 yfirverðið. Fyrir 10-klst./viku vélklippingu á 600 mm/s, lendir jöfnunarmark eftir 14 vikur (Mynd 3).
4 Umræður
4.1 Af hverju stepparar missa nákvæmni á hraða
Haldið toggára og aftur-EMF takmarkar stækkunartíma vindstraums. Engin endurgjöf þýðir að skref sem gleymdist verða óleiðrétt.
4.2 Servo Trade-afsláttur
Kóðarinn bætir 32 mm við lengd mótorsins en útilokar hættu á stöðvun. PID stilling tók 15 mínútur á ás; sjálfgefna hagnaður var stöðugur fyrir tregðuálag okkar (J_load/J_rotor ≈ 5).
4.3 Takmarkanir
- Prófanir notaðar 24 V strætó; hærri spenna (48 V) myndi lengja þrepahraðaþakið.
- Hitapróf rann án girðingar; upphituð girðing gæti minnkað 14 gráðu bilið.
4.4 Hagnýtt takeaway
Ef verk þín haldast undir 200 mm/s og míkróna frágangur er ekki mikilvægur, spara steppers peninga og raflögn. Ýttu framhjá 400 mm/s, grafið í málma, eða þarfnast 24-tíma eftirlitslausrar keyrslu - servó borga sig upp í áreiðanleika og yfirborðsgæði.
5 Niðurstaða
Steppers vinna með einfaldleika og fyrirframkostnaði fyrir létt-vinnuborð CNC. Servó eru allsráðandi þegar hraði, nákvæmni eða hitaþol skipta máli. Notaðu-jafnvægistöfluna (Mynd 3) til að ákveða-og endurtaktu síðan 30 mínútna prófið á þínum eigin bekk til að staðfesta áður en þú skuldbindur þig til uppskriftar.