PFT, Shenzhen
Účel: Poskytnúť opakovateľný rozhodovací rámec pre výber servomotorov alebo krokových motorov v stolových CNC zostavách s pracovným objemom do 1 m³.
Metóda: Testovacia stolica napodobňovala 3-osový portál (X-Y hrebeň-a-pastorok, Z-guľôčková-skrutka). Štyridsaťosem párových chodov porovnávalo NEMA 23 krokové motory (2,8 A, 1,8 stupňa) a 200 W bezkomutátorové servá (3000 ot./min., 17-bitový kódovač). Dynamická tuhosť, chyba polohovania, skutočný odber energie a 8-hodinový tepelný vzostup boli zaznamenané pri rýchlostiach posuvu 100 mm/sa 600 mm/s.
Výsledky: Pri rýchlosti menšej alebo rovnajúcej sa 200 mm/s dosiahli steppery opakovateľnosť ±0,05 mm s o 25 % nižšími nákladmi na diely. Nad 400 mm/s si servá udržiavali ±0,01 mm, pričom rezný výkon bol 18 % a obmedzili nárast povrchovej teploty na 8 stupňov oproti 22 stupňom pre steppery.
Záver: Steppery vyhovujú prvým zostavám s nízkou{0}}rýchlosťou a rozpočtom{1}; servá sa stávajú úspornými nad 400 mm/s alebo keď dominuje tepelná stabilita a presnosť na úrovni mikrónov-.
1 Úvod
Vyberte si nesprávny motor a váš stolný CNC sa buď zastaví na hliníku, alebo spáli rozpočet na prebytočný hardvér. Tento sprievodca vás prevedie presnými meraniami,{1}}grafmi výmeny a nákladovým modelom, ktoré sme použili v laboratóriu spoločnosti PFT, aby ste si mohli zopakovať test na svojom vlastnom stole a vložiť čísla priamo do kusovníka.
2 Metódy výskumu
2.1 Skúšobné zariadenie
Rám: extrúzia 6060-T5, zdvih 800 mm × 600 mm × 150 mm.
Koľajnice: lineárne vedenia MGN15, trieda C.
Pohony: pastorok 16 zubov, polomer rozstupu 20 mm → 62,8 mm/ot.
2.2 Motorové páry
| Os | Stepper | Servo |
|---|---|---|
| X/Y | 2-fázový, prídržný moment 3 N·m, 1,8 stupňa | 60 W nepretržitý, menovitý 0,64 N·m, špičkový 2,5 N·m |
| Z | Krok 1,2 N·m | Rovnaké servo cez 4:1 planetárne |
2.3 Prístrojové vybavenie
- Pozícia: 0,1 μm sklenený-kóder, nezávislý od spätnej väzby motora.
- Výkon: Yokogawa WT310, rozlíšenie 0,1 W.
- Tepelný: Termočlánok typu K-na skrini motora.
- Ovládanie: LinuxCNC 2.9, 1 kHz servo vlákno pre oba systémy.
2.4 Postup (reprodukovateľný)
Krok 1: Posuňte každú os o 100 mm rýchlosťou 100 mm/s → zapíšte nasledujúcu chybu.
Krok 2: Opakujte pri 200, 400, 600 mm/s.
Krok 3: Upnite 5 kg makety vretena, spustite 30-minútový vzor G-kódu pri 50 % záťaži.
Krok 4: Zaznamenajte teplotu každých 60 sekúnd.
Krok 5: Vymeňte typy motorov, ponechajte mechaniku identickú, spustite znova.
3 Výsledky a analýza
3.1 Presnosť polohovania
Obrázok 1 znázorňuje strednú absolútnu nasledujúcu chybu oproti rýchlosti posuvu. Steppery zostávajú pod 0,05 mm až do 200 mm/s, potom prudko stúpajú na 0,18 mm pri 600 mm/s. Serva zostávajú ploché na 0,01 mm v celom rozsahu.
3.2 Energia a teplo
Tabuľka 1 sumarizuje priemerný skutočný výkon a ΔT po 30 minútach.
表格
复制
| Rýchlosť (mm/s) | Krokový výkon (W) | Výkon serva (W) | ΔT stepper (stupeň) | ΔT Servo (stupeň) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 18 | 15 | 5 | 3 |
| 600 | 65 | 53 | 22 | 8 |
3.3 Krútiaci moment pri rýchlosti
Obrázok 2 prekrýva krivky krútiaceho momentu a otáčok. Krokový krútiaci moment klesne o 60 % od 0 ot./min do 1200 ot./min. Krútiaci moment serva sa drží v rozmedzí ±5 % až do 3000 ot./min.
3.4 Cenový model
- Cena zoznamu dielov na os (USD, ceny za 2. štvrťrok 2025):
- Kroková súprava (motor + ovládač + zdieľanie PSU): 42 dolárov
- Servosúprava (motor + ovládač + kábel kódovača): 115 USD
Zlom-nastane, keď úspora času-cykla serv prevyšuje prémiu 73 USD. Pri 10-hodinovom/týždennom strojovom rezaní rýchlosťou 600 mm/s dosiahne rovnovážny stav po 14 týždňoch (obrázok 3).
4 Diskusia
4.1 Prečo steppery strácajú presnosť pri rýchlosti
Zvlnenie krútiaceho momentu aretácie a spätné{0}}obmedzenie času nábehu prúdu vinutia EMF. Žiadna spätná väzba znamená, že zmeškané kroky nebudú opravené.
4.2 Zľavy-servoobchodu
Snímač pridáva 32 mm k dĺžke motora, ale eliminuje riziko zaseknutia. PID ladenie trvalo 15 minút na os; predvolené zisky boli stabilné pre naše zotrvačné zaťaženia (J_load/J_rotor ≈ 5).
4.3 Obmedzenia
- Pri testoch bola použitá 24 V zbernica; vyššie napätie (48 V) by predĺžilo strop rýchlosti krokovania.
- Tepelné testy prebiehali bez krytu; vyhrievaný kryt by mohol zúžiť 14 stupňovú medzeru.
4.4 Praktické jedlo so sebou
Ak vaše úlohy zostávajú pod 200 mm/s a mikrónová povrchová úprava nie je kritická, steppery šetria hotovosť a kabeláž. Posuňte viac ako 400 mm/s, gravírujte kovy alebo potrebujete 24-hodinový bezobslužný chod – servá sa za seba odvďačia spoľahlivosťou a kvalitou povrchu.
5 Záver
Steppery vyhrávajú jednoduchosťou a počiatočnými nákladmi na ľahké{0}}výkonné stolové CNC. Serva dominujú, keď záleží na rýchlosti, presnosti alebo tepelnej odolnosti. Rozhodnite sa pomocou tabuľky zlomu-(obrázok 3)-a potom znova spustite 30-minútový test na vlastnej lavici, aby ste sa uistili, že sa zaviažete k kusovníku.