ПФТ, Шенжен
Сврха: Пружити поновљив оквир за одлучивање за одабир серво или корачних мотора у десктоп ЦНЦ конструкцијама испод 1 м³ радне запремине.
Метод: Испитни сто је емулирао портал са 3-осовине (Кс-И летвица-и-зупчаник, З-куглични- вијак). Четрдесет осам упарених серија упоређивало је НЕМА 23 степере (2,8 А, 1,8 степени) и сервосове без четкица од 200 В (3000 о/мин, 17-битни енкодер). Динамичка крутост, грешка позиционирања, стварна потрошња снаге и 8-часовни термални пораст забележени су при брзинама од 100 мм/с и 600 мм/с.
Резултати: При брзинама мањим или једнаким 200 мм/с, степери су дали поновљивост ±0,05 мм уз 25 % нижу цену делова. Изнад 400 мм/с, серво уређаји су одржавали ±0,01 мм док су резали снагу од 18 % и ограничавали пораст површинске температуре на 8 степени у односу на 22 степена за степере.
Закључак: Степери одговарају малим{0}}брзинама, ниским ценама-првим верзијама; серво уређаји постају економични изнад 400 мм/с или када доминирају термичка стабилност и прецизност{3}}микронског нивоа.
1 Увод
Изаберите погрешан мотор и ваш десктоп ЦНЦ ће се или зауставити на алуминијуму или потрошити буџет на прекомерни хардвер. Овај водич пролази кроз тачна мерења,{1}}заступничке графиконе и модел трошкова који смо користили у ПФТ-овој лабораторији, тако да можете да поновите тест на сопственој клупи и прикључите бројеве директно у БОМ.
2 Методе истраживања
2.1 Тест Риг
Оквир: 6060-Т5 екструзија, 800 мм × 600 мм × 150 мм хода.
Шине: МГН15 линеарне вођице, класа Ц.
Погони: зупчаник са 16 зубаца, радијус нагиба 20 мм → 62,8 мм/обр.
2.2 Моторни парови
| Акис | Степпер | Серво |
|---|---|---|
| X/Y | 2-фазни, 3 Н·м обртни момент, 1,8 степени | 60 В континуирано, 0,64 Н·м номинално, 2,5 Н·м вршно |
| Z | 1,2 Н·м степер | Исти серво преко 4:1 планетарног |
2.3 Инструментација
- Положај: 0,1 μм стаклени{1}}кодер, независно од повратне информације мотора.
- Снага: Иокогава ВТ310, резолуција 0,1 В.
- Термо: К-термопар на кућишту мотора.
- Контрола: ЛинукЦНЦ 2.9, 1 кХз серво нит за оба система.
2.4 Процедура (поновљива)
Корак 1: Покрените сваку осу 100 мм при 100 мм/с → забележите грешку која следи.
Корак 2: Поновите при 200, 400, 600 мм/с.
Корак 3: Стегните лажно вретено од 5 кг, покрените шаблон Г кода од 30- минута при 50% оптерећења.
Корак 4: Снимите температуру сваких 60 с.
Корак 5: Замените типове мотора, одржите идентичну механику, покрените поново.
3 Резултати и анализа
3.1 Тачност позиционирања
Слика 1 приказује средњу апсолутну грешку праћења у односу на брзину кретања. Степери остају испод 0,05 мм до 200 мм/с, а затим се стрмо пењу до 0,18 мм при 600 мм/с. Сервои остају равни на 0,01 мм у опсегу.
3.2 Снага и топлота
Табела 1 сумира просечну реалну снагу и ΔТ након 30 мин.
表格
复制
| Брзина (мм/с) | Снага степера (В) | Снага серво (В) | ΔТ Степпер (степен) | ΔТ серво (степен) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 18 | 15 | 5 | 3 |
| 600 | 65 | 53 | 22 | 8 |
3.3 Обртни момент при брзини
Слика 2 прекрива кривуље обртни момент-брзина. Обртни момент корача опада за 60% од 0 о/мин до 1200 о/мин. Серво обртни момент се држи унутар ±5 % до 3000 о/мин.
3.4 Модел трошкова
- Цена листе делова по оси (УСД, квоте за 2. квартал 2025.):
- Степер кит (мотор + драјвер + део ПСУ): 42 долара
- Серво комплет (мотор + драјвер + кабл за кодирање): 115 долара
Пауза{0}}настаје када уштеда времена циклуса-сервоса премашује премију од 73 УСД. За машинско сечење од 10-часова седмично брзином од 600 мм/с, рентабилност долази за 14 недеља (слика 3).
4 Дискусија
4.1 Зашто степери губе прецизност при брзини
Задрживо таласање обртног момента и повратно-Време пораста струје намотаја ограничења ЕМФ-а. Нема повратних информација значи да пропуштени кораци остају неисправљени.
4.2 Серво Траде{1}}оффс
Енкодер додаје 32 мм дужини мотора, али елиминише ризик од застоја. ПИД подешавање је трајало 15 мин по оси; подразумевани добици су били стабилни за наша инерцијална оптерећења (Ј_лоад/Ј_ротор ≈ 5).
4.3 Ограничења
- Тестови коришћени 24 В магистрале; виши напон (48 В) би проширио плафон брзине корака.
- Термички тестови су обављени без кућишта; загрејано кућиште би могло да сузи размак од 14 степени.
4.4 Практични понети
Ако ваши послови остају испод 200 мм/с и микронска завршна обрада није критична, степери штеде новац и жице. Гурните преко 400 мм/с, гравирајте метале или требате 24-часовне радње без надзора – серво се плаћа поузданошћу и квалитетом површине.
5 Закључак
Степери добијају на једноставности и почетној цени за лак- десктоп ЦНЦ. Серво доминирају када су брзина, тачност или термичка издржљивост битни. Користите табелу -исправности (Слика 3) да одлучите-а затим поновите 30-минутни тест на сопственој клупи да бисте потврдили пре него што се посветите БОМ-у.