PFT, Shenzhen
Tujuan: Menyampaikan rangka kerja keputusan yang berulang untuk memilih motor servo atau stepper di desktop CNC dibina di bawah 1 m³ jumlah kerja.
Kaedah: Bench ujian mencontohi 3 - paksi gantri (x - y rak - dan - pinion, z - bola - skru). Empat puluh lapan berpasangan berpasangan berbanding NEMA 23 Steppers (2.8 A, 1.8 darjah) dan 200 W Brushless Servos (3000 rpm, pengekod 17-bit). Kekakuan dinamik, kesilapan kedudukan, cabutan kuasa sebenar, dan kenaikan terma 8 jam telah dilog masuk pada kelajuan 100 mm/s dan 600 mm/s.
Keputusan: Kurang daripada atau sama dengan 200 mm/s, steppers dihantar ± 0.05 mm berulang dengan kos bahagian yang lebih rendah. Di atas 400 mm/s, servos mengekalkan ± 0.01 mm manakala pemotongan kuasa 18 % dan mengehadkan suhu permukaan meningkat hingga 8 darjah berbanding 22 darjah untuk steppers.
Kesimpulan: Steppers Suit rendah - kelajuan, belanjawan - membina pertama; Servos menjadi ekonomi di atas 400 mm/s atau apabila kestabilan haba dan mikron - ketepatan tahap menguasai.
1 Pengenalan
Pilih motor yang salah dan CNC desktop anda sama ada gerai pada bajet aluminium atau membakar pada perkakasan yang berlebihan. Panduan ini berjalan melalui pengukuran yang tepat, carta perdagangan -, dan model kos yang kami gunakan di makmal PFT supaya anda dapat meniru ujian di bangku sendiri dan pasang nombor terus ke dalam BOM.
2 kaedah penyelidikan
2.1 Rig Ujian
Bingkai: Penyemperitan 6060-T5, 800 mm × 600 mm × 150 mm perjalanan.
Rails: MGN15 Linear Guides, Kelas C.
Pemacu: Pinion 16-Tooth, 20 mm Radius Pitch → 62.8 mm/rev.
2.2 pasangan motor
| Paksi | Stepper | Servo |
|---|---|---|
| X/Y | 2-fasa, 3 n · m memegang tork, 1.8 darjah | 60 W berterusan, 0.64 n · m dinilai, 2.5 n · m puncak |
| Z | 1.2 n · m stepper | Servo yang sama melalui planet 4: 1 |
2.3 Instrumentasi
- Kedudukan: 0.1 μm kaca - encoder skala, bebas daripada maklum balas motor.
- Kuasa: Yokogawa WT310, 0.1 W Resolusi.
- Thermal: k - Jenis termokopel pada kes motor.
- Kawalan: LinuxCNC 2.9, 1 kHz servo thread untuk kedua -dua sistem.
2.4 Prosedur (boleh dihasilkan)
Langkah 1: Jog setiap paksi 100 mm pada 100 mm/s → log berikut ralat.
Langkah 2: Ulangi pada 200, 400, 600 mm/s.
Langkah 3: Mengapit spindle dummy 5 kg, jalankan corak 30- min g-code pada tugas 50 %.
Langkah 4: Rekod suhu setiap 60 s.
Langkah 5: Swap jenis motor, simpan mekanik yang sama, rerun.
3 Keputusan & Analisis
3.1 Ketepatan kedudukan
Rajah 1 plot min mutlak berikut ralat berbanding kelajuan melintasi. Steppers tinggal di bawah 0.05 mm hingga 200 mm/s, kemudian naik dengan curam ke 0.18 mm pada 600 mm/s. Servos kekal rata pada 0.01 mm merentasi julat.
3.2 Kuasa & Panas
Jadual 1 meringkaskan kuasa sebenar purata dan ΔT selepas 30 minit.
表格
复制
| Kelajuan (mm/s) | Kuasa Stepper (W) | Kuasa Servo (W) | Δt stepper (ijazah) | Δt servo (ijazah) |
|---|---|---|---|---|
| 100 | 18 | 15 | 5 | 3 |
| 600 | 65 | 53 | 22 | 8 |
3.3 Tork dengan kelajuan
Rajah 2 melapisi lengkung kelajuan tork. Tork Stepper turun 60 % dari 0 rpm hingga 1200 rpm. Tork Servo memegang dalam ± 5 % sehingga 3000 rpm.
3.4 Model Kos
- Kos Senarai Bahagian Per Axis (USD, 2025 Q2 Petikan):
- Stepper Kit (Motor + Driver + Psu Share): $ 42
- Kit Servo (Motor + Driver + Cable Encoder): $ 115
Break - walaupun berlaku apabila kitaran - penjimatan masa servos melebihi premium $ 73. Untuk pemotongan mesin 10- jam/minggu pada 600 mm/s, tanah pecah pada 14 minggu (Rajah 3).
4 Perbincangan
4.1 Mengapa Steppers kehilangan ketepatan pada kelajuan
Tahanan tork riak dan belakang - emf had masa kenaikan semasa penggulungan. Tiada maklum balas bermakna langkah -langkah yang tidak dijawab tidak dikesan.
4.2 Servo Trade - offs
Pengekod menambah 32 mm ke panjang motor tetapi menghapuskan risiko gerai. Penalaan PID mengambil 15 minit setiap paksi; Keuntungan lalai stabil untuk beban inersia kami (J_LOAD/J_ROTOR ≈ 5).
4.3 batasan
- Ujian yang digunakan 24 V bas; Voltan yang lebih tinggi (48 V) akan memanjangkan siling kelajuan stepper.
- Ujian terma berlari tanpa kandang; Sebuah kandang yang dipanaskan dapat menyempitkan jurang 14 darjah.
4.4 Takeaway praktikal
Jika pekerjaan anda tinggal di bawah 200 mm/s dan kemasan mikron tidak kritikal, Steppers menjimatkan wang tunai dan pendawaian. Tolak 400 mm/s yang lalu, Engrave Metals, atau memerlukan 24- jam tanpa pengawasan-servos membayar diri mereka dalam kebolehpercayaan dan kualiti permukaan.
5 Kesimpulan
Steppers menang pada kesederhanaan dan kos pendahuluan untuk cahaya - desktop tugas CNC. Servos menguasai apabila kelajuan, ketepatan, atau bahan ketahanan terma. Gunakan break - walaupun carta (Rajah 3) untuk membuat keputusan - kemudian pasang semula ujian 30-min pada bangku anda sendiri untuk mengesahkan sebelum anda melakukan bom.