سروو در مقابل موتورهای پله‌ای برای روترهای CNC رومیزی

سرو در مقابل موتورهای مرحله ای برای روترهای CNC دسکتاپ
PFT، شنژن

برای مقایسه ویژگی های عملکرد سیستم های موتور servo و stepper در روترهای CNC دسکتاپ در شرایط معمول hobi و صنعت سبک برش.
روش ها:دو روتر CNC دسکتاپ با پیکربندی یکسان به ترتیب با یک کیت سرو حلقه بسته (2 kW، 3000 rpm، 12 Nm torque) و یک سیستم NEMA 23 stepper (1.26 A، زاویه 0.9 °) مجهز شدند.پاسخ نرخ تغذیه، دقت موقعیت، ثبات گشتاور و رفتار حرارتی با استفاده از سنسورهای جابجایی لیزر (± 0.005 میلی متر) و گیرنده های گشتاور (± 0.1 Nm) اندازه گیری شد.برش های آزمایشی بر روی 6061‐T6 آلومینیوم و MDF شبیه سازی شده کارهای معمول چوبکاری و فلزکاریپارامترهای کنترل و نمودار های سیم کشی برای بازتولید ارائه شده است.
نتایج:سیستم های سرو به طور متوسط خطا موقعیت 0.02 میلی متر در مقابل 0.08 میلی متر برای گام ها، با دامنه لرزش 25٪ پایین تر در نرخ های تغذیه بالا.چرخش 5٪ در زیر بار برای servos در مقایسه با 20٪ برای steppers کاهش یافتدمای موتور مرحله ای پس از یک ساعت کار 30 درجه سانتیگراد افزایش یافت، در حالی که سرو 12 درجه سانتیگراد افزایش یافت.
نتیجه گیری:درایو های سرو با هزینه و پیچیدگی بیشتر دقت بالاتری، حرکت صاف تر و عملکرد حرارتی بهتر را ارائه می دهند. موتورهای مرحله ای برای کاربردهای کم تقاضا هزینه مؤثر باقی می مانند.

1 مقدمه

در سال 2025، روترهای CNC دسکتاپ برای سازندگان، مربیان و تولید کنندگان دسته های کوچک قابل دسترسی شده اند. انتخاب موتور به طور انتقادی بر کیفیت برش، زمان چرخه و قابلیت اطمینان سیستم تأثیر می گذارد.دستگاه های مرحله ای ساده و کم هزینه هستند.، در حالی که سیستم های سرو سرعت بالاتر، ثبات گشتاور و دقت حلقه بسته را قول می دهند. مقایسه عینی در شرایط مکانیکی معادل برای هدایت تصمیمات خرید مورد نیاز است.

۲ روش های تحقیق

2.1 تنظیمات تجربی

• پایه ماشین:400 × 400 میلی متر آلومینیوم روتر گانتری با محور های یکسانی پیچ توپ
• پیکربندی موتور:

A.Servo: 2 kW مجموعه نصب پیچ بدون برس، 3000 rpm، 12 Nm

B.Stepper: NEMA 23، 0.9° زاویه گام، 1.26 A/phase

• کنترل الکترونیک:درایورهای تطبیقی (دستور servo و درایور stepper) ، همان نرم افزار کنترل کننده CNC (GRBL v1.2) ، رویه های تنظیم PID معادل.
• ابزار اندازه گیری:حسگر لیزر (دستوری 0.005 میلی متر) ، تبدیل کننده تورک (دقت 0.1 Nm) ، دوربین حرارتی مادون قرمز.

2.2 جزئیات قابل تولید

• نمودارهای سیم کشی و پارامترهای کنترل در اپدکس A ارائه شده است.
• قطعات کد G آزمایش (سرعت های تغذیه 500~3000 میلی متر/ دقیقه) در افزونه B ذکر شده است.
• شرایط محیطی: 22 ± 1 °C، رطوبت 45٪.

3 نتایج و تحلیل

3.1 دقت موقعیت

3.2 ثبات تورک

در حال حاضر، در حالت بارگذاری 5 نانو متری، گشتاور 5٪ برای سرو و 20٪ برای استپرها کاهش یافته است (شکل 2).

3.3 رفتار حرارتی

پس از یک ساعت فرش مداوم:

• دمای پیچ و تاب مرحله ای: 65 °C (22 °C محیط)
• دمای سرو موتور: 34 °C

مصرف جریان بالاتر منجر به افزایش گرما در کویل های مرحله ای می شود و خطر خاموش شدن حرارتی را افزایش می دهد.

4 بحث

4.1 عوامل عملکردی

بازخورد بازخورد Servo بازخورد بازخورد Servo بازخورد بازخورد Servo بازخورد بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخورد Servo بازخوردساده سازی مرحله ای هزینه را کاهش می دهد اما عملکرد پویا را محدود می کند و حرکت مربوط به گرما را معرفی می کند.

4.2 محدودیت ها

• فقط دو مدل موتور آزمایش شد؛ نتایج ممکن است با مارک ها یا اندازه های مختلف متفاوت باشد.
• قابلیت اطمینان طولانی مدت در حالت کار مداوم مورد ارزیابی قرار نگرفت.

4.3 پیامدهای عملی

روترهای مجهز به سرو برای حکاکی دقیق، کار جزئیات دقیق و فریز آلومینیوم مناسب هستند، در حالی که روترهای مرحله ای برای کار با چوب، پلاستیک،و استفاده آموزشی که محدودیت های بودجه وجود دارد.

۵ نتیجه گیری

موتورهای سرو در دقت، ثبات گشتاور و مدیریت حرارتی از گام ها برتر هستند و سرمایه گذاری بیشتری را برای کاربردهای پرطلب توجیه می کنند.گام ها همچنان یک انتخاب اقتصادی برای کارهای کم استرس ارائه می دهندتحقیقات آینده باید شامل آزمایش چرخه عمر و تأثیر برنامه های کنترل هیبریدی باشد.