Servo vs Stepper Motors cho Desktop CNC Router
PFT, Shenzhen
Để so sánh các đặc điểm hiệu suất của các hệ thống động cơ servo và stepper trong các bộ định tuyến CNC trên máy tính để bàn trong điều kiện cắt thích thú và công nghiệp nhẹ.
Phương pháp:Hai bộ định tuyến CNC máy tính để bàn được cấu hình giống hệt nhau được trang bị bộ servo vòng kín (2 kW, 3000 vòng/phút, mô-men xoắn tối đa 12 Nm) và hệ thống bước NEMA 23 (1.26 A, góc bước 0,9 °).Phản ứng tỷ lệ thức ăn, độ chính xác định vị, tính nhất quán mô-men xoắn và hành vi nhiệt được đo bằng cách sử dụng cảm biến dịch chuyển laser (± 0,005 mm) và bộ chuyển mô-men xoắn (± 0,1 Nm).Các cắt thử nghiệm trên các nhiệm vụ làm việc gỗ và kim loại phổ biến được mô phỏng bằng nhôm 6061‐T6 và MDFCác thông số điều khiển và sơ đồ dây điện được cung cấp để tái tạo.
Kết quả:Các hệ thống servo đạt được sai số vị trí trung bình là 0,02 mm so với 0,08 mm cho các bộ bước, với kích thước rung thấp hơn 25% ở tốc độ cấp cao.Mô-men xoắn giảm 5% dưới tải cho servo so với 20% cho steppersNhiệt độ động cơ bước tăng 30 °C sau một giờ hoạt động, trong khi servo tăng 12 °C.
Kết luận:Các động cơ servo cung cấp độ chính xác cao hơn, chuyển động mượt mà hơn và hiệu suất nhiệt tốt hơn với chi phí và độ phức tạp cao hơn.
Năm 2025, các bộ định tuyến CNC máy tính để bàn đã trở nên dễ dàng tiếp cận với các nhà sản xuất, giáo viên và các nhà sản xuất lô nhỏ.Steppers cung cấp sự đơn giản và chi phí ban đầu thấp, trong khi các hệ thống servo hứa hẹn tốc độ cao hơn, tính nhất quán mô-men xoắn và độ chính xác vòng kín.
A.Servo: Bộ gắn trục không chải 2 kW, 3000 vòng/phút, 12 Nm
B. Stepper: NEMA 23, góc bước 0,9 °, 1,26 A/phase
| Loại động cơ | Lỗi trung bình (mm) | Lỗi tối đa (mm) |
|---|---|---|
| Servo | 00,02 ± 0.005 | 0.03 |
| Động cơ bước | 00,08 ± 0.02 | 0.12 |
Hình 1 cho thấy sự phân bố lỗi trên 100 chuyển động. Servos duy trì sai sót dưới 0,03 mm ngay cả ở 3000 mm / phút, trong khi các bước vượt quá 0,1 mm trong các bước lùi nhanh.
Mô-men xoắn dưới tải 5 Nm giảm 5% đối với servo và 20% đối với stepper (Hình 2). Các sự kiện mất bước đã xảy ra trong các thử nghiệm stepper trên 1000 mm / min tăng tốc.
Sau một giờ nghiền liên tục:
Lưu lượng điện cao hơn dẫn đến nhiệt lớn hơn trong cuộn stepper, làm tăng nguy cơ tắt nhiệt.
Servo closed-loop feedback điều chỉnh các bước bỏ lỡ và duy trì mô-men xoắn dưới tải, dẫn đến dung nạp chặt chẽ hơn và chuyển động mượt mà hơn.Sự đơn giản của stepper làm giảm chi phí nhưng hạn chế hiệu suất động và giới thiệu sự trôi dạt do nhiệt.
Các bộ định tuyến được trang bị servo phù hợp với khắc chính xác, làm việc chi tiết mịn và mài nhôm, trong khi các bộ định tuyến bước vẫn phù hợp với gia công gỗ, nhựa,và sử dụng giáo dục khi có hạn chế ngân sách.
Các động cơ servo vượt trội hơn các bộ đạp bước về độ chính xác, ổn định mô-men xoắn và quản lý nhiệt, biện minh cho đầu tư cao hơn cho các ứng dụng đòi hỏi.Steppers tiếp tục cung cấp một lựa chọn kinh tế cho các công việc căng thẳng thấpCác cuộc điều tra trong tương lai nên bao gồm thử nghiệm vòng đời và tác động của các chương trình kiểm soát lai.
