Masaüstü CNC Frezeler için Servo ve Step Motorlar

Masaüstü CNC Yönlendiricileri için Servo vs Stepper Motorlar
PFT, Shenzhen

Tipik hobi ve hafif endüstriyel kesim koşullarında masaüstü CNC yönlendiricilerindeki servo ve adım motor sistemlerinin performans özelliklerini karşılaştırmak.
Yöntemler:Aynı şekilde yapılandırılmış iki masaüstü CNC yönlendiricisi, sırasıyla kapalı döngü servo kiti (2 kW, 3000 rpm, 12 Nm en yüksek tork) ve NEMA 23 adım sistemi (1.26 A, 0.9° adım açısı) ile donatıldı.Besleme oranı tepkisi, konumlandırma doğruluğu, tork tutarlılığı ve termal davranış, lazer yer değiştirme sensörleri (± 0.005 mm) ve tork dönüştürücüleri (± 0.1 Nm) ile ölçüldü.6061‐T6 alüminyum ve MDF simülasyonu ile ahşap işleme ve metal işleme için kullanılan test kesimleriKontrol parametreleri ve kablolama diyagramları yeniden üretilebilirlik için sağlanmıştır.
Sonuçlar:Servo sistemleri, yüksek besleme hızlarında 25% daha düşük titreşim amplitudaları ile, stepperler için 0.08 mm'ye karşı ortalama 0.02 mm konumlandırma hatasına ulaştı.Servolar için yük altında % 5'lik bir tork düşüşü, stepperler için % 20'ye kıyasla. Adımlı motorların sıcaklığı bir saatlik çalışmadan sonra 30 °C yükseldi, servo motorlar ise 12 °C yükseldi.
Sonuç:Servo sürücüler daha yüksek maliyet ve karmaşıklıkta üstün doğruluk, daha düzgün hareket ve daha iyi termal performans sağlar.

1 Giriş

2025 yılında, masaüstü CNC yönlendiricileri üreticiler, eğitimciler ve küçük parti üreticileri için erişilebilir hale geldi. Motor seçimi kesim kalitesini, döngü süresini ve sistem güvenilirliğini kritik olarak etkiler.Stepperler basitlik ve düşük ön maliyet sunarServo sistemleri daha yüksek hız, tork tutarlılığı ve kapalı döngü doğruluğu vaat ederken, satın alma kararlarına rehberlik etmek için eşdeğer mekanik koşullar altında objektif bir karşılaştırma gereklidir.

2 Araştırma Yöntemleri

2.1 Deney Yapısı

• Makine tabanı:400 × 400 mm, aynı top vida eksenleri ile alüminyum portre yönlendiricisi
• Motor yapılandırmaları:

A.Servo: 2 kW fırçasız spindle-montage kit, 3000 rpm, 12 Nm

B.Stepper: NEMA 23, 0.9° adım açısı, 1.26 A/faz

• Kontrol elektronikleri:Eşleşen sürücüler (servo sürücü ve adım sürücü), aynı CNC denetleyici yazılım (GRBL v1.2), eşdeğer PID ayarlama prosedürleri.
• Ölçüm aletleri:Lazer sensörü (0.005 mm çözünürlük), tork dönüştürücü (0.1 Nm doğruluk), kızılötesi termal kamera.

2.2 Çoğaltılabilirlik Ayrıntıları

• Kablolama şemaları ve kontrol parametreleri A. ekinde bulunur.
• Test G-kod parçaları (eğitim hızları 500~3000 mm/min) B ekleminde listelenmiştir.
• Çevre koşulları: 22 ± 1 °C, %45 nem.

3 Sonuçlar ve Analiz

3.1 Konumlama Doğruluğu

3.2 Döner tutarlılığı

5 Nm yük altında tork, servolar için % 5 ve adımlılar için % 20 düştü (Şekil 2). 1000 mm/dakikadan fazla hızlandırmada adım kaybı olayları meydana geldi.

3.3 Sıcaklık davranışları

Bir saatlik sürekli frezelikten sonra:

• Adımlı sarmalama sıcaklığı: 65 °C (22 °C ortam)
• Servo motor sıcaklığı: 34 °C

Yüksek akım çekimi, adımlı sarmallarda daha fazla ısıya yol açar ve termal kapanma riskini arttırır.

4 Tartışma

4.1 Performans Etkinlikleri

Servo kapalı döngü geri bildirimi, kaçırılan adımları düzeltir ve yük altında torkunu korur, sonuç olarak daha sıkı tolerans ve daha pürüzsüz hareket sağlar.Adımlı basitlik maliyeti azaltır ancak dinamik performansı sınırlandırır ve ısı ile ilgili sürüklenmeyi tanıtır.

4.2 Sınırlar

• Sadece iki motor modeli test edildi; sonuçlar farklı markalara veya boyutlara göre değişebilir.
• Sürekli çalışma koşullarında uzun süreli güvenilirlik değerlendirilmemiştir.

4.3 Pratik Sonuçlar

Servo donanımlı yönlendiriciler hassas gravür, ince detay çalışmaları ve alüminyum frezeleme için uygundur.ve bütçe kısıtlamaları varken eğitim kullanımı.

5 Sonuç

Servo motorlar, hassas uygulamalar için daha yüksek yatırımı haklı çıkararak hassasiyet, tork istikrarı ve termal yönetim açısından adım motorlarından daha iyi performans göstermektedir.Stepperler düşük stresli görevler için ekonomik bir seçenek sunmaya devam ediyorGelecekteki araştırmalar yaşam döngüsü testlerini ve hibrit kontrol sistemlerinin etkilerini içermektedir.