เซอร์โว VS สเตปเปอร์ มอเตอร์สําหรับ Desktop CNC Router
PFT เชียงใหม่
เพื่อเปรียบเทียบลักษณะการทํางานของระบบ servo และ stepper motor ในเครื่องกํากับ CNC desktop ภายใต้สภาพการตัดแบบ hobby และ light-industrial
วิธีการ:เครื่องกํากับทาง CNC desktop สองเครื่องที่มีการตั้งค่าแบบเหมือนกันถูกติดตั้งด้วยชุด servo ปิดวงจร (2 kW, 3000 rpm, ทอมปิกสูงสุด 12 Nm) และระบบ NEMA 23 stepper (1.26 A, มุมก้าว 0.9 °) ตามลําดับการตอบสนองอัตราอาหาร, ความแม่นยําในการตั้งตําแหน่ง, ความคงที่ของทอร์ค, และพฤติกรรมทางความร้อนถูกวัดโดยใช้เซ็นเซอร์การย้ายเลเซอร์ (± 0.005 มม) และเครื่องแปลงทอร์ค (± 0.1 Nm)การตัดการทดสอบบนอัลลูมิเนียม 6061‐T6 และ MDF ที่จําลองการทํางานทั่วไปด้านการบํารุงไม้และงานโลหะปริมาตรการควบคุมและแผนภาพการเชื่อมต่อไฟฟ้า
ผล:ระบบเซอร์โวบรรลุความผิดพลาดการตั้งตําแหน่งเฉลี่ย 0.02 มิลลิเมตรเมื่อเทียบกับ 0.08 มิลลิเมตรสําหรับ steppers โดยความสั่นสะเทือนลดลง 25% ในอัตราการให้อาหารสูงทอร์คลดลง 5% ภายใต้ภาระสําหรับ servos เมื่อเทียบกับ 20% สําหรับ steppersอุณหภูมิของมอเตอร์สเตปป์เพิ่มขึ้น 30 °C หลังจากการทํางาน 1 ชั่วโมง ในขณะที่เซอร์โวเพิ่มขึ้น 12 °C
สรุป:เครื่องขับเคลื่อนเซอร์โวให้ความแม่นยําสูงกว่า, การเคลื่อนไหวเรียบร้อยกว่า, และผลงานทางความร้อนที่ดีกว่าในราคาที่สูงขึ้นและความซับซ้อน. มอเตอร์ stepper ยังคงมีประสิทธิภาพต่อค่าใช้จ่ายสําหรับการใช้งานที่มีความต้องการต่ํา.
ในปี 2025 เครื่องกํากับทาง CNC ของโต๊ะทํางานได้กลายเป็นที่เข้าถึงสําหรับผู้ผลิต, นักศึกษา, และผู้ผลิตชุดเล็ก. การเลือกมอเตอร์มีอิทธิพลอย่างสําคัญต่อคุณภาพการตัด, เวลาวงจร, และความน่าเชื่อถือของระบบ.สเตปเปอร์ให้ความเรียบง่ายและต้นทุนต้นทุนต่ํา, ขณะที่ระบบเซอร์โวสัญญากับความเร็วที่สูงขึ้น, ความสม่ําเสมอของทอร์ค, และความแม่นยําในวงจรปิด
A.Servo: 2 kW ชุดการติดตั้งสปินด์ไร้แปรง, 3000 รอบ / นาที, 12 Nm
B.Stepper: NEMA 23, มุมการเดิน 0.9 °, 1.26 A/phase
| ประเภทเครื่องยนต์ | ความผิดพลาดเฉลี่ย (มม.) | ความผิดพลาดสูงสุด (มม.) |
|---|---|---|
| เซอร์โว | 0.02 ± 0005 | 0.03 |
| สเตปเปอร์ | 0.08 ± 002 | 0.12 |
รูปที่ 1 แสดงการกระจายความผิดพลาดใน 100 การเคลื่อนไหว. servos รักษาความผิดพลาดต่ํากว่า 0.03 มม แม้จะ 3000 มม / นาที, ในขณะที่ steppers กว่า 0.1 มม.
ทอร์คภายใต้ภาระ 5 Nm ลดลง 5% สําหรับ servos และ 20% สําหรับ steppers (รูป 2) เหตุการณ์การสูญเสีย stepper เกิดขึ้นในการทดสอบ stepper มากกว่า 1000 mm / min ความเร่ง
หลังการบดต่อเนื่อง 1 ชั่วโมง
การดึงกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นจะทําให้ความร้อนในโค้ลสเตปเปอร์เพิ่มขึ้น เพิ่มความเสี่ยงของการปิดไฟฟ้าด้วยความร้อน
การตอบสนองแบบปิดวงจรของเซอร์โวแก้ไขขั้นตอนที่พลาดและรักษาทอร์คภายใต้ภาระ ส่งผลให้มีความอดทนที่เข้มข้นและการเคลื่อนไหวที่เรียบง่ายขึ้นความเรียบง่ายของ stepper ลดต้นทุน แต่จํากัดการทํางานแบบไดนามิกและนําการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับความร้อน.
รูเตอร์ที่มีเครื่องรับรองการทํางาน เหมาะสําหรับการฉลากความละเอียด, งานรายละเอียดละเอียด, และการบดอลูมิเนียม ในขณะที่รูเตอร์ stepper ยังคงเหมาะสําหรับการทํางานไม้, พลาสติก,และการใช้เพื่อการศึกษา เมื่อมีข้อจํากัดด้านงบประมาณ.
เครื่องยนต์เซอร์โวอัตราการทํางานได้ดีกว่าเครื่องขั้นตอนในความแม่นยํา, ความมั่นคงของทอร์ค, และการจัดการความร้อน, ยุติธรรมการลงทุนสูงขึ้นสําหรับการใช้งานที่ต้องการสเตปเปอร์ยังคงเป็นทางเลือกที่ประหยัดสําหรับงานที่มีความเครียดต่ําการสืบสวนในอนาคตควรรวมการทดสอบวงจรชีวิตและผลกระทบของแผนควบคุมแบบไฮบริด
