加工出现错位,不能只怪“步进”系统

Date:2021-04-30 Clicks:4

加工出现错位,不能只怪“步进”系统


先看看图中的问题,相信做加工的同学,尤其是木雕或者石雕的同学都遇到过,很多人都会怪罪于这样的原因是因为机床为步进系统导致的,其实我只能说,各位还是太年轻了,一台合格的步进系统机床哪怕出现丢步现象,也不会出现这么不堪的错位效果,很多年前的各种cnc机床都是步进的,也一样可以完成高精度的模具加工,现在的便宜机床根本无视电磁屏蔽,打开控制柜就能看到走线混乱,导轨和丝杆的装配精度也不高,各种原因掺杂,怎么能不出问题呢。

做工一流的控制柜内部布局


我们今天简单的说步进和伺服两者的区别:


步进与伺服都可以实现位置控制,只是步进驱动系统是一种开环控制系统,而且步进电机自身特点,主要工作在中低领域,步进驱动系统最大优点,性价比高只有伺服的1/3左右,而且在中低速应用领域具有输出力矩大的特点。而伺服是闭环控制系统,具有高速特性,电机可以额定转速条件下输出额定力矩,在加减速时还可以短时3倍过载,同时具有精度高的特点,但成本高。对于很多自动化设备因自身结构和工作特性,本身加工速度并不高,则采用步进驱动系统更具有优势。


很多采用步进驱动的低端设备,说白了就是一分钱一分货,除了使用盗版控制卡,同时会在控制柜上节约成本,走线布线上面存在随意操作,也会导致电磁干扰,形成步进设备常见的丢步问题,丢步问题通常不会有严重错误,但是由于控制设备的不稳定,导致的连续丢步会在加工材料表面形成以下错误:


XY轴丢步-加工当中水平方向上前后左右出现偏移,导致出现类似第一张图的位移错误


Z轴丢步-会导致加工深度突然改变,越雕越深,或者越雕越浅


下面我们讨论一下两者的原理



图片

伺服电机与步进电机的工作原理和区别


要了解两者的区别,我们需要先对每一个对象都要深入了解一 下。首先了解一下工作原理:

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步进电机的工作原理是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号

,

就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,它的旋转是以固定的角度一步

-

一步运行的。可以通过控制发出脉冲个数来控制角位移量,从而达到控制位移的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的‍



而伺服电机内部的转 子是永磁铁,驱动器控制的

U/V/W

三相电形成电磁场,转子在此磁场的作用下转动,同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器,驱动器根据反馈值与目标值进行比较,调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的分辨率。‍


第一,步进电机和伺服电机的控制方式不同,步进电机是通过控制脉冲的个数控制转动角度的,一个脉冲对应一个步距角,但是没有反馈信号,电机不知道具体走到了什么位置,位置精度不够高。伺服电机也是通过控制脉冲个数,伺服电机每旋转一 个角度,都会发出对应数量的脉冲,同时驱动器也会接收到反馈回来的信号,和伺服电机接受的脉冲形成比较,这样系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机,同时又收了多少脉冲回来,就能够很精确的控制电机的转动,从而实现精确的定位,可以达到0.001mm。‍

第二,过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以皮尔磁交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额转矩的3倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在某些工作场合就不能用步进电机工作了。‍

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第三,速度响应性能不同步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200 ~ 400ms。交流伺服系统的加速性能较好,以皮尔磁交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000 r/min。仅需几ms,可用于要求快速启停并且位置精度要求较高的控制场台。‍

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