Лазерные станки
и комплектующие
Звонки: Пн-Вс
Склад: Пн-Пт
С 8:00 до 20:00
Лазерные станки
и комплектующие
Звонки: Пн-Вс
Склад: Пн-Пт
С 8:00 до 20:00

На что влияет максимальная частота импульсов

На что влияет максимальная частота импульсов

Для обеспечения перемещения лазерной головы над заготовкой в лазерных станках с ЧПУ используют шаговые двигатели. Такой двигатель представляет собой устройство, преобразующее электрические импульсы в механические шаговые перемещения ротора.

Для управления шаговым двигателем используют компьютер, контроллер и драйвер. На компьютере установлено программное обеспечение, в котором формируются управляющие команды. Контроллер представляет собой плату коммутации, которая преобразует поступающие с компьютера команды в последовательность импульсов для драйвера. Плата подсоединяется к компьютеру через LPT или USB. Драйвер в соответствии с полученными импульсами подает ток на обмотки статора, что обеспечивает поворот ротора в заданном направлении и на заданный угол, то есть совершение шага.

Максимальная частота импульсов влияет на скорость работы лазерного станка. Следует заметить, что скорость зависит не только от электронных, но и от механических компонентов. Но в рамках данной статьи будем учитывать только электронику.

В станках с ЧПУ используют главным образом биполярные шаговые двигатели типа HS, у которых один шаг, то есть угол поворота ротора составляет 1,8 градуса. Таким образом, шаговый двигатель HS совершает 200 шагов за полный оборот, и для этого ему требуется 200 импульсов. Существуют также биполярные шаговые двигатели типа HM, у которых шаг составляет 0,9 градуса, и на полный оборот приходится 400 шагов.

Каждый драйвер предусматривает микрошаговый режим управления двигателем, позволяющий делить полный шаг на несколько микрошагов. Этот режим обеспечивает более плавное перемещение и более точное позиционирование ротора, снижение резонанса и вибрации. Выбор микрошага производится в соответствии с таблицей Pulse/Rev Table, размещенной либо на самом драйвере (например, на драйвере DM 556 или DM 542), либо в инструкции по его эксплуатации. В таблице Pulse/Rev Table указывается количество импульсов (400/800/1600/3200/6400/12800/…), приходящихся на полный оборот.

Деление шага 1/1 (то есть 200 шагов или 200 импульсов на полный оборот ротора двигателя HS) не используют. При разделении шага на 4 микрошага потребуется 800 импульсов (200 х 4), а если шаг разбить на 8 микрошагов, то необходимо уже 1600 импульсов на оборот. Необходимое деление шага устанавливается с помощью комбинации переключателей на драйвере.

Выбор деления шага зависит от конкретного станка и производственных задач. Следует учесть, что чем выше деление шага, тем больше потеря момента (она незначительна, но присутствует). Оптимальные значения деления шага составляют 800, 1600 и 3200 импульсов на оборот. При работе на высоких скоростях (свыше 6000 мм/мин) следует выбирать меньшее деление шага.

Чем больше микрошагов в полном шаге, тем точнее и плавней поворачивается ротор. Однако, для этого требуется увеличивать частоту импульсов. Ограничениями выступают максимальная частота входных импульсов у драйвера и максимальная частота генерации управляющих импульсов.

Максимальная частота входных импульсов у большинства драйверов составляет 200 kHz. Опытным путем выяснено, что в 90% случаев уже на частоте 170 kHz появляются различные дефекты в обработке материала. Поэтому при необходимости работать на высокой частоте в целях надежности рекомендуется не превышать частоту 150 kHz.

Частота управляющих импульсов контроллера, например, платы LPT-DTPR 1.03 и большинства ей подобных плат зависит от характеристик компьютера, так как плата не генерирует импульсы, а выполняет функции усилителя и защиты. Хотя в программе Mach3 (в настройках Config – Ports&Pins) есть возможность переключения частоты от 25 до 100 kHz, в конечном итоге частота зависит от компьютера, поскольку в данном случае именно компьютер формирует импульсы. Большинство компьютеров поддерживают частоту 45 kHz, более мощные компьютеры работают на частоте 60 kHz.

Вычислим максимальную скорость, которую поддерживает станок при использовании платы PCIMC-3D и драйвера DM 556. Максимальная частота импульсов у платы PCIMC-3D составляет 47 kHz.

Расчеты выполним под разный шаг ШВП, например, под шаг 5, 10 и 20. Это поможет определить, какую шарико-винтовую передачу необходимо использовать.

Максимальная частота 47 kHz означает 47 000 импульсов в секунду. Если необходимо вычислить скорость станка в мм/мин, то частоту следует перевести в импульсы в минуту, для этого умножим ее на 60.

47 000 х 60 = 2 820 000 импульсов в минуту

Допустим, что мы используем шаговый двигатель типа HS и установили деление шага на драйвере 1/8, то есть 1 600 импульсов на оборот. Исходя из этого, наш шаговый двигатель сможет достичь 1762,5 оборота в минуту.

2 820 000 / 1 600 = 1762,5 оборота в минуту

Теперь рассчитаем максимальную скорость станка для разных шагов ШВП.

Если шаг винта составляет 5 мм/об, то максимальная скорость равна 1762,5 х 5 = 8812,5 мм/мин.

При шаге 10 максимальная скорость станка составляет 1762,5 х 10 = 17625 мм/мин.

При шаге 20 максимальная скорость составит 1762,5 х 20 = 35250 мм/мин.

Из данных расчетов можно вывести формулу:

formula.jpg

где:

Частота контроллера (Hz) – техническая характеристика платы контроллера, указанная в его описании и руководстве по эксплуатации. Следует учесть, что в этих документах частоту указывают в kHz. Ее необходимо умножить на 1000, чтобы преобразовать в Hz.

Шаг передачи (мм) – расстояние в мм, которое проходит станок за полный оборот двигателя.

Деление шага – дробление шага на микрошаги. Оно устанавливается в соответствии с таблицей Pulse/Rev Table. На некоторых драйверах указывается не само дробление шага, а уже вычисленное значение деления шага. Например, значение 1600 = 200 х 8.

Используя материалы данной статьи, вы сможете определить, нужна ли вам плата с высокой частотой или будет достаточно модели со сравнительно низкими характеристиками и более приемлемой стоимостью.

0
Корзина
Ваша корзина пуста
Выберите в каталоге интересующий товар и добавьте его «В корзину».