Немного информации о выходной частоте импульсов STEP контроллера станка с ЧПУ.
Часто мы в описании видим такой параметр, как «максимальная частота импульсов STEP» и число, например, 150 кГц. Как правило, на недорогих контроллерах оно относительно небольшое – в пределах нескольких сотен тысяч кГц, на менее бюджетных – несколько мГц.
Что нам дает эта инфа и как ее учитывать при выборе контроллера?
У каждого станка есть некая расчетная скорость движения осей – в случае самосборного станка это та скорость, которую собирателю-изобретателю хотелось бы иметь.
Например, у нас станок 600х400 мм и мы хотим, чтобы на холостых он мог гонять 6000 мм/мин.
При этом на станке мы планируем использовать ШВП с шагом 5 мм и обычные ШД 200 имп/об, а так же драйверы ШД с максимальной частотой на входе 200 кГц.
Какие вычисления мы производим:
6000 мм/мин – это 100 мм/сек. Для винта ШВП с шагом 5 мм – 20 об/сек.
ШД у нас 200 имп/об, плюс на драйвере выставлено деление, например, 1/32 шага, итого мы имеем 200*32=6400 имп на 1 оборот вала ШД.
Т.е. для того, чтобы с вышеуказанными вводными ротор шаговика прокрутился на 1 полный оборот, на вход драйвера контроллеру надо подать 6400 импульсов STEP.
Делим 6400 на 5 (шаг винта в мм) и получаем 1280 имп/мм.
При желанной скорости вращенния винта ШВП в 20 об\сек это получается 6400*20=128000 имп/сек, или иначе говоря 128 кГц.
Можно посчитать и проще - 1280 имп/мм умножить на предполагаемую скорость в 100 мм/мин и получить ту же частоту 128 кГц.
Как видно, частота не шибко большая и с ней скорее всего справится любой бюджетный контроллер. К тому же, нормальный шаговик с нормальным драйвером и правильно подобранным БП вполне в состоянии осилить 1200 об/мин.
Но, если в нашей системе заменить ШД на сервопривод, то картина меняется кардинально.
Я пользуюсь сервами Delta серии В2, поэтому буду рассматривать ситуацию применительно к ним. Для низкоинерционного привода стандартная частота вращения 3000 об/мин, максимальная – 5000 об/мин.
Максимальная частота импульсов на входе, которую может переварить сервопак – 4 Мгц.
Разрешение энкодера 160 000 имп/об, что говорит нам о том, что эти сервы в состоянии работать с довольно большим разрешением, т.е. частота импульсов на входе может быть очень большая – по сравнению с ШД из примера выше она может быть больше в 20 раз.
Например, на моем станке значение имп/мм равно 5000.
И это в принципе далеко не предел, но мне лично больше не надо.
Начинаем считать:
Мы хотим, чтобы с теми же винтами скорость осей станка была 15 м/мин – для сервы это как раз 3000 об/мин, стандартная частота вращения.
15000 мм/мин – это 250 мм/сек.
При настройках на ед.перемещения в 5000 ипм. мы имеем 5000*250=1 250 000 имп/сек, или же 1.25МГц.
Если же мы хотим выставит бОльшее разрешение для осей – например, 10000 имп/мм, то требуемая частота для той же скорости составит уже 2,5 Мгц.
Иными словами, контроллер должен уметь слать импульсы STEP на вход сервопака с такой частотой, в противном случае придется чем-то жертвовать – либо уменьшать значение имп/мм, либо уменьшать максимальную скорость.
Чем грозит снижение скорости думаю объяснять не надо, а уменьшение разрешения осей приводит к ухудшению качества поверхности обрабатываемых деталей, когда движения инструмента идет с интерполяцией – круговой или линейной, т.е. когда 2 или 3 оси станка двигаются одновременно.
При небольшом значении имп/мм движение происходит более крупными «рывками», или отрезками, что приводит к визуальным следам на боковой поверхности деталей.
Поэтому, если уж на станке используются сервоприводы, за которые вы заплатили немалую стоимость, есть смысл и контроллер брать такой, который будет в состоянии обеспечить нужную выходную частоту импульсов STEP, дабы пользоваться всеми преимуществами, которые имеют сервы.