210小车改数控的问题，电子挂轮的一些经历

karlno · 发表于 2016-4-20 13:15

本帖最后由 karlno 于 2016-4-22 13:31 编辑

大概从12年入了210开始，就一直琢磨着想改数控，因为用过210车床的朋友都知道，车螺纹换个挂轮，实在是太麻烦了。
最开始是打算自己写代码，因为本身是做编程工作的，所以没什么问题。但是一直太忙，又忙着创业，就一直拖拖拖。
去年看到网上有电子挂轮的控制器，就买回来了，陆陆续续折腾，好不容易编码器和电机都装上，开始试机，才发现很多问题。

首先，丝杆一般用步进控制，步进电机一般是带加减速控制的，但是买回的控制板，没有带加减速，步进是完全跟主轴同步的。这样的话，有个很麻烦的问题，就是一旦主轴启动速度过快，步进启动频率到不了那么高，必然丢步。

其次，就算步进电机带了加减速，还是有问题。我看卖控制板的，是用1：2的齿轮比，也就是步进转2圈，丝杆转1圈。这个齿轮比，是很低的，当丝杆的阻力比较大的时候，步进转起来是很吃力的。所以我当时改的时候，用的是1：4的齿轮比。但是这样一弄，随便车一个螺纹，都要求步进运行在非常高的速度下，这是不可能做到的。所以主轴速度稍微快一点，就会丢步，堵转。（因为控制板没加减速，所以基本就是一开机就堵转了）

另外，由于控制板是用51单片机写的，性能受限，步进不能有细分，或者只能2细分，否则单片机响应不过来。

就算是1：2的齿轮比，丝杆是2mm导程的，我们可以来算一下（无细分情况下）：
假如要车1mm的螺纹，也就是主轴转一圈，丝杆要转半圈，步进就要转一圈。也就是步进和主轴必须同速。
假如要车2mm的螺纹，也就是主轴转一圈，丝杆要转一圈，步进就要转二圈。也就是步进速度必须是主轴速度的2倍。

一般步进最大启动速度180转左右，最大速度可以到1500转，但是需要加速过程，如果主轴启动过快，加速的过程，无异于丢步。如果不做加速过程，主轴启动过快，步进会直接堵转。

结论就是：简单来说，无论是淘宝上买的控制板，还是后来我自己写的带加减速的控制板，都有局限性问题。
如果你的作用仅仅是车1mm以内的螺纹，丝杆和小车比较顺畅，用1：2的齿轮比带的动，并且主轴速度控制在300以下，应该是可以用的。
但是脱离这个条件，比如你想车大一点的螺纹，或者放到大一点的车床上用，或者要求主轴速度更快一些，都会丢步。所以这种以步进为驱动的电子挂轮系统基本上都会有缺陷，这是步进本身的特性造成的。

有没有解决办法呢？有的，就是用伺服系统，或者将主轴电机一起换成同步的。但是很明显，费用已经成倍增长，脱离了我们DIY的乐趣。

发一个视频，也就是我为了给车床改数控，花了一个下午写的电子齿轮，用stm32写的，步进带加速过程。

guangming · 发表于 2019-1-19 00:13

看了你的实践经验很受益，学习了！

ligh · 发表于 2018-12-19 22:16

本帖最后由 ligh 于 2018-12-19 22:23 编辑

上传不了视频，算了

xlongbuilder · 发表于 2018-12-19 07:46

ligh 发表于 2018-12-19 01:45
另外楼主说的“一般步进最大启动速度180转左右，最大速度可以到1500转，”
步进电机最大速度并不是最佳工 ...

我理解够呛,这个其实是比加速度的:
如我的小车是180的更小,但我换了650w的无刷调速电机80的法兰,有pid调速功能,按我理解启动速度会很快
步进用的57,两者功率差近10多倍,转动惯量不好计算,感觉有点复杂,丢步是有可能的
我步进电机才安装好,我试试看,其他还在弄,后面试试看会不会丢步,不行再改..反正折腾呗
发现不折腾弄不明白

ligh · 发表于 2018-12-19 01:45

另外楼主说的“一般步进最大启动速度180转左右，最大速度可以到1500转，”
步进电机最大速度并不是最佳工作速度，最佳工作速度也就300转，有必要加减速吗？超过300转后转矩下降严重，即便能转起来谁敢保证不丢步？步进电机在雕刻机上转得快些，但是人家是滚珠丝杠、滚珠线轨，阻力小，车床大拖板是滑动摩擦，铸铁面接触，本来摩擦力就大，改电子挂轮步进电机不要超过300转，要求高了最好用伺服。另外像210这种小车床，主轴能瞬间转起来吗？至少也得0.2秒才能转起来吧？这不就是加减速吗

ligh · 发表于 2018-12-19 01:23

xlongbuilder 发表于 2018-12-18 22:21
我觉得楼主说的有一定道理.
你这个治标不治本.
方法1 我不希望弄个螺纹还要调大拖板

人家拿大车床换齿轮车螺纹都是很慢的速度，车一刀要调进给，车到螺纹结束也要及时停下来，不然小心崩刀，老师傅都不敢快了，就算你车长螺杆，也是在中间加速啊，哪有一开始就暴力高速的。按正常方法车螺纹，步进电机完全不会丢步

xlongbuilder · 发表于 2018-12-18 22:43

楼主可以分享下你加减速的思路么,是不是pid算法,根据主轴编码器来调整步进电机的速度

xlongbuilder · 发表于 2018-12-18 22:21

ligh 发表于 2018-12-18 21:51
楼主确实是个机械盲，什么都不懂，小车床主轴本来转动惯量就大，自带加减速！电子挂轮丢步的原因只有两个： ...

我觉得楼主说的有一定道理.
你这个治标不治本.
方法1 我不希望弄个螺纹还要调大拖板
方法2 速度慢点到可以接受,但要能支撑大螺纹至少1.5mm吧
另外:楼上还有说主轴和步进同步的问题,是没有审好题.
楼主担心的问题是:
起步的时候步进电机跟不上会丢步导致精度低
我觉得可以考虑闭环,起步丢了不要紧后面可以补回来.
另外换好点的步进驱动是否可以解决.看起来楼主是想软硬都搞的.
另外还有些想法既然主轴要加编码器,那么是否可以通过编码器来调整似乎也可以实现吧虽然不是闭环但也可以后面补回来.
思路也没理清楚,想到那说道那,我也不太懂,只是最近也在弄电子挂轮.感觉回帖的有失偏颇.

ligh · 发表于 2018-12-18 21:51

楼主确实是个机械盲，什么都不懂，小车床主轴本来转动惯量就大，自带加减速！电子挂轮丢步的原因只有两个：1、大拖板紧了，阻力大，2、螺距过大转速过快，对于1的解决，好好清洗一下车床，调整一下螺丝。对于2，提高步进电机驱动电压，车大螺距速度慢点

youquan · 发表于 2018-12-18 15:01

LZ 能发STM32的代码学习一下吗

lthium2 · 发表于 2017-3-10 12:03

厚着面皮讨个C原程序，想要学单片机。
单片机学习机又太无聊，没能联系实际运用和理论。
拿个他人的程序看看如何将编码器与步进电机同步。

13292522186qq · 发表于 2017-3-10 08:04

不错

朱幸福 · 发表于 2016-11-18 20:17

karlno 发表于 2016-9-28 10:17
没有搞错，主轴跟丝杆确实要保持严格的比例关系，我做加减速，只是验证电机速度跟不上。车螺纹，主轴好歹 ...

主轴转速两三百转，车床的丝杠3MM的话，车1MM的丝，步进电机和丝杠直连的话步进电机的转速才100转，怎么可能会跟不上主轴的转速，如果连这个都做不了那步进电机还能做什么，我们都验证过了的东西。

karlno · 发表于 2016-9-28 10:17

朱幸福发表于 2016-5-2 23:26
楼主完全搞错了，电子挂轮跟运动控制的梯形加减速完全不搭边，车床的丝杠跟主轴本就要保持严格的同步关系， ...

没有搞错，主轴跟丝杆确实要保持严格的比例关系，我做加减速，只是验证电机速度跟不上。车螺纹，主轴好歹转速也得300吧，变速比就算1：2，车1mm以上的螺纹，步进很有可能一走来就丢步了。像你说的，换更大功率的步进，依然解决不了起步丢步的问题，主轴启动是很快的，何况大功率的步进，价格上去了，不如直接用伺服好了。

朱幸福 · 发表于 2016-7-9 23:15

slhymnn8 发表于 2016-5-24 11:36

我没有这款车床，不过你用86步进错不了。

朱幸福 · 发表于 2016-7-9 23:14

slhymnn8 发表于 2016-5-24 11:36

我没有这款车床，不过你用86步进错不了。

slhymnn8 · 发表于 2016-5-24 11:36

朱幸福发表于 2016-5-2 23:26
楼主完全搞错了，电子挂轮跟运动控制的梯形加减速完全不搭边，车床的丝杠跟主轴本就要保持严格的同步关系， ...

one486 · 发表于 2016-5-4 02:47

LZ的确是自己没抓到重点...

不过也没关系...
这一提..大家讨论下就知道问题在哪了....

朱幸福 · 发表于 2016-5-2 23:26

楼主完全搞错了，电子挂轮跟运动控制的梯形加减速完全不搭边，车床的丝杠跟主轴本就要保持严格的同步关系，如果象你说的丝杠电机脱离于主轴电机自故自的加减速就全乱扣了，主轴不可能存在你所说的起动过快的问题，你要把电子挂轮看成一个变速比可调的齿轮，不进电机失步是因为力矩答不到机器所要求的力矩或转速，换功率大些的控制器和步进电机，不进电机与丝杠直联或1比二减速，一般不进电机的转速可到300至600。

yy248193 · 发表于 2016-4-22 04:29

你给主轴上个塔轮就解决了嘛.

210小车改数控的问题，电子挂轮的一些经历

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请问华飞210的床丝杆用哪套伺服比较合适，麻烦给推荐一款。

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