修边机改恒功伺服电主轴

8090 · 发表于 2017-5-24 10:59:25

厉害的楼主，话说一个电主轴加变频器也比你花的成本贵不到哪去吧？声音还比你这个小。当然你体会动手的乐趣除外。

Hyfvju · 发表于 2017-5-24 18:37:17

示波器都用上了，厉害了我的哥

xdmm · 发表于 2017-5-24 19:00:18

794676912 · 发表于 2017-5-24 19:22:43

持续关注着

873908152 · 发表于 2017-5-24 19:23:00

好像楼主这样的大神绝对要顶

yanggong · 发表于 2017-5-24 21:22:02

昨天发的帖子里修边机定子和转子搞反了，这里更正一下先。

看了一下木友的评论，发现好像都对这种反馈的调速器没什么概念，这里先说一下这种调速器的特点吧。首先这种调速器跟淘宝上卖的十几块的那种可控硅调速器就调速方式上是一样的，都是用可控硅移相调压来调整速度，所不同的是这种调速器带了速度反馈，这样可以精确控速。一般的调速器将修边机速度调到8000R/M以下时，这时的修边机连普通775电机都比不上。而带反馈的调速器将修边机速度调到8000R/M以下时，其扭矩是超过1500W变频主轴的。因为修边机作为串激电机，其励磁线圈与电枢串联，由于定子和电枢中的电流均随负载的增加而增加，因此这类电机是大转矩应用的理想之选，缺点是调速比较麻烦，噪声大。

相较于变频电主轴，在15000R/M以下时，修边机主轴的噪声缺点可以大幅降低，跟普通风冷直流主轴差不多(实测在8000R/M时我这个东成主轴的空转电机声是65dB),而扭矩优点就显现出来了。这种带反馈的主轴速度越低，扭矩越大，这点和变频主轴是恰恰相反的。大家都说变频主轴无刷的比较静，这只是针对雕刻这种轻负载。事实上你用变频主轴24000R/M铣铝铣木头噪声不可能比修边机8000R/M铣铝铣木头低。

相较于普通的直流电主轴如E240还有那些300W 400W的风冷主轴，修边机主轴在转矩上基本可以超它们4到8倍，很多用修边机开槽的木工都是5mm一刀甚至1cm一刀的都有。在使用寿命上由于修边机用线圈绕组代替了普通直流电机的永磁体，因此不会发生磁性随着时间的推移逐渐衰退的这种事，更没有二手洋垃圾电机翻新这种事。在精度和机体强度刚性这方面，因为修边机本来就是专门为雕铣作业设计的，所以各方面参数可以向专业电主轴看齐（比不上）。而大规模的生产在保证质量的情况下又能大大降低了成本，某宝上100以下的修边机一搜一大把，个别型号才60块钱还包邮。
实际上高端可调速修边机如牧田RT0700C和得伟DWP611都带有速度反馈，看下图中牧田（上两张）和得伟（下修边机转子上轴承下面都有一个磁环，一般是24极磁环，也有36极48极甚至更高的。通过霍尔传感器测速然后送给芯片（一般是运放的模拟PID调速）处理，这种方案的缺点是调速精度比较低，而且速度不能调的太低（受限于磁环的极数），优点是可靠性较高，可以做小集成在修边机里面。

牧田修边机

牧田修边机转子

得伟修边机

至于成本方面，有木友认为我这个调速器成本都超过一套调频电主轴了，其实大大不然，做电子的看一眼就大概知道成本几何了，基本上不考虑研发成本的话，电子物料成本在100以下。首批一共做了10套，打算测试结束后两套自用，还有8套130一套出给木友为我分摊成本，外国佬200刀我130RMB感觉不贵，到时感兴趣的可以联系。
最后发个视频链接，是上两天铣平面测试时拍的，6mm的三刃铝合金铣刀，8000r/m的转速，2mm的切深，400mm/m进给。有载荷区和空载区，可以对比一下声音大小。滑轨机刚度不够加上我也是刚入门，很多参数都是保守的设置的。视屏中1602液晶第一行显示的两个速度值前一个是设定值后一个是实际值。第二行是实时功率条，一共16大格48小格，显示满格就是修边机在220V下的驱动功率，可以看到才用掉1/8左右的功率。

yanggong · 发表于 2017-5-24 21:35:59

yanggong 发表于 2017-5-24 21:221 m6 u6 |; V- V) H) o9 T3 r
昨天发的帖子里修边机定子和转子搞反了，这里更正一下先。看了一下木友的评论，发现好像都对这种反馈的调 ...

优酷的视频好像看不了，又发了一下爱奇艺的 http://www.iqiyi.com/w_19ru23ddol.html

lzqwq · 发表于 2017-5-24 21:39:34

我报名要一套，另外老师能不能做体积小点的，不要液晶屏，用电位器刻度粗略看速度就行，这样可以放到电动工具里面去，我是用来做我的磁座钻调速用，如果能做小的我就要小的，不能做我就订这套，给我一个链接我就拍下，谢谢

yanggong · 发表于 2017-5-24 21:41:21

lilove123 发表于 2017-5-24 05:24
1 a; _% q- Q. u' i安泰信示波器不错

10年前1000多买的用到现在了

yanggong · 发表于 2017-5-24 21:46:01

lzqwq 发表于 2017-5-24 21:39
8 Y1 y( a/ c+ i+ L( h: f# `# D. m我报名要一套，另外老师能不能做体积小点的，不要液晶屏，用电位器刻度粗略看速度就行，这样可以放到电动工 ...

理论上电钻角磨这种都是串激电机的都可以用的，不过我还没试过。现在做的这个是给修边机专用的，后期有时间可以搞个迷你版的。

大灰狼dhl · 发表于 2017-5-24 22:14:04

楼主厉害！！！以前学过一些模电，最佩服的就是能软硬兼施的单片机牛人！

one486 · 发表于 2017-5-24 22:49:23

快乐悦祺 · 发表于 2017-5-25 09:46:05

想要一套

yanggong · 发表于 2017-5-25 19:15:24

忙了一天，终于有点空了，接着前天的继续往下讲。电路搭好后开始初步编程，单片机编程也不是什么深奥的东西，会C语言基本就能编。调速的程序很简单，流程就是检测速度--->与设定速度做对比-->超了减小可控硅打开时间（降压），小了增加可控硅打开时间（增压），就这样不停的循环。唯一的难点在于减小和增加时间的计算，这里就要用到所谓的PID算法了。PID是比例（proportion）积分（integral）导数（derivative）三者的英文简称，百来年前就有了，发展到如今只要是需要控制的地方就离不开它。这里单独讲一下容易理解的P比例部分，其实很多情况下单靠比例控制系统就能很好的工作了，举个例瓦特的蒸汽机就是单比例控制的。假设检测到的速度比设定的速度小了1000r/m，P比例系数定为0.002，那么就将可控硅的打开时间增加0.002*1000=2ms，50HZ的交流电半周期为10ms。同理如果检测到的速度比设定的速度大了1000r/m，那么就将可控硅的打开时间减小0.002*1000=2ms，就这么简单。值得一提的是现在网上的关于PID的资料大部分都是胡说的，像百度文库里面基本上90%讲PID的都不在点上，这种资料不看还好，看多了越看越迷糊。这里上传一个关于PID的文档，是我到现在看到的最适合入门的了。讲了几种工况下PID的不同使用案例，感兴趣的朋友可以看下，还是很有用的。

程序验证的差不多就可以出电路图了，用AD画个两层板，这个估计论坛里会的人不少，平时看用雕刻机做PCB的帖子经常有。然后外发JLC做样板，50块钱10片，两三天就能搞定，不想自己焊接的还可以叫他们帮贴片加工。抽空又用CATIA画了个亚克力外壳外发激光切割，裸奔实在太难看了还危险。等了几天板子终于来了，立刻手工焊好一块，装入亚克力外壳，终于不要再提心吊胆的用那简陋的洞洞板电路调程序了。

AD软件画电路板