步进驱动器细分控制原理是什么？如何设置细分？

步进驱动器细分控制原理是什么？
步进电机的相数与步进电机细分的关系是什么？
步进电机驱动器设置细分的方法有哪些？

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李雪

2021-10-27 09:40:35

步进驱动器细分控制原理：

　　在步进电机步距角不能满足使用要求时，可采用细分驱动器来驱动步进电机。细分驱动器的原理是通过改变A，B相电流的大小，以改变合成磁场的夹角，从而可将一个步距角细分为多步。
步进电机最常见的分为两相步进电机(1.8°)，或者三相步进电机(1.2°)，将“电机固有步距角”细分成若干小步的驱动方法，称为细分驱动，在不细分步距角的情况下(1细分)，驱动接收一个脉冲信号电机就走1.8度。那么走完360度，就需要接收360/1.8°=200个脉冲。
步进电机的相数与步进电机细分的关系：

　　步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的固有步距角为1.8度、三相为1.2度、五相的为0.72度。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足步距角的要求。

如果使用细分驱动器，则相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。驱动器一般都具有细分功能，常见的细分倍数有：1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/64;或：1/5，1/10，1/20。
　　细分后步进电机步距角按下列方法计算：步距角=电机固有步距角/细分数
例如：一台1.8°电机设定为4细分，其步距角为1.8°/4=0.45°。当细分等级大于1/4后，电机的定位精度并不能提高，只是电机转动更平稳。

步进电机驱动器

步进电机驱动器设置细分的方法：

　　1.设置步进驱动器的细分数，通常细分数越高，控制分辨率越高。但细分数太高则影响到进给速度。一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P(此时进给速度为9600mm/min)或者0.0005mm/P(此时进给速度为4800mm/min);对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设置的大一些，如0.002mm/P(此时进给速度为19200mm/min)或0.005mm/P(此时进给速度为48000mm/min)。对于两相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当量=丝杠螺距÷细分数÷200。
步进电机与丝杆传动比的计算：CNC的脉冲当量§、丝秆螺距K、步进电机的步距角B

　　2.起跳速度：
该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速，能够直接启动工作的频率。合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步进电机运动特性不好的低速段;但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后，该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。所以该设定参数是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。
　　3.单轴加速度：
用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。

通常，对于步进电机，该值在100 ~ 500之间，对于伺服电机系统，可以设置在400 ~ 1200之间。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。
　　4.弯道加速度：
用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方。它决定了机床在做圆弧运动时的速度。这个值越大，机床在做圆弧运动时的允许速度越大。通常，对于步进电机系统组成的机床，该值在400~1000之间，对于伺服电机系统，可以设置在1000 ~ 5000之间。

如果是重型机床，该值要小一些。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型联动运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。

通常考虑到步进电机的驱动能力、机械装配的摩擦、机械部件的承受能力，可以在厂商参数中修改各个轴的速度，对机床用户实际使用时的三个轴速度予以限制。
　　5.根据三个轴零点传感器的安装位置，设置厂商参数中的回机械原点参数。当设置正确后，可运行“操作”菜单中的“回机械原点”。先单轴回，如果运动方向正确则继续回，否则需停止，重新设置设置厂商参数中的回机械原点方向，直至所有轴都可回机械原点。
　　6.设置自动加油参数(设置得小一些，如5秒加一次油)，观察自动加油是否正确，如果正确，则将自动加油参数设置到实际需要的参数。
　　电子齿轮和脉冲当量的设定值是否匹配。可以在机床的任意一根轴上做个标记，在软件中把该点坐标设为工作零点，用直接输入指令、点动或手轮等工作方式使该轴走固定距离，用游标卡尺测量实际距离与软件中坐标显示距离是否相附。
　　8.测定有无丢脉冲。可以用直观的方法：用一把尖刀在工件毛坯上点一个点，把该点设为工作原点，抬高Z轴，然后把Z轴坐标设为0;反复使机床运动，比如空刀跑一个典型的加工程序。

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