Riduttore planetario o riduttore a ingranaggi cilindrici: migliore controllo del gioco per servosistemi CNC

Su un centro di lavoro CNC, un riduttore con 3 arcmin di gioco contribuisce a circa 0,26 mm di errore di posizionamento con un raggio utensile di 300 mm quando l'asse inverte la direzione. Ciò è sufficiente per spingere una parte di precisione fuori tolleranza e lasciare segni visibili dell'utensile su una superficie finita. La scelta tra un riduttore epicicloidale e un riduttore a ingranaggi cilindrici non è una questione di costi o convenienza. Riguarda se il tuo servosistema può mantenere la posizione comandata, parte dopo parte.

Cosa significa controllo del gioco nei servosistemi CNC

Il controllo del gioco separa un servoasse che mantiene la posizione da uno che va fuori tolleranza ad ogni cambio di direzione.

Il gioco è lo spazio angolare tra gli ingranaggi di ingresso e di uscita quando cambia la direzione di rotazione. Questo divario crea una zona morta nel loop di posizione. Il servomotore deve consumare questo spazio prima che l'uscita si muova e l'errore di posizione risultante si adatta direttamente all'angolo di gioco e al raggio di carico.

L’impatto pratico sulla lavorazione CNC si manifesta in tre aree:

• Precisione di posizionamento: L'asse può atterrare ovunque all'interno della fascia di gioco, quindi movimenti ripetuti sulla stessa coordinata producono risultati diversi.
• Precisione del contorno: Durante l'interpolazione circolare, il percorso utensile mostra segni di sosta nelle inversioni di direzione.
• Finitura superficiale: Le microvibrazioni indotte dal gioco lasciano segni di chiacchiere sulle superfici finite.

Il gioco modifica anche il comportamento di un servoanello. Quando un sistema di azionamento presenta un gioco, il controller rileva un divario tra la posizione comandata e la posizione effettiva. Per prevenire l'oscillazione, il guadagno deve essere ridotto, il che rallenta la risposta. Anche se la macchina non produce scarti, produce pezzi più lentamente di quanto potrebbe.

Riduttore epicicloidale: design a gioco ridotto

I riduttori epicicloidali di precisione offrono un gioco di 1-3 minuti d'arco, il che li rende la scelta predefinita per i servoassi CNC.

La ragione principale è l'architettura di condivisione del carico di un riduttore epicicloidale. Numerosi ingranaggi planetari si ingranano contemporaneamente con l'ingranaggio centrale e la corona dentata, distribuendo la coppia su più contatti dei denti anziché su uno solo. Ciò riduce la deflessione dei denti sotto carico e fornisce un controllo più preciso sugli interassi durante l'assemblaggio.

Il gioco ridotto in un riduttore epicicloidale deriva da tre fattori di produzione: geometria dei denti controllata, interassi precisi e assemblaggio basato su spessori o precarico. Gli ingranaggi rettificati con profili dei denti e tolleranze del portante attentamente controllati mantengono il gioco costante durante l'intero ciclo di produzione.

Per un riduttore epicicloidale del servomotore per mantenere la precisione per tutta la sua durata, la qualità della produzione e il controllo delle tolleranze di assemblaggio sono ciò che conta di più. In BEITTO, la serie AHL utilizza la geometria dei denti elicoidali e ingranaggi rettificati di precisione per mantenere un gioco costante migliorando al tempo stesso la capacità di carico e il funzionamento silenzioso. Per un costruttore di macchine, la ripetibilità conta più di un prototipo perfetto: ogni asse deve comportarsi allo stesso modo.

La stabilità termica è un altro fattore. Quando un riduttore epicicloidale si riscalda durante il funzionamento, l'alloggiamento si espande e i giochi degli ingranaggi cambiano. Un riduttore epicicloidale ben progettato mantiene il suo intervallo di gioco nell'intervallo della temperatura di lavoro della macchina, mentre un riduttore cilindrico con giochi maggiori si sposta maggiormente al variare della temperatura.

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Riduttore a ingranaggi cilindrici: i limiti degli ingranaggi semplici

I riduttori a ingranaggi cilindrici tipicamente mostrano un gioco di 5-15 minuti d'arco e il divario aumenta con l'usura perché ogni fase aggiunge il proprio gioco dei denti.

Un riduttore a ingranaggi cilindrici utilizza semplici coppie di ingranaggi ad assi paralleli. Ciascuna fase ha esattamente un ingranamento degli ingranaggi e il gioco totale è la somma del gioco dei denti in tutte le fasi. Poiché i denti ingranano in un unico punto, la concentrazione del carico è elevata e i denti devono essere di dimensioni maggiori per sopportare la stessa coppia.

Il vantaggio in termini di costi è reale. Senza portasatelliti, senza corona dentata e senza condivisione del carico interno, il costo di produzione per Nm è inferiore. Per i trasportatori, le semplici tavole indicizzatrici e gli alimentatori non critici, il compromesso è logico.

Il problema per i sistemi CNC è che il gioco in un riduttore a denti cilindrici non è un valore statico. Man mano che gli ingranaggi si usurano, il gioco cambia e le caratteristiche del circuito di controllo cambiano. Un servosistema regolato per un valore di gioco diventa un bersaglio in movimento quando quel valore si sposta. Si finisce per risintonizzare gli azionamenti, ridurre le velocità di avanzamento o accettare una precisione inferiore, nessuna delle quali è accettabile su una macchina destinata al lavoro di precisione.

Confronto affiancato: che offre un migliore controllo del gioco

Per i servosistemi CNC, il riduttore epicicloidale fornisce un migliore controllo del gioco rispetto a un riduttore a ingranaggi cilindrici in ogni asse che esegue il posizionamento o la contornatura.

La tabella comparativa seguente mostra le differenze tipiche nei parametri che contano per i servoazionamenti CNC.

Il grafico e la tabella insieme raccontano la stessa storia. Un riduttore epicicloidale si trova nell'intervallo 1-3 arcmin, che è l'intervallo specificato dai costruttori di macchine CNC per assi precisi. Un riduttore a sperone inizia a 5 arcmin e raggiunge 15 arcmin.

La rigidità torsionale conta tanto quanto il gioco. Un riduttore che si torce sotto carico aumenta l'errore di posizionamento anche quando gli ingranaggi sono in contatto. I riduttori planetari hanno una rigidità maggiore perché gli ingranaggi planetari sono supportati su entrambe le estremità all'interno del supporto. Un riduttore a ingranaggi cilindrici ha una coppia di ingranaggi a sbalzo o montata a cavalcioni, che è meno rigida.

Come scegliere il riduttore giusto per il tuo asse CNC

Scegli un riduttore epicicloidale di precisione per qualsiasi asse CNC che posiziona o contorna e scegli un riduttore flessibile per assi che richiedono 1 arcmin o superiore.

La regola di selezione dipende dal ruolo dell'asse:

• Se l'asse alimenta un utensile da taglio e influisce sulla qualità del pezzo, il riduttore deve mantenere il gioco al di sotto di 3 arcmin.
• Se l'asse supporta una tavola rotante, il requisito è ancora più rigoroso: è preferibile 1 arcmin o meno.
• Se l'asse è ausiliario, come una valvola del refrigerante o un morsetto, può essere accettabile un riduttore a sperone.

Quando è possibile utilizzare un riduttore a ingranaggi cilindrici

Un asse di avanzamento con una vite a ricircolo di sfere che misura la posizione sulla vite è un caso in cui l'encoder chiude il circuito sulla vite, non sul riduttore. Un altro è un asse ausiliario che non influisce sulla qualità della parte. Una macchina economica in cui la finitura superficiale e la precisione del contorno non sono requisiti primari può anche giustificare la riduzione dei costi di un riduttore a sperone.

Quando hai bisogno di un riduttore flessibile

Per gli assi più esigenti, i riduttori flessibili forniscono 1 arcmin o migliore. La serie BEITTO BSHF utilizza un flexspline che si deforma elasticamente per innestare l'ingranaggio, eliminando il gioco dei denti e fornendo un'elevata rigidità torsionale. Strategie efficaci per ridurre le autorizzazioni per il reso in queste unità sono dettagliate nelle risorse tecniche dell'azienda.

Serie BSHF Riduttore flessibile ad ingranaggi Serie BSHF Riduttore flessibile ad ingranaggi adopts a large-diameter hollow shaft design with a compact structure, and effectively reduces the overall weight. The thin body desig... Visualizza il prodotto →

Configurazioni ad angolo retto e compatte

Per i sistemi CNC in cui il motore deve essere perpendicolare all'asse azionato, è necessario un riduttore ad angolo retto. Il riduttore conico a spirale a gioco ridotto della serie TDXR mantiene la precisione consentendo al tempo stesso un ingombro compatto della macchina.

Serie TD-XR Riduttore a ingranaggi conici a spirale ad alta efficienza e gioco ridotto ● Varie opzioni di albero di uscita ● Coppia elevata ● Efficienza elevata ● Lunga durata ● Gioco ridotto ● Esente da manutenzione ● Dimensioni di installazione flessibili Visualizza il prodotto →

In molte applicazioni CNC, il riduttore viene installato tra il servomotore e la vite a ricircolo di sfere. L'errore di posizionamento totale è la somma del gioco del riduttore e del gioco assiale della vite a ricircolo di sfere. Un riduttore planetario di precisione con un gioco di 1-3 arcmin in genere aggiunge solo pochi micron di errore sulla vite, mentre un riduttore a denti cilindrici aggiunge molte volte tale importo.

Domande frequenti