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Centros de usinagem de pórtico CNC acionados por correia: como o trem de força decide o desempenho

Centros de usinagem de pórtico / trem de força

Centros de usinagem de pórtico CNC acionados por correia: o que o trem de força realmente decide

A redução da correia em um pórtico é uma decisão de torque e inércia, não um atalho. Veja como ele remodela a precisão, a manutenção e a maneira como você especifica uma máquina para trabalhos de peças grandes.

A resposta curta: a redução da correia é uma estratégia de torque

Quando um construtor coloca uma correia entre o servo e o parafuso esférico de um eixo do pórtico, o primeiro motivo geralmente é a multiplicação do torque, em vez da economia de custos. Um servo que aciona diretamente um trilho transversal pesado deve fornecer a força de corte e a inércia de tudo o que move. Adicione uma redução de dois para um ou três para um e o motor vê cerca de metade ou um terço da carga refletida enquanto gira mais rápido, onde funciona com mais eficiência.

Três consequências aparecem no chão de fábrica:

Um servo menor e mais leve pode fornecer o mesmo impulso, o que reduz a massa que o próprio eixo tem para acelerar.
A menor demanda de torque coloca menos calor nos rolamentos axiais durante cortes longos e contínuos.
A conformidade entra no sistema, portanto a rigidez dinâmica agora depende da largura da correia, do perfil do dente e da tensão.

A operação é simples: mais margem de torque, um pouco menos de rigidez e um consumível que deve ser tensionado corretamente e substituído dentro do prazo. Em um pórtico com viga de três ou quatro metros, onde o trilho móvel e o aríete dominam o caso de carga, esse comércio geralmente favorece a correia.

Quatro opções de acionamento e onde fica a redução da correia

A seleção do acionamento em um pórtico raramente é uma decisão única. Os eixos de longo curso, o trilho transversal e o aríete podem usar, cada um, uma solução diferente e uma máquina pode misturá-los.

Configurações de acionamento utilizadas em centros de usinagem tipo pórtico CNC; as figuras descrevem o comportamento típico e a escolha final depende do comprimento do eixo, da massa móvel e do dimensionamento do servo.
Configuração da unidade	Uso típico de pórtico	Pontos fortes	O que assistir
Parafuso de esfera de acoplamento direto	Trilho transversal, aríete, eixos curtos	Alta rigidez, poucas peças de desgaste	Servo grande para viagens longas, aquecimento do parafuso e limites de velocidade crítica
Parafuso de esfera com correia reduzida	Eixos X e Y, curso médio a longo	Multiplicação de torque, servo menor, separação térmica	Tensão e alinhamento, substituição periódica da correia
Cremalheira e pinhão helicoidal	Curso muito longo, vigas pesadas	Viagens quase ilimitadas, alto impulso	Configuração de pré-carga, lubrificação, desgaste das engrenagens ao longo dos anos
Motor linear	Especiais de alta velocidade ou alta precisão	Sem contato mecânico, aceleração muito alta	Custo, resfriamento, sensibilidade a chips e poeira

Leia a tabela tendo em mente a peça de trabalho, em vez de preferir uma tecnologia. Uma placa de molde que precisa de uma superfície espelhada recompensa a rigidez e a estabilidade térmica. Uma peça estrutural de alumínio com centenas de furos recompensa a aceleração e o posicionamento rápido. Uma soldagem de aço pesado recompensa a margem de impulso e o amortecimento. Os fusos de esferas com correia reduzida ficam no meio dessa faixa e continuam sendo a resposta mais comum para eixos de pórtico entre aproximadamente dois e cinco metros de percurso.

A estrutura vem em primeiro lugar: uma correia não consegue consertar uma máquina macia

Nenhum trem de força compensa uma estrutura que desvia sob corte. A rigidez de um pórtico vem da cama, das colunas, do trilho transversal e da orientação do aríete; a correia transmite apenas o que a estrutura pode absorver. É por isso que vale a pena saber quem funde e usina os componentes básicos, e não apenas quem monta a máquina.

A Jiangsu Chuangjia Machinery, fundada em 2000 dentro do grupo Nantong Zhongnan Intelligent Technology, trabalha em um parque de produção de cerca de 100.000 metros quadrados com mais de 380 funcionários, incluindo 30 engenheiros seniores e 20 engenheiros de P&D. O grupo administra sua própria fundição, oficina de chapas metálicas e oficina de pintura, além de um instituto de pesquisa de retificadoras e um escritório de design CAD.

As peças fundidas produzidas internamente e usinadas no local são importantes aqui, porque a geometria da base e das superfícies de montagem do trilho é definida antes da montagem, em vez de corrigida após a entrega. O mesmo princípio é abordado nesta nota sobre como as peças de base rígidas proporcionam precisão de usinagem .

Os nomes dos modelos dentro da linha de pórticos já sinalizam a estrutura: o DLM4027 com uma viga transversal que se move verticalmente, o ZNLM8030 em um layout de coluna dupla e o ZNLM4025 como uma plataforma para serviço pesado. O exemplo de acionamento por correia é o ZNLM3023, que utiliza transmissão por correia em seus eixos de alimentação: um grande envelope de trabalho, massa móvel que de outra forma precisaria de servos superdimensionados e motores colocados onde possam ser reparados.

Ao avaliar uma máquina deste tipo, solicite a relação motor-parafuso, o perfil e a largura da correia e o intervalo de retensão recomendado. Esses três números dizem mais sobre o comportamento diário do que um valor máximo de deslocamento rápido.

Tipo de correia, tensão e vida útil

A correia é a parte menos dispendiosa do trem de força e a fonte mais comum de dimensões flutuantes. A maioria dos construtores usa um perfil de dente curvilíneo em uma seção HTD ou AT, dimensionado por passo e largura. A contagem de dentes na polia pequena define o ângulo de enrolamento: poucos dentes e a correia desliza sob o impulso máximo; muitos dentes e a relação se tornam impraticáveis.

Pontos de inspeção após a primeira semana de produção

Tensão, medida com um medidor e não por tato, no valor especificado para esse eixo.
Alinhamento da polia em ambos os planos, pois um pequeno erro angular desgasta a borda da correia e aparece como um erro periódico uma vez por revolução.
Condição da polia, se houver, e se for flangeada ou plana.
Alongamento inicial, porque a maioria das correias assenta nas primeiras cem horas de funcionamento.
Contaminação por névoa de líquido refrigerante e cavacos finos, que são abrasivos nos dentes da correia.

Nota prática: uma transmissão por correia não remove a folga, ela se desloca onde a folga pode aparecer. Verifique o travamento da polia do motor, depois a correia e depois a porca do parafuso, nesta ordem, sempre que uma máquina começar a perder posição na reversão.

Combinando o Drive com a Peça de Trabalho

Chuangjia lista safira, automotiva, novas energias e fabricação de moldes entre as indústrias que suas máquinas atendem, e esses quatro campos tensionam um pórtico de maneiras diferentes.

A safira e outros materiais duros e quebradiços recompensam mais a rigidez e o movimento suave do que a velocidade bruta, porque o lascamento das bordas e a qualidade da superfície são os fatores limitantes. O trabalho de molde recompensa a precisão do contorno em longas passagens de acabamento. As peças automotivas e de novas energias geralmente são de alumínio, onde a aceleração, o tempo de troca de ferramenta e o escoamento de cavacos são mais importantes. O aço pesado e o ferro fundido recompensam a margem de empuxo e o amortecimento, que é onde uma plataforma de pórtico para serviço pesado ganha seu custo.

Características angulares e superfícies tridimensionais que não podem ser alcançadas em três eixos precisam de uma resposta diferente. Um pórtico de cinco eixos como o ZNLM2214 adiciona dois eixos rotativos à mesma plataforma estrutural, de modo que o trem de transmissão linear ainda precisa ser dimensionado para a massa extra e para o fato de que a ponta da ferramenta pode ficar longe do trilho.

Um cuidado se aplica a todos os quatro setores: execute o teste de aceitação com dados de corte que se assemelhem à peça de produção, e não com uma passagem de acabamento leve escolhida porque produz um relatório limpo.

Uma lista de verificação de aquisição para máquinas de pórtico acionadas por correia

Antes de aprovar um pedido de compra, obtenha o seguinte por escrito. Essas questões não são glamorosas e decidem se a máquina ainda mantém tolerância no terceiro ano.

Descrição do acionamento eixo por eixo, incluindo relação da correia, perfil da correia e contagem de dentes da polia.
Valores de posicionamento e repetibilidade por eixo, com padrão de teste e condições ambientais indicadas.
Intervalo de retensão recomendado, valor de tensão e tipo de medidor usado para verificá-lo.
Lista de peças de reposição com prazos de entrega para correias, polias e rolamentos axiais.
Informações de rigidez para a base, coluna e trilho transversal, ou pelo menos peso da peça fundida e classe do material.
Um protocolo de teste de corte pesado que representa sua taxa de remoção de material.

Fique atento para: uma especificação de correia citada apenas como marca e número de peça, sem relação e dados de polia. A proporção determina o impulso e a resolução; o número da peça por si só não diz nada sobre como o eixo se comportará.

Duas máquinas de pórtico com envelopes idênticos e opções de controlador idênticas podem se comportar como máquinas diferentes, porque uma foi especificada em torno de uma peça real e a outra foi especificada em torno de um preço-alvo.

O que segurar

Eixos acionados por correia em um centro de usinagem de pórtico CNC são uma escolha deliberada de engenharia: eles ganham margem de empuxo, permitem servos menores e mantêm o calor do motor longe do parafuso. Em troca, a máquina pede a tensão correta, um ambiente de trabalho limpo e um cronograma de manutenção que alguém realmente siga.

Julgue a unidade junto com a estrutura. Pergunte quem molda a base, como as superfícies dos trilhos são usinadas e qual intervalo de retensão o construtor recomenda. Respostas específicas significam que é improvável que o cinto seja a parte que limita sua tolerância; respostas vagas significam que nenhuma configuração de unidade resgatará a instalação.

Como é bom: um construtor que entrega a relação da correia, o valor da tensão e o intervalo de retensão na entrega já mostrou que o eixo foi especificado em vez de montado a partir do que estava na prateleira.