Planetárny verzus čelný prevod: Lepšia kontrola vôle pre CNC servosystémy

Na CNC obrábacom centre prispieva redukcia s vôľou 3 oblúkové minúty k chybe polohovania približne 0,26 mm pri polomere nástroja 300 mm, keď os obráti smer. To stačí na vytlačenie presného dielu z tolerancie a zanechanie viditeľných stôp po nástroji na hotovom povrchu. Voľba medzi planétovou prevodovkou a reduktorom s čelným ozubením nie je o nákladoch alebo pohodlí. Ide o to, či váš servosystém dokáže udržať prikázanú polohu, diel po diele.

Čo znamená riadenie vôle v CNC servo systémoch

Riadenie vôle oddeľuje os serva, ktorá drží polohu, od osi, ktorá sa pri každej zmene smeru vychýli z tolerancie.

Vôľa je uhlová medzera medzi vstupným a výstupným ozubeným kolesom pri zmene smeru otáčania. Táto medzera vytvára mŕtvu zónu v polohovej slučke. Servomotor musí spotrebovať túto medzeru predtým, ako sa výstup pohne, a výsledná chyba polohy sa priamo mení s uhlom vôle a polomerom zaťaženia.

Praktický dopad na CNC obrábanie sa prejavuje v troch oblastiach:

• Presnosť polohovania: Os môže pristáť kdekoľvek v pásme vôle, takže opakované pohyby na rovnakú súradnicu prinášajú rôzne výsledky.
• Presnosť kontúrovania: Počas kruhovej interpolácie dráha nástroja zobrazuje značky zotrvania pri zmene smeru.
• Povrchová úprava: Mikrovibrácie vyvolané vôľou zanechávajú na hotových povrchoch stopy chvenia.

Vôľa tiež mení, ako sa servo slučka správa. Keď má pohonný systém vôľu, ovládač vidí medzeru medzi prikázanou polohou a skutočnou polohou. Aby sa zabránilo oscilácii, musí sa znížiť zosilnenie, čo spomaľuje odozvu. Aj keď stroj neprodukuje šrot, vyrába diely pomalšie, ako by mohol.

Planetárna prevodovka: Dizajn s nízkou vôľou

Presné planétové prevodovky poskytujú vôľu 1-3 uhlové minúty, čo z nich robí predvolenú voľbu pre CNC servo osi.

Kľúčovým dôvodom je architektúra zdieľania zaťaženia planétovej prevodovky. Viaceré planétové kolesá sú v zábere s centrálnym kolesom a korunovým kolesom súčasne a rozdeľujú krútiaci moment medzi niekoľko zubových kontaktov namiesto jedného. To znižuje vychýlenie zubov pri zaťažení a poskytuje jemnejšiu kontrolu nad stredovými vzdialenosťami počas montáže.

Nízka vôľa v planétovej prevodovke pochádza z troch výrobných faktorov: riadená geometria zubov, presné stredové vzdialenosti a zostava založená na podložke alebo predpätí. Brúsené ozubené kolesá so starostlivo kontrolovanými profilmi zubov a toleranciami nosiča udržujú vôľu konzistentnú počas celej výrobnej série.

Pre a planétová prevodovka so servomotorom Na udržanie presnosti počas životnosti je najdôležitejšia kvalita výroby a kontrola tolerancie montáže. V BEITTO séria AHL využíva špirálovú geometriu zubov a presne brúsené prevody na udržanie konzistentnej vôle a zároveň zlepšuje nosnosť a tichú prevádzku. Pre výrobcu strojov záleží na opakovateľnosti viac ako na dokonalom prototype – každá os sa musí správať rovnako.

Ďalším faktorom je tepelná stabilita. Keď sa planétová prevodovka počas prevádzky zahrieva, skriňa sa rozširuje a menia sa vôle prevodov. Dobre navrhnutý planétový reduktor si zachováva rozsah vôle v rámci pracovného teplotného okna stroja, zatiaľ čo ostruhový reduktor s väčšími vôľami sa pri zmenách teploty posúva viac.

Prevodovka s špirálovým ozubením Planetárna redukcia série AHL pre servomotor Planétové reduktory boli pre svoj výkon široko používané v mnohých priemyselných odvetviach. Ich unikátne navrhnuté špirálové prevody zaisťujú extrémne hladký chod a nízku hlučnosť... Zobraziť produkt →

Reduktor čelného prevodu: Hranice jednoduchého prevodu

Reduktory s čelným ozubením zvyčajne vykazujú vôľu 5-15 uhlových minút a medzera sa zväčšuje opotrebením, pretože každý stupeň pridáva svoju vlastnú vôľu zubov.

Reduktor s čelným ozubením používa jednoduché páry ozubených kolies s paralelnou osou. Každý stupeň má presne jeden záber ozubených kolies a celková vôľa je súčtom vôle zubov vo všetkých stupňoch. Pretože zuby zaberajú v jednom bode, koncentrácia zaťaženia je vysoká a zuby musia byť väčšie, aby uniesli rovnaký krútiaci moment.

Cenová výhoda je skutočná. Bez planétového nosiča, bez ozubeného venca a bez interného zdieľania zaťaženia sú výrobné náklady na Nm nižšie. Pre dopravníky, jednoduché indexovacie stoly a nekritické podávače má kompromis zmysel.

Problém pre CNC systémy je, že vôľa v ozubenom reduktore nie je statická hodnota. Ako sa ozubené kolesá opotrebúvajú, vôľa sa mení a charakteristika servo slučky sa mení. Servosystém vyladený na jednu hodnotu vôle sa stane pohyblivým cieľom, keď sa táto hodnota posunie. Nakoniec budete prelaďovať pohony, znižovať rýchlosti posuvu alebo akceptovať nižšiu presnosť – nič z toho nie je prijateľné na stroji určenom na presnú prácu.

Porovnanie vedľa seba: ktoré prináša lepšiu kontrolu vôle

Pre CNC servosystémy poskytuje planétová prevodovka lepšiu reguláciu vôle ako reduktor s čelným ozubením v každej osi, ktorá vykonáva polohovanie alebo kontúrovanie.

Nižšie uvedená porovnávacia tabuľka ukazuje typické rozdiely v metrikách, ktoré sú dôležité pre CNC servopohony.

Tabuľka a tabuľka spolu rozprávajú rovnaký príbeh. Planétová prevodovka sa nachádza v rozsahu 1-3 uhlových minút, čo je rozsah špecifikovaný výrobcami CNC strojov pre presné osi. Ostruhový reduktor začína na 5 uhlových minút a dosahuje 15 uhlových minút.

Torzná tuhosť je dôležitá rovnako ako vôľa. Reduktor, ktorý sa krúti pri zaťažení, prispieva k chybe polohovania, aj keď sú ozubené kolesá v kontakte. Planétové prevodovky majú vyššiu tuhosť, pretože planétové kolesá sú podopreté na oboch koncoch v unášači. Reduktor s čelným ozubením má konzolový alebo obkročný pár ozubených kolies, ktorý je menej tuhý.

Ako si vybrať správnu redukciu pre vašu CNC os

Vyberte si presnú planétovú prevodovku pre akúkoľvek CNC os, ktorá umiestňuje alebo kontúruje, a vyberte si flexibilnú prevodovku pre osi, ktoré potrebujú 1 oblúkovú minútu alebo lepšiu.

Pravidlo výberu závisí od úlohy osi:

• Ak os posúva rezný nástroj a ovplyvňuje kvalitu dielu, reduktor musí udržiavať vôľu pod 3 uhlové minúty.
• Ak os drží otočný stôl, požiadavka je ešte prísnejšia – uprednostňuje sa 1 uhlová minúta alebo menej.
• Ak je os pomocná, napríklad ventil chladiacej kvapaliny alebo svorka, môže byť prijateľný redukčný prvok.

Kedy možno použiť reduktor s čelným ozubením

Os podávania s guľôčkovou skrutkou, ktorá meria polohu na skrutke, je jedným z prípadov, keď kódovač uzatvára slučku na skrutke, nie na reduktore. Ďalšia pomocná os, ktorá neovplyvňuje kvalitu dielu. Lacný stroj, kde povrchová úprava a presnosť obrysu nie sú primárnymi požiadavkami, môže tiež ospravedlniť zníženie nákladov na redukciu ostrohy.

Keď potrebujete flexibilný reduktor

Pre najnáročnejšie osi poskytujú flexibilné reduktory 1 uhlovú minútu alebo lepšiu. Séria BEITTO BSHF využíva flexspline, ktorý sa elasticky deformuje, aby zapadol do záberu ozubeného kolesa, čím sa eliminuje vôľa zubov a poskytuje sa vysoká torzná tuhosť. Efektívne stratégie na zníženie vratnej vôle v týchto jednotkách sú podrobne uvedené v technických zdrojoch spoločnosti.

Séria BSHF Flexibilná prevodovka Séria BSHF Flexibilná prevodovka adopts a large-diameter hollow shaft design with a compact structure, and effectively reduces the overall weight. The thin body desig... Zobraziť produkt →

Pravouhlé a kompaktné konfigurácie

Pre CNC systémy, kde motor musí sedieť kolmo na poháňanú os, je potrebná pravouhlá redukcia. Špirálový úkosový reduktor série TDXR s nízkou vôľou zachováva presnosť a zároveň umožňuje kompaktnú stopu stroja.

Séria TD-XR Vysoká účinnosť Redukcia špirálového kužeľového prevodu s nízkou vôľou ● Rôzne možnosti výstupného hriadeľa ● Vysoký krútiaci moment ● Vysoká účinnosť ● Dlhá životnosť ● Nízka vôľa ● Bezúdržbové ● Flexibilné rozmery inštalácie Zobraziť produkt →

V mnohých aplikáciách CNC je redukcia inštalovaná medzi servomotorom a guľôčkovou skrutkou. Celková chyba polohovania je súčtom vôle reduktora a axiálnej vôle guľôčkovej skrutky. Presný planétový reduktor s vôľou 1-3 uhlové minúty zvyčajne pridáva len niekoľko mikrónov chyby na skrutke, zatiaľ čo ostruhový reduktor pridáva niekoľkonásobok tohto množstva.

Často kladené otázky