Alta precisión gracias a la tecnología rotativa de accionamiento directo

Considere las mesas giratorias de accionamiento directo y alta precisión cuando aplique la capacidad de mecanizado de cuarto eje en el taller.

 

El encóder se monta en el interior de la carcasa de las mesas de accionamiento directo. Tiene una resolución de ± 0,077 segundos de arco.

 

La especificación de precisión de ± 3 segundos de arco con una repetibilidad de ± 2 segundos de arco para este plato divisor de accionamiento directo se verifica mediante medición láser de precisión.

 

Las ventajas de aplicar la capacidad de mecanizado de cuarto eje al taller son evidentes, especialmente cuando se requiere una alta precisión, ±3 arcosegundos y ±2 arcosegundos de repetibilidad. La pregunta es: ¿qué tipo de mesas giratorias deberían considerarse? Este artículo defiende la tecnología de accionamiento directo aplicada a las mesas giratorias de alta precisión.

 

Una mesa giratoria de accionamiento directo consta de carcasa, rodamientos, un encóder y un husillo que utiliza un rotor de motor de par de CC de imanes permanentes de tierras raras de alta energía envuelto sobre sí mismo, a veces denominado motor de husillo integral. El encóder se monta directamente en el husillo para proporcionar información de posición.

 

La precisión del posicionamiento sólo está limitada por la resolución del encóder y la concentricidad de éste con respecto al husillo y sus rodamientos. Un ejemplo es un sistema Hardinge que proporciona una resolución de ± 0,077 segundos de arco en el encóder para un posicionamiento de precisión y repetibilidad.

 

La holgura queda prácticamente eliminada en un sistema de transmisión directa, ya que no se utiliza una de las fuentes potenciales de dicha holgura (los engranajes directos). Por lo tanto, no existen acoplamientos conformes entre el motor y la carga.

 

Además, como no hay engranajes entre el motor y la carga, no hay holgura. En consecuencia, la ganancia del servo (rigidez) puede ser alta sin preocuparse por la inestabilidad del servo. Y puesto que no hay holgura, el movimiento bidireccional se puede hacer sin la necesidad de compensar el error de holgura.

 

La velocidad de posicionamiento sólo está limitada por el par disponible para acelerar la inercia de la carga (pieza) que se va a posicionar. Los modelos de estos tipos de mesas giratorias permiten alcanzar aceleraciones y velocidades de posicionamiento muy elevadas. Estas altas aceleraciones/desaceleraciones son las mismas que se observan con los motores lineales de CC que se utilizan como accionamientos de ejes en algunas máquinas herramienta.

 

Las únicas pérdidas que generan calor son las del motor y las de los rodamientos. Sin embargo, los motores de par de corriente continua de imán permanente sin escobillas suelen funcionar con un 90% (o más) de eficiencia. El sistema rotativo de accionamiento directo utilizado en estas mesas giratorias se diseñó con un ciclo de trabajo continuo predecible a una determinada salida de par.

 

Existen dos ciclos de funcionamiento continuo. Uno es cuando el motor funciona en el aire sin aplicar líquido refrigerante. Cuando se aplica líquido refrigerante, se dispone de un ciclo de servicio continuo (24 horas al día, 365 días al año) con un par nominal superior.

 

Para todos los fines prácticos, no se utilizará una mesa de esta manera, por lo que los ciclos de trabajo intermedio que utilizan mucho más par que la clasificación continua hasta el par máximo disponible se pueden utilizar sin mucha preocupación. Si se necesita líquido refrigerante para las cargas generadas por el taladrado descentrado u otros ciclos de trabajo rigurosos, basta con conectar una línea de líquido refrigerante estándar a la carcasa, utilizando el suministro de líquido refrigerante de la máquina existente.

 

Otra ventaja de las mesas giratorias de accionamiento directo es que si se realiza un movimiento de posición con la intención de cortar mientras está parado, puede que no sea necesario sujetar el husillo. Si las fuerzas de corte que se van a aplicar están dentro del par disponible del motor, el servomotor mantendrá la posición con suficiente rigidez para permitir el corte, ya que la elasticidad del sistema de accionamiento directo es insignificante.

 

Se trata de un enfoque diferente al de los sistemas de engranajes tradicionales que utilizan un servomotor en el extremo de un varillaje de transmisión de potencia. Con el sistema de accionamiento directo, después del corte, al no haberse aplicado ninguna mordaza, no hay que esperar a que ésta se suelte, por lo que el movimiento hasta la siguiente posición programada será más rápido.

 

Los centros de mecanizado CNC disponibles actualmente en el mercado suelen tener recorridos de eje rápidos, ya que los fabricantes de máquinas han intentado reducir el tiempo que una máquina no está en el corte y aumentar la cantidad de material extraído. Si los recorridos de los ejes de la máquina son más rápidos que las velocidades de posicionamiento disponibles de la unidad rotativa, la máquina estará a menudo esperando a que la unidad se posicione.

 

Cuanto más rápido pueda moverse una unidad rotativa de una posición a otra, menos tiempo estará esperando la máquina para cortar y más rápido será el tiempo de ciclo. El sistema rotativo de accionamiento directo del cuarto eje de Hardinge es capaz de alcanzar velocidades de indexación de hasta 4.200 grados por segundo. La tecnología rotativa de accionamiento directo más rápida proporciona velocidades que aprovechan los recorridos más rápidos de los ejes, pero también ofrece la posibilidad de realizar mecanizados bidireccionales complejos a velocidades más rápidas de lo que se puede hacer normalmente en los sistemas de engranajes.

 

Estos sistemas rotativos están disponibles no sólo para Bridgeport, sino también para la mayoría de centros de mecanizado de otras marcas. Está diseñado para aprovechar la programación "look-ahead" cuando se integra en máquinas con esa capacidad.

 

a tecnología rotativa de accionamiento directo puede no ser la respuesta para todas las aplicaciones, por supuesto, pero cuando se ajusta a la aplicación, producirá resultados extraordinarios y permitirá al usuario mantenerse a la vanguardia de la productividad. Su posicionamiento de alta precisión y su repetibilidad han abierto la puerta a trabajos que antes estaban fuera de su alcance, o a trabajos que se perdían ante competidores que simplemente podían hacer el trabajo más rápido.

Fuente: Mecanizado de producción