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Visualizações: 0 Autor: Editor do site Tempo de publicação: 20/04/2016 Origem: Site
As máquinas de controle numérico computadorizado (CNC) foram historicamente e principalmente desenvolvidas para obter um posicionamento preciso e preciso da ferramenta e da peça em relação uma à outra. Todo este sistema de posicionamento é simplesmente baseado nas coordenadas do espaço de trabalho ou envelope da máquina. Para atingir estas coordenadas de posicionamento ou movimentação da ferramenta e/ou mesa da máquina (ou peça), uma máquina CNC fornece comandos aos diversos acionamentos elétricos através de diversos códigos CNC e dados fornecidos pelo operador na forma de um programa de peça. Assim, a exatidão e a precisão destas máquinas CNC e, portanto, o desempenho das máquinas CNC dependem principalmente do movimento exato e preciso da ferramenta e/ou mesa da máquina (ou peça de trabalho) gerada por estes acionamentos elétricos e mecanismos associados. Esses movimentos da ferramenta ou peça ocorrem ao longo de algum eixo da máquina CNC e, portanto, os vários acionamentos elétricos que afetam esses movimentos são chamados de acionamentos de eixos. Para acionamentos de eixos, as máquinas CNC usam principalmente dois tipos de motores, a saber. Motores de passo e Servomotores . Cada uma dessas classes de motores possui diversas variantes e cada uma tem suas vantagens e desvantagens. Servomotores não são uma classe específica de motor, embora o termo servomotor seja frequentemente usado para se referir a um motor adequado para uso em sistemas de controle de malha fechada que requerem mecanismos de feedback. Um motor de passo é um motor acionado por pulso que altera a posição angular do rotor em etapas e é amplamente utilizado em sistemas de controle de posição de malha aberta de baixo custo que não requerem mecanismos de feedback. Este estudo fornece uma compreensão da tecnologia e das operações de motores de passo que ajudarão na sua seleção e possivelmente no avanço para melhorar ainda mais o desempenho das máquinas CNC.
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As máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado) revolucionaram a indústria de manufatura ao permitir operações de usinagem precisas e automatizadas. No coração destas máquinas sofisticadas estão vários tipos de motores que desempenham um papel crucial na condução do movimento dos eixos da máquina e na alimentação das ferramentas de corte. Compreender os diferentes tipos de motores utilizados em máquinas CNC é essencial tanto para os pesquisadores que buscam ampliar seus conhecimentos quanto para os potenciais compradores tomarem decisões informadas sobre em qual máquina investir. Nesta postagem do blog, exploraremos os tipos de motores mais comuns encontrados em máquinas CNC, suas características, vantagens e aplicações.
Os motores de fuso são responsáveis por acionar a ferramenta de corte em uma máquina CNC. Eles são projetados para girar a ferramenta em altas velocidades, fornecendo a força de corte necessária para remover material da peça. Os motores de fuso podem ser de acionamento direto ou acionados por correia, dependendo dos requisitos específicos da máquina.
Os motores de fuso são capazes de atingir velocidades de rotação extremamente altas, normalmente variando de alguns milhares a dezenas de milhares de rotações por minuto (RPM). Isto é essencial para o corte eficiente de vários materiais.
Eles devem fornecer torque suficiente em altas velocidades para garantir um corte suave e eficaz. Os requisitos de torque variam dependendo do tipo de material a ser usinado e do processo de corte.
Os motores de fuso precisam operar com alta precisão e estabilidade para minimizar vibrações e garantir usinagem precisa. Isso é crucial para obter acabamentos superficiais de alta qualidade e tolerâncias rígidas.
A rotação em alta velocidade dos motores do fuso permite a rápida remoção de material, aumentando a produtividade do Máquina CNC.
Os motores de fuso podem ser usados com uma variedade de ferramentas de corte, tornando-os adequados para diferentes operações de usinagem, como fresamento, furação e torneamento.
Ao fornecer rotação estável e precisa, os motores de fuso contribuem para a produção de peças usinadas de alta qualidade com excelente acabamento superficial.
Os motores de fuso são encontrados em todos os tipos de máquinas CNC que requerem operações de corte, incluindo centros de usinagem, tornos e retificadoras. Eles são usados em indústrias como automotiva, aeroespacial e manufatura em geral para a produção de componentes com formatos complexos e tolerâncias restritas.
Os servomotores são um dos tipos de motores mais utilizados em máquinas CNC. Eles são projetados para fornecer controle preciso sobre a posição, velocidade e torque dos eixos da máquina. Um sistema de servomotor normalmente consiste em um motor, um dispositivo de feedback (como um codificador) e um servoacionamento. O codificador monitora continuamente a posição do eixo do motor e envia essas informações de volta ao servoconversor, que então ajusta a saída do motor para manter a posição ou velocidade desejada.
Os servomotores podem atingir níveis extremamente elevados de precisão de posicionamento, muitas vezes na faixa de mícrons. Isso os torna ideais para aplicações que exigem tolerâncias rígidas, como fabricação aeroespacial e de dispositivos médicos.
Eles são capazes de acelerar e desacelerar rapidamente, permitindo mudanças rápidas no movimento da máquina. Isso é crucial para operações de usinagem de alta velocidade e reduz os tempos de ciclo.
Os servomotores podem fornecer torque consistente em uma ampla faixa de velocidades, garantindo uma operação suave e estável durante os processos de corte.
O feedback do codificador permite o controle de malha fechada, que corrige quaisquer erros na posição ou velocidade do motor. Isso resulta em operações de usinagem altamente precisas e repetíveis.
Os servomotores podem ser programados para seguir perfis de movimento complexos, tornando-os adequados para uma variedade de tarefas de usinagem, incluindo contorno, furação e fresamento.
Eles oferecem uma alta relação potência/peso, permitindo projetos de máquinas compactos e eficientes.
Os motores de passo são outro tipo importante de motor usado em máquinas CNC, especialmente em aplicações mais baratas e de menor precisão. Um motor de passo divide uma rotação completa em vários passos discretos, e cada passo corresponde a um deslocamento angular específico. O motor é controlado enviando uma série de pulsos elétricos aos enrolamentos do motor, com cada pulso fazendo com que o motor gire um passo.
Movimento Incremental: Os motores de passo movem-se em passos discretos, o que os torna fáceis de controlar e posicionar com precisão para tarefas simples.
Controle de Malha Aberta: Em muitos casos, os motores de passo podem operar sem um dispositivo de feedback, contando apenas com o número de pulsos enviados ao motor para determinar sua posição. Isso simplifica o sistema de controle e reduz custos.
Baixo custo: os motores de passo são geralmente mais baratos que os servo motores, o que os torna uma opção atraente para amadores e fabricantes de pequena escala com orçamento limitado.
Controle Simples: O mecanismo de controle direto dos motores de passo os torna acessíveis a usuários com conhecimento técnico limitado. Eles podem ser facilmente integrados em sistemas CNC básicos.
Torque de retenção: Os motores de passo podem manter sua posição sem consumir energia adicional, o que é útil para aplicações onde a máquina precisa manter uma posição fixa durante operações que não sejam de usinagem.
Autotravamento: Quando o motor é desligado, ele permanece em sua última posição devido às propriedades magnéticas do motor, proporcionando uma forma de autotravamento.
Os motores de passo são frequentemente usados em roteadores CNC de nível básico, impressoras 3D e fresadoras de pequeno formato. Eles são adequados para tarefas como gravação, fresamento simples de materiais macios e operações básicas de posicionamento onde a alta precisão não é o requisito principal.
Os motores lineares são um tipo relativamente novo de tecnologia de motores que está sendo cada vez mais utilizado em máquinas CNC de alto desempenho. Em vez de converter energia elétrica em movimento rotacional como os motores tradicionais, os motores lineares produzem diretamente movimento linear. Isso elimina a necessidade de componentes de transmissão mecânica, como correias, polias e fusos de esferas, resultando em um sistema de acionamento mais direto e eficiente.
Os motores lineares podem atingir velocidades e acelerações extremamente altas, superando em muito as dos sistemas motorizados tradicionais. Isto permite o movimento rápido dos eixos da máquina e reduz os tempos de ciclo.
Sem a folga mecânica e a conformidade associadas aos componentes de transmissão tradicionais, os motores lineares oferecem precisão de posicionamento e repetibilidade excepcionais.
Como há menos peças móveis e não há necessidade de lubrificação dos componentes da transmissão mecânica, os motores lineares requerem menos manutenção e têm maior vida útil.
A natureza de acionamento direto dos motores lineares elimina as perdas de energia e as ineficiências mecânicas associadas aos sistemas de acionamento tradicionais, resultando em maior eficiência geral.
Os motores lineares fornecem movimento suave e sem vibração, o que é benéfico para aplicações que exigem acabamentos superficiais de alta qualidade e usinagem precisa.
A ausência de componentes de transmissão mecânica permite um projeto de máquina mais compacto e leve, o que pode ser vantajoso em algumas aplicações.
Concluindo, a escolha do motor em uma máquina CNC depende de vários fatores, incluindo precisão, velocidade, torque e custo necessários. Os servomotores oferecem alta precisão e flexibilidade, tornando-os adequados para aplicações de ponta. Os motores de passo são uma opção mais econômica para tarefas menos exigentes. Os motores de fuso são essenciais para acionar a ferramenta de corte, enquanto os motores lineares fornecem desempenho de alta velocidade e alta precisão em máquinas CNC avançadas.
No âmbito das máquinas CNC (Controle Numérico Computadorizado), o motor do fuso é um componente crucial que impacta diretamente o processo de usinagem. Diferentes tipos de motores de fuso são usados, cada um com seu próprio conjunto de vantagens e desvantagens.
Os motores de fuso acionados por correia são geralmente mais acessíveis em comparação com outros tipos. O mecanismo de correia é um componente relativamente simples e barato, que auxilia na redução do custo geral da máquina CNC. Isso os torna uma escolha popular para fabricantes de pequena escala e amadores com orçamento limitado.
A correia atua como um amortecedor entre o motor e o fuso. Pode absorver e amortecer as vibrações geradas durante o processo de usinagem. Como resultado, a ferramenta e a peça sofrem menos vibração, levando a melhores acabamentos superficiais nas peças usinadas.
Alterando os tamanhos das polias do motor e do fuso, é possível atingir uma ampla faixa de velocidades do fuso. Essa flexibilidade permite que diferentes operações de usinagem, como desbaste e acabamento, sejam realizadas na mesma máquina com relativa facilidade.
Há uma certa perda de potência no sistema acionado por correia devido ao atrito entre a correia e as polias. Esta perda de potência reduz a eficiência geral do motor do fuso, o que pode ser uma preocupação em aplicações de usinagem de alta potência.
As correias precisam ser inspecionadas regularmente quanto a desgaste e tensão. Com o tempo, as correias podem esticar ou desgastar, o que pode exigir substituição. Além disso, as polias também precisam ser mantidas para garantir o alinhamento adequado e o bom funcionamento.
Os sistemas acionados por correia têm limitações em termos da quantidade de torque que podem transmitir. Em aplicações onde é necessário alto torque, como usinagem pesada de materiais duros, acionamento por correia motores de fuso podem não ser a melhor escolha.
Como não existem componentes intermediários, como correias ou engrenagens, os motores de fuso de acionamento direto têm maior eficiência de transmissão de potência. Isso significa que mais energia elétrica fornecida ao motor é convertida em energia mecânica no fuso, resultando em menor consumo de energia.
Os motores de fuso de acionamento direto oferecem excelente precisão e rigidez. A conexão direta entre o motor e o fuso elimina a folga e os problemas de conformidade associados aos sistemas acionados por correia ou por engrenagem. Isso leva a uma usinagem mais precisa e melhor repetibilidade.
Esses motores são capazes de atingir velocidades de fuso muito altas, o que é essencial para operações de usinagem em alta velocidade. A usinagem em alta velocidade pode reduzir significativamente o tempo de usinagem e melhorar o acabamento superficial das peças.
Alto custo: motores de fuso de acionamento direto são mais caros de fabricar e comprar. A tecnologia avançada e a engenharia precisa exigidas para sistemas de acionamento direto contribuem para o custo mais elevado. Isto pode ser uma barreira significativa para alguns fabricantes de pequena escala.
Geração de Calor: O acoplamento direto do motor ao fuso significa que o calor gerado pelo motor é transferido diretamente para o fuso. Isto pode causar expansão térmica, o que pode afetar a precisão do processo de usinagem. Freqüentemente, são necessários sistemas de resfriamento especiais para gerenciar o calor, aumentando a complexidade e o custo da máquina.
Torque limitado em baixas velocidades: Os motores de fuso de acionamento direto podem ter saída de torque limitada em baixas velocidades. Isto pode ser um problema em aplicações onde é necessário alto torque em baixas velocidades de rotação, como ao iniciar uma operação de corte pesado.
Os motores de fuso acionados por engrenagem são capazes de transmitir altos níveis de torque. Isso os torna adequados para operações de usinagem pesada, como fresamento de peças grandes ou corte de materiais duros como aço.
O sistema de engrenagens oferece uma vantagem mecânica, permitindo que o motor opere em uma faixa de velocidade mais eficiente e, ao mesmo tempo, forneça a velocidade necessária do fuso. Isso pode melhorar o desempenho geral da máquina CNC.
As engrenagens podem gerar uma quantidade significativa de ruído e vibração durante a operação. Isto pode não só ser um incômodo na oficina, mas também afetar a qualidade das peças usinadas. Podem ser necessárias medidas adicionais para reduzir os níveis de ruído e vibração.
Os sistemas acionados por engrenagem são mais complexos do que os sistemas acionados por correia e requerem manutenção mais frequente e detalhada. As engrenagens precisam ser lubrificadas regularmente e quaisquer sinais de desgaste ou danos precisam ser resolvidos imediatamente para evitar falhas no sistema.
Em comparação com os motores de fuso de acionamento direto, os motores de fuso acionados por engrenagem têm uma faixa de velocidade mais limitada. Alterar a relação de transmissão para atingir velocidades diferentes pode ser um processo complexo e demorado.
