Прецизионный планетарный редуктор для станков с ЧПУ —
Привод поворотного стола, оси B и портальной рейки.

В обрабатывающем центре с ЧПУ используются три принципиально разных типа сервоприводов, каждый из которых предъявляет разные требования к планетарному редуктору. Понимание того, какой тип привода вы выбираете — и какие основные требования к его характеристикам предъявляются — предотвращает наиболее распространенную ошибку выбора, характерную для корейских производителей станков с ЧПУ: применение одинаковой спецификации P0 ко всем осям, когда P0 необходимо только для двух или трех из них, или, наоборот, допущение накопленного люфта на поворотной головке оси B путем выбора конфигурации со сложным внешним коническим скосом.

Существует три типа приводов и их основные технические характеристики:

Для каждого станка с ЧПУ с планетарным редуктором заданный люфт должен определяться исходя из допуска детали, а не выбираться из каталога по умолчанию. Последовательность вычислений следующая: люфт редуктора в угловых минутах → угловой люфт на поверхности стола → линейная погрешность размеров в точке резания заготовки. Эта последовательность должна быть замкнута в пределах допустимого диапазона допусков детали, учитывая все остальные источники погрешностей станка.

Сопоставление классов допусков ISO: Для отверстия ISO H7 диаметром 50 мм (допуск ±0,025 мм в целом) вклад люфта от редуктора поворотного стола не должен превышать 30–40% от общего допустимого отклонения — с учетом других источников погрешности (биение шпинделя, температурный дрейф, позиционирование оси подачи). Как правило, это означает, что вклад люфта должен оставаться ниже ±0,008–±0,010 мм — чего можно достичь только при P0 ≤ 1 угловой минуты при стандартных радиусах поворотного стола корейских станков с ЧПУ 100–200 мм.

Для тяжелых поворотных столов, работающих с большими стальными плитами или заготовками нестандартных размеров, где требования к моменту зажима превышают возможности прецизионного диапазона AFH/AB, EP-AH New Line series При зазоре 1–2 угловые минуты достигается выходной крутящий момент до 9585 Н·м в рамах с диаметром корпуса до 450 мм. Данная спецификация 1–2 угловые минуты достаточна для тяжелых допусков конструкционной стали (IT9–IT10), где геометрия заготовки более грубая, чем вклад зазора редуктора.

Тип заготовки → Требуемый люфт → Корейская серия EverPower

На 5-осевом обрабатывающем центре с ЧПУ ось B наклоняет шпиндельную головку для одновременной обработки по пяти осям. Сервомотор обычно устанавливается горизонтально внутри колонны станка; его выходной сигнал должен приводить в движение механизм наклона под углом 90° к оси колонны. Такая компоновка требует использования углового редуктора, а люфт этого редуктора напрямую определяет точность углового позиционирования шпиндельной головки, что, в свою очередь, напрямую влияет на точность размеров заготовки.

Корейские 5-осевые обрабатывающие центры для аэрокосмической и автомобильной промышленности указывают точность углового позиционирования по оси B в диапазоне от ±0,005° до ±0,010° (от 0,3 до 0,6 угловых минут). Это означает, что допустимый люфт редуктора для привода по оси B составляет ≤0,3–0,6 угловых минут, что требует использования редуктора P0 или лучше. Добавление внешней пары конических зубьев после встроенного редуктора P0 приводит к дополнительному люфту в 3–5 угловых минут, в сумме — к 4–6 угловым минутам, что в 10 раз превышает спецификацию. Требование к точности по 5 осям просто недостижимо при использовании составной внешней конфигурации.

Он Интегрированная серия угловых элементов EP-ABR Эта проблема решается измерением люфта P0/P1/P2 на выходном валу под прямым углом с учетом использования конической направляющей. Подтвержденный случай в Корее: EP-ABR090 P1 i=25, пятиосевой обрабатывающий центр, наклонная головка по оси B. Люфт при поставке: 2,4 угловых минуты, измеренный на выходном валу. 19 месяцев непрерывной работы на 3 станках у субподрядчика аэрокосмической отрасли в Сихыне, ни одной заявки на доработку из-за люфта.

Проблема износа шестерни

В реечно-зубчатой ​​линейной передаче боковые поверхности зубьев шестерни изнашиваются о рейку в течение миллионов циклов зацепления. На корейских портальных обрабатывающих центрах аэрокосмической отрасли, работающих с максимальной подачей 120 м/мин в трехсменном режиме, износ боковых поверхностей зубьев шестерни достигает порога замены через 4–6 месяцев. Это не проблема качества продукции — это неотъемлемое трибологическое следствие геометрии контакта рейки и шестерни в условиях высокой цикличности и больших нагрузок.

Экономический вопрос заключается не в том, изнашивается ли шестерня — она изнашивается, — а в том, сколько времени занимает процедура замены и требуется ли повторная калибровка станка после каждой замены. При обычном шлицевом или шпоночном соединении между выходным валом редуктора и шестерней замена шестерни включает в себя: отсоединение тросов серводвигателя, снятие редуктора с каретки, извлечение изношенной шестерни из шлицевого или шпоночного соединения (требуется специальный инструмент для извлечения), запрессовку новой шестерни на соединение, повторную установку редуктора, повторное подключение серводвигателя и выполнение повторной калибровки оси станка. Общее время выполнения: 2–4 часа на один редуктор за одну замену.

На типичном корейском 5-осевом портальном обрабатывающем центре с двумя блоками EP-AP, приводящими в движение обе стороны портального моста, эту процедуру необходимо выполнять одновременно с обеих сторон для поддержания синхронизации портала — что фактически удваивает время простоя до 4–8 часов на каждое техническое обслуживание, которое проводится 2–3 раза в год.

Решение с использованием криволинейной пластины

Он Серия криволинейных пластин EP-AP/APK Заменяет шлицевое/шпоночное соединение запатентованным диском с изогнутыми зубьями (пластиной Curvic), который соединяет шестерню с выходным валом коробки передач с помощью одного зажимного винта. Геометрия изогнутых зубьев обеспечивает самоцентрирование — при затягивании винта зубья Curvic автоматически перемещают шестерню в одно и то же центральное положение независимо от последовательности установки. Процедура замены шестерни: ослабьте один винт, снимите изношенную шестерню, установите новую шестерню, затяните один винт. Отключение двигателя не требуется. Снятие коробки передач не требуется. Перекалибровка не требуется.

Для определения правильного типоразмера корпуса EP-AP для привода в стойке необходимо рассчитать требуемый крутящий момент на основе параметров системы стойки, а не на основе общей классификации «для тяжелых условий эксплуатации». Формула проста и обеспечивает точную отправную точку для определения типоразмера корпуса.

В конфигурациях с двумя приводами портала, где два блока EP-AP одновременно приводят в движение противоположные стороны моста портала, расчет усилия применяется для каждой стороны отдельно — каждый редуктор обрабатывает половину общего усилия резки и ускорения портала при симметричном перемещении портала, но должен обрабатывать полное усилие во время коррекции оси движения по одной оси и коррекции перекоса.

Компания Korea Ever-Power по запросу предоставляет таблицу для расчета крутящего момента реечного привода на корейском языке — укажите модуль рейки (м), количество зубьев шестерни (Z), движущуюся массу (кг), максимальное ускорение (м/с²) и силу резания, и группа специалистов Korea Ever-Power вернет рекомендуемый размер рамы EP-AP с учетом коэффициента запаса прочности.

Выбор корпуса EP-AP/APK в зависимости от стоечной системы

Исходные данные: r_pinion = 40 мм (m=4, Z=20). Применен коэффициент запаса прочности 1,5×. Для получения фактических характеристик требуется анализ полного рабочего цикла.

Пятиосевой обрабатывающий центр с 12 сервоосями не нуждается в двенадцати прецизионных редукторах P0. Приводы конвейера для стружки, приводы насосов охлаждающей жидкости, вращение карусели инструментального магазина, приводы челночных устройств для поддонов и приводы дверей — это оси с разомкнутым контуром управления или регулированием скорости, где люфт не имеет значения для точности станка. Указание редукторов P0 для этих осей приводит к прямому увеличению затрат и нулевой функциональной отдаче.

Он Корейская энергосберегающая линия PA II серии EverPower Данная модель специально разработана для применения в качестве вспомогательной оси ЧПУ: диаметр корпуса PA II точно соответствует размерам серии EP-AB, поэтому на одном механическом чертеже можно указать как прецизионные EP-AB P0/P1 на критически важных осях, так и экономичную серию PA II на вспомогательных осях, используя при этом одну и ту же геометрию переходной пластины двигателя и монтажного фланга.

Одноступенчатый люфт PA II в 6–8 угловых минут вполне достаточен для управления скоростью конвейера для стружки, где единственное требование к позиционированию — это «работает» или «остановился». Значительная разница в стоимости между PA II и AB P0 при одинаковом типоразмере позволяет производителю станков с ЧПУ распределить бюджет точности на 3–4 оси, которые фактически определяют точность станка, вместо того, чтобы распределять его по всем 12 осям.

В инструментальных магазинах обрабатывающих центров с ЧПУ, индексаторах с муфтами Хирта и поворотных паллетных столах часто требуются нестандартные передаточные числа — количество инструментов в карусели магазина (обычно 20, 30 или 40 позиций) должно соответствовать количеству оборотов двигателя при смене инструмента без использования частотно-регулируемого привода, используя только передаточное число для получения правильного углового приращения на шаг команды двигателя.

Стандартные планетарные редукторы имеют передаточные числа 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25… доступный набор зависит от серии. Для магазина на 30 инструментов, где сервопривод смены инструмента должен перемещаться ровно на 12° (360°/30) на каждое положение инструмента — что требует точного целого числа оборотов двигателя на каждые 12° шага инструмента — необходимое передаточное число может составлять 21:1, 31:1 или 61:1, которые недоступны в стандартной серии AB.

Он Серия круглых фланцев EP-AD и его компактный вариант EP-ADS В дополнение к стандартной серии предлагаются нестандартные передаточные числа 16, 21, 31, 61 и 91, что позволяет точно индексировать магазин инструмента без частотного преобразователя. Круглый фланец также самоцентрируется относительно отверстия корпуса магазина, упрощая выравнивание индексатора.

В
Мой поворотный стол на станке с ЧПУ смещается после каждого изменения направления вращения. В чем вероятная причина?

Смещение после реверсирования на поворотном столе ЧПУ почти всегда является симптомом люфта. Когда сервопривод меняет направление вращения, двигатель должен сначала повернуться на угол люфта редуктора, прежде чем стол начнет двигаться — но энкодер продолжает отслеживать вращение двигателя во время этой потери движения, что означает, что контур управления сервоприводом накапливает ошибку следования, которая затем превышает допустимый предел, когда стол наконец начинает реагировать. Если величина смещения постоянна (одна и та же ошибка при каждом реверсировании) и мала (менее миллиметра на краю заготовки), измерьте люфт выходного сигнала стола непосредственно с помощью индикатора часового типа: зафиксируйте зажим стола, поверните входной сигнал на небольшой угол и измерьте угловой люфт на поверхности стола. Сравните это с техническими характеристиками редуктора. Если люфт значительно превысил первоначальные технические характеристики, редуктор требует замены. Если он находится в пределах технических характеристик, смещение, вероятно, связано с настройкой сервопривода — увеличьте коэффициент усиления производной (D), чтобы подавить скачок ошибки следования при реверсировании.

В
Как часто требуется замена зубчатой ​​передачи реечного механизма корейского портального станка при работе в три смены?

Интервал замены зависит от скорости подачи, твердости материала, качества системы смазки и твердости поверхности зубчатой ​​рейки. На корейских портальных обрабатывающих центрах аэрокосмической отрасли, работающих со скоростью быстрого перемещения 80–120 м/мин при резке инконеля и титана, износ боковой поверхности зубьев шестерни достигает порога замены через 4–6 месяцев. В системах лазерной резки волоконным лазером со скоростью позиционирования 120 м/мин (не скоростью резки) с правильно смазанной зубчатой ​​рейкой интервал замены шестерни составляет 8–12 месяцев. В портальных системах плазменной резки с более низкими скоростями позиционирования этот интервал может достигать 12–18 месяцев. Эти интервалы не улучшаются за счет модернизации редуктора — только за счет повышения частоты и качества смазки зубчатой ​​рейки и шестерни или за счет снижения скорости подачи во время чувствительных к износу проходов резки.

В
Можно ли использовать редуктор New Line EP-AH в качестве прямой замены редуктора EP-AFH на прецизионном поворотном столе?

Новая линейка EP-AH обеспечивает люфт 1–2 угловые минуты — для многих типоразмеров это сопоставимо или даже лучше, чем у EP-AFH (≤1 угловая минута) с учетом суммарного допуска в механизме стола. Для тяжелых поворотных столов, где требуется более высокий крутящий момент, как у AH, это правильная замена. Однако геометрия монтажного фланца AH/AHK отличается от AFH — AH использует более крупную и тяжелую раму, предназначенную для установки в промышленных условиях, а не для монтажа на переходную пластину станка. Для прямой замены необходимо проверить соответствие размеров монтажного интерфейса. Команда специалистов Korea Ever-Power может подтвердить совместимость размеров с вашим конкретным корпусом стола и конфигурацией двигателя.

В
Для синхронизации двухприводной портальной системы необходимо, чтобы оба блока EP-AP имели одинаковый размер рамы, и можно ли использовать карданные валы?

Да — в стандартной двухприводной портальной системе (два серводвигателя, по одному с каждой стороны) оба блока EP-AP должны иметь одинаковый размер рамы и одинаковое передаточное отношение для поддержания точности синхронизации портальной системы. Любое несоответствие размеров рамы приводит к разным выходным скоростям при одинаковой входной скорости, которые контур управления синхронизацией портальной системы должен компенсировать путем постоянной коррекции крутящего момента, что увеличивает нагрев и износ обоих блоков. Для асимметричных конфигураций портальной системы или смещенного расположения двигателей, где серводвигатель не может быть расположен соосно с осью зубчатой ​​рейки, прецизионные приводные валы ШРУСа Передача крутящего момента на выходе редуктора через угловое смещение к положению шестерни — поддержание синхронизации передачи крутящего момента без добавления дополнительного люфта или ошибки несоосности в зацеплении зубчатой ​​рейки.