Vues : 587 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2016-04-20 Origine : Site
Les machines à commande numérique informatisée (CNC) ont été historiquement et principalement développées pour obtenir un positionnement précis et précis de l'outil et de la pièce à usiner les uns par rapport aux autres.L'ensemble de ce système de positionnement est simplement basé sur les coordonnées de l'espace de travail ou de l'enveloppe de la machine.Afin d'obtenir ces coordonnées pour le positionnement ou le mouvement de l'outil et/ou de la table de la machine (ou de la pièce), une machine CNC fournit des commandes aux différents entraînements électriques à travers divers codes CNC et données fournies par l'opérateur sous la forme d'un programme partiel.Ainsi, l'exactitude et la précision de ces machines CNC et donc les performances des machines CNC dépendent principalement du mouvement précis et précis de l'outil et/ou de la table de la machine (ou de la pièce à usiner) généré par ces entraînements électriques et les mécanismes associés.Ces mouvements d'outil ou de pièce à usiner ont lieu le long d'un certain axe de la machine CNC et donc les différents entraînements électriques affectant ces mouvements sont appelés entraînements d'axes.Pour les entraînements d'axes, les machines CNC utilisent principalement deux types de moteurs, à savoir. Moteurs pas à pas et Servomoteurs .Chacune de ces classes de moteurs comporte plusieurs variantes et chacune présente ses avantages et ses inconvénients.Les servomoteurs ne constituent pas une classe spécifique de moteurs, bien que le terme servomoteur soit souvent utilisé pour désigner un moteur adapté à une utilisation dans des systèmes de contrôle en boucle fermée nécessitant des mécanismes de rétroaction.Un moteur pas à pas est un moteur à impulsions qui modifie la position angulaire du rotor par étapes et est largement utilisé dans les systèmes de contrôle de position en boucle ouverte à faible coût qui ne nécessitent aucun mécanisme de rétroaction.Cette étude permet de comprendre la technologie et les opérations de moteurs pas à pas qui aideront à leur sélection et éventuellement à leur avancement pour améliorer encore les performances des machines CNC.
Les moteurs pas à pas sont largement utilisés dans les machines CNC pour leur contrôle précis de la position.Ils se déplacent par étapes discrètes, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant un positionnement précis.Les moteurs pas à pas sont couramment utilisés pour entraîner les axes (tels que X, Y et Z) dans les machines CNC.
Les servomoteurs offrent des capacités de couple et de vitesse élevées et sont utilisés dans les machines CNC où des performances et une réponse dynamique plus élevées sont requises.Ils offrent un contrôle précis de la position, de la vitesse et de l’accélération.Les servomoteurs sont souvent utilisés dans les machines CNC haut de gamme pour des tâches telles que le contrôle de broche et le mouvement rapide des axes.
Les moteurs de broche sont des moteurs spécialisés utilisés spécifiquement pour entraîner la broche dans les machines CNC.Ces moteurs sont conçus pour fournir une puissance et une vitesse élevées pour des tâches telles que la découpe, le perçage et le fraisage.Les moteurs de broche peuvent être de différents types, notamment des moteurs à induction AC, des moteurs DC ou des moteurs spécialisés à grande vitesse en fonction des exigences de l'application.
Les moteurs linéaires sont utilisés dans les machines CNC où un mouvement linéaire est requis au lieu d'un mouvement rotatif.Ces moteurs offrent des capacités de vitesse et d'accélération élevées et sont souvent utilisés dans des applications telles que les fraiseuses à grande vitesse et les machines de découpe laser.
Les moteurs à entraînement direct éliminent le besoin de composants de transmission mécaniques tels que des engrenages ou des courroies en couplant directement le moteur à la charge.Ils offrent une haute précision, un jeu réduit et une fiabilité accrue.Les moteurs à entraînement direct sont couramment utilisés dans les machines CNC pour les tâches nécessitant une précision et une exactitude élevées, telles que les tables rotatives et les systèmes d'indexation.
Les moteurs pas à pas hybrides combinent les caractéristiques des moteurs pas à pas et des servomoteurs, offrant les avantages des deux.Ils fournissent un couple élevé à basse vitesse comme les moteurs pas à pas et un fonctionnement à grande vitesse avec une réponse dynamique similaire aux servomoteurs.Les moteurs hybrides sont utilisés dans les machines CNC où un équilibre entre coût, performances et précision est requis.
Le choix du type de moteur dans une machine CNC dépend de facteurs tels que les exigences spécifiques de l'application, les performances souhaitées, la précision, les considérations de coût et le type d'opérations d'usinage que la machine effectuera.
Les machines CNC sont des outils automatisés contrôlés par des ordinateurs.Ils exécutent avec précision des commandes préprogrammées pour effectuer une gamme de tâches, telles que la découpe, le fraisage, le perçage et le façonnage de divers matériaux comme le métal, le bois et le plastique.Ces machines offrent une précision, une répétabilité et une efficacité inégalées, ce qui les rend indispensables dans la fabrication moderne.
Les moteurs des machines CNC sont chargés de traduire l’énergie électrique en mouvement mécanique.Ils entraînent le mouvement de différents composants, notamment l'outil de coupe, la pièce à usiner et divers axes de mouvement (tels que les axes X, Y et Z dans les machines CNC à 3 axes).Le type de moteur utilisé détermine la vitesse, la précision et les capacités de la machine.
Les moteurs pas à pas sont largement utilisés dans les machines CNC pour leur contrôle précis de la position et de la vitesse.Ils se déplacent par étapes discrètes, ce qui les rend idéaux pour les applications nécessitant un positionnement précis, telles que l'impression 3D et le prototypage.Cependant, ils peuvent ne pas avoir la vitesse et le couple des autres types de moteurs.
Positionnement précis
Système de contrôle simple
Rentable
Vitesse limitée
Couple inférieur par rapport aux servomoteurs
Sensible aux problèmes de résonance
Les servomoteurs offrent des performances et une flexibilité élevées, ce qui les rend adaptés à une large gamme d'applications CNC.Contrairement aux moteurs pas à pas, les servomoteurs fonctionnent sur la base des retours des encodeurs, permettant un contrôle précis de la vitesse, du couple et de la position.Ils excellent dans l’usinage à grande vitesse et la gestion dynamique des charges.
Couple élevé à des vitesses élevées
Excellente précision de positionnement
Réponse dynamique à des charges variables
Coût plus élevé par rapport aux moteurs pas à pas
Système de contrôle plus complexe
Nécessite un réglage et une maintenance
Les moteurs linéaires sont relativement récents dans l'industrie CNC, mais gagnent en popularité en raison de leurs avantages uniques.Au lieu d'un mouvement de rotation, les moteurs linéaires produisent directement un mouvement linéaire, éliminant ainsi le besoin de composants de transmission mécanique tels que des courroies et des vis.Cette conception offre une accélération plus rapide, un fonctionnement plus fluide et une plus grande précision.
Mouvement linéaire direct sans composants mécaniques
Vitesse et accélération élevées
Entretien minimal
Coût initial plus élevé
Disponibilité limitée pour certaines applications
Sensibilité aux facteurs environnementaux comme la poussière et les débris
Chaque type de moteur a ses forces et ses faiblesses, ce qui les rend adaptés à des applications spécifiques.Les moteurs pas à pas excellent dans les applications nécessitant un positionnement précis à des vitesses inférieures, tandis que les servomoteurs offrent une vitesse et un couple plus élevés pour les tâches d'usinage dynamiques.Les moteurs linéaires combinent les avantages des deux, offrant un mouvement linéaire rapide et précis sans contraintes mécaniques.
Moteurs pas à pas : impression 3D, routeurs CNC, machines de gravure laser
Servomoteurs : fraisage CNC, centres de tournage, bras robotisés
Moteurs linéaires : Usinage grande vitesse, fabrication de semi-conducteurs, industrie aérospatiale
Lors de la sélection d'un moteur pour une machine CNC, les fabricants doivent prendre en compte des facteurs tels que :
Précision et rapidité requises
Exigences de capacité de charge et de couple
Conditions environnementales et environnement d’exploitation
Contraintes de coûts et de budget
Compatibilité avec les systèmes de contrôle et les logiciels
Les progrès de la technologie des moteurs continuent de stimuler l’innovation dans l’industrie CNC.Les fabricants développent des moteurs plus efficaces avec une densité de puissance plus élevée, une gestion thermique améliorée et des fonctionnalités de contrôle intégrées.De plus, les progrès de la technologie des capteurs et de l’intelligence artificielle améliorent les performances des moteurs et les capacités de maintenance prédictive.
L’avenir de la technologie des moteurs CNC est sur le point de connaître de nouveaux progrès en termes d’efficacité, de précision et d’intégration avec les systèmes numériques.Des tendances telles que l'Internet des objets (IoT), la réalité augmentée (AR) et l'apprentissage automatique devraient révolutionner la façon dont les machines CNC fonctionnent et interagissent avec leur environnement.De plus, la miniaturisation continue des composants et le développement de matériaux durables façonneront la prochaine génération de moteurs CNC.
Le choix dépend de facteurs tels que la précision requise, la vitesse, le couple et les contraintes budgétaires.Les moteurs pas à pas sont idéaux pour les applications nécessitant un positionnement précis à des vitesses inférieures, tandis que les servomoteurs offrent une vitesse et un couple plus élevés pour les tâches d'usinage dynamiques.
Les moteurs linéaires offrent des avantages tels qu’une accélération plus rapide, un fonctionnement plus fluide et une plus grande précision, ce qui les rend adaptés à certaines applications.Cependant, les moteurs rotatifs traditionnels ont toujours leur place dans de nombreuses machines CNC, en fonction des exigences spécifiques de l'application.
Les progrès de la technologie des capteurs permettent de meilleurs mécanismes de retour d'information et de contrôle, améliorant ainsi les performances du moteur en termes de précision, d'efficacité et de fiabilité.Les capteurs peuvent fournir des données en temps réel sur la position, la température et les vibrations du moteur, permettant une maintenance prédictive et l'optimisation des opérations CNC.
Le logiciel CNC joue un rôle crucial dans le contrôle et l'optimisation des performances du moteur en générant des trajectoires de mouvement précises, en ajustant les profils de vitesse et d'accélération et en mettant en œuvre des boucles de contrôle de rétroaction.Les fonctionnalités logicielles avancées permettent aux opérateurs d’affiner les paramètres du moteur pour des tâches d’usinage spécifiques, améliorant ainsi l’efficacité et la qualité globales.
Les fabricants peuvent rester informés des dernières avancées en matière de technologie des moteurs CNC grâce à des publications industrielles, des conférences, des salons professionnels et des événements de réseautage.De plus, la collaboration avec les fournisseurs de moteurs, les partenaires technologiques et les instituts de recherche peut fournir des informations précieuses sur les tendances et technologies émergentes.
