Redutor planetário vs de engrenagem reta: melhor controle de folga para sistemas servo CNC

Em um centro de usinagem CNC, um redutor com 3 arcos mínimos de folga contribui com aproximadamente 0,26 mm de erro de posicionamento em um raio de ferramenta de 300 mm quando o eixo inverte a direção. Isso é suficiente para empurrar uma peça de precisão para fora da tolerância e deixar marcas visíveis da ferramenta na superfície acabada. A escolha entre uma caixa de engrenagens planetárias e um redutor de engrenagem reta não é uma questão de custo ou conveniência. É uma questão de saber se o seu sistema servo pode manter a posição comandada, parte após parte.

O que significa controle de folga em sistemas servo CNC

O controle de folga separa um eixo servo que mantém a posição de outro que sai da tolerância a cada mudança de direção.

A folga é a folga angular entre as engrenagens de entrada e saída quando a direção de rotação muda. Esta lacuna cria uma zona morta no loop de posição. O servo motor deve consumir essa lacuna antes que a saída se mova, e o erro de posição resultante é dimensionado diretamente com o ângulo de folga e o raio de carga.

O impacto prático na usinagem CNC aparece em três áreas:

• Precisão de posicionamento: O eixo pode pousar em qualquer lugar dentro da banda de folga, portanto, movimentos repetidos para a mesma coordenada produzem resultados diferentes.
• Precisão de contorno: Durante a interpolação circular, o caminho da ferramenta mostra marcas de permanência nas inversões de direção.
• Acabamento de superfície: A microvibração induzida por folga deixa marcas de vibração nas superfícies acabadas.

A folga também altera o comportamento de um loop servo. Quando um sistema de acionamento apresenta folga, o controlador vê uma lacuna entre a posição comandada e a posição real. Para evitar oscilações, o ganho deve ser reduzido, o que retarda a resposta. Mesmo que a máquina não esteja produzindo sucata, ela está produzindo peças mais lentamente do que poderia.

Caixa de engrenagens planetárias: baixa folga através do design

As caixas de engrenagens planetárias de precisão oferecem folga de 1-3 minutos de arco, o que as torna a escolha padrão para servoeixos CNC.

A arquitetura de compartilhamento de carga de uma caixa de engrenagens planetárias é o principal motivo. Múltiplas engrenagens planetárias engrenam com a engrenagem solar e a coroa simultaneamente, distribuindo o torque por vários contatos de dentes em vez de um. Isto reduz a deflexão dos dentes sob carga e proporciona um controle mais preciso sobre as distâncias centrais durante a montagem.

A baixa folga em uma caixa de engrenagens planetárias vem de três fatores de fabricação: geometria controlada dos dentes, distâncias centrais precisas e montagem baseada em calços ou pré-carga. Engrenagens retificadas com perfis de dentes cuidadosamente controlados e tolerâncias do transportador mantêm a folga consistente durante todo o ciclo de produção.

Por um caixa de engrenagens planetárias do servo motor para manter a precisão ao longo de sua vida útil, a qualidade de fabricação e o controle de tolerância de montagem são o que mais importa. Na BEITTO, a série AHL utiliza geometria de dente helicoidal e engrenagens retificadas com precisão para manter folga consistente enquanto melhora a capacidade de carga e operação silenciosa. Para um construtor de máquinas, a repetibilidade é mais importante do que um protótipo perfeito – todos os eixos devem se comportar da mesma forma.

A estabilidade térmica é outro fator. À medida que uma caixa de engrenagens planetárias aquece durante a operação, a carcaça se expande e as folgas das engrenagens mudam. Um redutor planetário bem projetado mantém sua faixa de folga ao longo da janela de temperatura de trabalho da máquina, enquanto um redutor de dentes retos com folgas maiores oscila mais conforme a temperatura muda.

Série AHL do redutor planetário da caixa de engrenagens helicoidal da transmissão do dente para o servo motor Os redutores planetários têm sido amplamente utilizados em muitas indústrias por seu desempenho. Suas engrenagens helicoidais de design exclusivo garantem uma operação extremamente suave e baixo ruído... Ver Produto →

Redutor de engrenagem reta: os limites da engrenagem simples

Os redutores de engrenagens de dentes retos normalmente apresentam folga de 5 a 15 minutos de arco, e a folga aumenta com o desgaste porque cada estágio adiciona sua própria folga dentária.

Um redutor de engrenagem reta usa pares de engrenagens simples de eixo paralelo. Cada estágio tem exatamente uma engrenagem e a folga total é a soma da folga dos dentes em todos os estágios. Como os dentes engrenam em um único ponto, a concentração de carga é alta e os dentes devem ser dimensionados maiores para suportar o mesmo torque.

A vantagem de custo é real. Sem suporte planetário, sem coroa e sem compartilhamento de carga interna, o custo de fabricação por Nm é menor. Para transportadores, tabelas de indexação simples e alimentadores não críticos, a compensação faz sentido.

O problema dos sistemas CNC é que a folga em um redutor de dentes retos não é um valor estático. À medida que as engrenagens se desgastam, a folga muda e as características do circuito servo mudam. Um sistema servo ajustado para um valor de folga torna-se um alvo móvel quando esse valor varia. Você acaba reajustando os acionamentos, reduzindo as taxas de avanço ou aceitando menor precisão - nada disso é aceitável em uma máquina destinada a trabalhos de precisão.

Comparação lado a lado: o que oferece melhor controle de folga

Para sistemas servo CNC, a caixa de engrenagens planetárias fornece melhor controle de folga do que um redutor de engrenagem reta em cada eixo que executa posicionamento ou contorno.

A tabela de comparação abaixo mostra as diferenças típicas nas métricas importantes para servoacionamentos CNC.

O gráfico e a tabela juntos contam a mesma história. Uma caixa de engrenagens planetárias fica na faixa de 1-3 arcmin, que é a faixa especificada pelos fabricantes de máquinas CNC para eixos precisos. Um redutor de estímulo começa em 5 minutos de arco e atinge 15 minutos de arco.

A rigidez torcional é tão importante quanto a folga. Um redutor que gira sob carga aumenta o erro de posicionamento mesmo quando as engrenagens estão em contato. As caixas de engrenagens planetárias têm maior rigidez porque as engrenagens planetárias são apoiadas em ambas as extremidades do transportador. Um redutor de engrenagem de dentes retos possui um par de engrenagens em cantiléver ou montado em straddle, que é menos rígido.

Como escolher o redutor certo para o seu eixo CNC

Escolha uma caixa de engrenagens planetárias de precisão para qualquer eixo CNC que posicione ou contorne e escolha um redutor de engrenagem flexível para eixos que precisam de 1 minuto de arco ou melhor.

A regra de seleção depende da função do eixo:

• Se o eixo alimenta uma ferramenta de corte e afeta a qualidade da peça, o redutor deve manter a folga abaixo de 3 arco-minuto.
• Se o eixo suporta uma mesa rotativa, o requisito é ainda mais rígido - 1 minuto de arco ou menos é o preferido.
• Se o eixo for auxiliar, como uma válvula de refrigeração ou braçadeira, um redutor de dentes retos pode ser aceitável.

Quando um redutor de engrenagem reta pode ser usado

Um eixo de alimentação com um parafuso esférico que mede a posição no parafuso é um caso em que o codificador fecha o circuito no parafuso, não no redutor. Um eixo auxiliar que não afeta a qualidade da peça é outro. Uma máquina econômica onde o acabamento superficial e a precisão do contorno não são requisitos primários também pode justificar a redução de custos de um redutor de dentes retos.

Quando você precisa de um redutor de engrenagem flexível

Para os eixos mais exigentes, os redutores flexíveis fornecem 1 minuto de arco ou melhor. A série BEITTO BSHF utiliza um flexspline que se deforma elasticamente para engatar a malha da engrenagem, eliminando a folga dos dentes e proporcionando alta rigidez torcional. Estratégias eficazes para reduzir a autorização de retorno nestas unidades estão detalhadas nos recursos técnicos da empresa.

Redutor de engrenagem flexível série BSHF Redutor de engrenagem flexível série BSHF adopts a large-diameter hollow shaft design with a compact structure, and effectively reduces the overall weight. The thin body desig... Ver Produto →

Configurações de ângulo reto e compactas

Para sistemas CNC onde o motor deve ficar perpendicular ao eixo acionado, é necessário um redutor de ângulo reto. O redutor de chanfro espiral de baixa folga da série TDXR mantém a precisão enquanto permite uma área compacta da máquina.

Série TD-XR Redutor de engrenagem cônica espiral de alta eficiência e baixa folga ● Várias opções de eixo de saída ● Alto torque ● Alta eficiência ● Longa vida útil ● Baixa folga ● Livre de manutenção ● Dimensões de instalação flexíveis Ver Produto →

Em muitas aplicações CNC, o redutor é instalado entre o servo motor e o fuso de esferas. O erro total de posicionamento é a soma da folga do redutor e da folga axial do fuso de esferas. Um redutor planetário de precisão com folga de 1-3 arcmin normalmente adiciona apenas alguns mícrons de erro no parafuso, enquanto um redutor de dentes retos adiciona várias vezes essa quantidade.

Perguntas frequentes