Réducteur planétaire ou à engrenage droit : meilleur contrôle du jeu pour les systèmes servo CNC

Sur un centre d'usinage CNC, un réducteur avec 3 arcmin de jeu contribue à environ 0,26 mm d'erreur de positionnement à un rayon d'outil de 300 mm lorsque l'axe inverse la direction. Cela suffit pour pousser une pièce de précision hors tolérance et laisser des marques d'outil visibles sur une surface finie. Le choix entre un réducteur planétaire et un réducteur à engrenages droits n'est pas une question de coût ou de commodité. Il s'agit de savoir si votre système d'asservissement peut maintenir la position commandée, partie après partie.

Que signifie le contrôle du jeu dans les systèmes servo CNC

Le contrôle du jeu sépare un axe d'asservissement qui maintient sa position de celui qui dérive hors tolérance à chaque changement de direction.

Le jeu est l'écart angulaire entre les engrenages d'entrée et de sortie lorsque le sens de rotation change. Cet écart crée une zone morte dans la boucle de position. Le servomoteur doit consommer cet espace avant que la sortie ne bouge, et l'erreur de position qui en résulte évolue directement avec l'angle de jeu et le rayon de charge.

L'impact pratique de l'usinage CNC se manifeste dans trois domaines :

• Précision du positionnement : L'axe peut atterrir n'importe où dans la bande de jeu, donc des mouvements répétés vers les mêmes coordonnées produisent des résultats différents.
• Précision du contour : Pendant l'interpolation circulaire, la trajectoire de l'outil affiche des marques de maintien aux inversions de direction.
• Finition superficielle : Les micro-vibrations induites par le jeu laissent des marques de broutage sur les surfaces finies.

Le jeu modifie également le comportement d'une boucle d'asservissement. Lorsqu'un système d'entraînement présente un jeu, le contrôleur détecte un écart entre la position commandée et la position réelle. Pour éviter les oscillations, le gain doit être réduit, ce qui ralentit la réponse. Même si la machine ne produit pas de déchets, elle produit des pièces plus lentement qu’elle ne le pourrait.

Réducteur planétaire : faible jeu grâce à la conception

Les réducteurs planétaires de précision offrent un jeu de 1 à 3 arcmin, ce qui en fait le choix par défaut pour les axes servo CNC.

L’architecture de partage de charge d’un réducteur planétaire en est la principale raison. Plusieurs engrenages planétaires s'engrènent simultanément avec le planétaire et la couronne, répartissant le couple sur plusieurs contacts de dents au lieu d'un seul. Cela réduit la déflexion des dents sous charge et permet un contrôle plus fin des entraxes lors de l'assemblage.

Le faible jeu dans un réducteur planétaire provient de trois facteurs de fabrication : la géométrie contrôlée des dents, les entraxes précis et l'assemblage basé sur des cales ou sur une précharge. Les engrenages rectifiés avec des profils de dents et des tolérances de support soigneusement contrôlés maintiennent le jeu constant tout au long du cycle de production.

Pour un Réducteur planétaire pour servomoteur pour maintenir la précision tout au long de sa durée de vie, la qualité de fabrication et le contrôle des tolérances d'assemblage sont ce qui compte le plus. Chez BEITTO, la série AHL utilise une géométrie de dents hélicoïdales et des engrenages rectifiés avec précision pour maintenir un jeu constant tout en améliorant la capacité de charge et un fonctionnement silencieux. Pour un constructeur de machines, la répétabilité compte plus qu'un prototype parfait : chaque axe doit se comporter de la même manière.

La stabilité thermique est un autre facteur. À mesure qu'un réducteur planétaire se réchauffe pendant le fonctionnement, le carter se dilate et les jeux des engrenages changent. Un réducteur planétaire bien conçu maintient sa plage de jeu sur toute la fenêtre de température de fonctionnement de la machine, tandis qu'un réducteur droit avec des jeux plus grands dérive davantage à mesure que la température change.

Réducteur planétaire de boîte de vitesses de transmission à dents hélicoïdales série AHL pour servomoteur Les réducteurs planétaires ont été largement utilisés dans de nombreuses industries pour leurs performances. Leurs engrenages hélicoïdaux de conception unique garantissent un fonctionnement extrêmement fluide et un faible bruit... Voir le produit →

Réducteur à engrenage droit : les limites d'un engrenage simple

Les réducteurs à engrenages droits présentent généralement un jeu de 5 à 15 arcmin, et l'écart augmente avec l'usure car chaque étage ajoute son propre jeu de dents.

Un réducteur à engrenages droits utilise de simples paires d'engrenages à axes parallèles. Chaque étage a exactement un engrènement et le jeu total est la somme du jeu des dents sur tous les étages. Étant donné que les dents s’engrènent en un seul point, la concentration de charge est élevée et les dents doivent être plus grandes pour supporter le même couple.

L’avantage en termes de coût est réel. Sans porte-satellitaire, sans couronne dentée et sans partage de charge interne, le coût de fabrication par Nm est inférieur. Pour les convoyeurs, les tables d’indexation simples et les alimentateurs non critiques, le compromis est logique.

Le problème des systèmes CNC est que le jeu dans un réducteur à éperons n'est pas une valeur statique. À mesure que les engrenages s'usent, le jeu change et les caractéristiques de la boucle d'asservissement changent. Un système d'asservissement réglé pour une valeur de jeu devient une cible mobile lorsque cette valeur dérive. Vous finissez par réajuster les entraînements, réduire les vitesses d'avance ou accepter une précision inférieure - ce qui n'est pas acceptable sur une machine destinée au travail de précision.

Comparaison côte à côte : ce qui offre un meilleur contrôle du jeu

Pour les systèmes servo CNC, le réducteur planétaire offre un meilleur contrôle du jeu qu'un réducteur à engrenage droit dans chaque axe effectuant le positionnement ou le contournage.

Le tableau de comparaison ci-dessous montre les différences typiques dans les mesures importantes pour les servomoteurs CNC.

Le graphique et le tableau racontent ensemble la même histoire. Un réducteur planétaire se situe dans la plage de 1 à 3 arcmin, qui est la plage spécifiée par les constructeurs de machines CNC pour des axes précis. Un réducteur d'éperon démarre à 5 arcmin et atteint 15 arcmin.

La rigidité en torsion compte tout autant que le jeu. Un réducteur qui tourne sous charge ajoute à l'erreur de positionnement même lorsque les engrenages sont en contact. Les réducteurs planétaires ont une rigidité plus élevée car les engrenages planétaires sont supportés aux deux extrémités à l'intérieur du support. Un réducteur à engrenages droits est doté d'une paire d'engrenages en porte-à-faux ou montés en chevauchement, qui est moins rigide.

Comment choisir le bon réducteur pour votre axe CNC

Choisissez un réducteur planétaire de précision pour tout axe CNC qui positionne ou contourne, et choisissez un réducteur flexible pour les axes nécessitant 1 arcmin ou mieux.

La règle de sélection dépend du rôle de l'axe :

• Si l'axe alimente un outil de coupe et affecte la qualité de la pièce, le réducteur doit maintenir le jeu en dessous de 3 arcmin.
• Si l'axe contient une table rotative, l'exigence est encore plus stricte : 1 arcmin ou moins est préférable.
• Si l'axe est auxiliaire, comme une vanne ou une pince de liquide de refroidissement, un réducteur droit peut être acceptable.

Quand un réducteur à engrenage droit peut être utilisé

Un axe d'alimentation avec une vis à billes qui mesure la position au niveau de la vis est un cas où l'encodeur ferme la boucle au niveau de la vis, et non au niveau du réducteur. Un axe auxiliaire qui n’affecte pas la qualité de la pièce en est un autre. Une machine économique où l'état de surface et la précision des contours ne sont pas des exigences principales peut également justifier la réduction des coûts d'un réducteur d'éperon.

Quand vous avez besoin d’un réducteur flexible

Pour les axes les plus exigeants, les réducteurs flexibles fournissent 1 arcmin ou mieux. La série BEITTO BSHF utilise une cannelure flexible qui se déforme élastiquement pour engager l'engrenage, éliminant ainsi le jeu des dents et offrant une grande rigidité en torsion. Stratégies efficaces pour réduire les autorisations de retour dans ces unités sont détaillées dans les ressources techniques de l'entreprise.

Réducteur flexible série BSHF Réducteur flexible série BSHF adopts a large-diameter hollow shaft design with a compact structure, and effectively reduces the overall weight. The thin body desig... Voir le produit →

Configurations à angle droit et compactes

Pour les systèmes CNC où le moteur doit être perpendiculaire à l'axe entraîné, un réducteur à angle droit est requis. Le réducteur de biseau en spirale à faible jeu de la série TDXR maintient la précision tout en permettant un encombrement compact de la machine.

Série TD-XR Réducteur à engrenages coniques en spirale à haut rendement et à faible jeu ● Diverses options d'arbre de sortie ● Couple élevé ● Rendement élevé ● Longue durée de vie ● Faible jeu ● Sans entretien ● Dimensions d'installation flexibles Voir le produit →

Dans de nombreuses applications CNC, le réducteur est installé entre le servomoteur et la vis à billes. L'erreur totale de positionnement est la somme du jeu du réducteur et du jeu axial de la vis à billes. Un réducteur planétaire de précision avec un jeu de 1 à 3 arcmin n'ajoute généralement que quelques microns d'erreur au niveau de la vis, tandis qu'un réducteur à éperon ajoute plusieurs fois cette quantité.

Foire aux questions