Dans les machines à commande numérique (CNC), l'obtention d'un positionnement précis et d'un mouvement fluide est essentielle pour garantir la précision d'usinage. Pour ce faire, une coordination efficace entre les différents systèmes de la machine-outil est indispensable. Parmi eux, le système de transmission, composant critique, assure les fonctions importantes de transmission de puissance et de conversion de mouvement, notamment le contrôle précis de la forme, de la direction, de la vitesse et du couple. Les performances de ce système – telles que la précision de positionnement, la rigidité structurelle, la capacité de réponse dynamique et la stabilité de fonctionnement – influent directement sur la qualité d'usinage globale, la productivité, la rigidité dynamique et la répétabilité d'usinage à long terme de la machine. Il s'agit d'un déterminant majeur des performances globales des équipements CNC. En particulier, dans des applications telles que le travail du bois, la quantité importante de copeaux et de poussières générées impose des exigences plus strictes en matière d'étanchéité du système de transmission. Son étanchéité à la poussière influe directement sur la fiabilité et la durée de vie du système de transmission.
Le système de transport de la Spire
Série Les machines CNC intègrent des technologies de transmission de précision de pointe. Cette série sélectionne rigoureusement des composants de transmission haut de gamme provenant de grandes marques internationales, notamment japonaises et taïwanaises, tels que des vis à billes de très haute précision, des guidages linéaires carrés renforcés, des glissières à bride haute rigidité et des crémaillères à engrenages hélicoïdaux de précision. Ces composants clés garantissent une excellente réactivité dynamique et une précision de positionnement optimale de la machine, même à haute vitesse et sous forte charge.
Vis à billes rectifiée à circulation interne
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Transmission à faible couple et à haut rendement : Son couple moteur est considérablement réduit, équivalent à seulement un tiers de celui d'une vis ACME.1Il convertit efficacement et en douceur le mouvement rotatif en mouvement linéaire, contribuant ainsi à réduire la charge du moteur, à diminuer la consommation d'énergie et à supprimer le fluage dans des conditions de charge élevée.
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Contrôle de micro-alimentation de haute précision : Grâce à la précharge par un ou deux écrous, le jeu axial peut être efficacement éliminé, permettant un micro-usinage de précision avec une exactitude allant jusqu'à 0.1 micron.2. Il assure également un glissement fluide et sans à-coups, réduisant l'erreur de pas de 60 % à 80 % ou plus par rapport aux vis ACME.
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Fabriqué par procédé de broyage : La vis subit de multiples opérations telles que le tournage, la rectification de précision et la superfinition. Son cycle de fabrication est 3 à 5 fois plus long que celui des vis laminées, avec une précision de pas de ±0.003 mm/300 mm (conforme à la norme C3).3), garantissant une précision d'usinage exceptionnelle pour les machines-outils CNC.
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Matériaux sélectionnés à haute résistance à l'usure : La vis, l'écrou et les billes sont fabriqués en acier à haute teneur en carbone ou en acier allié au chrome-molybdène. Après traitement thermique, leur dureté atteint HRC 58–64, leur conférant une excellente résistance à l'usure et une longue durée de vie en fatigue. Leur résistance à l'usure relative est plus de 18 fois supérieure à celle de l'acier 45 recuit. Même après une utilisation prolongée, ils conservent une précision d'usinage remarquable, avec une durée de vie plus de trois fois supérieure à celle des vis laminées classiques.4.
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Conception à circulation interne : La structure de recirculation interne utilise des inverseurs intégrés (tels que des clavettes cylindriques convexes ou des inserts aplatis) pour assurer la circulation des billes à l'intérieur de l'écrou, éliminant ainsi le besoin de composants externes comme des tubes de retour, des embouts ou des rainures hélicoïdales. Cette conception réduit considérablement les dimensions radiales de l'écrou, permettant un gain d'espace de montage de 30 à 40 % par rapport aux structures à circulation externe, et répondant aux exigences de compacité des machines-outils à grande vitesse.
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Étanchéité composite multicouche : La couche extérieure est dotée d'un joint à lèvres bidirectionnel qui bloque les fines particules de poussière supérieures à 5 µm. La couche intermédiaire comprend un racleur à copeaux spiralé qui évacue les gros copeaux de bois de la zone de l'écrou par un mouvement en spirale. Un joint labyrinthe sans contact constitue la barrière ultime, empêchant les sciures ultrafines de pénétrer dans les chemins de roulement à billes. Ceci réduit l'usure des chemins de roulement et les vibrations lors du fonctionnement à haute vitesse, préservant ainsi la haute précision et la qualité d'usinage de la machine-outil tout en réduisant considérablement la fréquence de la maintenance quotidienne.
Guidage linéaire à billes carrées
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Mouvement de roulement efficace et à faible friction : Le guidage linéaire à billes utilise des billes d'acier de précision pour assurer un frottement de roulement entre le guidage et le curseur. Comparé aux guidages à glissement traditionnels, son coefficient de frottement peut être réduit jusqu'à 1/50. Ceci permet un fonctionnement fluide avec un effort minimal, réduisant ainsi la puissance requise par le moteur d'entraînement et la consommation d'énergie. Il minimise également l'usure, garantissant une précision d'usinage et de positionnement durable.
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Rigidité élevée et capacité de charge multidirectionnelle : Le guidage et le coulisseau utilisent une conception à charge égale dans les quatre directions, offrant une excellente capacité de charge multidirectionnelle. Ils peuvent supporter des forces et des moments provenant de différentes directions, avec une capacité de charge dynamique allant jusqu'à 80 kN et une capacité de charge statique allant jusqu'à 100 kN. Cette structure intègre également une fonction d'auto-alignement, compensant les erreurs d'installation et simplifiant l'assemblage. Le réglage de la précharge permet d'accroître encore la rigidité, jusqu'à 30 % supérieure à celle des guidages à deux points de contact. La conception à haute rigidité garantit la stabilité du mouvement dans les machines-outils à commande numérique, supprime les vibrations d'usinage et maintient la stabilité lors des opérations de coupe profonde et d'avance rapide.
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Fonctionnement silencieux et rapide : Grâce à son coefficient de frottement extrêmement faible, le guidage linéaire à billes présente une élévation de température minimale lors d'un fonctionnement à haute vitesse, évitant ainsi toute déformation thermique susceptible d'affecter la précision de positionnement et d'usinage. Il est donc particulièrement adapté aux applications à grande vitesse. Son fonctionnement est fluide, avec un niveau sonore généralement inférieur à 60 dB, même à haute vitesse.
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Réponse rapide et efficacité décuplée : Les forces de frottement statique et dynamique étant quasiment identiques, le fluage est presque totalement éliminé, garantissant une réponse rapide. Appliqué aux machines CNC, le temps de réponse au démarrage et à l'arrêt peut être réduit à un dixième de celui des glissières traditionnelles, ce qui le rend particulièrement adapté aux mouvements alternatifs à haute fréquence et aux applications de positionnement de haute précision.
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Système de protection à trois couches : Une technologie de protection coordonnée, combinant un double racleur et un joint labyrinthe, élimine efficacement les contaminants grossiers tels que les copeaux de bois tout en créant une barrière d'air bloquant les poussières fines. Des rainures de graissage internes stockent le lubrifiant et le libèrent en continu pour former un film d'huile protecteur, empêchant ainsi les contaminants externes de pénétrer dans la zone de circulation des billes. Ceci prolonge la durée de vie moyenne de plus de trois fois par rapport aux joints ordinaires.
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Faibles coûts de maintenance : Le guidage linéaire peut être installé directement sur des surfaces de référence fraisées ou rectifiées. Les étapes d'assemblage standardisées garantissent une précision d'usinage équivalente à celle du guidage en usine. Le curseur, de conception modulaire, se positionne facilement par simple glissement dans la rainure du guidage. L'installation et le démontage ne nécessitent aucun outil spécifique ni procédure complexe, ce qui simplifie et réduit considérablement les coûts de maintenance.
Crémaillère et pignon hélicoïdaux rectifiés
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Conception de dent hélicoïdale : La denture hélicoïdale, conçue avec un angle spécifique, assure une transition continue et progressive de la ligne de contact lors de l'engrènement entre la roue dentée et la crémaillère. Ceci évite efficacement les variations brusques de charge caractéristiques des dentures droites, améliorant ainsi considérablement la régularité de la transmission et la capacité de charge. Elle permet la transmission de couples plus élevés et de charges plus importantes tout en réduisant le bruit de fonctionnement d'environ 15 à 20 dB par rapport aux crémaillères à denture droite, la rendant plus adaptée aux applications à haute vitesse et haute précision.
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Rectifié avec précision à partir de matériaux de haute qualité : Le corps de la crémaillère est fabriqué en acier mi-dur S45C ou en acier allié au chrome-molybdène SCM440, ce qui améliore considérablement sa résistance à l'usure et à la fatigue. Après trempe et revenu, il subit une rectification de précision sur six faces et un affûtage fin des dents. L'erreur de pas cumulée totale (fp/1000 mm) est ≤ 0.036 mm, surpassant largement la précision des crémaillères laminées ordinaires.
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Un souci méticuleux du détail : Les surfaces non utilisées sont usinées par une technique de rectification en une seule étape, garantissant la planéité et le parallélisme de la surface de référence d'installation avec des erreurs maîtrisées à ±0.005 mm/1000 mm. Ceci assure un alignement de haute précision entre la crémaillère et la roue dentée après installation, éliminant efficacement les contraintes de charge excentrée et garantissant la stabilité dynamique du système de transmission.
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Extensibilité facile : Grâce à sa conception modulaire extensible, ce système utilise des unités de longueur standard de 1 mètre. Le positionnement précis et l'assemblage sans jointure de plusieurs sections de rack sont assurés par des trous de goupilles de positionnement en bout et des trous de fixation latéraux, permettant une extension de course illimitée pour répondre aux exigences de grande course des machines-outils et équipements d'automatisation de grande taille.