Гармонический редуктор или поворотный актуатор с гармоническим приводом: что лучше для станков с ЧПУ?

Здравствуйте, я Теодор Ли, технический директор HONPINE.

Многие заказчики сталкиваются с распространённым вопросом при выборе компонентов волнового привода для станков с ЧПУ: что выбрать — волновой редуктор или волновой поворотный привод?

В этой статье я объясню различия между этими двумя решениями и помогу определить, какое из них лучше подходит для вашей системы с ЧПУ.

При выборе между волновым редуктором и волновым поворотным приводом для станков с ЧПУ необходимо учитывать несколько ключевых факторов, включая грузоподъёмность, жёсткость, точность позиционирования, совместимость двигателя и системы управления, монтажное пространство и конкретные требования к применению.

Среди этих факторов наивысший приоритет следует отдавать грузоподъёмности и жёсткости. В отличие от обычного оборудования автоматизации, отдельные поворотные оси станков с ЧПУ должны не только обеспечивать точное позиционирование, но и выдерживать внешние силы, возникающие в процессе обработки.

Почему волновые редукторы хорошо подходят для применения на четвёртой оси ЧПУ?

Волновые редукторы особенно подходят для применения на четвёртой оси ЧПУ, например в поворотных столах, благодаря своим ключевым преимуществам: практически нулевому люфту, высокой точности позиционирования, большим передаточным числам и компактной конструкции.

Эти характеристики делают волновые редукторы привлекательным решением для поворотных столов ЧПУ, требующих точного индексирования, эффективного использования монтажного пространства и быстрого управления движением.

Волновые редукторы работают за счёт упругой деформации гибкого колеса, что позволяет им обеспечивать высокие передаточные числа в компактной конструкции.

Этот уникальный принцип передачи помогает соответствовать требованиям систем четвёртой оси ЧПУ к высокой точности, высокой плотности крутящего момента, компактным габаритам и плавному движению.

Однако применимость волнового редуктора также зависит от его крутильной жёсткости, грузоподъёмности, компоновки подшипников и устойчивости к силам обработки. Для тяжёлых операций резания эти факторы необходимо тщательно оценивать.

Являются ли волновые поворотные приводы лучшим решением для применения на пятой оси ЧПУ?

Не обязательно. Наиболее подходящее решение по-прежнему зависит от конкретных технических требований станка с ЧПУ.

Однако, исходя из опыта HONPINE по обслуживанию клиентов в последние годы, мы наблюдаем растущий интерес к интегрированным волновым поворотным приводам для компактных пятиосевых систем с ЧПУ.

Пятиосевой станок с ЧПУ обычно состоит из трёх линейных осей — X, Y и Z — и двух поворотных осей, например A/C или B/C.

По сравнению с механизмом с одной поворотной осью пятиосевая система требует согласованного движения двух поворотных осей. Некоторые операции обработки сложных поверхностей также требуют одновременной пятиосевой интерполяции.

Для компактных пятиосевых механизмов волновые поворотные приводы предлагают четыре ключевых преимущества.

1. Интегрированная конструкция помогает уменьшить габариты оборудования

Пятиосевые поворотные столы часто должны размещать две поворотные оси, приводные системы, подшипники и кабели в ограниченном монтажном пространстве.

Волновой поворотный привод объединяет двигатель, волновой редуктор и энкодер в компактном модуле.

Такая интеграция сокращает количество отдельных компонентов передачи и механических соединений, позволяя создать более компактную компоновку осей A/C или B/C.

2. Интегрированная обратная связь поддерживает согласованное многоосевое управление

Пятиосевая обработка требует точного позиционирования поворотных осей, плавного регулирования скорости и быстрого динамического отклика.

За счёт объединения согласованных двигателя, редуктора и системы обратной связи интегрированный сервопривод может упростить отдельные аспекты системной интеграции, поддерживая при этом управление движением по замкнутому контуру.

Однако это не означает, что интегрированный привод по своей сути обеспечивает более высокую точность управления, чем отдельный серводвигатель в сочетании с волновым редуктором.

Фактическая производительность многоосевой обработки по-прежнему зависит от контроллера ЧПУ, общей механической жёсткости, конфигурации обратной связи и калибровки станка.

3. Конструкция с полым валом упрощает прокладку кабелей

Некоторые волновые поворотные приводы имеют конструкцию с полым валом, позволяющую электрическим кабелям, пневматическим трубкам и другим соединениям проходить через центр вращения.

В пятиосевых наклонных головках и поворотных столах такое решение помогает сократить требования к внешней прокладке кабелей и улучшает использование пространства.

Однако для применений с непрерывным вращением необходимо также учитывать скручивание кабелей и возможную потребность во вращающихся соединениях или контактных кольцах.

4. Упрощённая механическая конструкция и сборка

По сравнению с независимым подбором и сборкой двигателя, волнового редуктора, муфты и энкодера интегрированный волновой поворотный привод может сократить количество механических интерфейсов.

Это может упростить проектирование, сборку и ввод оборудования в эксплуатацию, потенциально сокращая общий процесс разработки станка.

Волновой поворотный привод HONPINE серии 58 для применения в системах ЧПУ

Для заказчиков, ищущих компактное высокоточное решение для поворотного привода, я хотел бы представить волновой поворотный привод HONPINE серии 58.

Серия HONPINE 58 разработана для обеспечения исключительной жёсткости и точности позиционирования.

Она объединяет три ключевых компонента в одном компактном модуле:

- Высокоточный волновой редуктор

- Бескорпусный моментный двигатель

- Высокоразрешающий 26-битный энкодер

Привод также оснащён полым отверстием диаметром 47 mm, обеспечивающим удобное пространство для прокладки кабелей и других соединений.

Исключительная жёсткость, подтверждённая лабораторными испытаниями

В лаборатории HONPINE мы провели демонстрацию жёсткости с использованием рычага длиной почти два метра.

Во время испытания мы прикладывали усилие к выходному концу привода через рычаг и контролировали его перемещение с помощью индикатора часового типа.

Даже при нагрузке, создаваемой рычагом, индикатор часового типа практически не показывал видимого перемещения.

Что ещё важнее, волновой поворотный привод, использованный в этом эксперименте, не был оснащён тормозным механизмом.

Испытание было предназначено для демонстрации собственной устойчивости привода к прогибу в условиях испытания, а не для подтверждения эффекта дополнительного механического тормоза.

Этот результат подчёркивает впечатляющую жёсткость волнового поворотного привода HONPINE серии 58.

Высокая точность позиционирования без снижения жёсткости

Помимо высокой жёсткости, волновой поворотный привод HONPINE серии 58 обеспечивает превосходные характеристики позиционирования.

Согласно результатам лабораторных испытаний HONPINE, его ключевые характеристики точности включают:

Эти результаты демонстрируют способность привода сочетать высокую жёсткость с точным управлением движением.

Ниже приведён отчёт об испытании точности, сформированный с использованием нашей системы лазерных измерений.

[Вставить изображение: отчёт об испытании точности волнового поворотного привода HONPINE серии 58]

Важно отметить, что конечные характеристики любого привода в станке с ЧПУ также зависят от монтажной конструкции, приложенных нагрузок, конфигурации управления и общей конструкции станка.

Свяжитесь с HONPINE для получения решений на основе волнового привода для ЧПУ

Разрабатываете ли вы поворотный стол четвёртой оси ЧПУ, компактную пятиосевую обрабатывающую систему или специализированный механизм поворотного позиционирования, выбор подходящего решения на основе волнового привода имеет важное значение для достижения надёжной производительности.

HONPINE поставляет волновые редукторы и интегрированные волновые поворотные приводы для широкого спектра задач высокоточного управления движением.

Свяжитесь с HONPINE сегодня, чтобы узнать больше о наших волновых редукторах и поворотных приводах для станков с ЧПУ, а также получить дополнительные технические характеристики, документацию на продукцию и поддержку по применению.