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Riemengetriebene CNC-Portalbearbeitungszentren: Wie der Antriebsstrang über die Leistung entscheidet

Portalbearbeitungszentren / Antriebsstrang

Riemengetriebene CNC-Portalbearbeitungszentren: Was der Antriebsstrang tatsächlich entscheidet

Die Riemenreduzierung an einem Portal ist eine Entscheidung über Drehmoment und Trägheit, keine Abkürzung. Hier erfahren Sie, wie es Genauigkeit, Wartung und die Art und Weise, wie Sie eine Maschine für die Arbeit mit großen Teilen spezifizieren, neu gestaltet.

Die kurze Antwort: Riemenreduzierung ist eine Drehmomentstrategie

Wenn ein Hersteller einen Riemen zwischen dem Servo und der Kugelumlaufspindel einer Portalachse anbringt, liegt der erste Grund in der Regel eher in der Drehmomentvervielfachung als in der Kostenersparnis. Ein Servo, der eine schwere Querschiene direkt antreibt, muss die Schnittkraft und die Trägheit aller Bewegungen bereitstellen. Fügen Sie eine Untersetzung von zwei zu eins oder drei zu eins hinzu, und der Motor sieht ungefähr die Hälfte oder ein Drittel der reflektierten Last, während er schneller dreht und somit effizienter arbeitet.

In der Werkstatt zeigen sich drei Konsequenzen:

Ein kleineres, leichteres Servo kann den gleichen Schub liefern, wodurch die Masse, die die Achse selbst zum Beschleunigen benötigt, reduziert wird.
Ein geringerer Drehmomentbedarf führt bei langen, kontinuierlichen Schnitten zu einer geringeren Erwärmung der Drucklager.
Nachgiebigkeit geht in das System ein, sodass die dynamische Steifigkeit nun von der Riemenbreite, dem Zahnprofil und der Spannung abhängt.

Der Tausch ist unkompliziert: mehr Drehmomentspielraum, etwas weniger Steifigkeit und ein Verbrauchsmaterial, das richtig gespannt und termingerecht ausgetauscht werden muss. Bei einem Portal mit einem drei oder vier Meter langen Träger, bei dem die bewegliche Schiene und der Stößel den Lastfall dominieren, bevorzugt dieser Beruf normalerweise das Band.

Vier Antriebsoptionen und wo die Riemenuntersetzung sitzt

Die Antriebsauswahl an einem Portal ist selten eine Einzelentscheidung. Für die Langverfahrachsen, die Querschiene und den Stößel kann jeweils eine unterschiedliche Lösung verwendet werden, und eine Maschine kann sie kombinieren.

Antriebskonfigurationen für CNC-Portalbearbeitungszentren; Die Abbildungen beschreiben typisches Verhalten und die endgültige Wahl hängt von der Achslänge, der bewegten Masse und der Servogröße ab.
Antriebskonfiguration	Typischer Portaleinsatz	Stärken	Was Sie sehen sollten
Direkt gekoppelte Kugelumlaufspindel	Querschiene, Stößel, kurze Achsen	Hohe Steifigkeit, wenige Verschleißteile	Großes Servo für lange Verfahrwege, Schraubenhitze und kritische Geschwindigkeitsbegrenzungen
Riemenreduzierte Kugelumlaufspindel	X- und Y-Achsen, mittlerer bis langer Verfahrweg	Drehmomentvervielfachung, kleineres Servo, thermische Trennung	Spannung und Ausrichtung, regelmäßiger Riemenwechsel
Schrägverzahntes Zahnstangenritzel	Sehr langer Hub, schwere Balken	Nahezu unbegrenzter Federweg, hoher Schub	Vorspannungseinstellung, Schmierung, Getriebeverschleiß über Jahre
Linearmotor	Hochgeschwindigkeits- oder Hochpräzisions-Specials	Kein mechanischer Kontakt, sehr hohe Beschleunigung	Kosten, Kühlung, Empfindlichkeit gegenüber Spänen und Staub

Lesen Sie die Tabelle mit Blick auf das Werkstück und nicht mit der Präferenz für eine Technologie. Eine Formplatte, die eine Spiegeloberfläche benötigt, belohnt Steifigkeit und thermische Stabilität. Ein Strukturteil aus Aluminium mit Hunderten von Löchern belohnt Beschleunigung und schnelle Positionierung. Eine schwere Stahlschweißkonstruktion belohnt den Schubspielraum und die Dämpfung. Riemenreduzierte Kugelumlaufspindeln liegen in der Mitte dieses Bereichs und bleiben die häufigste Lösung für Portalachsen mit einem Verfahrweg von etwa zwei bis fünf Metern.

Die Struktur steht an erster Stelle: Ein Riemen kann eine weiche Maschine nicht reparieren

Kein Antriebsstrang kompensiert einen Rahmen, der sich unter Schnitt durchbiegt. Die Stabilität eines Portals wird durch das Bett, die Säulen, die Querschiene und die Stößelführung erreicht. Der Gürtel überträgt nur das, was die Struktur aufnehmen kann. Deshalb lohnt es sich zu wissen, wer die Basiskomponenten gießt und bearbeitet und nicht nur, wer die Maschine zusammenbaut.

Jiangsu Chuangjia Machinery wurde im Jahr 2000 als Teil der Nantong Zhongnan Intelligent Technology Group gegründet und beschäftigt in einem Produktionspark von etwa 100.000 Quadratmetern mehr als 380 Mitarbeiter, darunter 30 leitende Ingenieure und 20 Forschungs- und Entwicklungsingenieure. Die Gruppe betreibt eine eigene Gießerei, Blechbearbeitung und Lackiererei sowie ein Schleifmaschinen-Forschungsinstitut und ein CAD-Konstruktionsbüro.

Hierbei kommt es auf Gussteile an, die im eigenen Haus hergestellt und vor Ort bearbeitet werden, da die Geometrie des Betts und der Schienenmontageflächen vor der Montage festgelegt und nicht erst nach der Lieferung korrigiert wird. Das gleiche Prinzip wird in diesem Hinweis behandelt wie starre Basisteile die Bearbeitungsgenauigkeit tragen .

Modellbezeichnungen innerhalb des Portalbereichs signalisieren bereits Struktur: der DLM4027 mit vertikal beweglicher Traverse, der ZNLM8030 in Doppelständeranordnung und der ZNLM4025 als Schwerlastplattform. Das Beispiel für einen Riemenantrieb ist der ZNLM3023, der an seinen Vorschubachsen eine Riemenübertragung nutzt: ein großer Arbeitsbereich, eine bewegte Masse, die andernfalls überdimensionierte Servos erfordern würde, und Motoren, die dort platziert sind, wo sie gewartet werden können.

Wenn Sie eine Maschine dieses Typs bewerten, fragen Sie nach dem Motor-zu-Schrauben-Verhältnis, dem Riemenprofil und der Riemenbreite sowie dem empfohlenen Nachspannungsintervall. Diese drei Zahlen sagen mehr über das tägliche Verhalten aus als ein Höchstwert bei Eilgängen.

Riementyp, Spannung und Lebensdauer

Der Riemen ist der kostengünstigste Teil des Antriebsstrangs und die häufigste Ursache für abweichende Abmessungen. Die meisten Bauherren verwenden ein krummliniges Zahnprofil in einem HTD- oder AT-Abschnitt, dessen Größe nach Teilung und Breite erfolgt. Die Zähnezahl der kleinen Riemenscheibe bestimmt den Umschlingungswinkel: Bei zu wenigen Zähnen rutscht der Riemen bei Spitzenschub durch, bei zu vielen Zähnen wird das Verhältnis unpraktisch.

Inspektionspunkte nach der ersten Produktionswoche

Spannung, gemessen mit einem Messgerät und nicht durch Fühlen, bei dem für diese Achse angegebenen Wert.
Ausrichtung der Riemenscheibe in beiden Ebenen, da ein kleiner Winkelfehler die Riemenkante verschleißt und sich einmal pro Umdrehung als periodischer Fehler zeigt.
Zustand der Leitrolle, falls vorhanden, und ob sie geflanscht oder flach ist.
Anfängliche Dehnung, da sich die meisten Riemen innerhalb der ersten hundert Betriebsstunden setzen.
Verunreinigungen durch Kühlmittelnebel und feine Späne, die an den Riemenzähnen abrasiv wirken.

Praktischer Hinweis: Ein Riemenantrieb beseitigt kein Spiel, er verlagert sich dorthin, wo Spiel auftreten kann. Überprüfen Sie die Blockierung der Motorriemenscheibe, dann den Riemen und dann die Schraubenmutter in dieser Reihenfolge, wann immer eine Maschine beim Rückwärtsfahren anfängt, ihre Position zu verlieren.

Abstimmung des Antriebs auf das Werkstück

Zu den Branchen, in denen Chuangjia seine Maschinen bedient, zählen die Automobilbranche, die Automobilindustrie, neue Energien und der Formenbau, und diese vier Bereiche beanspruchen ein Portal auf unterschiedliche Weise.

Saphir und andere harte, spröde Materialien belohnen Steifheit und sanfte Bewegung mehr als rohe Geschwindigkeit, da Kantenabplatzungen und Oberflächenqualität die begrenzenden Faktoren sind. Die Formarbeit belohnt die Konturgenauigkeit bei langen Schlichtdurchgängen. Automobil- und neue Energieteile bestehen in der Regel aus Aluminium, wobei Beschleunigung, Werkzeugwechselzeit und Spanabfuhr am wichtigsten sind. Schwerer Stahl und Gusseisen belohnen den Schubspielraum und die Dämpfung, wofür eine Hochleistungs-Portalplattform ihren Preis verdient.

Winkelmerkmale und dreidimensionale Oberflächen, die nicht in drei Achsen erreicht werden können, erfordern eine andere Antwort. Ein fünfachsiges Portal wie das ZNLM2214 fügt der gleichen Strukturplattform zwei Drehachsen hinzu, sodass der lineare Antriebsstrang dennoch für die zusätzliche Masse und die Tatsache, dass die Werkzeugspitze weit von der Schiene entfernt sitzen kann, dimensioniert werden muss.

Für alle vier Branchen gilt eine Vorsichtsmaßnahme: Führen Sie den Abnahmetest mit Schnittdaten durch, die dem Produktionsteil ähneln, und wählen Sie nicht einen leichten Endbearbeitungsdurchgang, da dieser einen sauberen Bericht liefert.

Eine Checkliste für die Beschaffung von riemengetriebenen Portalmaschinen

Bevor Sie eine Bestellung genehmigen, holen Sie Folgendes schriftlich ein. Diese Fragen sind unscheinbar und entscheiden darüber, ob die Maschine im dritten Jahr noch toleriert.

Beschreibung der einzelnen Antriebsachsen, einschließlich Riemenübersetzung, Riemenprofil und Anzahl der Riemenscheibenzähne.
Positionierungs- und Wiederholgenauigkeitswerte pro Achse mit Angabe der Prüfnorm und der Umgebungsbedingungen.
Empfohlenes Nachspannungsintervall, Spannungswert und der zur Überprüfung verwendete Messgerätetyp.
Ersatzteilliste mit Lieferzeiten für Riemen, Riemenscheiben und Axiallager.
Informationen zur Steifigkeit von Bett, Säule und Querschiene oder zumindest Gussgewicht und Materialqualität.
Ein Testprotokoll für schwere Schnitte, das Ihre Materialabtragsrate darstellt.

Achten Sie auf: Eine Riemenspezifikation, die nur als Marke und Teilenummer angegeben ist, ohne Übersetzungs- und Riemenscheibendaten. Das Verhältnis bestimmt Schub und Auflösung; Die Teilenummer allein sagt noch nichts über das Verhalten der Achse aus.

Zwei Portalmaschinen mit identischen Hüllkurven und identischen Steuerungsoptionen können sich wie unterschiedliche Maschinen verhalten, da die eine auf ein reales Werkstück und die andere auf ein Preisziel ausgelegt wurde.

Woran man sich festhalten sollte

Riemengetriebene Achsen in einem CNC-Portal-Bearbeitungszentrum sind eine bewusste technische Entscheidung: Sie sorgen für Schubreserven, ermöglichen kleinere Servos und halten die Motorwärme von der Schraube fern. Im Gegenzug verlangt die Maschine die richtige Spannung, eine saubere Arbeitsumgebung und einen Wartungsplan, den jemand tatsächlich befolgt.

Beurteilen Sie den Antrieb zusammen mit der Struktur. Fragen Sie, wer das Bett gießt, wie die Schienenoberflächen bearbeitet werden und welches Nachspannungsintervall der Bauherr empfiehlt. Spezifische Antworten bedeuten, dass der Gürtel wahrscheinlich nicht der Teil ist, der Ihre Toleranz einschränkt. vage Antworten bedeuten, dass keine Laufwerkskonfiguration die Installation retten kann.

Wie gut aussieht: Ein Bauunternehmer, der bei der Lieferung das Riemenverhältnis, den Spannungswert und das Nachspannungsintervall übergibt, hat bereits gezeigt, dass die Achse spezifiziert und nicht aus dem zusammengebaut wurde, was im Regal stand.