Lorsque nous parlons de machines-outils CNC, la plupart des gens pensent à des processus d'usinage de précision, à une efficacité de production élevée et à des structures mécaniques complexes. Cependant, rares sont ceux qui prêtent véritablement attention à un composant essentiel indispensable derrière chaque machine-outil CNC : la broche CNC.
La broche CNC, en tant que composant central d'une usine de fabrication de plastiques et machine CNC en métal, soutient non seulement l'outil d'usinage, mais est également crucial pour le fonctionnement de haute précision et de haute efficacité de l'ensemble de la machine. Qu'il s'agisse d'une fraiseuse CNC, d'une machine de gravure ou d'un tour, leur capacité à accomplir avec précision diverses tâches d'usinage complexes repose sur le contrôle précis et le fonctionnement efficace de la broche CNC.
Alors, qu’est-ce qu’une broche CNC exactement ? Comment ça marche? Veuillez continuer à lire pour en savoir plus sur la broche.
Qu'est-ce qu'une broche CNC ?
Une broche CNC fait référence à l'arbre d'une machine-outil qui entraîne la pièce à usiner ou l'outil de coupe en rotation. À l'exception des machines-outils comme les raboteuses et les machines à brocher, qui ont des mouvements principaux linéaires, la plupart des machines-outils CNC sont équipées de composants de broche.
La précision du mouvement et la rigidité structurelle des composants de la broche sont des facteurs essentiels pour déterminer la qualité de l'usinage et l'efficacité de la coupe. Pour les machines-outils CNC, les pièces de broche doivent répondre à des exigences de haute précision lors de l'usinage fin, tout en possédant la capacité de coupe nécessaire pour l'usinage grossier. De plus, les composants de broche de machine-outil CNC doivent avoir une rigidité dynamique et statique élevée et une résistance à la déformation thermique.
Les broches CNC sont conçues pour fournir un contrôle précis de la vitesse et du couple afin de répondre aux différentes exigences d'usinage. Ils sont généralement entraînés par des moteurs électriques, qui peuvent être soit des moteurs à courant alternatif (courant alternatif), soit des moteurs à courant continu (courant continu), en fonction des besoins d'application et de la conception de la machine.
Comment fonctionnent les broches CNC ?
Le principe de fonctionnement d'une broche CNC repose principalement sur l'entraînement du moteur et le support de roulements, garantissant que l'outil de coupe peut tourner à grande vitesse et avec stabilité.
En règle générale, un moteur puissant (tel qu’un servomoteur ou un moteur pas à pas) alimente la broche. Ce système d'entraînement contrôle avec précision la rotation du moteur de broche selon les instructions envoyées par le système de contrôle CNC.
La broche est soutenue par des roulements de broche, qui assurent sa stabilité et sa précision lors d'une rotation à grande vitesse. Outils de coupe (tels que des perceuses, des fraises, etc.) sont montés sur la broche via une certaine forme de système de serrage (tel que des porte-outils, des supports d'outils ou des pinces).
Le système de contrôle CNC agit comme le « cerveau » de l’ensemble du processus. Basé sur un programme d'usinage pré-écrit (généralement un code G généré par un logiciel CAO/FAO), il contrôle avec précision la vitesse, le sens de rotation et la durée du moteur de broche. Cela permet à la machine CNC d'effectuer automatiquement diverses opérations d'usinage complexes telles que la découpe, le fraisage et le perçage.
Méthodes courantes d'entraînement de broche CNC
L'entraînement principal des machines-outils CNC nécessite une large plage de vitesses pour garantir l'utilisation de paramètres de coupe raisonnables pendant l'usinage, obtenant ainsi une productivité, une précision d'usinage et une qualité de surface optimales.
Transmission par engrenages
La transmission par engrenages est couramment utilisée dans les machines-outils CNC de grande et moyenne taille. Cette méthode utilise des paires d'engrenages non seulement pour compléter la transmission, mais également pour obtenir une vitesse variable échelonnée ou un changement de vitesse continu segmenté pour la broche. Il garantit que la broche répond aux caractéristiques de couple requises à basse vitesse. Le changement de vitesse des pignons baladeurs est principalement réalisé par des fourches hydrauliques ou directement entraînées par des vérins hydrauliques.
Bien que cette méthode de transmission soit efficace, elle ajoute de la complexité au système hydraulique de la machine-outil CNC. Les signaux électriques du dispositif CNC doivent d'abord être convertis en actions mécaniques d'électrovannes, qui distribuent ensuite l'huile hydraulique aux vérins hydrauliques correspondants, introduisant ainsi des étapes intermédiaires dans le processus de changement de vitesse.
Transmission par courroie synchrone
La transmission par courroie synchrone est principalement utilisée dans les petites machines-outils CNC. Il évite les vibrations et le bruit associés à la transmission par engrenages mais ne convient qu'aux broches ayant de faibles exigences de couple.
La transmission par courroie synchrone combine les avantages de la transmission par courroie et par chaîne. La surface de travail de la courroie et la circonférence extérieure de la poulie sont dentées, offrant une transmission à maillage antidérapante. La courroie synchrone intègre une couche à haute résistance qui ne s'étire pas élastiquement après avoir supporté des charges, maintenant le pas de la courroie et permettant une transmission synchrone sans glissement relatif entre les poulies motrice et menée.
Transmission motorisée
Dans les transmissions motorisées, le moteur est également appelé broche électrique. Le stator du moteur est fixe, tandis que le rotor et la broche sont intégrés dans une seule conception. Cela simplifie grandement la structure du boîtier de broche et de la broche, augmentant ainsi efficacement la rigidité des composants de la broche. Cependant, cette méthode a un couple de sortie plus faible et la chaleur générée par le moteur peut affecter considérablement la précision de la broche. Par exemple, l'unité de broche d'un centre d'usinage vertical développé au Japon, équipée d'une motobroche interne, peut atteindre une vitesse maximale de 50,000 XNUMX tr/min.
Comment trouver la bonne broche CNC ?
La broche principale des machines-outils CNC doit répondre aux exigences suivantes :
Durabilité de la précision
La durabilité de la précision de l’assemblage de broche fait référence à sa capacité à conserver sa précision de fabrication d’origine sur une longue période. Les machines CNC sont coûteuses et, pour accélérer leur retour sur investissement, elles fonctionnent souvent à des taux d'utilisation élevés. Pour prolonger leur durée de vie et réduire la fréquence de maintenance, les composants de broche de machine CNC doivent avoir une excellente durabilité de précision.
Matériau et puissance de la broche
Les matériaux de broche courants comprennent l'acier au carbone, l'acier allié, l'acier inoxydable et la céramique. Chaque matériau a une dureté, une résistance à l’usure et une stabilité thermique différentes. Pour les broches qui doivent manipuler des matériaux durs comme l'acier, des matériaux à haute résistance et dureté tels que l'acier allié ou l'acier inoxydable sont généralement choisis.
Plus la puissance est grande, plus le couple et la vitesse de rotation que la broche peut fournir sont élevés, ce qui permet l'utilisation de forets plus gros à des vitesses plus élevées. Par exemple, si vous envisagez de percer de l'acier avec un foret de 6 mm à 2000 tr/min, mais que votre broche ne peut fournir qu'une puissance maximale de 0.6 kW, cela sera insuffisant. Il te faudrait un broche de plus grande puissance pour garantir un couple et une vitesse adéquats pour accomplir la tâche.
Rigidité élevée
Les opérations de coupe à grande vitesse dans les machines CNC nécessitent des ensembles de broches d'une grande rigidité. Dans le cas contraire, la broche pourrait subir une déformation élastique importante sous l'effet de forces extérieures, entraînant des vibrations. Ces vibrations peuvent affecter la précision et la rugosité de surface des pièces usinées.
Forte stabilité thermique
Le fonctionnement de la broche génère de la chaleur, ce qui entraîne une augmentation de la température des composants de la broche. Si la broche n'a pas une stabilité thermique suffisante, les changements de température peuvent modifier la forme et la position des composants de la broche, affectant ainsi la précision de l'usinage. Une bonne stabilité thermique garantit que la broche conserve des performances stables malgré les changements de température, réduisant ainsi les erreurs d'usinage dues à la déformation thermique.
Haute précision d'inversion
La précision d'inversion fait référence à la précision de positionnement de la pièce frontale, du dispositif ou de l'outil de coupe de la broche pendant l'inversion. Pour les machines CNC qui effectuent fréquemment des opérations avant et arrière, une précision d'inversion élevée garantit que la broche maintient des performances stables pendant les inversions, réduisant ainsi les erreurs d'usinage causées par l'inversion.
Excellente capacité anti-vibration
Les machines CNC sont soumises à diverses vibrations lors de l'usinage, telles que celles induites par les forces de coupe et les vibrations de la machine. Ces vibrations peuvent affecter la précision de l'usinage et la qualité des surfaces, voire endommager les outils et la broche. Une bonne capacité anti-vibration garantit que la broche maintient des performances stables dans des environnements vibrants, réduisant ainsi les erreurs d'usinage et les dommages causés par les vibrations.
Comment des services d'usinage CNC exceptionnels peuvent vous aider
Dans la recherche d’une haute précision et d’une grande efficacité dans la fabrication moderne, la technologie d’usinage CNC est devenue une clé indispensable. Pour répondre à votre besoin de services d'usinage de qualité supérieure, BOYI propose des services d'usinage CNC exceptionnels pour vous aider à relever facilement divers défis d'usinage complexes.
Nous disposons d’une équipe technique professionnelle qui connaît intimement chaque détail des machines-outils CNC. Ils peuvent vous fournir les configurations de broches les plus adaptées à vos projets, les configurations de programmation les plus précises et les plus attentionnées. Services d'usinage CNC.
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Conclusion
En résumé, la broche CNC transmet la puissance de rotation à l'outil de coupe via un système de contrôle précis et un mécanisme d'entraînement efficace, permettant l'usinage précis des pièces. C'est l'un des composants clés indispensables des machines-outils CNC. Si vous recherchez des services d'usinage CNC efficaces, veuillez contacter les professionnels de BOYI. Ils donnent toujours la priorité aux besoins des clients et sont prêts à répondre à toutes vos questions ou préoccupations.
QFP
La durée de vie d'une broche CNC varie en fonction de plusieurs facteurs, notamment les conditions de fonctionnement, la maintenance, le refroidissement et la lubrification. En général, une broche à grande vitesse typique peut fonctionner pendant environ 6000 XNUMX heures en moyenne avant de nécessiter une reconstruction. Cependant, des facteurs tels que la surcharge, les collisions et le fonctionnement sans refroidissement ni lubrification appropriés peuvent réduire considérablement la durée de vie de la broche.
Pour verrouiller la broche sur un tour CNC, suivez les instructions du fabricant et utilisez la fonction de verrouillage de broche dédiée ou engagez un mécanisme de verrouillage mécanique, si disponible, pour empêcher la broche de tourner lors d'opérations telles que les changements d'outils ou la maintenance.
Catalogue: Guide d'usinage CNC
Cet article a été rédigé par les ingénieurs de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen est un ingénieur et expert technique fort de 20 ans d'expérience en prototypage rapide et en fabrication de pièces métalliques et plastiques.
