Les avantages remarquables des moteurs linéaires dans l'usinage de précision

Titre : Les avantages remarquables des moteurs linéaires dans l’usinage de précision par Jkongmotor

Jkongmotor propose une gamme de moteurs linéaires, notamment des moteurs à vis à billes, des vis-mères de type T, des curseurs de module, des tiges de poussée linéaires et des vis-mères servo intégrées. La simplicité de la structure, l'adéquation au mouvement linéaire à grande vitesse, l'utilisation élevée des enroulements primaires, l'absence d'effets de bord latéral, l'atténuation facile des problèmes de traction magnétique unidirectionnelle, la facilité de réglage et de contrôle, la forte adaptabilité et l'accélération élevée font que les moteurs linéaires se distinguent par huit avantages majeurs, en particulier dans les applications d'usinage de haute précision.

L’usinage d’ultra-précision est à l’avant-garde de la fabrication et joue un rôle crucial dans divers secteurs, notamment dans l’industrie de la défense. Des composants tels que les gyroscopes des dispositifs de guidage inertiel des missiles de croisière, des composants radar clés tels que des guides d'ondes, des roulements de précision sur les instruments satellitaires et de grands circuits intégrés nécessitent tous un usinage d'ultra-précision. Dans les machines-outils d'ultra-précision, les dispositifs de micro-alimentation de haute précision sont essentiels pour la compensation en ligne des erreurs d'usinage des machines-outils afin d'améliorer la précision de la forme. Les dispositifs de micro-alimentation de haute précision sont devenus des composants essentiels des machines-outils d'ultra-précision pour le traitement de certaines surfaces spéciales non axisymétriques.

Actuellement, les moteurs linéaires HIWIN de Taiwan sont largement utilisés dans les dispositifs de micro-alimentation de précision, utilisant le principe de l'effet électrostrictif. L’ampleur de la déformation de l’effet électrostrictif est directement proportionnelle au carré de l’intensité du champ électrique. Il peut réaliser un déplacement à haute rigidité sans jeu ; la résolution peut atteindre 1,0 ~ 2,5 nm ; avec un coefficient de déformation important et une haute fréquence, son temps de réponse peut atteindre 100μs. Pour augmenter la course, les moteurs sont généralement fabriqués en liant plusieurs morceaux de cristal ensemble pour les utiliser. Le moteur céramique piézoélectrique péristaltique se compose de trois dispositifs piézoélectriques tubulaires en céramique contrôlés individuellement, A et B agissant radialement pour se dilater et se contracter afin de serrer et de libérer l'arbre du moteur, tandis que le dispositif C agit axialement pour produire un déplacement axial de l'arbre du moteur, permettant un mouvement linéaire pas à pas.

Le grand tour diamanté DTM-3 et le grand tour diamanté optique LODTM du laboratoire national américain LLL, ainsi que la grande machine-outil de précision OAGM2500 de la société britannique Cranfield, ont tous adopté des dispositifs de micro-alimentation électrostrictifs.

Les moteurs à ultrasons (USM) sont un nouveau type de moteur à entraînement direct qui fait l'objet d'une attention croissante à l'échelle mondiale, largement considéré comme un type de moteur piézoélectrique en céramique. Ils utilisent l'effet piézoélectrique inverse des céramiques piézoélectriques, convertissant les déformations microscopiques des matériaux en mouvements macroscopiques des rotors ou des curseurs grâce à une amplification résonante et un couplage par friction. Lorsque les céramiques piézoélectriques sont soumises à une tension appropriée, elles peuvent générer des ondes progressives unidirectionnelles. Lorsque le rotor applique une pression appropriée sur la surface du corps élastique, il se déplace sous la force motrice du frottement des particules. En changeant la direction de l’onde progressive, le rotor se déplace dans la direction opposée.

Dans l'usinage d'ultra-précision, pour obtenir une précision de forme élevée pour les surfaces courbes non sphériques, le système d'entraînement d'alimentation des machines-outils d'ultra-précision nécessite une haute résolution, atteignant une quantité de mouvement de 0,01 μm par impulsion. Plusieurs entreprises internationales de renom possèdent de tels produits, mais limités à l'exportation. Actuellement, des institutions nationales telles que l'Université nationale de technologie de la défense, l'Institut de technologie de Harbin et l'Université Tsinghua mènent des recherches dans ce domaine. Les moteurs à ultrasons se caractérisent par une petite taille, un poids léger, une réponse rapide, aucune interférence électromagnétique et un couple élevé à basse vitesse, ce qui les rend capables de remplacer les moteurs électromagnétiques traditionnels dans une plage de 10 cm. Les moteurs à ultrasons entraînés par pas à pas avec contrôle en boucle fermée ont une résolution de pas d'environ 0,01 μm, remplaçant potentiellement les méthodes d'entraînement par friction mécanique. L'USM linéaire développé par l'Université de Tokyo au Japon offre une résolution élevée de 5 nm.

Dans le domaine du traitement de sections transversales irrégulières, le mouvement linéaire rapide et précis des moteurs linéaires, caractérisé par une réponse rapide et une grande précision, a été utilisé avec succès dans le tournage et le meulage de précision contrôlés par ordinateur de pièces de formes irrégulières telles que les pistons de moteurs automobiles, les chemins de roulement extérieurs en forme de vague, les segments de piston et les arbres à cames. Par rapport aux méthodes traditionnelles qui s'appuient sur des modèles pour usiner des contours circulaires intérieurs et extérieurs irréguliers, les moteurs linéaires offrent une flexibilité dans les modifications de programmation et une précision d'usinage élevée, ce qui les rend idéaux pour traiter une variété de produits en petits lots.