Wat zijn de verschillen tussen hydraulische en servomotorische aanvoer in een CNC boormachine?

U worstelt met de keuze van het juiste aanvoersysteem voor uw boormachine. Een verkeerde keuze leidt tot trage cycli, kapotte gereedschappen en verloren inkomsten. Ik zal de echte verschillen uitleggen om u te helpen beslissen.

Hydraulische voedingen gebruiken vloeistofdruk voor een hoge, stabiele stuwkracht, waardoor ze ideaal zijn voor diepe gaten en grote diameters. Servomotoren maken gebruik van elektrische precisie voor een duidelijke snelheidsregeling, snelle terugtrekking en exacte positionering, geschikt voor productie op hoge snelheid en complexe tapbewerkingen.

De meeste mensen kijken alleen naar het prijskaartje. Het echte antwoord ligt in de mechanica van de kracht die op het werkstuk wordt uitgeoefend.

Waarin verschillen de kernmechanismen van hydraulische en servovoedingsystemen fundamenteel van elkaar?

Je ziet slangen op de ene machine en draden op de andere. Het ziet er verwarrend uit, maar het mechanisme is eenvoudig. Als je de binnenkant kent, kun je de prestaties en onderhoudsbehoeften beter voorspellen.

Hydraulische aandrijvingen vertrouwen op pompen die olie in cilinders duwen om lineaire kracht te creëren, waarbij de nadruk ligt op ruwe kracht en "spieren". Servosystemen maken gebruik van elektromotoren die draadspindels aandrijven met digitale regeling met gesloten lus, waarbij een roterende beweging wordt omgezet in een precieze lineaire plaatsing voor een exacte positionering.

De constructies van deze twee systemen zijn totaal verschillend. A hydraulisch systeem¹ gecentreerd rond een pompstation. Deze pomp duwt olie door kleppen in een cilinder. Het biedt een hoge vermogensdichtheid, maar lijdt onder complexiteit. Je hebt te maken met olielekkages, filtervervanging en energieverlies omdat de pomp vaak constant draait om de druk op peil te houden.

A servosysteem² is de "brein"-benadering. Deze maakt gebruik van een zeer nauwkeurige elektromotor die verbonden is met een kogelomloopspil. Een computer (CNC) vertelt de motor precies waar hij naartoe moet met behulp van een gesloten regelkring (PID-algoritme). Hij controleert zijn positie duizenden keren per seconde met behulp van encoders. Hij beweegt naar een specifieke plek, ongeacht de weerstand, tot aan zijn koppellimiet. Deze methode is schoner, verbruikt alleen energie wanneer hij beweegt en vereist minder onderhoud.

Hoe vergelijken hydraulische en servovoedingen elkaar op het gebied van aanvoersnelheid en snelle terugtreksnelheid?

Uw cyclustijden voelen te traag aan tijdens de terugtrekfasen. Elke verspilde seconde is slecht voor uw bedrijfsresultaten. Het type toevoersysteem bepaalt uw maximale productiesnelheid en -versnelling.

Servovoedingen reageren in milliseconden, bieden een hoge versnelling en snelle terugtreksnelheden van vaak meer dan 30 m/min. Hydraulische feeds hebben een trage dynamische respons door de samendrukbaarheid van de vloeistof en de vertraging van de klep, waardoor ze langzamer terugtrekken op basis van het pompdebiet.

Snelheid gaat niet alleen over hoe snel de boor draait; het gaat over hoe snel de kop beweegt wanneer hij niet knippen. Hydraulische toevoer³ is uitstekend voor precisiewerk met gemiddelde tot lage snelheden. Het biedt een soepele stabiliteit omdat olie niet samendrukbaar is in grote volumes, maar duidelijke klepafstellingen kosten tijd. De dynamische respons is meestal lager dan 10 Hz. Wanneer je de richting moet omkeren, moet de klep verschuiven en de oliestroom omkeren. Dit zorgt voor een vertraging van 50 tot 300 milliseconden.

Servovoeding⁴ ondersteunt dynamische aanpassing met hoge snelheid. De responsfrequentie is honderden hertz. Een servomotor kan in minder dan 20 milliseconden overschakelen van snijvoeding naar snel intrekken. Er is geen vloeistofinertie die overwonnen moet worden. Moderne servosystemen maken "S-curve" versnellingsprofielen mogelijk. Dit betekent dat de machine soepel maar ongelooflijk snel op snelheid komt (10-50 m/s²). Voor een job met honderden gaten kan de tijd die bespaard wordt op het snel intrekken alleen al de totale cyclustijd verminderen met 30% tot 70%.

Voor welke boortoepassingen is een hydraulische voeding essentieel?

Servomotoren zijn sneller, dus je zou kunnen denken dat ze altijd beter zijn. Maar pure snelheid faalt in zware scenario's waar brute kracht en schokdemping de enige opties zijn.

Hydraulische aanvoer is essentieel voor het boren van diepe gaten (L/D-verhouding > 10) en gaten met een grote diameter (≥30 mm). De natuurlijke demping van vloeistof absorbeert trillingen en levert stabiele, massieve axiale stuwkracht die gereedschapbreuk voorkomt in taaie materialen waar servo's zouden overbelasten of afslaan.

Ik raad hydraulische systemen aan voor specifieke "zware" klussen. Als je een gat boort dat 100 keer dieper is dan de diameter, krijg je te maken met enorme wrijvings- en snijkrachten. Een hydraulische cilinder levert een constante stuwkracht van 20-50 kN zonder oververhitting. Als de boor een harde plek in een gietstuk raakt, werkt de olie als een vloeibare veer. Het dempt de schok. Een stijf servosysteem kan het gereedschap te stijf naar voren duwen, waardoor de boor breekt.

Boren met een grote diameter is een ander bolwerk voor hydrauliek. Voor het boren van een gat van 50 mm in staal is een enorm koppel en enorme voedingskracht nodig. Een vergelijkbare servomotor zou enorm groot en duur moeten zijn. Hydraulische systemen kunnen deze belasting van nature aan. Ze blinken ook uit in complexe boorsystemen zoals getrapte gaten of blinde gaten waar je traploze snelheidsregeling nodig hebt onder zware belasting. Het systeem integreert gemakkelijk druksensoren. Als het gereedschap dof wordt en de kracht piekt, "voelt" de hydrauliek dat en kan de aanvoer stoppen om de machine te redden.

• Diepgat boren⁵: Biedt continue druk voor L/D > 10 tot 100:1.
• Grote diameters: Verwerkt probleemloos hoge koppelvereisten voor gaten van >30 mm.
• Schokabsorptie: Het beste voor onderbroken snedes of harde plekken in smeedstukken.
• Stuwkracht: Levert effectief hoge kracht (bijv. 50 kN).

Waarom biedt een servomotoraanvoer superieure controle voor precisietappen en -pikboren?

Je breekt dure tappen omdat de machine niet snel genoeg achteruit kan draaien. Precisieproblemen vereisen de computergestuurde fijnafstelling die alleen een digitaal motorsysteem kan bieden.

Servovoedingen blinken hier uit door de rotatie van de spindel te synchroniseren met de voedingssnelheid voor nauwkeurig tappen, zodat er geen pitchfout optreedt. Hun vermogen om de absolute positie te volgen, maakt precieze boorgaten en onmiddellijke omkering mogelijk zonder de vertraging die gereedschap breekt.

Servomotoren fungeren als het "brein" van precisiebewerkingen. Bij stijf schroefdraadtappen moet de neerwaartse voeding exact overeenkomen met de schroefdraadsteek. Als de spindel één keer ronddraait, moet de aanzet precies één steeklengte bewegen. Servoaandrijvingen gebruiken encoders met hoge resolutie om deze twee bewegingen elektronisch aan elkaar te koppelen. Er zijn geen dure "zwevende" taphouders nodig. Het resultaat is een spoednauwkeurigheid binnen ±0,005 mm.

Peckboren (het terugtrekken van de boor om spanen weg te halen) is een ander gebied waar servo's domineren. Een hydraulisch systeem heeft moeite om op een exacte diepte te stoppen, terug te trekken en terug te keren naar de boorplek. exact vorig punt. Het vertrouwt op timers of stroom, die afdrijven. Dit leidt tot gereedschapbreuk. Een servo kent zijn positie tot op de micron. Hij voert de "specht"-actie onmiddellijk uit. Hij rijdt naar beneden, trekt zich terug om de spanen op te ruimen en raast terug naar het snijvlak zonder te botsen. Deze precisie vermindert het uitvalpercentage aanzienlijk bij hoogwaardige onderdelen zoals onderdelen voor de ruimtevaart.

Conclusie

Kies hydraulische systemen voor ruwe stuwkracht in diepe of grote gaten. Kies servovoedingen voor snelheid, energiezuinigheid en precisietaken zoals stijf tappen en complexe cycli.