Unidades de accionamiento principales

Los accionamientos principales son predominantemente motores eléctricos síncronos y asíncronos con control de lazo cerrado. Sus aplicaciones incluyen motores en kit o encapsulados para su uso en tornos, fresadoras y rectificadoras, así como en centros de mecanizado. Los accionamientos de husillo tradicionales con motores encapsulados —en su mayoría refrigerados por aire— también son populares como accionamientos principales. En comparación con los husillos motorizados, resultan menos costosos si se consideran los costos secundarios de ambos sistemas. Por un lado, la interposición de reductores permite ajustar la velocidad de rotación y el par a la tarea de mecanizado. Por otro lado, los reductores generan fuerzas radiales no deseadas, ruido y mayor desgaste.

Los accionamientos principales que utilizan motores con husillo integrado se han vuelto técnicamente sofisticados. Al eliminarse las cajas de engranajes y los embragues, estos accionamientos permiten un movimiento de rotación centrado sin sufrir fuerzas de cizallamiento. Destacan por su funcionamiento suave a largo plazo y su mínimo desgaste, y se utilizan frecuentemente en mecanizado de alto rendimiento. La generación de accionamientos con mayor par motor sigue siendo bastante costosa, ya que requiere la integración de un engranaje (planetario) en el husillo o la selección de un motor de mayor potencia. Para realizar el mantenimiento preventivo y las revisiones, es necesario integrar sensores en el husillo para monitorizar y adquirir datos de medición. La refrigeración con aceite, aire o glicol sigue siendo necesaria.

Controles de alimentación

Para los sistemas de alimentación, se puede elegir entre sistemas electromecánicos o hidráulicos. En el caso de los sistemas electromecánicos, el servomotor eléctrico con husillo de bolas es el más utilizado a nivel mundial. Este convierte el movimiento rotacional en movimiento lineal. En este caso, se prefieren los motores síncronos encapsulados, ya que deben cumplir con altos requisitos de posicionamiento, sincronización y dinámica, incluso superiores a los del accionamiento principal.

Debido a su elevada rigidez estática, este sistema de accionamiento tradicional se adapta a diversas aplicaciones, pero es propenso al desgaste. Según las condiciones de instalación y el par motor requerido, el servomotor se conecta al husillo directamente o, por ejemplo, mediante una correa síncrona.

Los accionamientos deben ofrecer resistencia al desgaste, así como alta rigidez y dinamismo. Esta combinación de características permite una mayor precisión y un funcionamiento sin problemas a largo plazo que el que se obtiene con un conjunto de husillo de bolas comparable con sistema de medición de posición indirecta.

El régimen de carga del accionamiento es uno de los aspectos que limitan su uso. Por supuesto, esto no significa que, al procesar con grandes fuerzas, se puedan descartar los conjuntos de husillo de bolas y las soluciones de accionamiento hidráulico. Elementos de soporte de la máquina, como la cubierta de virutas con su velocidad de deslizamiento máxima permitida y la guía del carro con su comportamiento de amortiguación, también pueden limitar su aplicación. Las ventajas de los accionamientos de motor lineal se ven contrarrestadas por los costes de inversión asociados, que hasta ahora han impedido un auge mundial de esta tecnología de accionamiento.

Los accionamientos hidráulicos de avance son muy demandados cuando sus beneficios son significativos, como en espacios confinados, así como en aplicaciones que requieren alta dinámica y grandes fuerzas de avance. Además, es fundamental que el accionamiento hidráulico de avance tenga una precisión micrométrica. Las aplicaciones prácticas demuestran que el accionamiento lineal hidráulico funciona sin holgura, es duradero y tiende a ser más resistente que un accionamiento comparable con husillo de bolas. Con los accionamientos eléctricos de avance, es necesario instalar cada característica específica (par y velocidad de rotación). Un eje hidráulico, en cambio, puede obtener energía según la demanda de un acumulador de fluido hidráulico, reduciendo la potencia de entrada instalada hasta en un 80 %.

Accionamientos auxiliares

Diversos tipos de accionamientos cumplen con las capacidades requeridas para aplicaciones de accionamiento auxiliar. En el espectro de funciones de accionamiento auxiliar en máquinas herramienta, no existe una tendencia significativa ni unidades específicas que destaquen por encima de las demás. La elección dependerá de la aplicación.

No es inusual que un grupo de máquinas con una secuencia cerrada de funciones combine diversos accionamientos. Existen ejemplos de esto en aplicaciones donde se utilizan accionamientos electromecánicos para carros de movimiento vertical o diagonal, junto con compensación de peso hidráulica o neumática. En este caso, la compensación de peso puede entenderse como un accionamiento auxiliar pasivo en el sentido más amplio, cuya función es compensar la fuerza de la masa en movimiento. La compensación de peso puede lograrse de diversas maneras, siendo el sistema hidráulico con acumulador de fluido hidráulico una opción popular. Si la fuerza de peso que requiere compensación es pequeña, un resorte neumático de gas puede cumplir la función. Las ventajas de estas soluciones radican en su comportamiento dinámico adaptable, así como en su favorable balance energético.

Los accionamientos neumáticos son ideales para su uso en dispositivos de manipulación gracias a su bajo peso, su sencilla estructura de control y la rapidez de sus movimientos. Estas características se aplican a las unidades de alimentación y carga de masas pequeñas, que se integran en el flujo de trabajo del proceso de producción. La sujeción de herramientas y piezas en las máquinas herramienta es fundamental, ya que influye en la precisión y la repetibilidad de la operación. Las mordazas hidráulicas representan un tipo especial de accionamiento auxiliar y se utilizan en máquinas con carga y descarga de piezas sin supervisión, gracias a su fácil automatización. La alta densidad de fuerza de los elementos de sujeción favorece la construcción de dispositivos de sujeción en espacios reducidos.

Conclusión

Existe una amplia gama de sistemas de accionamiento eléctricos, hidráulicos, electromecánicos y neumáticos disponibles para realizar tareas en máquinas herramienta. El equipo de ingeniería debe decidir qué tipo de sistema de accionamiento es el más adecuado para cada tarea, teniendo en cuenta diversas limitaciones. Un buen proveedor de automatización con experiencia en todas estas tecnologías asesorará a los clientes en estas decisiones.