Les centres d'usinage d'Alzmetall se caractérisent par leur rigidité statique et dynamique extrêmement élevée, qui permet la précision requise lors du tournage ou du fraisage. En ce qui concerne les axes rotatifs, les développeurs d'Altenmarkt se fient entièrement aux moteurs couples d'IDAM, qui proposent également un certain nombre d'autres produits du groupe Schaeffler tels que des roulements ou Guidages linéaires apporter avec lui.

Si un client dit: «Nous avons été convaincus dès le début des performances exceptionnelles par rapport aux produits concurrents», alors cela parle sans réserve des services de son fournisseur. Cette déclaration vient de Ludwig Probst, signataire autorisé et responsable du développement / construction de l'usine de machines-outils et de la fonderie Friedrich GmbH & Co. KG, en abrégé Alzmetall. La reconnaissance est allée à INA - Drives & Mechatronics AG & Co. KG, ou IDAM en abrégé du groupe Schaeffler.

L'entreprise repose sur deux piliers près du lac Chiemsee à Altenmarkt an der Alz : le fonderie et génie mécanique. «Dans la fonderie, nous produisons uniquement des pièces moulées en fonte, à savoir tous les types de fonte nodulaire et de fonte grise, pesant jusqu'à cinq tonnes chacune», explique le développeur en chef. En plus de l'utilisation d'une machine de moulage automatique HWS, des pièces moulées à la main sont également produites. La construction mécanique comprend trois groupes de produits : Perceuses à colonnes centres d'usinage hautement dynamiques, eux-mêmes subdivisés en séries CS, FS, GS et GX, ainsi qu'en machines spéciales pour la fabrication en série.

Haute rigidité pour la précision

"Notre série de type G est sans égale sur le marché en termes de dynamique, de rigidité et de stabilité thermique", déclare Probst. Ce point de vente unique est dû aux centres d'usinage, qui permettent une géométrie absolue et symétrique par rapport à la broche principale. "Une machine doit être capable d'absorber les forces de réaction dues aux vitesses de coupe élevées et aux avances causées par les vitesses de coupe élevées afin d'éviter les erreurs de géométrie." Tout le monde peut accélérer et décélérer, mais le fait de garantir la géométrie avec ces rapports de force en impose un Rigidité de la machine à venir ", déclare Probst.

Le "G" dans la désignation de la machine est synonyme de conception de portique: Dans ce cas, deux entraînements linéaires autonomes parallèles dans le sens axial sont adaptés l'un à l'autre dans la direction Y de manière à ce que le pignon de déplacement de coordonnées réalise une grande précision de déplacement parallèle et donc une perpendicularité géométrique par rapport à l'axe X. La rigidité extrêmement élevée du concept global résulte, d’une part, de la liaison fermée des composants du châssis avec le mécanisme de translation coordonné et, d’autre part, des systèmes de guidage double interne de tous les axes linéaires. La surdétermination statique associée est dominée par la grande précision de fabrication des géométries de contact, grâce à la technologie de serrage parallèle orientée sur les objectifs et à la conception intégrée.  De plus, nous sommes en mesure d'installer n'importe quelle broche principale liée à la technologie ", déclare Probst sur les avantages des machines.

Un fabricant pour quatre fonctions

Conduire, guider, soutenir, mesurer : ce sont quatre fonctions qui sont couvertes par différentes unités commerciales du groupe Schaeffler : Du GS650 au GS1400, les centres d'usinage ont trois à cinq axes. La variante à cinq axes est divisée en trois axes linéaires X, Y et Z connectés en série, qui conventionnellement Vis à billesn sont commandés ainsi que les deux axes rotatifs A et C connectés en série, qui sont équipés d'entraînements directs.

En raison de la très bonne relation commerciale de longue date avec le groupe Schaeffler, les concepteurs d'Alzmetall ont d'abord opté pour la série RE des spécialistes des entraînements basés à Suhl sans processus de sélection majeur. La série record RKI a été ajoutée il y a un an. « Nous n'avons eu aucun autre fournisseur de moteurs couple dans nos machines depuis leur première utilisation il y a environ six ans », explique Probst.  La décision a été prise à ce moment en raison de la dynamique et de la densité de puissance en faveur des disques IDAM. Alzmetall avait principalement utilisé des moteurs à rotor externe, par exemple, pour obtenir un jeu important pour l'alimentation centrale dans l'axe C. Depuis la mise en place de machines dites hybrides, qui sont devenues un centre d'usinage avec l'introduction du virage et donc des vitesses élevées, l'Oberbayern utilise également des moteurs RKI.

Systèmes de table rotative pour un positionnement précis de la pièce

Les axes linéaires sont également équipés de produits INA: Tous les axes sont équipés de guides linéaires RUE 45 E avec deux sabots RUE par rail. Divers roulements ZARF sont également utilisés dans les transmissions finales. Les axes rotatifs C de toutes les machines GS intègrent les paliers de mesure à table rotative YRTSM INA, prédestinés aux vitesses élevées. Comme son nom l'indique, le système de mesure est intégré dans le roulement de manière à ce que toute la plage de diamètres reste libre pour l'alimentation en énergie de la machine.

500% de plus - une nouvelle dimension

Alzmetall faisait déjà partie des clients sélectionnés pour la phase de test de la série bêta des moteurs RKI. Le lancement des ventes a eu lieu après une période de développement de deux ans et demi, il y a environ un an. "La motivation pour développer ce nouveau principe fonctionnel vient de l'utilisation d'une transmission directe pour une voiture hybride", déclare Marko Pfeiffer, responsable des ventes techniques chez IDAM. Des exigences telles qu'une faible masse, un rendement élevé, un couple élevé à une vitesse maximale et une capacité de production élevée doivent être satisfaites. Les technologies de moteur des entraînements directs conventionnels, telles que celles du prédécesseur série RI, n’avaient ici qu’une utilité limitée. "Après plusieurs simulations, prototypes, tests et optimisations de conception, nous avons pu développer un entraînement direct doté de propriétés totalement nouvelles et d'une performance mécanique pouvant atteindre jusqu'à 500, ce qui était la naissance du RKI", résume Pfeiffer.

Structure et fonctionnement d'un moteur RKI

En comparant un moteur standard RI avec la série RKI, il est à noter que les aimants de surface encore utilisés dans la version standard ont disparu du rotor. Le rotor RKI consiste en un boîtier en acier laminé dans lequel est intégré un système magnétique. Cela regroupe le flux magnétique et l’augmente d’environ 30 pour cent par rapport aux aimants de surface comparables. Ces pourcentages 30 sont directement proportionnels à la force générée. On peut assumer la même intensité et la même longueur de bobine.

Ainsi, ce n'est qu'en remplaçant le rotor jusqu'à 30 que le moteur peut générer un moment supplémentaire. Ce couple supplémentaire a à son tour une influence sur la tension inverse et donc sur l'adaptation de la vitesse du système dans son ensemble.

Chaque fois qu'un aimant dépasse une bobine, le champ magnétique induit une tension dans la bobine. La quantité de cette tension dépend de la vitesse de l'aimant. Plus la vitesse relative entre les deux est élevée, plus la tension induite est grande. Le problème avec cet effet est qu’avec des tensions inverses élevées, il n’est plus possible d’imprimer un courant dans le moteur. Dans ce cas, il s’agit généralement de fortes vibrations avant que l’axe ne sorte du schéma.

Moteurs électriques refroidis par eau : compacts, puissants, silencieux

Le moment auquel cet effet prend effet dépend en grande partie de deux valeurs: la tension du circuit intermédiaire du convertisseur et la constante inductance / contre-tension du moteur. La tension du circuit intermédiaire est, selon l’onduleur, généralement comprise entre 540 et 600 V en Europe. Le seul moyen de changer la vitesse d'un moteur est de s'enrouler. En traitant un fil plus résistant, l'inductance du moteur diminue. Dans la même mesure où l’inductance diminue, l’intensité de courant requise du moteur augmente (la moitié de l’inductance correspond à environ deux fois le courant). Avec l'adaptation de l'enroulement, la vitesse peut être quadruplée et le couple peut être augmenté de 30%, même avec le même espace d'installation. Il en résulte une performance mécanique cinq fois supérieure.

Développement futur avec obstacles

"En ce qui concerne le développement futur du RKI, nous travaillons actuellement sur une version éco qui utilise des aimants moins chers et qui n'est donc plus soumise aux fluctuations du prix des produits magnétiques", a déclaré Pfeiffer. Au premier semestre de l’année dernière, par exemple, Prix ​​de la matière première néodyme, qui constitue en termes de coût, la proportion décisive d'un aimant néodyme-fer-bore, multipliée par cinq environ. Même s’il en résultait une réduction de prix importante, les Suhler veulent être indépendants de ces évolutions. "Par exemple, dans certaines applications, si les limites de performances des moteurs ne sont pas respectées mais si les prix des aimants sont optimisés, le pourcentage 15 peut économiser moins de couple que le pourcentage 20 du coût des aimants", explique Pfeiffer. Un produit correspondant sera présenté plus tard cette année.

Les principes du moteur seront un autre sujet pour les développeurs IDAM: "Dans la plupart des moteurs couples, nous utilisons le principe du moteur synchrone à excitation permanente avec des aimants néodyme-fer-bore correspondants, en utilisant des moteurs dits hybrides, les composants de réluctance supplémentaires dans le moteur et donc le principe typique du moteur Si vous pouviez réduire les coûts des matières premières et même augmenter considérablement les vitesses, il y aurait un autre défi: les convertisseurs standard du secteur ne supportent pas actuellement ce principe moteur, et il faudra probablement jusqu'à deux ans pour que les petits fabricants aient des coûts inférieurs. Les transformateurs arrivent sur le marché ", soupçonne Pfeiffer.

Technique de serrage pour pièce, appareil et machine-outil

Le directeur des ventes voit de nouveaux champs d’application dans la tendance actuelle pour les entraînements principaux des tables rotatives aux broches hautes performances, qui fournissent des moments très élevés. "Je présume qu'un jour un moteur couple et une broche haute fréquence auront une construction très similaire, où tout s'agrandira un peu", conclut Pfeiffer.

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