Tipo de motor vs. diseño de máquina

¿Los motores lineales hacen mejor un centro de mecanizado? O, más específicamente, ¿mejoran la rigidez dinámica? Un estudio conducido por el fabricante de máquinas-herramienta Mori Seiki sugiere que la respuesta es sí, pero con una advertencia importante. Aplicar los motores lineales solos no necesariamente es la forma más efectiva de mejorar la estabilidad. Cuando se trata de rigidez dinámica, cambiar el diseño de máquina puede ofrecer un potencial mayor de mejora.

El director general de Mori Seiki, Kazuyuki Hiramoto, suministró los datos para la gráfica que ilustra este artículo. Los números representan los resultados de ensayos en una máquina de prueba con y sin motores lineales, y con y sin un concepto de diseño de máquina-herramienta llamado "Guiado desde el centro de gravedad" o DCG. Los números miden, específicamente, la cantidad de vibración que resultó después que la máquina fue puesta en marcha y detenida. El punto de comparación parte de que la vibración puede atribuirse a la forma como trabajan los motores de los ejes pero, teóricamente, una mayor parte de la vibración resulta de hacia dónde se dirige la fuerza de esos motores.

Los motores de los ejes en los centros de mecanizado tienden a no aplicar su fuerza a través del centro de gravedad de los elementos móviles; en lugar de ello, tienden a aplicarla a un lado o al otro. Hiramoto dice que esto es contrario a un principio que todos conocemos por intuición. Se refiere a que cuando se mueve una masa pesada tratamos de empujarla en el centro. El problema que implica el no guiar la fuerza a través del centro de gravedad de un centro de mecanizado es que las máquinas-herramienta son, en cierto sentido, suaves y débiles. Incluso un empuje manual podría deformar la máquina 10 micras. El ligero giro de los elementos de máquina que generan las fuerzas de los ejes lineales al actuar fuera del centro de gravedad, puede causar vibración, que en últimas puede afectar la calidad superficial de la pieza de trabajo y la vida de la herramienta. Los usuarios de centros de mecanizado pueden manejar algunas veces esta vibración haciendo arranques y paradas graduales.

Las máquinas DCG de esta compañía tratan de actuar a través del centro de gravedad. La máquina utiliza tornillos de bolas, pero el verdadero reto en realizar el concepto DCG es que las líneas a través del centro de un centro de mecanizado pueden no dejar espacio para un tornillo de bolas. El husillo ocupa una posición central en una máquina, y así podría ser con una mesa rotativa. En estos casos, donde algún otro componente básico de la máquina interfiere en el centro, la máquina DCG utiliza dos tornillos de bolas, uno a cada lado, de modo que la fuerza resultante continúa actuando a través del centro.