Les principaux matériaux utilisés dans les machines de découpe servo sont des facteurs clés qui déterminent leur résistance structurelle, leur durabilité, leur rétention de précision et leur adaptabilité à l'environnement de travail. Il ne s'agit pas simplement d'empiler des matériaux uniques, mais plutôt d'une combinaison de matériaux présentant des avantages distincts, sélectionnés en fonction de la charge de travail et des conditions environnementales des différentes pièces fonctionnelles. Cela garantit des performances stables lors d'un fonctionnement à haute-vitesse, haute-précision et à long-terme. Comprendre les caractéristiques de ces matériaux permet de prendre des décisions plus éclairées lors de l'achat, de l'entretien et de l'amélioration des équipements.
Le corps et le châssis de la machine sont généralement fabriqués en acier de construction au carbone de haute-qualité ou en acier à faible-alliage à haute résistance-. Ces types d'acier possèdent une excellente résistance à la traction et une excellente rigidité, résistant à la déformation sous les forces de réaction et les vibrations générées lors de la coupe, fournissant ainsi une base de montage stable pour les composants de précision tels que les rails de guidage et les vis-mères. Pour équilibrer la facilité de traitement et le contrôle des coûts, l'ébauche du cadre est souvent soudée ou coulée, puis vieillie pour éliminer les contraintes internes, et des centres de fraisage de précision ou d'usinage à portique sont utilisés pour garantir la planéité et la circularité, garantissant dès le départ la précision géométrique globale de la machine.
Les rails de guidage et les curseurs sont pour la plupart fabriqués en acier à roulement en chrome à haute teneur en carbone ou en acier à outils allié ayant subi une trempe. Ces matériaux ont une dureté élevée et une bonne résistance à l'usure, conservant une surface de contact lisse pendant une longue période et réduisant les changements de fluage et de jeu pendant le mouvement. Certains modèles haut de gamme appliquent un revêtement ou un placage en plastique sur la surface du rail de guidage pour améliorer encore la résistance à la corrosion et les performances à faible frottement, ce qui les rend adaptés aux environnements poussiéreux ou humides. Les éléments roulants du curseur utilisent généralement des billes ou des rouleaux en acier à roulement de haute pureté, combinés à une cage de précision, pour garantir un fonctionnement fluide et stable, même à des vitesses élevées.
Le choix des matériaux pour l’assemblage de la vis mère et de l’écrou affecte directement la précision du positionnement et la rigidité de la transmission. Une pratique courante consiste à utiliser de l'acier allié au carbone cémenté ou trempé par induction-milieu-pour la vis mère afin d'obtenir une dureté de surface et une résistance à l'usure élevées, tout en maintenant un certain degré de ténacité dans le noyau pour résister aux chocs. Les écrous sont principalement fabriqués en bronze d'étain ou en plastiques techniques ; le premier a une forte capacité portante-et un coefficient de frottement stable, tandis que le second réduit le bruit de fonctionnement et est autolubrifiant-, adapté aux charges légères ou aux applications nécessitant une grande propreté. Pour les équipements ayant des exigences de précision plus élevées, des vis mères précontraintes -sont également utilisées pour compenser les erreurs d'allongement causées par l'augmentation de la température.
En tant que pièce en contact direct avec la pièce à usiner, la lame de coupe doit être constituée d'un matériau alliant dureté, résistance à l'usure et un certain degré de ténacité. L'acier rapide-est un choix courant, car il conserve son tranchant sous des charges modérées et peut être réaffûté-plusieurs fois. Pour couper des métaux durs ou des matériaux composites à haute résistance-, de l'acier au tungstène ou du cobalt-contenant de l'acier rapide-peut être utilisé ; ces matériaux ont une dureté plus élevée et une meilleure dureté rouge, ce qui peut retarder l'usure des bords. Certaines lames de coupe à usage spécial-sont également recouvertes de revêtements-résistants à l'usure pour prolonger encore leur durée de vie et améliorer la qualité de la surface de coupe.
Les composants clés du système de transmission, tels que le boîtier du servomoteur, utilisent souvent de l'aluminium moulé sous pression-, qui est à la fois léger et facilite la dissipation de la chaleur. Les accouplements et les poulies sont pour la plupart en alliage d'aluminium ou en acier inoxydable ; le premier est léger et possède une faible inertie en rotation, tandis que le second présente une excellente résistance à la corrosion, ce qui le rend adapté aux environnements humides ou chimiques. Le boîtier du boîtier de commande électrique utilise généralement une tôle d'acier laminée à froid-avec une peinture anti-corrosion, offrant à la fois un blindage électromagnétique et une protection mécanique.
Dans l'ensemble, la sélection des matériaux pour les machines de découpe servo suit le principe de « donner la priorité à la contrainte et à la fonction des pièces », en obtenant un équilibre entre rigidité et ténacité, résistance à l'usure et résistance à la corrosion, et conception légère et dissipation thermique. Une combinaison raisonnable de matériaux confère non seulement à l'équipement des performances mécaniques fiables, mais lui permet également de maintenir une précision stable et une longue durée de vie dans différents scénarios de traitement, devenant ainsi un support puissant pour une production efficace.
