1. Structura și modul de mișcare
1.1 Structura portalului
1) Structura de bază și modul de mișcare
Întregul sistem este ca o „uşă”. Capul de procesare laser se mișcă de-a lungul fasciculului „portic”, iar două motoare antrenează cele două coloane ale portalului pentru a se deplasa pe șina de ghidare a axei X. Grinda, ca componentă portantă, poate obține o cursă mare, ceea ce face ca echipamentul portal să fie potrivit pentru prelucrarea pieselor de dimensiuni mari.
2) Rigiditate și stabilitate structurală
Designul dublu suport asigură că fasciculul este tensionat uniform și nu se deforma ușor, asigurând astfel stabilitatea ieșirii laserului și precizia de tăiere și poate obține o poziționare rapidă și un răspuns dinamic pentru a îndeplini cerințele procesării de mare viteză. În același timp, arhitectura sa generală oferă o rigiditate structurală ridicată, în special atunci când se prelucrează piese de prelucrat de dimensiuni mari și groase.
1.2 Structura cantilever
1) Structura de bază și modul de mișcare
Echipamentul cantilever adoptă o structură cantilever cu suport cu o singură parte. Capul de procesare laser este suspendat pe fascicul, iar cealaltă parte este suspendată, similar cu un „braț în consolă”. În general, axa X este antrenată de un motor, iar dispozitivul de sprijin se mișcă pe șina de ghidare, astfel încât capul de procesare să aibă o gamă mai mare de mișcare în direcția axei Y.
2) Structură compactă și flexibilitate
Din cauza lipsei de sprijin pe o parte în design, structura generală este mai compactă și ocupă o suprafață mică. În plus, capul de tăiere are un spațiu de operare mai mare în direcția axei Y, ceea ce poate realiza operațiuni locale de procesare complexe mai aprofundate și flexibile, potrivite pentru producția de testare a matriței, dezvoltarea de prototipuri de vehicule și nevoile de producție cu mai multe varietăți și mai multe variabile în loturi mici și medii.
2. Comparația avantajelor și dezavantajelor
2.1 Avantajele și dezavantajele mașinilor-unelte tip portal
2.1.1 Avantaje
1) Rigiditate structurală bună și stabilitate ridicată
Designul dublu suport (o structură formată din două coloane și o grindă) face ca platforma de prelucrare să fie rigidă. În timpul poziționării și tăierii de mare viteză, ieșirea laserului este foarte stabilă și se poate realiza o prelucrare continuă și precisă.
2) Gamă mare de procesare
Utilizarea unei grinzi portante mai late poate procesa stabil piese de prelucrat cu o lățime mai mare de 2 metri sau chiar mai mare, ceea ce este potrivit pentru prelucrarea de înaltă precizie a pieselor de dimensiuni mari în aviație, automobile, nave etc.
2.1.2 Dezavantaje
1) Problemă de sincronicitate
Două motoare liniare sunt utilizate pentru a conduce două coloane. Dacă apar probleme de sincronizare în timpul mișcării de mare viteză, fasciculul poate fi aliniat greșit sau tras în diagonală. Acest lucru nu numai că va reduce acuratețea procesării, dar poate provoca și deteriorarea componentelor transmisiei, cum ar fi angrenajele și cremalierele, va accelera uzura și poate crește costurile de întreținere.
2) Amprentă mare
Mașinile unelte tip portal au dimensiuni mari și, de obicei, pot încărca și descărca materiale numai de-a lungul direcției axei X, ceea ce limitează flexibilitatea încărcării și descărcarii automate și nu este potrivită pentru locurile de muncă cu spațiu limitat.
3) Problemă de adsorbție magnetică
Când se folosește un motor liniar pentru a antrena suportul axei X și fasciculul axei Y în același timp, magnetismul puternic al motorului absoarbe cu ușurință pulberea metalică pe șină. Acumularea pe termen lung de praf și pulbere poate afecta precizia de funcționare și durata de viață a echipamentului. Prin urmare, mașinile-unelte de gamă medie spre înaltă sunt de obicei echipate cu capace de praf și sisteme de îndepărtare a prafului de masă pentru a proteja componentele transmisiei.
2.2 Avantajele și dezavantajele mașinilor-unelte cantilever
2.2.1 Avantaje
1) Structură compactă și amprentă mică
Datorită designului de suport cu o singură parte, structura generală este mai simplă și mai compactă, ceea ce este convenabil pentru utilizare în fabrici și ateliere cu spațiu limitat.
2) Durabilitate puternică și probleme de sincronizare reduse
Utilizarea unui singur motor pentru a conduce axa X evită problema de sincronizare între mai multe motoare. În același timp, dacă motorul conduce de la distanță sistemul de transmisie cu cremalieră și pinion, poate reduce și problema absorbției magnetice a prafului.
3) Hrănire convenabilă și transformare automată ușoară
Designul cantilever permite mașinii-unelte să se alimenteze din mai multe direcții, ceea ce este convenabil pentru andocare cu roboți sau alte sisteme de transport automate. Este potrivit pentru producția de masă, simplificând în același timp proiectarea mecanică, reducând costurile de întreținere și de întrerupere și îmbunătățind valoarea de utilizare a echipamentului pe tot parcursul ciclului său de viață.
4) Flexibilitate ridicată
Datorită lipsei brațelor de sprijin obstructive, în aceleași condiții de dimensiune a mașinii-unelte, capul de tăiere are un spațiu de operare mai mare în direcția axei Y, poate fi mai aproape de piesa de prelucrat și poate realiza o tăiere și sudare fină mai flexibilă și localizată, care este deosebit de potrivită pentru fabricarea matriței, dezvoltarea prototipurilor și prelucrarea de precizie a pieselor de prelucrat de dimensiuni mici și mijlocii.
2.2.2 Dezavantaje
1) Interval limitat de procesare
Deoarece traversa portantă a structurii cantilever este suspendată, lungimea sa este limitată (în general, nu este potrivită pentru tăierea pieselor de prelucrat cu o lățime mai mare de 2 metri), iar domeniul de prelucrare este relativ limitat.
2) Stabilitate insuficientă la viteză mare
Structura de susținere cu o singură față face ca centrul de greutate al mașinii-unelte să fie orientat spre partea de susținere. Atunci când capul de prelucrare se mișcă de-a lungul axei Y, în special în operațiunile de mare viteză în apropierea capătului suspendat, modificarea centrului de greutate al traversei și cuplul de lucru mai mare sunt susceptibile de a provoca vibrații și fluctuații, ceea ce reprezintă o provocare mai mare pentru stabilitatea generală a mașinii-unelte. Prin urmare, patul trebuie să aibă o rigiditate mai mare și rezistență la vibrații pentru a compensa acest impact dinamic.
3. Ocazii de aplicare și sugestii de selecție
3.1 Mașină-uneltă tip portal
Aplicabil procesării de tăiere cu laser cu sarcini mari, dimensiuni mari și cerințe de înaltă precizie, cum ar fi industria aviației, producția de automobile, matrițe mari și industriile de construcții navale. Deși ocupă o suprafață mare și are cerințe ridicate pentru sincronizarea motoarelor, are avantaje evidente în stabilitate și precizie în producția la scară largă și de mare viteză.
3.2 Mașini-unelte cantilever
Este mai potrivit pentru prelucrarea de precizie și tăierea complexă a suprafețelor a pieselor de prelucrat de dimensiuni mici și mijlocii, în special în atelierele cu spațiu limitat sau alimentare multidirecțională. Are o structură compactă și o flexibilitate ridicată, simplificând în același timp întreținerea și integrarea automatizării, oferind avantaje evidente de cost și eficiență pentru producția de testare a matriței, dezvoltarea de prototipuri și producția de loturi mici și mijlocii.
4. Sistemul de control și considerații de întreținere
4.1 Sistem de control
1) Mașinile-unelte cu portal se bazează de obicei pe sisteme CNC de înaltă precizie și pe algoritmi de compensare pentru a asigura sincronizarea celor două motoare, asigurându-se că traversa nu va fi aliniată greșit în timpul mișcării de mare viteză, menținând astfel acuratețea procesării.
2) Mașinile-unelte cantilever se bazează mai puțin pe controlul sincron complex, dar necesită o monitorizare și o tehnologie de compensare mai precisă în timp real în ceea ce privește rezistența la vibrații și echilibrul dinamic pentru a se asigura că nu vor exista erori datorate vibrațiilor și modificărilor centrului de greutate în timpul procesării cu laser.
4.2 Întreținere și economie
1) Echipamentul Gantry are o structură mare și multe componente, astfel încât întreținerea și calibrarea sunt relativ complexe. Sunt necesare măsuri stricte de inspecție și prevenire a prafului pentru funcționarea pe termen lung. În același timp, uzura și consumul de energie cauzat de funcționarea la sarcină mare nu pot fi ignorate.
2) Echipamentele cantilever au o structură mai simplă, costuri mai mici de întreținere și modificare și sunt mai potrivite pentru fabricile mici și mijlocii și nevoile de transformare a automatizării. Cu toate acestea, cerința de performanță dinamică de mare viteză înseamnă, de asemenea, că trebuie acordată atenție proiectării și menținerii rezistenței la vibrații și stabilității pe termen lung a patului.
5. Rezumat
Luați în considerare toate informațiile de mai sus:
1) Structură și mișcare
Structura portalului este similară cu o „uşă” completă. Folosește coloane duble pentru a conduce traversa. Are o rigiditate mai mare și capacitatea de a manipula piese de dimensiuni mari, dar sincronizarea și spațiul de podea sunt probleme care necesită atenție;
Structura cantilever adoptă un design cantilever cu o singură parte. Deși intervalul de procesare este limitat, are o structură compactă și o flexibilitate ridicată, ceea ce este favorabil automatizării și tăierii în mai multe unghiuri.
2) Avantajele procesării și scenariile aplicabile
Tipul Gantry este mai potrivit pentru suprafețe mari, piese de prelucrat mari și nevoi de producție în loturi de mare viteză și este, de asemenea, potrivit pentru mediile de producție care pot găzdui un spațiu mare și au condiții de întreținere corespunzătoare;
Tipul cantilever este mai potrivit pentru prelucrarea suprafețelor complexe de dimensiuni mici și mijlocii și este potrivit pentru ocazii cu spațiu limitat și urmărirea unei flexibilități ridicate și costuri reduse de întreținere.
În funcție de cerințele specifice de prelucrare, dimensiunea piesei de prelucrat, bugetul și condițiile din fabrică, inginerii și producătorii ar trebui să cântărească avantajele și dezavantajele atunci când selectează mașini-unelte și să aleagă echipamentul care se potrivește cel mai bine condițiilor reale de producție.
Ora postării: 14-apr-2025
