1. Structura și modul de mișcare
1.1 Structura portalului
1) Structura de bază și modul de mișcare
Întregul sistem este ca o „ușă”. Capul de prelucrare cu laser se mișcă de-a lungul grinzii „portierului”, iar două motoare acționează cele două coloane ale portalului pentru a se deplasa pe șina de ghidare pe axa X. Grinda, ca și componentă portantă, poate realiza o cursă mare, ceea ce face ca echipamentul portalului să fie potrivit pentru prelucrarea pieselor de dimensiuni mari.
2) Rigiditate și stabilitate structurală
Designul cu suport dublu asigură o solicitare uniformă a fasciculului și o deformare dificilă, asigurând astfel stabilitatea puterii laser și precizia de tăiere, putând obține o poziționare rapidă și un răspuns dinamic pentru a îndeplini cerințele de procesare de mare viteză. În același timp, arhitectura sa generală oferă o rigiditate structurală ridicată, în special la prelucrarea pieselor de dimensiuni mari și groase.
1.2 Structura în consolă
1) Structura de bază și modul de mișcare
Echipamentul cantilever adoptă o structură de grindă în consolă cu susținere pe o singură parte. Capul de prelucrare cu laser este suspendat pe grindă, iar cealaltă parte este suspendată, similar unui „braț cantilever”. În general, axa X este acționată de un motor, iar dispozitivul de susținere se mișcă pe șina de ghidare, astfel încât capul de prelucrare să aibă o gamă mai mare de mișcare pe direcția axei Y.
2) Structură compactă și flexibilitate
Datorită lipsei de suport 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 pe direcția axei Y, ceea ce poate realiza operațiuni locale complexe de procesare mai aprofundate și mai flexibile, potrivite pentru producția de probe de matrițe, dezvoltarea de prototipuri de vehicule și nevoile de producție multi-varietate și multi-variabilă în loturi mici și medii.
2. Compararea avantajelor și dezavantajelor
2.1 Avantajele și dezavantajele mașinilor-unelte cu portal
2.1.1 Avantaje
1) Rigiditate structurală bună și stabilitate ridicată
Designul cu suport dublu (o structură formată din două coloane și o grindă) face platforma de procesare rigidă. În timpul poziționării și tăierii de mare viteză, ieșirea laserului este foarte stabilă, putând fi obținută o procesare continuă și precisă.
2) Gamă largă de procesare
Utilizarea unei grinzi portante mai late poate prelucra stabil piese 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) Problema sincronicității
Două motoare liniare sunt utilizate pentru a acționa două coloane. Dacă apar probleme de sincronizare în timpul mișcării de mare viteză, grinda poate fi nealiniată sau trasă diagonal. Acest lucru nu numai că va reduce precizia de procesare, dar poate provoca și deteriorarea componentelor de transmisie, cum ar fi angrenajele și cremalierele, poate accelera uzura și poate crește costurile de întreținere.
2) Amprentă mare
Mașinile-unelte gantry au dimensiuni mari și, de obicei, pot încărca și descărca materiale doar pe direcția axei X, ceea ce limitează flexibilitatea încărcării și descărcării automate și nu este potrivit pentru locurile de muncă cu spațiu limitat.
3) Problema adsorbției magnetice
Când se utilizează un motor liniar pentru a acționa simultan suportul axei X și grinda axei Y, magnetismul puternic al motorului absoarbe ușor 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 superioară sunt de obicei echipate cu capace de praf și sisteme de îndepărtare a prafului de pe masă pentru a proteja componentele transmisiei.
2.2 Avantajele și dezavantajele mașinilor-unelte în consolă
2.2.1 Avantaje
1) Structură compactă și amprentă redusă
Datorită designului cu suport unilateral, structura generală este mai simplă și mai compactă, ceea ce este convenabil pentru utilizarea în fabrici și ateliere cu spațiu limitat.
2) Durabilitate ridicată și probleme de sincronizare reduse
Utilizarea unui singur motor pentru acționarea axei X evită problema sincronizării dintre mai multe motoare. În același timp, dacă motorul acționează de la distanță sistemul de transmisie cu pinion și cremalieră, se poate reduce și problema absorbției prafului magnetic.
3) Alimentare convenabilă și transformare automată ușoară
Designul în consolă permite mașinii-unealtă să alimenteze din mai multe direcții, ceea ce este convenabil pentru andocarea cu roboți sau alte sisteme automate de transport. Este potrivit pentru producția de masă, simplificând în același timp designul mecanic, reducând costurile de întreținere și de nefuncționare și îmbunătățind valoarea de utilizare a echipamentului pe tot parcursul ciclului său de viață.
4) Flexibilitate ridicată
Datorită lipsei brațelor de susținere obstructive, în aceleași condiții de dimensiune a mașinii-unelte, capul de tăiere are un spațiu de operare mai mare pe direcția axei Y, poate fi mai aproape de piesa de prelucrat și poate realiza o tăiere și o sudare fină mai flexibilă și localizată, ceea ce este potrivit în special pentru fabricarea matrițelor, dezvoltarea de prototipuri și prelucrarea de precizie a pieselor de dimensiuni mici și mijlocii.
2.2.2 Dezavantaje
1) Gamă de procesare limitată
Deoarece grinda portantă a structurii în consolă este suspendată, lungimea acesteia este limitată (în general nu este potrivită pentru tăierea pieselor cu o lățime mai mare de 2 metri), iar gama de prelucrare este relativ limitată.
2) Stabilitate insuficientă la viteză mare
Structura de susținere unilaterală face ca centrul de greutate al mașinii-unelte să fie înclinat spre partea de susținere. Atunci când capul de prelucrare se mișcă de-a lungul axei Y, în special în operațiuni de mare viteză în apropierea capătului suspendat, schimbarea centrului de greutate al traversei și cuplul de lucru mai mare pot provoca vibrații și fluctuații, reprezentând o provocare mai mare pentru stabilitatea generală a mașinii-unelte. Prin urmare, patul trebuie să aibă o rigiditate și o rezistență la vibrații mai mari pentru a compensa acest impact dinamic.
3. Ocazii de aplicare și sugestii de selecție
3.1 Mașină-unealtă cu portal
Aplicabil în procesele de tăiere cu laser cu sarcini grele, dimensiuni mari și cerințe de precizie ridicată, cum ar fi industria aviatică, producția de automobile, matrițe mari și industria navală. Deși ocupă o suprafață mare și are cerințe ridicate pentru sincronizarea motoarelor, are avantaje evidente în ceea ce privește stabilitatea și precizia în producția la scară largă și de mare viteză.
3.2 Mașini-unelte cu consolă
Este mai potrivit pentru prelucrarea de precizie și tăierea complexă a suprafețelor pieselor de dimensiuni mici și mijlocii, în special în ateliere 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 probe de matrițe, dezvoltarea de prototipuri și producția de loturi mici și mijlocii.
4. Considerații privind sistemul de control și întreținerea
4.1 Sistem de control
1) Mașinile-unelte cu portal se bazează de obicei pe sisteme CNC de înaltă precizie și algoritmi de compensare pentru a asigura sincronizarea celor două motoare, asigurându-se că traversa nu va fi dezaliniată în timpul mișcării de mare viteză, menținând astfel precizia procesării.
2) Mașinile-unelte cantilever se bazează mai puțin pe un control sincron complex, dar necesită o monitorizare în timp real mai precisă și o tehnologie de compensare 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) Echipamentele portale au o structură mare și multe componente, astfel încât întreținerea și calibrarea sunt relativ complexe. Pentru funcționarea pe termen lung sunt necesare măsuri stricte de inspecție și prevenire a prafului. În același timp, uzura și consumul de energie cauzate 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 pentru nevoile de transformare automată. Cu toate acestea, cerința pentru performanțe dinamice de mare viteză înseamnă, de asemenea, că trebuie acordată atenție proiectării și întreținerii rezistenței la vibrații și a 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 „ușă” completă. Folosește coloane duble pentru acționarea traversei. Are o rigiditate mai mare și capacitatea de a manipula piese de dimensiuni mari, dar sincronizarea și spațiul pe podea sunt aspecte care necesită atenție;
Structura în consolă adoptă un design cu consolă pe o singură parte. Deși gama de procesare este limitată, are o structură compactă și o flexibilitate ridicată, ceea ce este propice automatizării și tăierii în unghiuri multiple.
2) Avantajele procesării și scenariile aplicabile
Tipul gantry este mai potrivit pentru suprafețe mari, piese mari și nevoi de producție în loturi de mare viteză și este, de asemenea, potrivit pentru medii de producție care pot găzdui o suprafață 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 situații cu spațiu limitat și pentru urmărirea unei flexibilități ridicate și a unor 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.
Data publicării: 14 aprilie 2025
