1. Štruktúra a režim pohybu
1.1 Štruktúra portálu
1) Základná štruktúra a režim pohybu
Celý systém je ako „dvere“. Laserová spracovateľská hlava sa pohybuje pozdĺž „portálového“ lúča a dva motory poháňajú dva stĺpy portálu, aby sa pohybovali po vodiacej koľajnici osi X. Nosník ako nosný komponent môže dosiahnuť veľký zdvih, vďaka čomu je portálové zariadenie vhodné na spracovanie veľkých obrobkov.
2) Tuhosť a stabilita konštrukcie
Konštrukcia dvojitej podpory zaisťuje, že lúč je rovnomerne namáhaný a nie je ľahko deformovateľný, čím sa zaisťuje stabilita výstupu lasera a presnosť rezania a môže sa dosiahnuť rýchle polohovanie a dynamická odozva, aby sa splnili požiadavky na vysokorýchlostné spracovanie. Jeho celková architektúra zároveň poskytuje vysokú tuhosť konštrukcie, najmä pri spracovaní veľkých a hrubých obrobkov.
1.2 Konzolová konštrukcia
1) Základná štruktúra a režim pohybu
Konzolové zariadenie využíva konzolovú nosníkovú konštrukciu s jednostrannou podporou. Laserová obrábacia hlava je zavesená na lúči a druhá strana je zavesená podobne ako „konzolové rameno“. Vo všeobecnosti je os X poháňaná motorom a nosné zariadenie sa pohybuje na vodiacej koľajnici, takže spracovacia hlava má väčší rozsah pohybu v smere osi Y.
2) Kompaktná štruktúra a flexibilita
Vzhľadom na nedostatočnú podporu na jednej strane v dizajne je celková konštrukcia kompaktnejšia a zaberá malú plochu. Okrem toho má rezacia hlava väčší operačný priestor v smere osi Y, čím je možné dosiahnuť hlbšie a flexibilnejšie lokálne komplexné spracovateľské operácie, vhodné na skúšobnú výrobu foriem, vývoj prototypov vozidiel a potreby výroby malých a stredných šarží s viacerými odrodami a premennými.
2. Porovnanie výhod a nevýhod
2.1 Výhody a nevýhody portálových obrábacích strojov
2.1.1 Výhody
1) Dobrá tuhosť konštrukcie a vysoká stabilita
Dizajn s dvojitou podperou (konštrukcia pozostávajúca z dvoch stĺpov a nosníka) robí spracovateľskú platformu tuhou. Počas vysokorýchlostného polohovania a rezania je výstup lasera vysoko stabilný a je možné dosiahnuť nepretržité a presné spracovanie.
2) Veľký rozsah spracovania
Použitím širšieho nosného nosníka je možné stabilne spracovať obrobky so šírkou viac ako 2 metre alebo aj väčšie, čo je vhodné pre vysoko presné spracovanie veľkých obrobkov v letectve, automobiloch, lodiach atď.
2.1.2 Nevýhody
1) Problém synchronizácie
Na pohon dvoch stĺpov sa používajú dva lineárne motory. Ak sa počas vysokorýchlostného pohybu vyskytnú problémy so synchronizáciou, lúč môže byť nesprávne zarovnaný alebo diagonálne ťahaný. To nielen zníži presnosť spracovania, ale môže tiež spôsobiť poškodenie komponentov prevodovky, ako sú ozubené kolesá a ozubené kolesá, urýchliť opotrebovanie a zvýšiť náklady na údržbu.
2) Veľká stopa
Portálové obrábacie stroje majú veľké rozmery a zvyčajne môžu nakladať a vykladať materiály iba v smere osi X, čo obmedzuje flexibilitu automatizovaného nakladania a vykladania a nie je vhodné pre pracoviská s obmedzeným priestorom.
3) Problém magnetickej adsorpcie
Keď sa na pohon podpery osi X a nosníka osi Y súčasne použije lineárny motor, silný magnetizmus motora ľahko adsorbuje kovový prášok na dráhe. Dlhodobé nahromadenie prachu a prášku môže ovplyvniť prevádzkovú presnosť a životnosť zariadenia. Preto sú obrábacie stroje strednej a vyššej triedy zvyčajne vybavené prachovými krytmi a systémami na odstraňovanie prachu zo stola na ochranu komponentov prevodovky.
2.2 Výhody a nevýhody konzolových obrábacích strojov
2.2.1 Výhody
1) Kompaktná štruktúra a malé rozmery
Vďaka jednostrannému dizajnu podpery je celková konštrukcia jednoduchšia a kompaktnejšia, čo je vhodné na použitie v továrňach a dielňach s obmedzeným priestorom.
2) Silná odolnosť a znížené problémy so synchronizáciou
Použitím iba jedného motora na pohon osi X sa vyhnete problémom so synchronizáciou medzi viacerými motormi. Súčasne, ak motor na diaľku poháňa ozubený prevodový systém, môže tiež znížiť problém magnetickej absorpcie prachu.
3) Pohodlné kŕmenie a jednoduchá transformácia automatizácie
Konzolový dizajn umožňuje, aby sa obrábací stroj posúval z viacerých smerov, čo je vhodné na dokovanie s robotmi alebo inými automatizovanými dopravnými systémami. Je vhodný pre hromadnú výrobu, pričom zjednodušuje mechanickú konštrukciu, znižuje náklady na údržbu a prestoje a zlepšuje úžitkovú hodnotu zariadenia počas jeho životného cyklu.
4) Vysoká flexibilita
Kvôli absencii brániacich oporných ramien má rezacia hlava pri rovnakých podmienkach veľkosti obrábacieho stroja väčší pracovný priestor v smere osi Y, môže byť bližšie k obrobku a dosiahnuť flexibilnejšie a lokalizované jemné rezanie a zváranie, čo je obzvlášť vhodné na výrobu foriem, vývoj prototypov a presné obrábanie malých a stredne veľkých obrobkov.
2.2.2 Nevýhody
1) Obmedzený rozsah spracovania
Pretože nosný priečny nosník konzolovej konštrukcie je zavesený, jeho dĺžka je obmedzená (vo všeobecnosti nie je vhodná na rezanie obrobkov so šírkou väčšou ako 2 metre) a rozsah spracovania je relatívne obmedzený.
2) Nedostatočná stabilita pri vysokých rýchlostiach
Jednostranná nosná konštrukcia spôsobuje, že ťažisko obrábacieho stroja je predpäté smerom k nosnej strane. Keď sa obrábacia hlava pohybuje pozdĺž osi Y, najmä pri vysokorýchlostných operáciách v blízkosti zaveseného konca, zmena ťažiska priečneho nosníka a väčší pracovný krútiaci moment pravdepodobne spôsobia vibrácie a kolísanie, čo predstavuje väčšiu výzvu pre celkovú stabilitu obrábacieho stroja. Preto musí mať posteľ vyššiu tuhosť a odolnosť voči vibráciám, aby sa vyrovnal tento dynamický vplyv.
3. Príležitosti aplikácie a návrhy na výber
3.1 Portálový obrábací stroj
Použiteľné na spracovanie laserového rezania s ťažkými nákladmi, veľkými rozmermi a požiadavkami na vysokú presnosť, ako je letectvo, výroba automobilov, veľké formy a lodiarsky priemysel. Hoci zaberá veľkú plochu a má vysoké požiadavky na synchronizáciu motora, má zjavné výhody v stabilite a presnosti vo veľkosériovej a vysokorýchlostnej výrobe.
3.2 Konzolové obrábacie stroje
Je vhodnejší na presné obrábanie a komplexné plošné rezanie malých a stredne veľkých obrobkov, najmä v dielňach s obmedzeným priestorom alebo viacsmerným podávaním. Má kompaktnú štruktúru a vysokú flexibilitu a zároveň zjednodušuje integráciu údržby a automatizácie, poskytuje zjavné výhody z hľadiska nákladov a efektívnosti pre skúšobnú výrobu foriem, vývoj prototypov a výrobu malých a stredných sérií.
4. Riadiaci systém a úvahy o údržbe
4.1 Riadiaci systém
1) Portálové obrábacie stroje sa zvyčajne spoliehajú na vysoko presné CNC systémy a kompenzačné algoritmy na zabezpečenie synchronizácie dvoch motorov, čím sa zabezpečí, že priečny nosník nebude počas vysokorýchlostného pohybu vychýlený, čím sa zachová presnosť spracovania.
2) Konzolové obrábacie stroje sa menej spoliehajú na komplexné synchrónne riadenie, ale vyžadujú presnejšiu technológiu monitorovania a kompenzácie v reálnom čase, pokiaľ ide o odolnosť voči vibráciám a dynamickú rovnováhu, aby sa zabezpečilo, že počas laserového spracovania nedôjde k žiadnym chybám spôsobeným vibráciami a zmenami ťažiska.
4.2 Údržba a hospodárnosť
1) Portálové zariadenie má veľkú štruktúru a veľa komponentov, takže údržba a kalibrácia sú pomerne zložité. Pre dlhodobú prevádzku sú potrebné prísne opatrenia na kontrolu a zabránenie prachu. Zároveň nemožno ignorovať opotrebenie a spotrebu energie spôsobenú prevádzkou s vysokým zaťažením.
2) Konzolové zariadenie má jednoduchšiu štruktúru, nižšie náklady na údržbu a úpravy a je vhodnejšie pre malé a stredné továrne a potreby transformácie automatizácie. Požiadavka na vysokorýchlostný dynamický výkon však znamená aj to, že treba venovať pozornosť návrhu a zachovaniu odolnosti voči vibráciám a dlhodobej stability lôžka.
5. Zhrnutie
Vezmite do úvahy všetky vyššie uvedené informácie:
1) Štruktúra a pohyb
Štruktúra portálu je podobná úplným „dverám“. Na pohon priečneho nosníka využíva dvojité stĺpiky. Má vyššiu tuhosť a schopnosť manipulovať s veľkými obrobkami, ale synchronizácia a podlahová plocha sú problémy, ktoré si vyžadujú pozornosť;
Konzolová konštrukcia využíva jednostranný konzolový dizajn. Aj keď je rozsah spracovania obmedzený, má kompaktnú štruktúru a vysokú flexibilitu, čo prispieva k automatizácii a rezaniu vo viacerých uhloch.
2) Výhody spracovania a použiteľné scenáre
Portálový typ je vhodnejší pre veľkoplošné, veľké obrobky a potreby vysokorýchlostnej dávkovej výroby a je vhodný aj pre výrobné prostredia, ktoré dokážu poňať veľkú podlahovú plochu a majú zodpovedajúce podmienky údržby;
Konzolový typ je vhodnejší na spracovanie malých a stredne veľkých zložitých plôch a je vhodný pre príležitosti s obmedzeným priestorom a snahou o vysokú flexibilitu a nízke náklady na údržbu.
Podľa špecifických požiadaviek na spracovanie, veľkosti obrobku, rozpočtu a výrobných podmienok by mali inžinieri a výrobcovia pri výbere obrábacích strojov zvážiť výhody a nevýhody a vybrať zariadenie, ktoré najlepšie vyhovuje skutočným výrobným podmienkam.
Čas odoslania: 14. apríla 2025
