1. Štruktúra a režim pohybu
1.1 Portálová konštrukcia
1) Základná štruktúra a režim pohybu
Celý systém funguje ako „dvere“. Laserová obrábacia hlava sa pohybuje pozdĺž „portálového“ nosníka a dva motory poháňajú dva stĺpy portálu, ktoré sa pohybujú po vodiacej koľajnici osi X. Nosník ako nosný prvok dokáže dosiahnuť veľký zdvih, vďaka čomu je portálové zariadenie vhodné na obrábanie veľkých obrobkov.
2) Štrukturálna tuhosť a stabilita
Dvojitá podperná konštrukcia zaisťuje rovnomerné namáhanie lúča a jeho nedeformáciu, čím sa zabezpečuje stabilita laserového výstupu a presnosť rezania a umožňuje rýchle polohovanie a dynamickú odozvu, aby sa splnili požiadavky vysokorýchlostného spracovania. Zároveň celková architektúra poskytuje vysokú štrukturálnu tuhosť, 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 oporou. Laserová obrábacia hlava je zavesená na nosníku a druhá strana je zavesená, podobne ako „konzolové rameno“. Vo všeobecnosti je os X poháňaná motorom a nosné zariadenie sa pohybuje po vodiacej koľajnici, takže obrábacia hlava má väčší rozsah pohybu v smere osi Y.
2) Kompaktná štruktúra a flexibilita
Vďaka absencii opory na jednej strane konštrukcie je celková konštrukcia kompaktnejšia a zaberá malú plochu. Okrem toho má rezná hlava väčší operačný priestor v smere osi Y, čo umožňuje hlbšie a flexibilnejšie lokálne komplexné spracovateľské operácie, vhodné pre skúšobnú výrobu foriem, vývoj prototypov vozidiel a malé a stredné sériové viacrozmerné a viacrozmerné výrobné potreby.
2. Porovnanie výhod a nevýhod
2.1 Výhody a nevýhody portálových obrábacích strojov
2.1.1 Výhody
1) Dobrá štrukturálna tuhosť a vysoká stabilita
Dvojitá podperná konštrukcia (konštrukcia pozostávajúca z dvoch stĺpov a nosníka) zabezpečuje pevnosť obrábacej platformy. Počas vysokorýchlostného polohovania a rezania je laserový výstup vysoko stabilný a je možné dosiahnuť kontinuálne a presné obrábanie.
2) Veľký rozsah spracovania
Použitie širšieho nosného nosníka umožňuje stabilne spracovávať obrobky so šírkou viac ako 2 metre alebo aj väčšie, čo je vhodné na vysoko presné spracovanie veľkých obrobkov v letectve, automobiloch, lodiach atď.
2.1.2 Nevýhody
1) Problém synchronicity
Na pohon dvoch stĺpov sa používajú dva lineárne motory. Ak sa počas vysokorýchlostného pohybu vyskytnú problémy so synchronizáciou, nosník môže byť nesprávne zarovnaný alebo diagonálne ťahaný. To nielen zníži presnosť spracovania, ale môže tiež spôsobiť poškodenie prevodových komponentov, ako sú ozubené kolesá a hrebene, urýchliť opotrebovanie a zvýšiť náklady na údržbu.
2) Veľká zastavaná plocha
Portálové obrábacie stroje sú veľké a zvyčajne dokážu 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 súčasný pohon podpery osi X a nosníka osi Y používa lineárny motor, silný magnetizmus motora ľahko adsorbuje kovový prášok na dráhe. Dlhodobé hromadenie prachu a prášku môže ovplyvniť presnosť prevádzky a životnosť zariadenia. Preto sú stredne veľké až vyššie obrábacie stroje zvyčajne vybavené krytmi proti prachu a systémami na odsávanie prachu zo stola na ochranu komponentov prevodovky.
2.2 Výhody a nevýhody konzolových obrábacích strojov
2.2.1 Výhody
1) Kompaktná konštrukcia a malý pôdorys
Vďaka jednostrannej podpernej konštrukcii je celková konštrukcia jednoduchšia a kompaktnejšia, čo je výhodné pre použitie v továrňach a dielňach s obmedzeným priestorom.
2) Vysoká odolnosť a znížené problémy so synchronizáciou
Použitie iba jedného motora na pohon osi X zabraňuje problémom so synchronizáciou medzi viacerými motormi. Zároveň, ak motor diaľkovo poháňa ozubený prevodový systém, môže sa tiež znížiť problém s absorpciou magnetického prachu.
3) Pohodlné kŕmenie a jednoduchá transformácia automatizácie
Konzolová konštrukcia umožňuje obrábaciemu stroju podávanie z viacerých smerov, čo je výhodné pre dokovanie s robotmi alebo inými automatizovanými dopravníkovými systémami. Je vhodná pre hromadnú výrobu, pričom zjednodušuje mechanickú konštrukciu, znižuje náklady na údržbu a prestoje a zvyšuje úžitkovú hodnotu zariadenia počas celej jeho životnosti.
4) Vysoká flexibilita
Vďaka absencii prekážajúcich nosných ramien má rezná hlava za rovnakých podmienok veľkosti obrábacieho stroja väčší prevádzkový priestor v smere osi Y, môže byť bližšie k obrobku a dosiahnuť flexibilnejšie a lokalizovanejšie jemné rezanie a zváranie, čo je obzvlášť vhodné na výrobu foriem, vývoj prototypov a presné obrábanie malých a stredných obrobkov.
2.2.2 Nevýhody
1) Obmedzený rozsah spracovania
Keďže nosný priečny nosník konzolovej konštrukcie je zavesený, jeho dĺžka je obmedzená (vo všeobecnosti nie je vhodný 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 posunuté smerom k nosnej strane. Keď sa obrábacia hlava pohybuje pozdĺž osi Y, najmä pri vysokorýchlostných operáciách v blízkosti zaveseného konca, zmena ťažiska priečky a väčší pracovný krútiaci moment pravdepodobne spôsobia vibrácie a kolísanie, čo predstavuje väčšiu výzvu pre celkovú stabilitu obrábacieho stroja. Preto musí mať lôžko vyššiu tuhosť a odolnosť voči vibráciám, aby sa tento dynamický vplyv vyrovnal.
3. Príležitosti na použitie a návrhy na výber
3.1 Portálový obrábací stroj
Použiteľné na laserové rezanie s vysokým zaťažením, veľkými rozmermi a vysokými požiadavkami na presnosť, ako je letectvo, automobilový priemysel, výroba veľkých foriem a lodiarsky priemysel. Hoci zaberá veľkú plochu a má vysoké požiadavky na synchronizáciu motora, má zjavné výhody v oblasti stability a presnosti pri veľkovýrobe a vysokorýchlostnej výrobe.
3.2 Konzlové obrábacie stroje
Je vhodnejší na presné obrábanie a komplexné povrchové rezanie malých a stredne veľkých obrobkov, najmä v dielňach s obmedzeným priestorom alebo viacsmerovým podávaním. Má kompaktnú konštrukciu a vysokú flexibilitu, pričom zjednodušuje údržbu a integráciu automatizácie, čo poskytuje zjavné výhody z hľadiska nákladov a efektívnosti pri skúšobnej výrobe foriem, vývoji prototypov a malosériovej a stredne veľkej sériovej výrobe.
4. Aspekty riadiaceho systému a údržby
4.1 Riadiaci systém
1) Portálové obrábacie stroje sa zvyčajne spoliehajú na vysoko presné CNC systémy a kompenzačné algoritmy, aby sa zabezpečila synchronizácia oboch motorov, čím sa zabezpečí, že priečny nosník nebude počas vysokorýchlostného pohybu nesprávne zarovnaný, 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 z hľadiska odolnosti voči vibráciám a dynamickej rovnováhy, aby sa zabezpečilo, že počas laserového obrábania nedôjde k chybám v dôsledku vibrácií a zmien ťažiska.
4.2 Údržba a hospodárnosť
1) Portálové zariadenie má rozsiahlu konštrukciu a veľa komponentov, takže údržba a kalibrácia sú pomerne zložité. Pre dlhodobú prevádzku sú potrebné prísne kontroly a opatrenia proti prachu. Zároveň nemožno ignorovať opotrebenie a spotrebu energie spôsobené prevádzkou s vysokým zaťažením.
2) Konzolové zariadenia majú jednoduchšiu štruktúru, nižšie náklady na údržbu a úpravy a sú vhodnejšie pre malé a stredné továrne a potreby automatizačnej transformácie. Požiadavka na vysokorýchlostný dynamický výkon však tiež znamená, že je potrebné venovať pozornosť návrhu a údržbe odolnosti voči vibráciám a dlhodobej stabilite lôžka.
5. Zhrnutie
Zohľadnite všetky vyššie uvedené informácie:
1) Štruktúra a pohyb
Portálová konštrukcia je podobná kompletným „dverám“. Na pohon priečneho nosníka používa dvojité stĺpy. Má vyššiu tuhosť a schopnosť manipulovať s veľkými obrobkami, ale synchronizácia a podlahová plocha sú problémy, ktorým je potrebné venovať pozornosť;
Konzolová konštrukcia využíva jednostrannú konzolovú konštrukciu. Hoci je rozsah spracovania obmedzený, má kompaktnú štruktúru a vysokú flexibilitu, čo vedie k automatizácii a viacuhlovému rezaniu.
2) Výhody spracovania a príslušné scenáre
Portálový typ je vhodnejší pre veľkoplošné, veľké obrobky a vysokorýchlostnú dávkovú výrobu a je vhodný aj pre výrobné prostredia, ktoré dokážu pojať veľkú podlahovú plochu a majú zodpovedajúce podmienky údržby.
Konzolový typ je vhodnejší na spracovanie malých a stredne veľkých, zložitých povrchov a je vhodný pre prípady 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 inžinieri a výrobcovia mali pri výbere obrábacích strojov zvážiť výhody a nevýhody a vybrať si zariadenie, ktoré najlepšie vyhovuje skutočným výrobným podmienkam.
Čas uverejnenia: 14. apríla 2025
