1. Struktura a režim pohybu
1.1 Struktura portálu
1) Základní struktura a režim pohybu
Celý systém je jako „dveře“. Laserová obráběcí hlava se pohybuje podél „gantry“ paprsku a dva motory pohánějí dva sloupy portálu tak, aby se pohybovaly po vodicí kolejnici osy X. Nosník jako nosná součást může dosahovat velkého zdvihu, díky čemuž je portálové zařízení vhodné pro zpracování velkých obrobků.
2) Tuhost a stabilita konstrukce
Konstrukce dvojité podpory zajišťuje, že paprsek je rovnoměrně namáhán a není snadno deformován, čímž je zajištěna stabilita výstupu laseru a přesnost řezání a může dosáhnout rychlého polohování a dynamické odezvy, aby byly splněny požadavky na vysokorychlostní zpracování. Jeho celková architektura zároveň poskytuje vysokou strukturální tuhost, zejména při zpracování velkých a silných obrobků.
1.2 Konzolová konstrukce
1) Základní struktura a režim pohybu
Konzolové zařízení využívá konzolovou nosníkovou konstrukci s jednostrannou podporou. Laserová zpracovatelská hlava je zavěšena na paprsku a druhá strana je zavěšena podobně jako „konzolové rameno“. Obecně je osa X poháněna motorem a nosné zařízení se pohybuje po vodicí kolejnici, takže zpracovatelská hlava má větší rozsah pohybu ve směru osy Y.
2) Kompaktní konstrukce a flexibilita
Vzhledem k nedostatku podpory na jedné straně v návrhu je celková konstrukce kompaktnější a zabírá malou plochu. Kromě toho má řezací hlava větší operační prostor ve směru osy Y, což může dosáhnout hloubkových a flexibilních místních komplexních operací zpracování, vhodných pro zkušební výrobu forem, vývoj prototypů vozidel a potřeby výroby malých a středních sérií s mnoha různými a více proměnnými.
2. Porovnání výhod a nevýhod
2.1 Výhody a nevýhody portálových obráběcích strojů
2.1.1 Výhody
1) Dobrá strukturální tuhost a vysoká stabilita
Konstrukce dvojité podpěry (konstrukce sestávající ze dvou sloupů a nosníku) činí zpracovatelskou platformu tuhou. Při vysokorychlostním polohování a řezání je výstup laseru vysoce stabilní a lze dosáhnout nepřetržitého a přesného zpracování.
2) Velký rozsah zpracování
Použitím širšího nosného nosníku lze stabilně zpracovávat obrobky o šířce větší než 2 metry nebo i větší, což je vhodné pro vysoce přesné zpracování rozměrných obrobků v letectví, automobilech, lodích apod.
2.1.2 Nevýhody
1) Problém synchronicity
K pohonu dvou sloupů se používají dva lineární motory. Pokud se během vysokorychlostního pohybu vyskytnou problémy se synchronizací, paprsek může být vychýlen nebo diagonálně vytažen. To nejen sníží přesnost zpracování, ale může také způsobit poškození součástí převodovky, jako jsou ozubená kola a hřebeny, urychlit opotřebení a zvýšit náklady na údržbu.
2) Velký půdorys
Portálové obráběcí stroje jsou rozměrově velké a obvykle mohou nakládat a vykládat materiály pouze ve směru osy X, což omezuje flexibilitu automatizovaného nakládání a vykládání a není vhodné pro pracoviště s omezeným prostorem.
3) Problém magnetické adsorpce
Když je k pohonu podpěry osy X a nosníku osy Y použit lineární motor současně, silný magnetismus motoru snadno adsorbuje kovový prášek na dráze. Dlouhodobé nahromadění prachu a prášku může ovlivnit provozní přesnost a životnost zařízení. Proto jsou obráběcí stroje střední až vyšší třídy obvykle vybaveny prachovými kryty a systémy pro odstraňování prachu ze stolu, které chrání součásti převodovky.
2.2 Výhody a nevýhody konzolových obráběcích strojů
2.2.1 Výhody
1) Kompaktní konstrukce a malé rozměry
Díky jednostranné nosné konstrukci je celková konstrukce jednodušší a kompaktnější, což je vhodné pro použití v továrnách a dílnách s omezeným prostorem.
2) Silná odolnost a snížené problémy se synchronizací
Použití pouze jednoho motoru k pohonu osy X zabrání problému synchronizace mezi více motory. Současně, pokud motor na dálku pohání převodový systém hřebene a pastorku, může také snížit problém magnetické absorpce prachu.
3) Pohodlné podávání a snadná automatizační transformace
Konzolová konstrukce umožňuje obráběcímu stroji podávat z více směrů, což je vhodné pro dokování s roboty nebo jinými automatizovanými dopravními systémy. Je vhodný pro hromadnou výrobu, přičemž zjednodušuje mechanickou konstrukci, snižuje náklady na údržbu a prostoje a zlepšuje užitnou hodnotu zařízení po celou dobu jeho životního cyklu.
4) Vysoká flexibilita
Vzhledem k absenci překážejících opěrných ramen má řezná hlava za stejných podmínek velikosti obráběcího stroje větší pracovní prostor ve směru osy Y, může být blíže k obrobku a dosáhnout flexibilnějšího a lokalizovaného jemného řezání a svařování, což je zvláště vhodné pro výrobu forem, vývoj prototypů a přesné obrábění malých a středně velkých obrobků.
2.2.2 Nevýhody
1) Omezený rozsah zpracování
Vzhledem k tomu, že nosný příčný nosník konzolové konstrukce je zavěšen, je jeho délka omezená (obecně není vhodná pro řezání obrobků o šířce větší než 2 metry) a rozsah zpracování je poměrně omezený.
2) Nedostatečná stabilita při vysokých rychlostech
Jednostranná nosná konstrukce způsobuje, že těžiště obráběcího stroje je předpjato směrem k nosné straně. Když se obráběcí hlava pohybuje podél osy Y, zejména při vysokorychlostních operacích v blízkosti zavěšeného konce, změna těžiště příčného nosníku a větší pracovní točivý moment pravděpodobně způsobí vibrace a kolísání, což představuje větší výzvu pro celkovou stabilitu obráběcího stroje. Lůžko proto potřebuje mít vyšší tuhost a odolnost proti vibracím, aby vyrovnalo tento dynamický dopad.
3. Příležitosti aplikace a návrhy výběru
3.1 Portálový obráběcí stroj
Použitelné pro zpracování laserového řezání s velkým zatížením, velkými rozměry a požadavky na vysokou přesnost, jako je letectví, výroba automobilů, velké formy a loďařský průmysl. Přestože zabírá velkou plochu a má vysoké požadavky na synchronizaci motoru, má zjevné výhody ve stabilitě a přesnosti ve velkosériové a vysokorychlostní výrobě.
3.2 Konzolové obráběcí stroje
Je vhodnější pro přesné obrábění a komplexní plošné řezání malých a středně velkých obrobků, zejména v dílnách s omezeným prostorem nebo vícesměrným podáváním. Má kompaktní strukturu a vysokou flexibilitu, přičemž zjednodušuje údržbu a integraci automatizace, poskytuje zřejmé výhody z hlediska nákladů a efektivity pro zkušební výrobu forem, vývoj prototypů a výrobu malých a středních šarží.
4. Úvahy o řídicím systému a údržbě
4.1 Řídicí systém
1) Portálové obráběcí stroje se obvykle spoléhají na vysoce přesné CNC systémy a kompenzační algoritmy, aby zajistily synchronizaci dvou motorů a zajistily, že příčný nosník nebude vychýlen během vysokorychlostního pohybu, čímž se zachová přesnost zpracování.
2) Konzolové obráběcí stroje se méně spoléhají na komplexní synchronní řízení, ale vyžadují přesnější monitorování a kompenzační technologii v reálném čase, pokud jde o odolnost proti vibracím a dynamickou rovnováhu, aby bylo zajištěno, že během laserového zpracování nedojde k žádným chybám způsobeným vibracemi a změnami těžiště.
4.2 Údržba a hospodárnost
1) Portálové zařízení má velkou strukturu a mnoho součástí, takže údržba a kalibrace jsou poměrně složité. Pro dlouhodobý provoz je nutná přísná kontrola a opatření proti prachu. Zároveň nelze ignorovat opotřebení a spotřebu energie způsobenou provozem s vysokou zátěží.
2) Konzolové zařízení má jednodušší strukturu, nižší náklady na údržbu a úpravy a je vhodnější pro malé a středně velké továrny a potřeby transformace automatizace. Požadavek na vysokorychlostní dynamický výkon však také znamená, že je třeba věnovat pozornost návrhu a zachování vibrační odolnosti a dlouhodobé stability lůžka.
5. Shrnutí
Vezměte v úvahu všechny výše uvedené informace:
1) Struktura a pohyb
Struktura portálu je podobná kompletním „dveřím“. K pohonu příčného nosníku využívá dvojité sloupy. Má vyšší tuhost a schopnost manipulovat s velkými obrobky, ale synchronizace a podlahová plocha jsou problémy, které vyžadují pozornost;
Konzolová konstrukce využívá jednostranný konzolový design. Přestože je rozsah zpracování omezený, má kompaktní strukturu a vysokou flexibilitu, což přispívá k automatizaci a řezání pod více úhly.
2) Výhody zpracování a použitelné scénáře
Portálový typ je vhodnější pro velkoplošné, velké obrobky a potřeby vysokorychlostní sériové výroby a je také vhodný pro výrobní prostředí, která mohou pojmout velkou podlahovou plochu a mají odpovídající podmínky údržby;
Konzolový typ je vhodnější pro zpracování malých a středně velkých složitých ploch a je vhodný pro příležitosti s omezeným prostorem a snahou o vysokou flexibilitu a nízké náklady na údržbu.
Podle specifických požadavků na zpracování, velikosti obrobku, rozpočtu a výrobních podmínek by měli inženýři a výrobci při výběru obráběcích strojů zvážit výhody a nevýhody a vybrat zařízení, které nejlépe vyhovuje skutečným výrobním podmínkám.
Čas odeslání: 14. dubna 2025
