1. Struktur og bevegelsesmodus
1.1 Portalstruktur
1) Grunnleggende struktur og bevegelsesmodus
Hele systemet er som en «dør». Laserbehandlingshodet beveger seg langs «portalstrålen», og to motorer driver de to kolonnene i portalen slik at de beveger seg på X-aksens føringsskinne. Strålen, som en lastbærende komponent, kan oppnå et stort slag, noe som gjør portalutstyret egnet for behandling av store arbeidsstykker.
2) Strukturell stivhet og stabilitet
Dobbeltstøttedesignet sikrer at strålen belastes jevnt og ikke lett deformeres, og dermed sikrer stabiliteten til laserutgangen og skjærenøyaktigheten, og kan oppnå rask posisjonering og dynamisk respons for å oppfylle kravene til høyhastighetsbehandling. Samtidig gir den generelle arkitekturen høy strukturell stivhet, spesielt ved behandling av store og tykke arbeidsstykker.
1.2 Utkragende struktur
1) Grunnleggende struktur og bevegelsesmodus
Utstyret med utkraget bjelkestruktur bruker en utkraget bjelkestruktur med støtte på én side. Laserbehandlingshodet henger opp i bjelken, og den andre siden henger opp, på samme måte som en «utkraget arm». Generelt drives X-aksen av en motor, og støtteanordningen beveger seg på føringsskinnen, slik at behandlingshodet har et større bevegelsesområde i Y-aksens retning.
2) Kompakt struktur og fleksibilitet
På grunn av manglende støtte på den ene siden i designet, er den overordnede strukturen mer kompakt og opptar et lite område. I tillegg har skjærehodet et større operasjonsområde i Y-aksens retning, noe som kan oppnå mer dyptgående og fleksible lokale komplekse prosesseringsoperasjoner, egnet for støpeprøveproduksjon, prototypekjøretøyutvikling og små og mellomstore batch-produksjonsbehov med flere varianter og flere variabler.
2. Sammenligning av fordeler og ulemper
2.1 Fordeler og ulemper med portalmaskiner
2.1.1 Fordeler
1) God strukturell stivhet og høy stabilitet
Dobbeltstøttekonstruksjonen (en struktur bestående av to søyler og en bjelke) gjør prosesseringsplattformen stiv. Under høyhastighetsposisjonering og skjæring er laserutgangen svært stabil, og kontinuerlig og presis prosessering kan oppnås.
2) Stort prosesseringsområde
Bruken av en bredere bærebjelke kan stabilt bearbeide arbeidsstykker med en bredde på mer enn 2 meter eller enda større, noe som er egnet for høypresisjonsbearbeiding av store arbeidsstykker i luftfart, biler, skip osv.
2.1.2 Ulemper
1) Synkronisitetsproblem
To lineære motorer brukes til å drive to kolonner. Hvis det oppstår synkroniseringsproblemer under høyhastighetsbevegelse, kan bjelken bli feiljustert eller diagonalt trukket. Dette vil ikke bare redusere prosesseringsnøyaktigheten, men kan også forårsake skade på transmisjonskomponenter som gir og tannhjul, akselerere slitasje og øke vedlikeholdskostnadene.
2) Stort fotavtrykk
Portalmaskiner er store i størrelse og kan vanligvis bare laste og losse materialer langs X-aksens retning, noe som begrenser fleksibiliteten til automatisert lasting og lossing og ikke er egnet for arbeidsplasser med begrenset plass.
3) Problem med magnetisk adsorpsjon
Når en lineærmotor brukes til å drive X-aksestøtten og Y-aksestrålen samtidig, absorberer motorens sterke magnetisme lett metallpulver på skinnen. Langvarig opphopning av støv og pulver kan påvirke driftsnøyaktigheten og levetiden til utstyret. Derfor er mellomstore til avanserte maskinverktøy vanligvis utstyrt med støvdeksler og støvfjerningssystemer for bord for å beskytte transmisjonskomponenter.
2.2 Fordeler og ulemper med utkragede maskinverktøy
2.2.1 Fordeler
1) Kompakt struktur og lite fotavtrykk
På grunn av den ensidige støttekonstruksjonen er den overordnede strukturen enklere og mer kompakt, noe som er praktisk for bruk i fabrikker og verksteder med begrenset plass.
2) Sterk holdbarhet og reduserte synkroniseringsproblemer
Ved å bruke bare én motor til å drive X-aksen unngås synkroniseringsproblemet mellom flere motorer. Samtidig kan det redusere problemet med absorpsjon av magnetisk støv dersom motoren fjernstyrer tannstang- og pinjongtransmisjonssystemet.
3) Praktisk mating og enkel automatiseringstransformasjon
Utkragningsdesignet lar maskinverktøyet mate fra flere retninger, noe som er praktisk for docking med roboter eller andre automatiserte transportsystemer. Det er egnet for masseproduksjon, samtidig som det forenkler den mekaniske designen, reduserer vedlikeholds- og nedetidskostnader og forbedrer bruksverdien av utstyret gjennom hele livssyklusen.
4) Høy fleksibilitet
På grunn av mangelen på hindrende støttearmer, har skjærehodet under samme maskinstørrelsesforhold et større operasjonsområde i Y-aksens retning, kan være nærmere arbeidsstykket og oppnå mer fleksibel og lokalisert finskjæring og sveising, noe som er spesielt egnet for formproduksjon, prototypeutvikling og presisjonsbearbeiding av små og mellomstore arbeidsstykker.
2.2.2 Ulemper
1) Begrenset prosesseringsområde
Siden den bærende tverrbjelken til utkragningsstrukturen er opphengt, er lengden begrenset (generelt ikke egnet for å skjære arbeidsstykker med en bredde på mer enn 2 meter), og prosesseringsområdet er relativt begrenset.
2) Utilstrekkelig stabilitet ved høy hastighet
Den ensidige støttestrukturen gjør at tyngdepunktet til maskinverktøyet er forspent mot støttesiden. Når prosesseringshodet beveger seg langs Y-aksen, spesielt i høyhastighetsoperasjoner nær den opphengte enden, vil endringen i tyngdepunktet til tverrbjelken og det større arbeidsmomentet sannsynligvis forårsake vibrasjoner og fluktuasjoner, noe som utgjør en større utfordring for maskinverktøyets generelle stabilitet. Derfor må bedet ha høyere stivhet og vibrasjonsmotstand for å oppveie denne dynamiske påvirkningen.
3. Søknadstider og utvalgsforslag
3.1 Portalmaskinverktøy
Kan brukes til laserskjæring med tunge belastninger, store størrelser og høye presisjonskrav, som for eksempel luftfart, bilproduksjon, store former og skipsbyggingsindustrien. Selv om den opptar et stort område og har høye krav til motorsynkronisering, har den åpenbare fordeler innen stabilitet og presisjon i storskala og høyhastighetsproduksjon.
3.2 Utkragende maskinverktøy
Den er mer egnet for presisjonsmaskinering og kompleks overflateskjæring av små og mellomstore arbeidsstykker, spesielt i verksteder med begrenset plass eller flerveis mating. Den har en kompakt struktur og høy fleksibilitet, samtidig som den forenkler vedlikehold og automatiseringsintegrasjon, noe som gir åpenbare kostnads- og effektivitetsfordeler for prøveformproduksjon, prototypeutvikling og små og mellomstore batchproduksjoner.
4. Hensyn knyttet til kontrollsystem og vedlikehold
4.1 Kontrollsystem
1) Portalmaskiner er vanligvis avhengige av høypresisjons CNC-systemer og kompensasjonsalgoritmer for å sikre synkronisering av de to motorene, noe som sikrer at tverrbjelken ikke blir feiljustert under høyhastighetsbevegelse, og dermed opprettholder prosesseringsnøyaktigheten.
2) Cantilever-maskiner er mindre avhengige av kompleks synkron styring, men krever mer presis sanntidsovervåkings- og kompensasjonsteknologi når det gjelder vibrasjonsmotstand og dynamisk balanse for å sikre at det ikke oppstår feil på grunn av vibrasjoner og endringer i tyngdepunktet under laserbehandling.
4.2 Vedlikehold og økonomi
1) Portalutstyr har en stor struktur og mange komponenter, så vedlikehold og kalibrering er relativt komplekst. Strenge inspeksjons- og støvforebyggende tiltak er nødvendige for langvarig drift. Samtidig kan slitasje og energiforbruk forårsaket av høy belastning ikke ignoreres.
2) Cantilever-utstyr har en enklere struktur, lavere vedlikeholds- og modifikasjonskostnader, og er mer egnet for små og mellomstore fabrikker og behov for automatiseringstransformasjon. Kravet om dynamisk ytelse med høy hastighet betyr imidlertid også at det må tas hensyn til design og vedlikehold av vibrasjonsmotstand og langsiktig stabilitet til sengen.
5. Sammendrag
Ta all informasjonen ovenfor i betraktning:
1) Struktur og bevegelse
Portalstrukturen ligner på en komplett «dør». Den bruker doble søyler for å drive tverrbjelken. Den har høyere stivhet og evnen til å håndtere store arbeidsstykker, men synkronisering og gulvplass er problemer som må tas hensyn til;
Utkragningsstrukturen bruker en ensidig utkragningsdesign. Selv om prosesseringsområdet er begrenset, har den en kompakt struktur og høy fleksibilitet, noe som bidrar til automatisering og flervinkelskjæring.
2) Fordeler med behandling og aktuelle scenarier
Gantry-typen er mer egnet for store arealer, store arbeidsstykker og høyhastighets batchproduksjon, og er også egnet for produksjonsmiljøer som har plass til et stort gulvareal og tilsvarende vedlikeholdsforhold;
Cantilever-typen er mer egnet for behandling av små og mellomstore, komplekse overflater, og er egnet for anledninger med begrenset plass og jakten på høy fleksibilitet og lave vedlikeholdskostnader.
I henhold til spesifikke prosesseringskrav, arbeidsstykkestørrelse, budsjett og fabrikkforhold, bør ingeniører og produsenter veie fordeler og ulemper når de velger maskinverktøy og velge utstyret som passer best til de faktiske produksjonsforholdene.
Publiseringstid: 14. april 2025
