Какви са трите основни типа портални CNC машини?

Когато купуват портална CNC машина, много купувачи първо сравняват хода на оста, размера на масата, мощността на шпиндела и CNC управлението. Структурният дизайн на машината обаче е също толкова важен, тъй като влияе върху капацитета на натоварване, площта на пода, точността на обработка, изискванията за монтаж и общата инвестиция.

Порталните CNC машини се използват широко за обработка на големи форми, машинни основи, структурни части, енергийно оборудване, аерокосмически компоненти и други детайли, които са твърде големи или тежки за стандартен вертикален обработващ център.

Въпреки че производителите могат да използват различни имена на модели, повечето индустриални портални CNC машини могат да бъдат разделени на три практични структурни типа:

• Портални обработващи центрове-с фиксирана греда.
• Обработващи центрове с подвижни-портални или подвижни-колони.
• Високо{0}}прецизни мостови-машини тип портал.

Всяка структура има своите предимства и ограничения. Най-скъпата машина не е непременно най-подходящата. Трябва да изберете структурата според размера на детайла, теглото, материала, необходимата точност, процеса на обработка и наличното пространство в работилницата.

Какво представлява Gantry CNC машина?

Порталната CNC машина е голям обработващ център, изграден около две вертикални колони и хоризонтална напречна греда. Заедно тези компоненти образуват структура с-форма на портал над работната зона.

Шпинделът се движи по протежение на напречната греда и изпълнява операции като фрезоване, пробиване, пробиване, нарязване на резби, райбоване и контурна обработка. В зависимост от конфигурацията на машината, тя може също да използва ъглови глави, удължителни глави или пет-осни фрезови глави за обработка на множество страни на детайл.

В сравнение с конвенционален вертикален обработващ център, aпортален обработващ центъробикновено осигурява:

• По-голям плик за машинна обработка
• По-голямо разстояние между колоните
• По-висока структурна твърдост
• По-голяма товароносимост на масата
• По-добра поддръжка за големи детайли
• Повече опции за -многостранна обработка
• По-висока способност за{0}}тежко рязане

Основната структурна разлика между порталните машини е коя част се движи по време на обработка. Масата, рамката на портала, напречната релса и шпинделната система могат да бъдат подредени по различен начин, създавайки различни работни характеристики.

Сравнение на трите вида портални CNC машини

Фиксиран-обработващ център с греда

Портален обработващ център-с фиксирана греда използва две фиксирани колони и неподвижна напречна греда, за да оформи рамката на портала. Работната маса обикновено се движи надлъжно по оста X-. Седлото на шпиндела се движи напречно на гредата по оста Y-, докато цилиндърът или главата на шпиндела се движат вертикално по оста Z-.

Това е една от най-широко използваните портални конструкции, тъй като нейният дизайн е зрял, практичен и сравнително икономичен.

Предимства на портална машина с фиксирана-греда

Основното предимство на портала с фиксирана{0}}греда е по-ниската първоначална инвестиция.

Тъй като колоните и напречната греда остават неподвижни, машината не трябва да движи и синхронизира цялата рамка на портала. Неговият механичен дизайн, задвижваща система, процес на сглобяване и изисквания за управление обикновено са по-малко сложни от тези на голяма подвижна-портална машина.

Фиксираната структура може също така да осигури добра твърдост за общи операции по фрезоване, пробиване, пробиване и груба обработка. За много производители на форми и общи фабрики за машинна обработка той предлага подходящ баланс между цена, твърдост, точност и производителност.

Фиксирана{0}}портална машина с греда обикновено се използва за обработка на:

• Шприцформи
• Форми-за леене под налягане
• Машинни основи
• Корпуси на скоростни кутии
• Големи стоманени плочи
• Автомобилни инструменти
• Общи механични части
• Средни{0}}отливки
• Заварени конструктивни елементи

Ако размерът и теглото на вашия детайл остават в относително стабилен диапазон, тази структура често е най--рентабилният избор.

Ограничения на портална-машина с фиксирана греда

Основното му ограничение е, че работната маса и детайлът се движат заедно.

Тъй като детайлът става по-тежък, задвижващата система на машината трябва да движи много по-голяма обща маса. Теглото на масата, теглото на приспособлението и теглото на обработвания детайл влияят върху ускорението, забавянето, реакцията на позициониране, натоварването на направляващата и дългосрочната-механична работа.

Поради тази причина товароносимостта на машина с фиксирана{0}}греда не може да бъде оценена само чрез разглеждане на размерите на масата.

Трябва също да проверите:

• Максимално допустимо натоварване на масата
• Изисквания за разпределение на товара
• Конструкция на леглото на машината
• Тип и размер на пътеката
• Сферичен винт или капацитет на задвижване
• Център на тежестта на детайла
• Ускорение по оста X-
• Изисквания към основата

Подвижната маса също така увеличава общата дължина на машината. Леглото трябва да осигурява достатъчно движение, за да може масата да се движи по цялата ос X-.

Например, портална машина с приблизително четири метра ход на оста X- може да изисква обща дължина на монтажа над осем метра, в зависимост от дължината на масата, защитата, конвейера за чипове, електрическия шкаф и свободното място за поддръжка.

Следователно трябва да поискате цялостно оформление на машината, преди да потвърдите плана на работилницата си.

Кога трябва да изберете портал с фиксирана-греда?

Портален обработващ център-с фиксирана греда е подходящ, когато:

• Теглото на вашия детайл е в рамките на допустимото натоварване на масата
• Дължината на детайла не е изключително голяма.
• Имате достатъчно пространство за движение на масата.
• Необходими са ви възможности както за груба, така и за довършителна обработка.
• Искате да контролирате първоначалната инвестиция в машината.
• Вашето производство е основно обработка по три-оси или 3+2-оси.

За стандартни форми, машинни компоненти и средни{0}}до-големи индустриални части обикновено това е първата портална конструкция, която си струва да се обмисли.

Обработващ център с подвижни-колонни портали

Един портален обработващ център с подвижна-колона използва фиксирана работна маса, докато колоните на портала и напречната греда се движат по оста X-. Седлото на шпиндела се движи през напречната греда по оста Y-, докато шайбата на шпиндела се движи вертикално по оста Z-. Тъй като детайлът остава неподвижен по време на обработка, тази структура е особено подходяща за дълги, тежки или компоненти с неправилна форма.

В сравнение с машина с подвижна-маса, подвижната-колонна платформа не трябва да ускорява и забавя обработвания детайл заедно с масата. Въпреки това действителният капацитет на натоварване все още зависи от работната маса, основата, натоварването на пода, структурата на машината и метода на поддържане на детайла.

Предимства на подвижна -колонна портална машина

Основното предимство на подвижната -колонна портална машина е нейната фиксирана работна маса. Тъй като детайлът не се движи по време на обработка, машината може да поеме по-тежки и по-дълги части, като същевременно намалява влиянието на теглото на детайла върху движението на оста.

Тази структура също така осигурява гъвкаво товарене и разтоварване. Дългите детайли могат да бъдат позиционирани директно върху масата, а някои машини могат да използват отделни работни зони за обработка и настройка на детайла. За дълго движение по оста X-фиксираната маса може също да намали общата дължина на монтажа в сравнение с подвижна-структура на маса.

Един-обработващ център с подвижна колона предлага няколко практически предимства:

• Подходящ за дълги и тежки детайли
• Няма движение на детайла по време на обработка
• Гъвкаво натоварване и поддръжка на детайла
• По-последователна реакция на оста при различни натоварвания
• Подходящ за удължено движение по оста X-
• Възможност за разделени работни зони

Защо една подвижна-колонна портална машина е по-скъпа?

Подвижна -колонна портална машина обикновено струва повече, защото нейните колони и напречна греда образуват голям движещ се възел. И двете страни трябва да се движат точно и да останат синхронизирани през целия ход на оста X-.

Много големи модели използват двойни серво мотори, двойни-системи за задвижване, трансмисия-и-пиньон, линейни везни и електронна синхронизация на портала. Ако двете страни не се движат последователно, машината може да получи грешка при отклонение, неравномерно натоварване на направляващата, отклонение при позициониране или структурно напрежение.

Допълнителни разходи могат да идват от:

• По-големи серво мотори и задвижващи системи
• Електронна синхронизация с двойна{0}}ос
• Високо{0}}прецизна трансмисия-и-пиньон
• Обратна връзка с линейна скала
• По-взискателен монтаж на направляващи
• Усъвършенствани CNC контролни функции
• Сложна работа по основаване и подравняване
• Лазерно калибриране при дълги пътувания

Следователно по-високата цена отразява не само по-голямата структура, но и допълнителните изисквания за контрол, обратна връзка, инсталиране и калибриране.

Типични приложения на подвижни-колонни портални машини

Подвижните -колонни портални обработващи центри се избират главно за големи части, които са твърде тежки, дълги или трудни за ефективно придвижване върху конвенционална подвижна маса.

Типичните приложения включват:

• Железопътни компоненти
• Вятърно{0}}енергийно оборудване
• Корабостроителни конструкции
• Големи машинни легла и рамки
• Части за строителни машини
• Оборудване за-генериране на енергия
• Дълги заварени конструкции
• Аерокосмически структурни компоненти
• Големи форми и матрици
• Тежки индустриални отливки

Трябва да помислите за обработващ център с подвижна-колонна портална машина, когато теглото на детайла, удълженото движение по -ос X, гъвкавостта при товарене или използването на пространството на пода-на цеха е по-важно от постигането на най-ниската първоначална цена на машината.

Високо{0}}прецизна мостова-машина от портален тип

Високо{0}}прецизна мостова-машина използва твърд мост или портална структура около работната зона. Движенията на главната ос и шпиндела са разположени над детайла.

В зависимост от дизайна, мостът може да остане неподвижен или да се движи по една ос. Седлото на шпиндела, рамото, въртящата се глава или напречната релса допълват другите движения.

Тези машини често се използват за високо-скоростна, висока-точност и обработка по пет-оси. Те са особено често срещани в малки и средни-прецизни приложения, въпреки че се предлагат и големи машини тип мост-.

Предимства на структурата от тип-прецизен мост

Основното предимство е възможността да се създаде къс и относително симетричен път на силата между точката на рязане и структурата на машината.

Когато мостът, колоните, основата и осовата система са правилно проектирани, машината може да осигури добра твърдост, стабилно динамично движение и контролирана деформация.

Машините тип-прецизен мост могат също да използват:

• Симетрични машинни конструкции
• Високоскоростни моторни шпиндели-
• Ротационни оси с директно{0}}задвижване
• Линейни везни
• Високо{0}}прецизни водачи
• Системи за охлаждане на шпиндела
• Сферично винтово охлаждане
• Топлинна компенсация
• Компенсация на обемна точност
• Усъвършенствани пет{0}}осни CNC контроли

Тези конфигурации помагат на машината да поддържа точността на контура и качеството на повърхността по време на сложно движение по много-оси.

Ограничения на мостови-машини

Прецизността не идва само от формата на машината.

Структурата от -тип мост обикновено изисква компоненти от по-висок-клас, по-внимателно сглобяване, по-строг термичен контрол и по-разширено калибриране. Неговата CNC система и въртящи се оси също трябва да осигурят необходимата производителност на интерполация и позициониране.

Следователно високо{0}}прецизна мостова-машина може да струва значително повече от стандартен три-осов-портал с фиксирана греда.

Основата, температурата в цеха, инструменталната екипировка, условията на рязане, конструкцията на приспособлението и възможностите на оператора също могат да повлияят на крайния резултат от обработката.

Типични приложения

Мост{0}}тип и прецизни портални машини се използват широко за:

• Аерокосмически структурни части
• Работни колела
• Прецизни форми
• Сложни криви повърхности
• Автомобилни прототипи
• Алуминиеви компоненти
• Медицински части
• Енергийни компоненти
• Високо{0}}скоростна обработка на матрици
• Пет{0}}осна много-обработка

Транспортните машини над шест метра винаги ли се движат?

Не винаги. Тъй като ходът на оста X-и теглото на обработвания детайл се увеличават, подвижната -портална структура става по-практична, тъй като машината не трябва да движи много дълъг и тежък детайл. Ето защо много големи машини с дълъг ход на оста X- използват неподвижна маса и подвижна платформа.

Шест метра обаче не е универсална техническа граница.

Някои производители предлагат машини с подвижна-маса с ход над шест метра, докато други използват подвижни-портални конструкции с по-къси дължини на хода. Окончателният дизайн зависи от натоварването на детайла, ширината на машината, желаната точност, площта на пода, производствения процес и инженерната платформа на производителя.

Не трябва да избирате структурата само въз основа на дължината на оста. Пълният детайл и изискванията за обработка трябва да бъдат оценени заедно.

Как да изберем правилната портална CNC машина

За да изберете правилната структура на портала, започнете с детайла, а не със спецификационния лист на машината.

1. Размери на детайла

Потвърдете максималната дължина, ширина и височина на детайла. Ходът на машината трябва да е достатъчен, но също така трябва да проверите разстоянието между колоните, разстоянието-до-масата, дължината на инструмента, височината на приспособлението и пространството за закрепване на главата.

2. Тегло на детайла

Теглото на обработвания детайл има пряко влияние върху структурата на масата, направляващите пътища, задвижванията, основата и товарното оборудване.

Ако детайлът ви е изключително тежък, конструкцията с подвижна-маса с подвижна-платформа може да е по-подходяща от машината с подвижна-маса.

3. Материал на детайла

Стомана, чугун, алуминий, титан и композитни материали изискват различни характеристики на шпиндела.

Грубата обработка на тежка стомана и-чугун обикновено изисква по-висок въртящ момент и структурна здравина. Алуминиевата и космическата обработка може да изисква по-висока скорост на шпиндела и по-бързо движение на оста.

4. Процес на обработка

Изяснете дали машината ще извършва грубо обработване, довършителни работи, пробиване, пробиване, нарязване на резби, контуриране или обработка с много-лице.

Машина, оптимизирана за тежко рязане, може да не осигури същата динамична производителност като високо-прецизна машина.

5. Изисквания за точност

Не бъркайте точността на позициониране на машината с точността на крайната част.

Точността на частта също зависи от инструментите, приспособленията, температурата, състоянието на материала, параметрите на рязане, програмирането и методите на измерване. Преди да поръчате, трябва да се съгласите със стандарта за приемане на машината и условията за тестване.

Заключение

Машините с ЦПУ тип -фиксирана греда, подвижни-портални и прецизни мостови- са проектирани за различни условия на производство. Фиксираният-портал с греда обикновено е икономически-ефективен избор за стандартни големи форми и механични компоненти в рамките на контролиран диапазон на тегло. Подвижната-портална машина е по-подходяща за изключително тежки, дълги-или трудни-за преместване детайли, тъй като нейната маса остава неподвижна. Прецизната машина тип мост-се фокусира повече върху динамичната производителност, точността на контура, качеството на повърхността и сложната обработка по пет{12}}оси. Преди да изберете модел, трябва да сравните размерите на детайла, теглото, материала, толеранса, процеса на обработка и наличното пространство за работилница. Ако предоставите своите чертежи и производствени изисквания за части, GreatCNC може да ви помогне да сравните подходящи решения за портални CNC машини и да определите коя структура отговаря по-добре на вашето приложение.