1. Struktur og bevægelsestilstand
1.1 Portalstruktur
1) Grundlæggende struktur og bevægelsestilstand
Hele systemet er som en "dør". Laserbehandlingshovedet bevæger sig langs "portal"-strålen, og to motorer driver portalens to søjler til at bevæge sig på X-aksens styreskinne. Bjælken kan som en bærende komponent opnå et stort slag, hvilket gør portaludstyret velegnet til bearbejdning af store emner.
2) Strukturel stivhed og stabilitet
Det dobbelte støttedesign sikrer, at strålen er jævnt belastet og ikke let deformeres, hvilket sikrer stabiliteten af laseroutputtet og skærenøjagtigheden og kan opnå hurtig positionering og dynamisk respons for at opfylde kravene til højhastighedsbehandling. Samtidig giver dens overordnede arkitektur høj strukturel stivhed, især ved bearbejdning af store og tykke emner.
1.2 Cantilever struktur
1) Grundlæggende struktur og bevægelsestilstand
Cantilever-udstyret vedtager en cantilever-bjælkestruktur med enkeltsidestøtte. Laserbehandlingshovedet er ophængt på strålen, og den anden side er ophængt, svarende til en "cantilever arm". Generelt drives X-aksen af en motor, og støtteanordningen bevæger sig på styreskinnen, så behandlingshovedet har et større bevægelsesområde i Y-aksens retning.
2) Kompakt struktur og fleksibilitet
På grund af manglen på støtte på den ene side i designet er den overordnede struktur mere kompakt og optager et lille område. Derudover har skærehovedet et større arbejdsrum i Y-aksens retning, hvilket kan opnå mere dybdegående og fleksible lokale komplekse forarbejdningsoperationer, velegnet til fremstilling af formforsøg, udvikling af prototype køretøjer og små og mellemstore batch multi-variety og multi-variable produktionsbehov.
2. Sammenligning af fordele og ulemper
2.1 Fordele og ulemper ved portalværktøjsmaskiner
2.1.1 Fordele
1) God strukturel stivhed og høj stabilitet
Det dobbelte støttedesign (en struktur bestående af to søjler og en bjælke) gør forarbejdningsplatformen stiv. Under højhastighedspositionering og skæring er laseroutputtet meget stabilt, og der kan opnås kontinuerlig og præcis behandling.
2) Stort behandlingsområde
Brugen af en bredere bærende bjælke kan stabilt behandle emner med en bredde på mere end 2 meter eller endnu større, hvilket er velegnet til højpræcisionsbehandling af store emner i luftfart, biler, skibe osv.
2.1.2 Ulemper
1) Synkronicitetsproblem
To lineære motorer bruges til at drive to søjler. Hvis der opstår synkroniseringsproblemer under højhastighedsbevægelser, kan strålen være forkert justeret eller trukket diagonalt. Dette vil ikke kun reducere behandlingsnøjagtigheden, men kan også forårsage skade på transmissionskomponenter såsom gear og tandstang, fremskynde slid og øge vedligeholdelsesomkostningerne.
2) Stort fodaftryk
Portalmaskiner er store i størrelse og kan normalt kun læsse materialer langs X-aksens retning, hvilket begrænser fleksibiliteten ved automatisk af- og pålæsning og er ikke egnet til arbejdspladser med begrænset plads.
3) Magnetisk adsorptionsproblem
Når en lineær motor bruges til at drive X-aksestøtten og Y-aksestrålen på samme tid, adsorberer motorens stærke magnetisme let metalpulver på banen. Den langsigtede ophobning af støv og pulver kan påvirke udstyrets driftsnøjagtighed og levetid. Derfor er værktøjsmaskiner i mellem til høj ende normalt udstyret med støvdæksler og systemer til fjernelse af bordstøv for at beskytte transmissionskomponenter.
2.2 Fordele og ulemper ved Cantilever-værktøjsmaskiner
2.2.1 Fordele
1) Kompakt struktur og lille fodaftryk
På grund af det enkeltsidede støttedesign er den overordnede struktur enklere og mere kompakt, hvilket er praktisk til brug på fabrikker og værksteder med begrænset plads.
2) Stærk holdbarhed og reducerede synkroniseringsproblemer
Brug af kun én motor til at drive X-aksen undgår synkroniseringsproblemet mellem flere motorer. På samme tid, hvis motoren fjernstyrer tandstangstransmissionssystemet, kan det også reducere problemet med magnetisk støvabsorption.
3) Praktisk fodring og nem automatiseringstransformation
Cantilever-designet tillader værktøjsmaskinen at føde fra flere retninger, hvilket er praktisk til docking med robotter eller andre automatiske transportsystemer. Det er velegnet til masseproduktion, samtidig med at det forenkler det mekaniske design, reducerer omkostningerne til vedligeholdelse og nedetid og forbedrer udstyrets brugsværdi gennem hele dets livscyklus.
4) Høj fleksibilitet
På grund af manglen på obstruktive støttearme, under samme værktøjsmaskinestørrelsesforhold, har skærehovedet et større arbejdsrum i Y-aksens retning, kan være tættere på emnet og opnå mere fleksibel og lokaliseret finskæring og svejsning, som er særligt velegnet til fremstilling af forme, prototypeudvikling og præcisionsbearbejdning af små og mellemstore emner.
2.2.2 Ulemper
1) Begrænset behandlingsområde
Da den bærende tværbjælke af cantilever-strukturen er ophængt, er dens længde begrænset (generelt ikke egnet til at skære emner med en bredde på mere end 2 meter), og bearbejdningsområdet er relativt begrænset.
2) Utilstrækkelig højhastighedsstabilitet
Den enkeltsidede støttestruktur gør værktøjsmaskinens tyngdepunkt forspændt mod støttesiden. Når bearbejdningshovedet bevæger sig langs Y-aksen, især ved højhastighedsoperationer nær den ophængte ende, vil ændringen i tværbjælkens tyngdepunkt og det større arbejdsmoment sandsynligvis forårsage vibrationer og fluktuationer, hvilket udgør en større udfordring for værktøjsmaskinens generelle stabilitet. Derfor skal sengen have højere stivhed og vibrationsmodstand for at opveje denne dynamiske påvirkning.
3. Ansøgningsbegivenheder og valgforslag
3.1 Gantry værktøjsmaskine
Anvendelig til laserskæringsbehandling med tunge belastninger, store størrelser og høje præcisionskrav, såsom luftfart, bilfremstilling, store forme og skibsbygningsindustrier. Selvom den optager et stort område og har høje krav til motorsynkronisering, har den åbenlyse fordele i stabilitet og præcision i storskala og højhastighedsproduktion.
3.2 Cantilever værktøjsmaskiner
Den er mere velegnet til præcisionsbearbejdning og kompleks overfladeskæring af små og mellemstore emner, især i værksteder med begrænset plads eller multi-retningsbestemt fremføring. Den har en kompakt struktur og høj fleksibilitet, samtidig med at den forenkler vedligeholdelse og automatiseringsintegration, hvilket giver indlysende omkostnings- og effektivitetsfordele til fremstilling af formforsøg, prototypeudvikling og små og mellemstore batchproduktioner.
4. Kontrolsystem og vedligeholdelsesovervejelser
4.1 Kontrolsystem
1) Gantry-værktøjsmaskiner er normalt afhængige af højpræcisions CNC-systemer og kompensationsalgoritmer for at sikre synkroniseringen af de to motorer, hvilket sikrer, at tværbjælken ikke vil blive forkert justeret under højhastighedsbevægelser, og derved opretholde behandlingsnøjagtigheden.
2) Cantilever-værktøjsmaskiner er mindre afhængige af kompleks synkronstyring, men kræver mere præcis overvågning i realtid og kompensationsteknologi i form af vibrationsmodstand og dynamisk balance for at sikre, at der ikke vil være fejl på grund af vibrationer og ændringer i tyngdepunktet under laserbehandling.
4.2 Vedligeholdelse og økonomi
1) Portaludstyr har en stor struktur og mange komponenter, så vedligeholdelse og kalibrering er relativt komplekse. Streng inspektion og støvforebyggende foranstaltninger er påkrævet for langsigtet drift. Samtidig kan slid og energiforbrug forårsaget af højbelastningsdrift ikke ignoreres.
2) Cantilever-udstyr har en enklere struktur, lavere vedligeholdelses- og modifikationsomkostninger og er mere velegnet til små og mellemstore fabrikker og automatiseringstransformationsbehov. Kravet om højhastigheds dynamisk ydeevne betyder dog også, at der skal lægges vægt på design og vedligeholdelse af sengens vibrationsmodstand og langtidsstabilitet.
5. Resumé
Tag alle ovenstående oplysninger i betragtning:
1) Struktur og bevægelse
Portalstrukturen ligner en komplet "dør". Den bruger dobbeltsøjler til at drive tværbjælken. Den har højere stivhed og evnen til at håndtere store arbejdsemner, men synkronisering og gulvplads er problemer, der kræver opmærksomhed;
Cantilever-strukturen vedtager et enkeltsidet cantilever-design. Selvom forarbejdningsområdet er begrænset, har det en kompakt struktur og høj fleksibilitet, hvilket er befordrende for automatisering og flervinklet skæring.
2) Behandlingsfordele og anvendelige scenarier
Portaltypen er mere velegnet til store areal, store emner og højhastigheds batchproduktionsbehov og er også velegnet til produktionsmiljøer, der kan rumme et stort gulvareal og har tilsvarende vedligeholdelsesforhold;
Cantilever-typen er mere velegnet til behandling af små og mellemstore komplekse overflader og er velegnet til lejligheder med begrænset plads og stræben efter høj fleksibilitet og lave vedligeholdelsesomkostninger.
I henhold til specifikke forarbejdningskrav, emnestørrelse, budget og fabriksforhold bør ingeniører og producenter afveje fordele og ulemper ved valg af værktøjsmaskiner og vælge det udstyr, der passer bedst til de faktiske produktionsforhold.
Indlægstid: 14-apr-2025
