1. Структура и режим на движение
1.1 Портална конструкция
1) Основна структура и режим на движение
Цялата система е като „врата“. Лазерната обработваща глава се движи по гредата на „портала“, а два двигателя задвижват двете колони на портала, за да се движат по направляващата релса по оста X. Гредата, като носещ компонент, може да постигне голям ход, което прави порталното оборудване подходящо за обработка на големи детайли.
2) Структурна твърдост и стабилност
Двойната опорна конструкция гарантира, че лъчът е равномерно натоварен и не се деформира лесно, като по този начин се осигурява стабилност на лазерния изход и точност на рязане, и може да се постигне бързо позициониране и динамична реакция, за да се отговорят на изискванията за високоскоростна обработка. В същото време, цялостната му архитектура осигурява висока структурна твърдост, особено при обработка на големи и дебели детайли.
1.2 Конзолна конструкция
1) Основна структура и режим на движение
Конзолното оборудване използва конзолна греда с едностранна опора. Лазерната обработваща глава е окачена на гредата, а другата страна е окачена, подобно на „конзолно рамо“. Обикновено оста X се задвижва от мотор, а опорното устройство се движи по водещата релса, така че обработващата глава има по-голям обхват на движение в посока на оста Y.
2) Компактна структура и гъвкавост
Поради липсата на опора от едната страна в дизайна, цялостната структура е по-компактна и заема малка площ. Освен това, режещата глава има по-голямо работно пространство в посока на оста Y, което може да постигне по-задълбочени и гъвкави локални сложни обработващи операции, подходящи за производство на пробни форми, разработване на прототипи на превозни средства и малки и средни партиди многовариантно и многовариантно производство.
2. Сравнение на предимствата и недостатъците
2.1 Предимства и недостатъци на порталните машини
2.1.1 Предимства
1) Добра структурна твърдост и висока стабилност
Двойната опорна конструкция (структура, състояща се от две колони и греда) прави платформата за обработка твърда. По време на високоскоростно позициониране и рязане, лазерният изход е изключително стабилен и може да се постигне непрекъсната и прецизна обработка.
2) Голям диапазон на обработка
Използването на по-широка носеща греда може стабилно да обработва детайли с ширина над 2 метра или дори по-голяма, което е подходящо за високопрецизна обработка на големи детайли в авиацията, автомобилите, корабите и др.
2.1.2 Недостатъци
1) Проблем със синхроничността
Два линейни двигателя се използват за задвижване на две колони. Ако възникнат проблеми със синхронизацията по време на движение с висока скорост, гредата може да бъде неправилно подравнена или диагонално издърпана. Това не само ще намали точността на обработка, но може също да причини повреда на трансмисионни компоненти, като зъбни колела и рейки, да ускори износването и да увеличи разходите за поддръжка.
2) Голям отпечатък
Порталните машини са големи по размер и обикновено могат да зареждат и разтоварват материали само по посока на оста X, което ограничава гъвкавостта на автоматизираното товарене и разтоварване и не е подходящо за работни места с ограничено пространство.
3) Проблем с магнитната адсорбция
Когато линеен двигател се използва за едновременно задвижване на опората по оста X и гредата по оста Y, силният магнетизъм на двигателя лесно адсорбира метален прах върху релсата. Дългосрочното натрупване на прах и прах може да повлияе на точността на работа и експлоатационния живот на оборудването. Поради това, машинните инструменти от среден до висок клас обикновено са оборудвани с капаци за прах и системи за отстраняване на прах от масата, за да се предпазят компонентите на трансмисията.
2.2 Предимства и недостатъци на конзолните машини
2.2.1 Предимства
1) Компактна структура и малък отпечатък
Благодарение на дизайна с едностранна опора, цялостната структура е по-опростена и по-компактна, което е удобно за използване във фабрики и работилници с ограничено пространство.
2) Силна издръжливост и намалени проблеми със синхронизацията
Използването само на един двигател за задвижване на оста X избягва проблема със синхронизацията между множество двигатели. В същото време, ако двигателят дистанционно задвижва зъбната рейка и зъбно колело, това може да намали и проблема с абсорбцията на магнитен прах.
3) Удобно хранене и лесна трансформация на автоматизация
Конзолната конструкция позволява на машинния инструмент да се подава от множество посоки, което е удобно за скачване с роботи или други автоматизирани конвейерни системи. Подходяща е за масово производство, като същевременно опростява механичния дизайн, намалява разходите за поддръжка и престой и подобрява използваемостта на оборудването през целия му жизнен цикъл.
4) Висока гъвкавост
Поради липсата на препятстващи опорни рамена, при същите условия на размер на машинния инструмент, режещата глава има по-голямо работно пространство в посока на оста Y, може да бъде по-близо до детайла и да постигне по-гъвкаво и локализирано фино рязане и заваряване, което е особено подходящо за производство на матрици, разработване на прототипи и прецизна обработка на малки и средни детайли.
2.2.2 Недостатъци
1) Ограничен обхват на обработка
Тъй като носещата напречна греда на конзолната конструкция е окачена, дължината ѝ е ограничена (обикновено не е подходяща за рязане на детайли с ширина повече от 2 метра), а обхватът на обработка е относително ограничен.
2) Недостатъчна стабилност при висока скорост
Едностранната опорна конструкция измества центъра на тежестта на машинния инструмент към опорната страна. Когато обработващата глава се движи по оста Y, особено при високоскоростни операции близо до окачения край, промяната в центъра на тежестта на напречната греда и по-големият работен въртящ момент е вероятно да причинят вибрации и колебания, което представлява по-голямо предизвикателство за цялостната стабилност на машинния инструмент. Следователно, леглото трябва да има по-висока твърдост и устойчивост на вибрации, за да компенсира това динамично въздействие.
3. Случаи на приложение и предложения за избор
3.1 Портална машина
Приложим за лазерно рязане с големи натоварвания, големи размери и високи изисквания за прецизност, като например в авиацията, автомобилостроенето, производството на големи форми и корабостроенето. Въпреки че заема голяма площ и има високи изисквания за синхронизация на двигателите, той има очевидни предимства по отношение на стабилност и прецизност при мащабно и високоскоростно производство.
3.2 Конзолни машини
Той е по-подходящ за прецизна обработка и сложно повърхностно рязане на малки и средни детайли, особено в цехове с ограничено пространство или многопосочно подаване. Има компактна структура и висока гъвкавост, като същевременно опростява поддръжката и интеграцията на автоматизация, осигурявайки очевидни предимства по отношение на разходите и ефективността при пробно производство на матрици, разработване на прототипи и производство на малки и средни партиди.
4. Съображения за система за управление и поддръжка
4.1 Система за управление
1) Порталните машини обикновено разчитат на високопрецизни CNC системи и компенсационни алгоритми, за да осигурят синхронизацията на двата двигателя, като по този начин се гарантира, че напречната греда няма да бъде разместена по време на високоскоростно движение, като по този начин се поддържа точността на обработка.
2) Конзолните машини разчитат по-малко на сложно синхронно управление, но изискват по-прецизна технология за наблюдение и компенсация в реално време по отношение на устойчивост на вибрации и динамичен баланс, за да се гарантира, че няма да има грешки поради вибрации и промени в центъра на тежестта по време на лазерна обработка.
4.2 Поддръжка и икономичност
1) Порталното оборудване има голяма конструкция и много компоненти, така че поддръжката и калибрирането са сравнително сложни. За дългосрочна работа са необходими строги мерки за проверка и предотвратяване на прах. В същото време износването и консумацията на енергия, причинени от работата с високо натоварване, не могат да бъдат пренебрегнати.
2) Конзолното оборудване има по-проста структура, по-ниски разходи за поддръжка и модификация и е по-подходящо за малки и средни фабрики и нужди от автоматизирана трансформация. Изискването за високоскоростни динамични характеристики обаче означава също, че трябва да се обърне внимание на проектирането и поддръжката на устойчивостта на вибрации и дългосрочната стабилност на леглото.
5. Обобщение
Вземете предвид цялата горепосочена информация:
1) Структура и движение
Конструкцията на портала е подобна на цялостна „врата“. Използва двойни колони за задвижване на напречната греда. Тя има по-висока твърдост и способност да обработва големи детайли, но синхронизацията и пространството на пода са проблеми, които изискват внимание;
Конзолната конструкция е с едностранна конзола. Въпреки ограничения обхват на обработка, тя има компактна структура и висока гъвкавост, което е благоприятно за автоматизация и многоъгълно рязане.
2) Предимства на обработката и приложими сценарии
Порталният тип е по-подходящ за големи площи, големи детайли и високоскоростно партидно производство, а също така е подходящ за производствени среди, които могат да поберат голяма площ на пода и да имат съответните условия за поддръжка;
Конзолният тип е по-подходящ за обработка на малки и средни, сложни повърхности и е подходящ за случаи с ограничено пространство и стремеж към висока гъвкавост и ниски разходи за поддръжка.
В зависимост от специфичните изисквания за обработка, размера на детайла, бюджета и фабричните условия, инженерите и производителите трябва да преценят предимствата и недостатъците при избора на машинни инструменти и да изберат оборудването, което най-добре отговаря на реалните производствени условия.
Време на публикуване: 14 април 2025 г.
