Wat zijn de drie belangrijkste soorten portaal-CNC-machines?

Bij het kopen van een portaal-CNC-machine vergelijken veel kopers eerst de asbeweging, de tafelgrootte, het spilvermogen en de CNC-besturing. Het structurele ontwerp van de machine is echter net zo belangrijk omdat het van invloed is op het laadvermogen, het vloeroppervlak, de nauwkeurigheid van de bewerking, de installatievereisten en de totale investering.

Gantry CNC-machines worden veel gebruikt voor het verwerken van grote mallen, machinebases, structurele onderdelen, energieapparatuur, ruimtevaartcomponenten en andere werkstukken die te groot of te zwaar zijn voor een standaard verticaal bewerkingscentrum.

Hoewel fabrikanten verschillende modelnamen kunnen gebruiken, kunnen de meeste industriële portaal-CNC-machines worden onderverdeeld in drie praktische structurele typen:

• Bewerkingscentra met vaste-balken.
• Verplaatsen van-portaal- of bewegende-kolombewerkingscentra.
• Brugmachines met hoge-precisie--bruggen.

Elke structuur heeft zijn eigen voordelen en beperkingen. De duurste machine is niet noodzakelijkerwijs de meest geschikte. U moet de structuur selecteren op basis van uw werkstukgrootte, gewicht, materiaal, vereiste nauwkeurigheid, bewerkingsproces en beschikbare werkplaatsruimte.

Wat is een portaal-CNC-machine?

Een portaal-CNC-machine is een groot bewerkingscentrum gebouwd rond twee verticale kolommen en een horizontale dwarsbalk. Samen vormen deze componenten een portaal-vormige structuur over het werkgebied.

De spil beweegt langs de dwarsbalk en voert bewerkingen uit zoals frezen, boren, kotteren, tappen, ruimen en contourbewerking. Afhankelijk van de machineconfiguratie kan er ook gebruik worden gemaakt van hoekkoppen, verlengkoppen of vijf--assige freeskoppen om meerdere zijden van een werkstuk te bewerken.

Vergeleken met een conventioneel verticaal bewerkingscentrum, aportaal bewerkingscentrumbiedt normaal gesproken:

• Een groter bewerkingsbereik
• Grotere afstand tussen kolommen
• Hogere structurele stijfheid
• Groter draagvermogen van de tafel
• Betere ondersteuning voor grote werkstukken
• Meer opties voor meer-vlakbewerking
• Hoger zwaar-snijvermogen

Het belangrijkste structurele verschil tussen portaalmachines is welk onderdeel beweegt tijdens de bewerking. De tafel, het portaalframe, de dwarsrail en het spindelsysteem kunnen verschillend worden gerangschikt, waardoor verschillende prestatiekenmerken ontstaan.

Vergelijking van de drie soorten portaal-CNC-machines

Vast-Beam Gantry-bewerkingscentrum

Een portaalbewerkingscentrum met vaste- balken gebruikt twee vaste kolommen en een stationaire dwarsbalk om het portaalframe te vormen. De werktafel beweegt gewoonlijk in de lengterichting langs de X--as. Het spilzadel beweegt over de balk langs de Y--as, terwijl de ram of spilkop verticaal langs de Z--as beweegt.

Dit is een van de meest gebruikte portaalconstructies omdat het ontwerp volwassen, praktisch en relatief economisch is.

Voordelen van een portaalmachine met vaste-balk

Het belangrijkste voordeel van een portaal met vaste-liggers is de lagere initiële investering.

Omdat de kolommen en dwarsliggers stationair blijven, hoeft de machine niet het gehele portaalframe te verplaatsen en te synchroniseren. Het mechanische ontwerp, het aandrijfsysteem, het assemblageproces en de besturingsvereisten zijn over het algemeen minder complex dan die van een grote bewegende-portaalmachine.

De vaste structuur kan ook een goede stijfheid bieden voor algemene frees-, boor-, kotter- en voorbewerkingen. Voor veel matrijzenfabrikanten en algemene bewerkingsfabrieken biedt het een geschikt evenwicht tussen prijs, stijfheid, nauwkeurigheid en productiviteit.

Een portaalmachine met vaste- balken wordt gewoonlijk gebruikt voor het verwerken van:

• Spuitgietmatrijzen
• Matrijs-gietmatrijzen
• Machinebasissen
• Versnellingsbakbehuizingen
• Grote stalen platen
• Gereedschap voor auto's
• Algemene mechanische onderdelen
• Middelgrote-gietstukken
• Gelaste structurele componenten

Als de grootte en het gewicht van uw werkstuk binnen een relatief stabiel bereik blijven, is deze structuur vaak de meest kosteneffectieve keuze.

Beperkingen van een vaste-Beam Gantry-machine

De belangrijkste beperking is dat de werktafel en het werkstuk samen bewegen.

Naarmate het werkstuk zwaarder wordt, moet het aandrijfsysteem van de machine een veel grotere totale massa verplaatsen. Het tafelgewicht, het gewicht van de opspaninrichting en het gewicht van het werkstuk zijn allemaal van invloed op de versnelling, vertraging, positioneringsreactie, belasting van de geleidingsbaan en de mechanische prestaties op de lange- termijn.

Om deze reden kan het laadvermogen van een machine met vaste- balken niet alleen worden geëvalueerd door alleen naar de tafelafmetingen te kijken.

Controleer ook:

• Maximaal toegestane tafelbelasting
• Vereisten voor belastingverdeling
• Structuur van het machinebed
• Type en maat geleidingsbaan
• Kogelomloopspindel of aandrijfcapaciteit
• Zwaartepunt van het werkstuk
• X--asversnelling
• Funderingsvereisten

De bewegende tafel vergroot ook de totale machinelengte. Het bed moet voldoende bewegingsruimte bieden zodat de tafel langs de volledige X--as kan bewegen.

Voor een portaalmachine met een verplaatsing van ongeveer vier meter op de X--as kan bijvoorbeeld een totale installatielengte van meer dan acht meter nodig zijn, afhankelijk van de tafellengte, afscherming, spaantransportband, elektrische kast en onderhoudsruimte.

Vraag daarom eerst een volledige machine-indeling aan voordat u uw werkplaatsplan bevestigt.

Wanneer moet u kiezen voor een vast-balkportaal?

Een portaalbewerkingscentrum met vaste- balken is geschikt wanneer:

• Uw werkstukgewicht ligt binnen de toegestane tafelbelasting
• De werkstuklengte is niet extreem groot.
• Je hebt voldoende vloerruimte voor tafelbewegingen.
• U hebt zowel voorbewerkings- als nabewerkingscapaciteiten nodig.
• U wilt controle hebben over de initiële machine-investering.
• Uw productie bestaat hoofdzakelijk uit drie-- of 3+2--assige bewerkingen.

Voor standaard matrijzen, machineonderdelen en middelgrote-tot-grote industriële onderdelen is dit meestal de eerste portaalconstructie die het overwegen waard is.

Verhuizing-Kolom Gantry-bewerkingscentrum

Een bewegend-kolomportaalbewerkingscentrum gebruikt een vaste werktafel terwijl de portaalkolommen en dwarsbalk langs de X--as bewegen. Het spilzadel beweegt over de dwarsbalk langs de Y--as, terwijl de spilram verticaal langs de Z--as beweegt. Omdat het werkstuk tijdens de bewerking stil blijft staan, is deze structuur bijzonder geschikt voor lange, zware of onregelmatig gevormde onderdelen.

Vergeleken met een bewegende-tafelmachine hoeft een bewegend-kolomportaal het werkstuk samen met de tafel niet te versnellen of vertragen. Het werkelijke draagvermogen hangt echter nog steeds af van de werktafel, de fundering, de vloerbelasting, de machinestructuur en de ondersteuningsmethode van het werkstuk.

Voordelen van een bewegende-kolomportaalmachine

Het belangrijkste voordeel van een bewegende-kolomportaalmachine is de vaste werktafel. Omdat het werkstuk tijdens de bewerking niet beweegt, kan de machine zwaardere en langere onderdelen verwerken, terwijl de invloed van het werkstukgewicht op de asbeweging wordt verminderd.

Deze constructie zorgt bovendien voor flexibel laden en lossen. Lange werkstukken kunnen direct op de tafel worden geplaatst en sommige machines kunnen aparte werkzones gebruiken voor bewerking en werkstukopstelling. Voor lange verplaatsingen op de X--as kan de vaste tafel ook de totale installatielengte verkleinen in vergelijking met een bewegende-tafelstructuur.

Een bewerkingscentrum met bewegende-kolommen biedt verschillende praktische voordelen:

• Geschikt voor lange en zware werkstukken
• Geen beweging van het werkstuk tijdens de bewerking
• Flexibele belading en werkstukondersteuning
• Consistentere asrespons onder verschillende belastingen
• Geschikt voor langere verplaatsingen op de X--as
• Potentieel voor verdeelde werkzones

Waarom is een bewegende-kolomportaalmachine duurder?

Een bewegende-kolomportaalmachine kost over het algemeen meer omdat de kolommen en dwarsbalk een groot bewegend geheel vormen. Beide zijden moeten nauwkeurig bewegen en gesynchroniseerd blijven gedurende de volledige slag van de X--as.

Veel grote modellen maken gebruik van dubbele servomotoren, dubbele-aandrijfsystemen, tandheugel-en- rondseloverbrenging, lineaire schalen en elektronische portaalsynchronisatie. Als de twee zijden niet consistent bewegen, kan de machine last krijgen van een gierfout, een ongelijkmatige belasting van de geleidingsbaan, een afwijking in de positionering of structurele spanning.

Extra kosten kunnen afkomstig zijn van:

• Grotere servomotoren en aandrijfsystemen
• Elektronische synchronisatie met twee- assen
• Hoge-precieze tandheugel-en-rondseltransmissie
• Lineaire schaalfeedback
• Meer veeleisende geleidingsinstallatie
• Geavanceerde CNC-besturingsfuncties
• Complexe funderings- en uitlijnwerkzaamheden
• Laserkalibratie over lange afstanden

De hogere prijs weerspiegelt daarom niet alleen de grotere structuur, maar ook de extra vereisten voor controle, feedback, installatie en kalibratie.

Typische toepassingen van het verplaatsen van-kolomportaalmachines

Bewerkingscentra met bewegende-kolommen worden voornamelijk geselecteerd voor grote onderdelen die te zwaar of te lang zijn of moeilijk efficiënt te verplaatsen zijn op een conventionele bewegende tafel.

Typische toepassingen zijn onder meer:

• Spoorwegcomponenten
• Wind-apparatuur
• Scheepsbouwconstructies
• Grote machinebedden en frames
• Onderdelen van bouwmachines
• Apparatuur voor stroomopwekking-
• Lange gelaste constructies
• Structurele componenten voor de lucht- en ruimtevaart
• Grote mallen en matrijzen
• Zware industriële gietstukken

U kunt een bewegend-kolomportaalbewerkingscentrum overwegen als het gewicht van het werkstuk, de langere verplaatsing van de X--as, de flexibiliteit bij het laden of het gebruik van de werkplaatsvloer-ruimte belangrijker is dan het bereiken van de laagste initiële machineprijs.

Brugmachine van het hoge-precisiebrug-type

Een hoge-precisiebrug-machine maakt gebruik van een stijve brug of portaalstructuur rond het werkgebied. De hoofdas- en spilbewegingen zijn boven het werkstuk aangebracht.

Afhankelijk van het ontwerp kan de brug vast blijven of langs één as bewegen. Het spilzadel, de ram, de draaikop of de dwarsrail voltooien de overige bewegingen.

Deze machines worden vaak gebruikt voor bewerking met hoge-snelheid, hoge-nauwkeurigheid en vijf- assen. Ze komen vooral veel voor in kleine en middelgrote-precisietoepassingen, hoewel er ook machines van het type grote brug- verkrijgbaar zijn.

Voordelen van een precisiebrug-Typestructuur

Het belangrijkste voordeel is de mogelijkheid om een ​​kort en relatief symmetrisch krachtpad te creëren tussen het snijpunt en de machinestructuur.

Wanneer de brug, de kolommen, de basis en het assysteem goed zijn ontworpen, kan de machine een goede stijfheid, stabiele dynamische beweging en gecontroleerde vervorming bieden.

Machines van het type precisiebrug- kunnen ook gebruikmaken van:

• Symmetrische machinestructuren
• Motorspindels met hoge-snelheid
• Roterende assen met directe-aandrijving
• Lineaire schalen
• Geleidingen met hoge-nauwkeurigheid
• Spindelkoelsystemen
• Kogelschroefkoeling
• Thermische compensatie
• Volumetrische nauwkeurigheidscompensatie
• Geavanceerde vijf--assige CNC-besturingen

Deze configuraties helpen de machine de contournauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit te behouden tijdens complexe bewegingen met meerdere- assen.

Beperkingen van Bridge-Type-machines

Precisie komt niet alleen voort uit de vorm van de machine.

Een structuur van het brugtype- vereist normaal gesproken componenten van- hogere kwaliteit, zorgvuldiger montage, striktere thermische controle en geavanceerdere kalibratie. Het CNC-systeem en de roterende assen moeten ook de vereiste interpolatie- en positioneringsprestaties leveren.

Daarom kan een machine van het type brug- met hoge{0}}precisie aanzienlijk meer kosten dan een standaard portaal met drie- vaste- balken.

De fundering, de temperatuur in de werkplaats, het gereedschap, de snijomstandigheden, het ontwerp van de opspaninrichting en de bekwaamheid van de operator kunnen ook van invloed zijn op het uiteindelijke bewerkingsresultaat.

Typische toepassingen

Brug--type en precisieportaalmachines worden veel gebruikt voor:

• Structurele onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart
• Waaiers
• Precisie mallen
• Complexe gebogen oppervlakken
• Auto-prototypes
• Aluminium componenten
• Medische onderdelen
• Energie componenten
• Matrijzenbewerking met hoge-snelheid
• Vijf--assige multi-bewerking

Zijn portaalmachines boven de zes meter altijd in beweging?

Niet altijd. Naarmate de verplaatsing van de X--as en het gewicht van het werkstuk toenemen, wordt een bewegende-portaalconstructie praktischer omdat de machine geen erg lang en zwaar werkstuk hoeft te verplaatsen. Dit is de reden waarom veel grote machines met een lange X--asbeweging een stationaire tafel en een bewegend portaal gebruiken.

Zes meter is echter geen universele technische grens.

Sommige fabrikanten bieden bewegende-tafelmachines met een verplaatsing van meer dan zes meter, terwijl andere bewegende-portaalconstructies gebruiken met kortere verplaatsingslengtes. Het uiteindelijke ontwerp is afhankelijk van de werkstukbelasting, machinebreedte, gewenste nauwkeurigheid, vloeroppervlak, productieproces en het engineeringplatform van de fabrikant.

U moet de structuur niet alleen op basis van de aslengte selecteren. De volledige werkstuk- en bewerkingsvereisten moeten samen worden geëvalueerd.

Hoe u de juiste Gantry CNC-machine kiest

Om de juiste portaalstructuur te selecteren, begint u met het werkstuk in plaats van met het machinespecificatieblad.

1. Afmetingen van het werkstuk

Bevestig de maximale werkstuklengte, breedte en hoogte. De verplaatsing van de machine moet voldoende zijn, maar u moet ook de afstand tussen de kolommen, de afstand tussen de spil-tot- de tafel, de gereedschapslengte, de opspanhoogte en de bevestigingsruimte van de kop controleren.

2. Gewicht van het werkstuk

Het werkstukgewicht heeft een directe invloed op de tafelstructuur, geleidingen, aandrijvingen, fundering en laadapparatuur.

Als uw werkstuk extreem zwaar is, kan een vast-tafelbewegend-portaalontwerp geschikter zijn dan een bewegende-tafelmachine.

3. Werkstukmateriaal

Staal, gietijzer, aluminium, titanium en composietmaterialen vereisen verschillende spindeleigenschappen.

Zwaar voorbewerken van staal en gietijzer-vereist over het algemeen een hoger koppel en een hogere structurele stijfheid. Bewerking van aluminium en ruimtevaart kan een hogere spilsnelheid en snellere asbeweging vereisen.

4. Bewerkingsproces

Geef aan of de machine voorbewerken, afwerken, boren, kotteren, tappen, contouren of meer-vlakbewerkingen zal uitvoeren.

Een machine die is geoptimaliseerd voor zwaar snijwerk levert mogelijk niet dezelfde dynamische prestaties als een precisiemachine met hoge- snelheid.

5. Nauwkeurigheidsvereisten

Verwar de nauwkeurigheid van de machinepositionering niet met de nauwkeurigheid van het uiteindelijke onderdeel.

De nauwkeurigheid van onderdelen hangt ook af van gereedschappen, opspanningen, temperatuur, materiaalconditie, snijparameters, programmering en meetmethoden. Voordat u bestelt, moet u akkoord gaan met de machineacceptatiestandaard en testvoorwaarden.

Conclusie

CNC-machines van het type met vaste-ligger, bewegend-portaal en precisiebrug- zijn ontworpen voor verschillende productieomstandigheden. Een portaal met vaste-balken is doorgaans een kosteneffectieve-keuze voor standaard grote mallen en mechanische componenten binnen een gecontroleerd gewichtsbereik. Een bewegende-portaalmachine is geschikter voor extreem zware, lange of moeilijk-om-werkstukken te verplaatsen, omdat de tafel stil blijft staan. Een precisiebrug-machine richt zich meer op dynamische prestaties, contournauwkeurigheid, oppervlaktekwaliteit en complexe vijf--assige bewerking. Voordat u een model kiest, moet u de afmetingen van het werkstuk, het gewicht, het materiaal, de tolerantie, het bewerkingsproces en de beschikbare werkplaatsruimte vergelijken. Als u uw onderdeeltekening en productievereisten verstrekt, kan GreatCNC u helpen geschikte portaal-CNC-machineoplossingen te vergelijken en te bepalen welke structuur het beste bij uw toepassing past.