1. Estructura i mode de moviment
1.1 Estructura de pòrtic
1) Estructura bàsica i mode de moviment
Tot el sistema és com una "porta". El capçal de processament làser es mou al llarg de la biga del "pòrtic", i dos motors accionen les dues columnes del pòrtic per moure's sobre el carril guia de l'eix X. La biga, com a component portant, pot aconseguir un gran recorregut, cosa que fa que l'equip de pòrtic sigui adequat per processar peces de grans dimensions.
2) Rigidesa i estabilitat estructurals
El disseny de doble suport garanteix que el feix estigui tensat uniformement i no es deformi fàcilment, garantint així l'estabilitat de la sortida del làser i la precisió del tall, i pot aconseguir un posicionament ràpid i una resposta dinàmica per complir els requisits del processament d'alta velocitat. Al mateix temps, la seva arquitectura general proporciona una alta rigidesa estructural, especialment quan es processen peces de grans dimensions i gruixudes.
1.2 Estructura en voladís
1) Estructura bàsica i mode de moviment
L'equip de voladís adopta una estructura de biga en voladís amb suport d'un sol costat. El capçal de processament làser està suspès a la biga i l'altre costat està suspès, de manera similar a un "braç en voladís". Generalment, l'eix X és accionat per un motor i el dispositiu de suport es mou sobre el carril guia de manera que el capçal de processament té un rang de moviment més gran en la direcció de l'eix Y.
2) Estructura compacta i flexibilitat
A causa de la manca de suport en un costat del disseny, l'estructura general és més compacta i ocupa una àrea petita. A més, el capçal de tall té un espai operatiu més gran en la direcció de l'eix Y, cosa que permet aconseguir operacions de processament locals complexes més profundes i flexibles, adequades per a la producció de proves de motlles, el desenvolupament de prototips de vehicles i les necessitats de producció multivarietat i multivariable per lots petits i mitjans.
2. Comparació d'avantatges i desavantatges
2.1 Avantatges i desavantatges de les màquines-eina de pòrtic
2.1.1 Avantatges
1) Bona rigidesa estructural i alta estabilitat
El disseny de doble suport (una estructura formada per dues columnes i una biga) fa que la plataforma de processament sigui rígida. Durant el posicionament i el tall a alta velocitat, la sortida del làser és altament estable i es pot aconseguir un processament continu i precís.
2) Gran rang de processament
L'ús d'una biga de càrrega més ampla pot processar de manera estable peces amb una amplada de més de 2 metres o fins i tot més gran, cosa que és adequada per al processament d'alta precisió de peces de grans dimensions en aviació, automòbils, vaixells, etc.
2.1.2 Desavantatges
1) Problema de sincronicitat
Dos motors lineals s'utilitzen per impulsar dues columnes. Si es produeixen problemes de sincronització durant el moviment d'alta velocitat, la biga pot quedar desalineada o estirada en diagonal. Això no només reduirà la precisió del processament, sinó que també pot causar danys als components de transmissió com ara engranatges i cremalleres, accelerar el desgast i augmentar els costos de manteniment.
2) Gran petjada
Les màquines-eina de pòrtic són de grans dimensions i normalment només poden carregar i descarregar materials al llarg de la direcció de l'eix X, cosa que limita la flexibilitat de la càrrega i descàrrega automatitzades i no és adequada per a llocs de treball amb espai limitat.
3) Problema d'adsorció magnètica
Quan s'utilitza un motor lineal per accionar el suport de l'eix X i la biga de l'eix Y alhora, el fort magnetisme del motor adsorbeix fàcilment la pols metàl·lica a la pista. L'acumulació a llarg termini de pols i pols pot afectar la precisió de funcionament i la vida útil de l'equip. Per tant, les màquines-eina de gamma mitjana-alta solen estar equipades amb cobertes de pols i sistemes d'eliminació de pols de la taula per protegir els components de transmissió.
2.2 Avantatges i desavantatges de les màquines-eina en voladís
2.2.1 Avantatges
1) Estructura compacta i petita petjada
A causa del disseny de suport d'un sol costat, l'estructura general és més senzilla i compacta, cosa que és convenient per al seu ús en fàbriques i tallers amb espai limitat.
2) Gran durabilitat i reducció de problemes de sincronització
L'ús d'un sol motor per accionar l'eix X evita el problema de sincronització entre diversos motors. Alhora, si el motor acciona remotament el sistema de transmissió de pinyó i cremallera, també pot reduir el problema de l'absorció de pols magnètica.
3) Alimentació convenient i transformació d'automatització fàcil
El disseny en voladís permet que la màquina-eina alimenti des de múltiples direccions, cosa que és convenient per a l'acoblament amb robots o altres sistemes de transport automatitzats. És adequat per a la producció en massa, alhora que simplifica el disseny mecànic, redueix els costos de manteniment i temps d'inactivitat i millora el valor d'ús de l'equip durant tot el seu cicle de vida.
4) Alta flexibilitat
A causa de la manca de braços de suport obstructius, en les mateixes condicions de mida de màquina-eina, el capçal de tall té un espai de funcionament més gran en la direcció de l'eix Y, pot estar més a prop de la peça i aconseguir un tall i soldadura fins més flexibles i localitzats, cosa que és especialment adequada per a la fabricació de motlles, el desenvolupament de prototips i el mecanitzat de precisió de peces petites i mitjanes.
2.2.2 Desavantatges
1) Rang de processament limitat
Com que la biga transversal portant de l'estructura en voladís està suspesa, la seva longitud és limitada (generalment no és adequada per tallar peces amb una amplada de més de 2 metres) i el rang de processament és relativament limitat.
2) Estabilitat insuficient a alta velocitat
L'estructura de suport d'una sola cara fa que el centre de gravetat de la màquina-eina estigui esbiaixat cap al costat de suport. Quan el capçal de processament es mou al llarg de l'eix Y, especialment en operacions d'alta velocitat prop de l'extrem suspès, el canvi del centre de gravetat de la biga transversal i el parell de treball més gran poden causar vibracions i fluctuacions, cosa que representa un repte més gran per a l'estabilitat general de la màquina-eina. Per tant, el llit necessita tenir una rigidesa i resistència a les vibracions més elevades per compensar aquest impacte dinàmic.
3. Ocasions d'aplicació i suggeriments de selecció
3.1 Màquina eina de pòrtic
Aplicable al processament de tall per làser amb càrregues pesades, grans mides i requisits d'alta precisió, com ara l'aviació, la fabricació d'automòbils, els motlles grans i la construcció naval. Tot i que ocupa una gran superfície i té uns requisits elevats per a la sincronització del motor, té avantatges evidents en estabilitat i precisió en la producció a gran escala i d'alta velocitat.
3.2 Màquines-eina en voladís
És més adequat per al mecanitzat de precisió i el tall superficial complex de peces petites i mitjanes, especialment en tallers amb espai limitat o alimentació multidireccional. Té una estructura compacta i una alta flexibilitat, alhora que simplifica el manteniment i la integració de l'automatització, proporcionant avantatges evidents de cost i eficiència per a la producció de proves de motlles, el desenvolupament de prototips i la producció per lots petits i mitjans.
4. Consideracions sobre el sistema de control i el manteniment
4.1 Sistema de control
1) Les màquines-eina de gantry solen basar-se en sistemes CNC d'alta precisió i algoritmes de compensació per garantir la sincronització dels dos motors, garantint que la biga transversal no es desalineï durant el moviment d'alta velocitat, mantenint així la precisió del processament.
2) Les màquines-eina en voladís depenen menys d'un control síncron complex, però requereixen una tecnologia de monitorització i compensació en temps real més precisa pel que fa a la resistència a les vibracions i l'equilibri dinàmic per garantir que no hi hagi errors a causa de la vibració i els canvis en el centre de gravetat durant el processament amb làser.
4.2 Manteniment i economia
1) Els equips de pòrtic tenen una estructura gran i molts components, de manera que el manteniment i el calibratge són relativament complexos. Per al funcionament a llarg termini, calen mesures estrictes d'inspecció i prevenció de la pols. Al mateix temps, no es pot ignorar el desgast i el consum d'energia causats pel funcionament amb càrrega elevada.
2) L'equip de cantilever té una estructura més senzilla, costos de manteniment i modificació més baixos i és més adequat per a fàbriques petites i mitjanes i necessitats de transformació d'automatització. Tanmateix, el requisit d'un rendiment dinàmic d'alta velocitat també significa que s'ha de prestar atenció al disseny i manteniment de la resistència a les vibracions i l'estabilitat a llarg termini del llit.
5. Resum
Tingueu en compte tota la informació anterior:
1) Estructura i moviment
L'estructura del pòrtic és similar a una "porta" completa. Utilitza columnes dobles per accionar la biga transversal. Té una major rigidesa i la capacitat de manipular peces de grans dimensions, però la sincronització i l'espai al terra són qüestions que requereixen atenció;
L'estructura en voladís adopta un disseny en voladís d'un sol costat. Tot i que el rang de processament és limitat, té una estructura compacta i una alta flexibilitat, cosa que afavoreix l'automatització i el tall multiangle.
2) Avantatges del processament i escenaris aplicables
El tipus de pòrtic és més adequat per a grans superfícies, peces grans i necessitats de producció per lots d'alta velocitat, i també és adequat per a entorns de producció que poden allotjar una gran superfície i tenir les condicions de manteniment corresponents;
El tipus cantilever és més adequat per processar superfícies complexes petites i mitjanes, i és adequat per a ocasions amb espai limitat i la recerca d'una alta flexibilitat i baixos costos de manteniment.
Segons els requisits específics de processament, la mida de la peça, el pressupost i les condicions de fàbrica, els enginyers i fabricants han de ponderar els avantatges i els desavantatges a l'hora de seleccionar màquines-eina i triar l'equip que millor s'adapti a les condicions de producció reals.
Data de publicació: 14 d'abril de 2025
