Jaké jsou tři hlavní typy portálových CNC strojů?

Při nákupu portálového CNC stroje mnoho kupujících nejprve porovná dráhu osy, velikost stolu, výkon vřetena a CNC řízení. Konstrukční řešení stroje je však stejně důležité, protože ovlivňuje nosnost, podlahovou plochu, přesnost obrábění, požadavky na instalaci a celkovou investici.

Portálové CNC stroje jsou široce používány pro zpracování velkých forem, strojních základen, konstrukčních dílů, energetických zařízení, leteckých součástí a dalších obrobků, které jsou příliš velké nebo těžké pro standardní vertikální obráběcí centrum.

Ačkoli výrobci mohou používat různé názvy modelů, většinu průmyslových portálových CNC strojů lze rozdělit do tří praktických konstrukčních typů:

• Pevná-portálová obráběcí centra s nosníky.
• Přesouvání-portálu nebo přesouvání-obráběcích center sloupů.
• Vysoce přesné portálové stroje-mostového{1}}typu.

Každá struktura má své výhody a omezení. Nejdražší stroj nemusí být nutně ten nejvhodnější. Strukturu musíte vybrat podle velikosti obrobku, hmotnosti, materiálu, požadované přesnosti, procesu obrábění a dostupného dílenského prostoru.

Co je portálový CNC stroj?

Portálový CNC stroj je velké obráběcí centrum postavené kolem dvou vertikálních sloupů a horizontálního příčného nosníku. Tyto komponenty dohromady tvoří portál-formovanou strukturu nad pracovní plochou.

Vřeteno se pohybuje po příčném nosníku a provádí operace jako frézování, vrtání, vyvrtávání, závitování, vystružování a obrábění kontur. V závislosti na konfiguraci stroje může také používat úhlové hlavy, prodlužovací hlavy nebo pěti{1}}osé frézovací hlavy pro obrábění více stran obrobku.

Ve srovnání s konvenčním vertikálním obráběcím centrem, aportálové obráběcí centrumběžně poskytuje:

• Větší obráběcí obálka
• Širší vzdálenost mezi sloupy
• Vyšší konstrukční tuhost
• Větší nosnost stolu
• Lepší podpora pro velké obrobky
• Více možností pro více{0}}obrábění obličejů
• Vyšší výkon-pro těžké řezání

Hlavním konstrukčním rozdílem mezi portálovými stroji je, která část se během obrábění pohybuje. Stůl, portálový rám, příčka a vřetenový systém mohou být uspořádány odlišně, což vytváří různé výkonnostní charakteristiky.

Porovnání tří typů portálových CNC strojů

Opravené-centrum pro obrábění nosníků

Portálové obráběcí centrum s pevným nosníkem{0} používá k vytvoření rámu portálu dva pevné sloupy a stacionární příčný nosník. Pracovní stůl se obvykle pohybuje podélně podél osy X-. Sedlo vřetena se pohybuje přes nosník podél osy Y-, zatímco beran nebo hlava vřetena se pohybuje svisle podél osy Z-.

Jedná se o jednu z nejpoužívanějších portálových konstrukcí, protože její design je vyzrálý, praktický a relativně ekonomický.

Výhody pevného-portálového stroje

Hlavní výhodou pevného-portálu je jeho nižší počáteční investice.

Protože sloupy a příčný nosník zůstávají nehybné, stroj se nemusí pohybovat a synchronizovat celý portálový rám. Jeho mechanická konstrukce, systém pohonu, montážní proces a požadavky na ovládání jsou obecně méně složité než u velkého pohyblivého-portálového stroje.

Pevná konstrukce může také poskytovat dobrou tuhost pro běžné frézovací, vrtací, vyvrtávací a hrubovací operace. Pro mnoho výrobců forem a obecných továren na obrábění nabízí vhodnou rovnováhu mezi cenou, tuhostí, přesností a produktivitou.

Portálový stroj s pevným-paprskem se běžně používá ke zpracování:

• Vstřikovací formy
• Formy pro tlakové lití-
• Základny strojů
• Skříně převodovky
• Velké ocelové pláty
• Automobilové nářadí
• Obecné mechanické díly
• Středně{0}}velké odlitky
• Svařované konstrukční prvky

Pokud se velikost a hmotnost vašeho obrobku drží v relativně stabilním rozmezí, je tato struktura často cenově-nejefektivnější volbou.

Omezení pevného-portového stroje s nosníkem

Jeho hlavním omezením je, že se pracovní stůl a obrobek pohybují společně.

Jak se obrobek stává těžším, musí pohonný systém stroje přesunout mnohem větší celkovou hmotnost. Hmotnost stolu, hmotnost přípravku a hmotnost obrobku ovlivňují zrychlení, zpomalení, odezvu polohování, zatížení vodicích drah a dlouhodobý-mechanický výkon.

Z tohoto důvodu nelze nosnost stroje s pevným-nosníkem vyhodnotit pouze pohledem na rozměry tabulky.

Měli byste také zkontrolovat:

• Maximální povolené zatížení stolu
• Požadavky na rozložení zátěže
• Konstrukce lože stroje
• Typ a velikost vodicí dráhy
• Kapacita kuličkového šroubu nebo pohonu
• Těžiště obrobku
• zrychlení osy X-
• Požadavky na základy

Pohyblivý stůl také zvyšuje celkovou délku stroje. Postel musí poskytovat dostatek pohybu, aby se stůl mohl pohybovat podél celé osy X-.

Například portálový stroj s přibližně čtyřmi metry pojezdu osy X{0}} může vyžadovat celkovou instalační délku více než osm metrů v závislosti na délce stolu, ochraně, dopravníku třísek, elektrické skříni a prostoru pro údržbu.

Před potvrzením plánu dílny byste si proto měli vyžádat kompletní uspořádání stroje.

Kdy byste měli zvolit pevný-portál s nosníkem?

Portálové obráběcí centrum-s pevným nosníkem je vhodné, když:

• Hmotnost vašeho obrobku je v rámci povoleného zatížení stolu
• Délka obrobku není extrémně velká.
• Máte dostatek podlahové plochy pro pohyb stolu.
• Potřebujete schopnost hrubování i dokončování.
• Chcete mít pod kontrolou počáteční investici do stroje.
• Vaše produkce je převážně tří{0}}osé nebo 3+2-osé obrábění.

U standardních forem, strojních součástí a středně{0}}až{1}}velkých průmyslových dílů je to obvykle první portálová konstrukce, která stojí za zvážení.

Přesouvání-centrály portálového obrábění sloupů

Portálové obráběcí centrum s pohyblivými -sloupovými sloupy využívá pevný pracovní stůl, zatímco portálové sloupy a příčný nosník se pohybují podél osy X-. Sedlo vřetena se pohybuje přes příčný nosník podél osy Y-, zatímco beran vřetena se pohybuje svisle podél osy Z-. Protože obrobek zůstává během obrábění nehybný, je tato konstrukce zvláště vhodná pro dlouhé, těžké nebo nepravidelně tvarované součásti.

Ve srovnání s pohyblivým-stolovým strojem nemusí portál s pohyblivým{1}}sloupem zrychlovat a zpomalovat obrobek společně se stolem. Skutečná nosnost však stále závisí na pracovním stole, základu, zatížení podlahy, konstrukci stroje a způsobu podepření obrobku.

Výhody pohyblivého{0}}sloupového portálového stroje

Hlavní výhodou pohyblivého-sloupového portálového stroje je jeho pevný pracovní stůl. Protože se obrobek během obrábění nepohybuje, může stroj pojmout těžší a delší díly a zároveň snížit vliv hmotnosti obrobku na pohyb os.

Tato konstrukce také umožňuje flexibilní nakládání a vykládání. Dlouhé obrobky lze umístit přímo na stůl a některé stroje mohou používat samostatné pracovní zóny pro obrábění a ustavení obrobku. Při dlouhém pojezdu osy X- může pevný stůl také zkrátit celkovou délku instalace ve srovnání s konstrukcí pohyblivého-stolu.

Pohyblivé{0}}portové obráběcí centrum sloupů nabízí několik praktických výhod:

• Vhodné pro dlouhé a těžké obrobky
• Žádný pohyb obrobku během obrábění
• Flexibilní nakládání a podpora obrobku
• Konzistentnější odezva os při různém zatížení
• Vhodné pro prodloužené pojezdy v ose X-
• Potenciál pro dělené pracovní zóny

Proč je pohyblivý-portálový stroj se sloupem dražší?

Portálový stroj-s pohyblivými sloupy je obecně dražší, protože jeho sloupy a příčný nosník tvoří velkou pohyblivou sestavu. Obě strany se musí pohybovat přesně a zůstat synchronizované během celého zdvihu osy X-.

Mnoho velkých modelů používá duální servomotory, duální{0}}systém pohonu, ozubené-a{2}}pastorkové převody, lineární váhy a elektronickou portálovou synchronizaci. Pokud se obě strany nepohybují konzistentně, může u stroje dojít k chybě vybočení, nerovnoměrnému zatížení vodicí dráhy, odchylce polohy nebo strukturálnímu napětí.

Dodatečné náklady mohou pocházet z:

• Větší servomotory a pohonné systémy
• Dvouosá{0}}elektronická synchronizace
• Vysoce přesná -ozubnicová-a{2}}pastorková převodovka
• Zpětná vazba lineární stupnice
• Náročnější instalace vedení
• Pokročilé funkce CNC řízení
• Komplexní zakládací a vyrovnávací práce
• Laserová kalibrace na dlouhé vzdálenosti

Vyšší cena tedy odráží nejen větší konstrukci, ale také dodatečné požadavky na ovládání, zpětnou vazbu, instalaci a kalibraci.

Typické aplikace pohyblivých-sloupových portálových strojů

Portálová obráběcí centra s pohyblivými sloupy{0} se vybírají hlavně pro velké díly, které jsou příliš těžké, dlouhé nebo se obtížně pohybují na konvenčním pohyblivém stole.

Mezi typické aplikace patří:

• Železniční komponenty
• Zařízení pro větrnou-energii
• Lodní stavby
• Velká lůžka a rámy strojů
• Části stavebních strojů
• Zařízení na výrobu-energie
• Dlouhé svařované konstrukce
• Letecké konstrukční prvky
• Velké formy a matrice
• Těžké průmyslové odlitky

Pohyblivé -sloupové portálové obráběcí centrum byste měli zvážit, když je hmotnost obrobku, prodloužený pojezd osy X-, flexibilita nakládání nebo využití prostoru dílny- důležitější než dosažení nejnižší počáteční ceny stroje.

Portálový stroj typu High -Precision Bridge-

Stroj typu vysoce{0}}můstkového{1}}typu používá pevnou mostovou nebo portálovou konstrukci kolem pracovní plochy. Hlavní osa a pohyby vřetena jsou uspořádány nad obrobkem.

V závislosti na konstrukci může most zůstat pevný nebo se může pohybovat podél jedné osy. Sedlo vřetena, beran, rotační hlava nebo příčka dokončují ostatní pohyby.

Tyto stroje se často používají pro vysoko-rychlostní, vysoce{1}}přesné a pětiosé obrábění. Jsou zvláště běžné v malých a středně{4}}přesných aplikacích, ačkoli jsou k dispozici i velké{5}}stroje typu bridge.

Výhody struktury typu Precision Bridge-

Hlavním přínosem je možnost vytvořit krátkou a relativně symetrickou silovou dráhu mezi místem řezu a konstrukcí stroje.

Když jsou most, sloupy, základna a osový systém správně navrženy, může stroj poskytnout dobrou tuhost, stabilní dynamický pohyb a řízenou deformaci.

Stroje typu Precision bridge-mohou také používat:

• Symetrické konstrukce strojů
• Vysokorychlostní-vřetena motoru
• Přímý-pohon rotačních os
• Lineární měřítka
• Vodítka s vysokou{0}}přesností
• Systémy chlazení vřetena
• Chlazení kuličkového šroubu
• Tepelná kompenzace
• Objemová kompenzace přesnosti
• Pokročilé pěti{0}}osé CNC řízení

Tyto konfigurace pomáhají stroji udržovat přesnost obrysu a kvalitu povrchu během složitého více{0}}osého pohybu.

Omezení strojů typu Bridge-

Přesnost nevychází pouze z tvaru stroje.

Konstrukce typu mostu obvykle vyžaduje-kvalitnější komponenty, pečlivější montáž, přísnější tepelnou kontrolu a pokročilejší kalibraci. Jeho CNC systém a rotační osy musí také poskytovat požadovanou interpolaci a polohovací výkon.

Stroj -přesného můstkového{1}}typu proto může stát výrazně více než standardní tříosý pevný-portál.

Konečný výsledek obrábění mohou ovlivnit také základy, teplota v dílně, nástroje, řezné podmínky, konstrukce upínacího přípravku a schopnosti obsluhy.

Typické aplikace

Bridge-typ a přesné portálové stroje se široce používají pro:

• Letecké konstrukční díly
• Oběžná kola
• Přesné formy
• Složité zakřivené plochy
• Automobilové prototypy
• Hliníkové komponenty
• Lékařské díly
• Energetické složky
• Vysokorychlostní-obrábění s matricí
• Pět{0}}více{1}}osé obrábění tváře

Jsou portálové stroje nad šest metrů vždy pohyblivého typu?

Ne vždy. Jak se zvyšuje pojezd osy X a hmotnost obrobku, stává se pohyblivá -portálová konstrukce praktičtější, protože stroj nemusí přemisťovat velmi dlouhý a těžký obrobek. To je důvod, proč mnoho velkých strojů s dlouhým pojezdem osy X- používá stacionární stůl a pohyblivý portál.

Šest metrů však není univerzální technická hranice.

Někteří výrobci nabízejí pohyblivé{0}}stolové stroje s pojezdem nad šest metrů, zatímco jiní používají pohyblivé-portálové konstrukce s kratšími pojezdovými délkami. Konečný návrh závisí na zatížení obrobku, šířce stroje, požadované přesnosti, podlahové ploše, výrobním procesu a konstrukční platformě výrobce.

Strukturu byste neměli vybírat pouze na základě délky osy. Kompletní požadavky na obrobek a obrábění musí být vyhodnoceny společně.

Jak vybrat správný portálový CNC stroj

Chcete-li vybrat správnou strukturu portálu, začněte spíše obrobkem než listem se specifikacemi stroje.

1. Rozměry obrobku

Potvrďte maximální délku, šířku a výšku obrobku. Dráha stroje musí být dostatečná, ale musíte také zkontrolovat vzdálenost mezi sloupy, vzdálenost vřetena-od{2}}stolu, délku nástroje, výšku upínacího přípravku a prostor pro upevnění hlavy.

2. Hmotnost obrobku

Hmotnost obrobku má přímý vliv na konstrukci stolu, vedení, pohony, základ a nakládací zařízení.

Pokud je váš obrobek extrémně těžký, může být vhodnější konstrukce s pevným -pohyblivým stolem- než stroje s pohyblivým{2}}stolem.

3. Materiál obrobku

Ocel, litina, hliník, titan a kompozitní materiály vyžadují různé vlastnosti vřetena.

Hrubování těžké oceli a litiny- obecně vyžaduje vyšší točivý moment a strukturální tuhost. Obrábění hliníku a letectví může vyžadovat vyšší rychlost vřetena a rychlejší pohyb os.

4. Proces obrábění

Ujasněte si, zda bude stroj provádět hrubování, dokončování, vrtání, vyvrtávání, závitování, konturování nebo více{0}}obrábění tváře.

Stroj optimalizovaný pro těžké řezání nemusí poskytovat stejný dynamický výkon jako vysokorychlostní{0}}přesný stroj.

5. Požadavky na přesnost

Nezaměňujte přesnost polohování stroje s přesností konečného dílu.

Přesnost součásti také závisí na nástrojích, upínacích přípravcích, teplotě, stavu materiálu, řezných parametrech, programování a metodách měření. Před objednáním byste se měli dohodnout na standardu akceptace stroje a podmínkách testování.

Závěr

CNC stroje typu s pevným-paprskem, pohyblivým-portálem a přesným mostem-jsou navrženy pro různé výrobní podmínky. Pevný-portál je obvykle nákladově{5}}efektivní volbou pro standardní velké formy a mechanické součásti v kontrolovaném rozsahu hmotnosti. Pohyblivý-portálový stroj je vhodnější pro extrémně těžké, dlouhé nebo obtížně--přemisťování obrobků, protože jeho stůl zůstává nehybný. Přesný můstkový{11}}stroj se více zaměřuje na dynamický výkon, přesnost obrysu, kvalitu povrchu a komplexní pětiosé obrábění. Před výběrem modelu byste měli porovnat rozměry obrobku, hmotnost, materiál, toleranci, proces obrábění a dostupný dílenský prostor. Pokud poskytnete své požadavky na výkres součásti a výrobu, GreatCNC vám může pomoci porovnat vhodná řešení portálových CNC strojů a určit, která struktura lépe odpovídá vaší aplikaci.