1. Будова і режим руху
1.1 Портальна структура
1) Основна структура і режим руху
Вся система схожа на «двері». Лазерна обробна головка рухається вздовж «портального» променя, а два двигуни приводять у рух дві колони порталу, щоб рухатися по напрямній рейці осі Х. Балка, як несучий компонент, може досягати великого ходу, що робить портальне обладнання придатним для обробки великогабаритних заготовок.
2) Конструкційна жорсткість і стабільність
Конструкція подвійної опори гарантує, що промінь рівномірно навантажується та не легко деформується, забезпечуючи таким чином стабільність лазерного виходу та точність різання, а також може досягти швидкого позиціонування та динамічної реакції відповідно до вимог високошвидкісної обробки. У той же час його загальна архітектура забезпечує високу структурну жорсткість, особливо при обробці великих і товстих заготовок.
1.2 Консольна конструкція
1) Основна структура і режим руху
Консольне обладнання використовує конструкцію консольної балки з опорою з одного боку. Головка лазерної обробки підвішена на балці, а інша сторона підвішена, подібно до «консольної руки». Як правило, вісь X приводиться в рух двигуном, а опорний пристрій переміщується по напрямній рейці так, що обробна головка має більший діапазон руху в напрямку осі Y.
2) Компактна структура та гнучкість
Завдяки відсутності в конструкції опори з одного боку, загальна конструкція виходить більш компактною і займає невелику площу. Крім того, ріжуча головка має більший робочий простір у напрямку осі Y, що дозволяє досягти більш глибоких і гнучких локальних комплексних операцій обробки, придатних для пробного виробництва прес-форм, розробки прототипів транспортних засобів, а також малих і середніх серій багатоваріантного і багатоваріантного виробництва.
2. Порівняння переваг і недоліків
2.1 Переваги та недоліки портальних верстатів
2.1.1 Переваги
1) Хороша структурна жорсткість і висока стабільність
Подвійна опорна конструкція (конструкція, що складається з двох колон і балки) робить обробну платформу жорсткою. Під час високошвидкісного позиціонування та різання вихід лазера є дуже стабільним, і можна досягти безперервної та точної обробки.
2) Великий діапазон обробки
Використання більш широкої несучої балки дозволяє стабільно обробляти заготовки шириною більше 2 метрів і навіть більше, що підходить для високоточної обробки великогабаритних заготовок в авіації, автомобілях, на кораблях і т.д.
2.1.2 Недоліки
1) Проблема синхронності
Два лінійних двигуна використовуються для приводу двох колон. Якщо під час високошвидкісного руху виникають проблеми з синхронізацією, промінь може бути зміщений або витягнутий по діагоналі. Це не тільки знизить точність обробки, але також може призвести до пошкодження компонентів трансмісії, таких як шестерні та рейки, прискорити знос і збільшити витрати на обслуговування.
2) Велика площа
Портальні верстати мають великі розміри і зазвичай можуть завантажувати та вивантажувати матеріали лише вздовж напрямку осі X, що обмежує гнучкість автоматизованого завантаження та розвантаження та не підходить для робочих місць з обмеженим простором.
3) Проблема магнітної адсорбції
Коли лінійний двигун використовується для водночас руху опори осі X і балки осі Y, сильний магнетизм двигуна легко адсорбує металевий порошок на доріжці. Тривале накопичення пилу та порошку може вплинути на точність роботи та термін служби обладнання. Тому верстати середнього та високого класу зазвичай оснащені пилозахисними кришками та системами видалення пилу зі столу для захисту компонентів трансмісії.
2.2 Переваги та недоліки консольних верстатів
2.2.1 Переваги
1) Компактна структура та невелика площа
Завдяки односторонній опорній конструкції загальна конструкція є простішою та компактнішою, що зручно для використання на фабриках і в цехах з обмеженим простором.
2) Висока довговічність і зменшення проблем із синхронізацією
Використання лише одного двигуна для приводу осі X дозволяє уникнути проблеми синхронізації між кількома двигунами. У той же час, якщо двигун дистанційно керує рейковою системою передачі, це також може зменшити проблему магнітного поглинання пилу.
3) Зручна подача та легка трансформація автоматизації
Консольна конструкція дозволяє верстату подавати з кількох напрямків, що зручно для стикування з роботами чи іншими автоматизованими транспортними системами. Він підходить для масового виробництва, одночасно спрощуючи механічну конструкцію, знижуючи витрати на технічне обслуговування та простої, а також покращуючи споживчу вартість обладнання протягом усього його життєвого циклу.
4) Висока гнучкість
Через відсутність заважаючих опорних важіль, за тих самих умов розміру верстата, ріжуча головка має більший робочий простір у напрямку осі Y, може бути ближче до заготовки та досягати більш гнучкого та локалізованого тонкого різання та зварювання, що особливо підходить для виготовлення прес-форм, розробки прототипів і точної обробки малих і середніх заготовок.
2.2.2 Недоліки
1) Обмежений діапазон обробки
Оскільки несуча поперечина консольної конструкції підвішена, її довжина обмежена (як правило, не підходить для різання заготовок шириною більше 2 метрів), а діапазон обробки відносно обмежений.
2) Недостатня швидкісна стійкість
Одностороння опорна конструкція робить центр ваги верстата зміщеним у бік опори. Коли обробна головка рухається вздовж осі Y, особливо під час високошвидкісних операцій поблизу підвішеного кінця, зміна центру ваги поперечної балки та більший робочий крутний момент можуть викликати вібрацію та коливання, створюючи більшу проблему для загальної стабільності верстата. Тому ліжко має мати вищу жорсткість і стійкість до вібрації, щоб компенсувати цей динамічний вплив.
3. Варіанти застосування та пропозиції щодо вибору
3.1 Портальний верстат
Застосовується для обробки лазерним різанням із великими навантаженнями, великими розмірами та високими вимогами до точності, такими як авіація, автомобілебудування, великі прес-форми та суднобудування. Незважаючи на те, що він займає велику площу та має високі вимоги до синхронізації двигуна, він має очевидні переваги в стабільності та точності у великомасштабному та високошвидкісному виробництві.
3.2 Консольні верстати
Він більше підходить для точної обробки та складного поверхневого різання малих і середніх заготовок, особливо в цехах з обмеженим простором або багатонаправленою подачею. Він має компактну структуру та високу гнучкість, спрощуючи технічне обслуговування та автоматизовану інтеграцію, забезпечуючи очевидні переваги щодо вартості та ефективності для пробного виробництва прес-форм, розробки прототипів і малого та середнього серійного виробництва.
4. Система керування та питання технічного обслуговування
4.1 Система управління
1) Портальні верстати зазвичай покладаються на високоточні системи ЧПК і алгоритми компенсації для забезпечення синхронізації двох двигунів, гарантуючи, що поперечна балка не буде зміщена під час високошвидкісного руху, таким чином зберігаючи точність обробки.
2) Консольні верстати менше покладаються на складне синхронне керування, але вимагають більш точного моніторингу в реальному часі та технології компенсації з точки зору стійкості до вібрації та динамічного балансу, щоб гарантувати відсутність помилок через вібрацію та зміни центру ваги під час лазерної обробки.
4.2 Технічне обслуговування та економія
1) Портальне обладнання має велику структуру та багато компонентів, тому технічне обслуговування та калібрування є відносно складними. Для тривалої експлуатації необхідні ретельний огляд і захист від пилу. У той же час не можна ігнорувати знос і споживання енергії, викликані роботою з високим навантаженням.
2) Консольне обладнання має простішу конструкцію, нижчі витрати на технічне обслуговування та модифікацію та більше підходить для малих і середніх заводів і потреб автоматизації трансформації. Однак вимога до високошвидкісних динамічних характеристик також означає, що необхідно приділяти увагу конструкції та підтримці стійкості до вібрації та довготривалої стабільності ліжка.
5. Підведення підсумків
Візьміть до уваги всю вищезазначену інформацію:
1) Будова і рух
Портальна конструкція схожа на повні «двері». Він використовує подвійні колони для приводу поперечної балки. Він має вищу жорсткість і здатність обробляти заготовки великого розміру, але синхронізація та площа підлоги є питаннями, які потребують уваги;
Консольна конструкція має односторонню консольну конструкцію. Хоча діапазон обробки обмежений, він має компактну структуру та високу гнучкість, що сприяє автоматизації та багатокутному різанню.
2) Переваги обробки та застосовні сценарії
Портальний тип більше підходить для великих заготовок і високошвидкісного серійного виробництва, а також підходить для виробничих середовищ, які можуть вмістити велику площу та мають відповідні умови обслуговування;
Консольний тип більше підходить для обробки невеликих і середніх, складних поверхонь і підходить для випадків з обмеженим простором і прагненням до високої гнучкості та низьких витрат на обслуговування.
Відповідно до конкретних вимог до обробки, розміру заготовки, бюджету та заводських умов інженери та виробники повинні зважити переваги та недоліки при виборі верстатів і вибрати обладнання, яке найкраще відповідає фактичним умовам виробництва.
Час публікації: 14 квітня 2025 р
