1. Struttura e modalità di movimento
1.1 Struttura del portale
1) Struttura di base e modalità di movimento
L'intero sistema è come una "porta". La testa di lavorazione laser si muove lungo la trave del "gantry" e due motori azionano le due colonne del gantry, che si muovono lungo la guida dell'asse X. La trave, in quanto elemento portante, può raggiungere una corsa elevata, il che rende il gantry adatto alla lavorazione di pezzi di grandi dimensioni.
2) Rigidità e stabilità strutturale
Il design a doppio supporto garantisce che il raggio sia sollecitato in modo uniforme e non si deformi facilmente, garantendo così la stabilità dell'uscita laser e la precisione di taglio, e consente un posizionamento rapido e una risposta dinamica per soddisfare i requisiti di lavorazione ad alta velocità. Allo stesso tempo, la sua architettura complessiva offre un'elevata rigidità strutturale, soprattutto nella lavorazione di pezzi di grandi dimensioni e di spessore elevato.
1.2 Struttura a sbalzo
1) Struttura di base e modalità di movimento
L'apparecchiatura a sbalzo adotta una struttura a trave a sbalzo con supporto monolaterale. La testa di lavorazione laser è sospesa sulla trave e l'altro lato è sospeso, in modo simile a un "braccio a sbalzo". Generalmente, l'asse X è azionato da un motore e il dispositivo di supporto si muove sulla guida in modo che la testa di lavorazione abbia un intervallo di movimento più ampio lungo l'asse Y.
2) Struttura compatta e flessibilità
Grazie all'assenza di supporto laterale nel design, la struttura complessiva è più compatta e occupa un'area ridotta. Inoltre, la testa di taglio offre un maggiore spazio operativo sull'asse Y, consentendo di eseguire lavorazioni complesse localmente più approfondite e flessibili, adatte alla produzione di stampi di prova, allo sviluppo di prototipi di veicoli e alle esigenze di produzione multivariabile e multivariabile di piccoli e medi lotti.
2. Confronto tra vantaggi e svantaggi
2.1 Vantaggi e svantaggi delle macchine utensili a portale
2.1.1 Vantaggi
1) Buona rigidità strutturale ed elevata stabilità
Il design a doppio supporto (una struttura composta da due colonne e una trave) rende la piattaforma di lavorazione rigida. Durante il posizionamento e il taglio ad alta velocità, l'emissione laser è estremamente stabile, consentendo una lavorazione continua e precisa.
2) Ampia gamma di elaborazione
L'impiego di una trave portante più larga consente di lavorare in modo stabile pezzi con una larghezza superiore a 2 metri o anche maggiore, il che è adatto alla lavorazione ad alta precisione di pezzi di grandi dimensioni in settori quali aviazione, automobili, navi, ecc.
2.1.2 Svantaggi
1) Problema di sincronicità
Due motori lineari vengono utilizzati per azionare due colonne. Se si verificano problemi di sincronizzazione durante il movimento ad alta velocità, la trave potrebbe essere disallineata o tirata in diagonale. Ciò non solo ridurrà la precisione di lavorazione, ma potrebbe anche danneggiare i componenti di trasmissione come ingranaggi e cremagliere, accelerarne l'usura e aumentare i costi di manutenzione.
2) Grande impronta
Le macchine utensili a portale sono di grandi dimensioni e solitamente possono caricare e scaricare i materiali solo lungo la direzione dell'asse X, il che limita la flessibilità del carico e dello scarico automatizzati e non è adatto ai luoghi di lavoro con spazi limitati.
3) Problema di adsorbimento magnetico
Quando un motore lineare viene utilizzato per azionare contemporaneamente il supporto dell'asse X e la trave dell'asse Y, il forte magnetismo del motore assorbe facilmente la polvere metallica presente sulla guida. L'accumulo prolungato di polvere e pulviscolo può compromettere la precisione di funzionamento e la durata dell'attrezzatura. Pertanto, le macchine utensili di fascia medio-alta sono solitamente dotate di coperture antipolvere e sistemi di rimozione della polvere dal tavolo per proteggere i componenti della trasmissione.
2.2 Vantaggi e svantaggi delle macchine utensili a sbalzo
2.2.1 Vantaggi
1) Struttura compatta e ingombro ridotto
Grazie al design con supporto monolaterale, la struttura complessiva risulta più semplice e compatta, risultando comoda per l'uso in fabbriche e officine con spazi limitati.
2) Elevata durabilità e riduzione dei problemi di sincronizzazione
L'utilizzo di un solo motore per azionare l'asse X evita il problema di sincronizzazione tra più motori. Allo stesso tempo, se il motore aziona da remoto il sistema di trasmissione a pignone e cremagliera, può anche ridurre il problema dell'assorbimento di polvere magnetica.
3) Alimentazione comoda e facile trasformazione dell'automazione
Il design a sbalzo consente alla macchina utensile di alimentare il pezzo da più direzioni, il che è comodo per l'aggancio a robot o altri sistemi di trasporto automatizzati. È adatto alla produzione di massa, semplificando la progettazione meccanica, riducendo i costi di manutenzione e i tempi di fermo e migliorando il valore d'uso dell'attrezzatura durante tutto il suo ciclo di vita.
4) Elevata flessibilità
Grazie all'assenza di bracci di supporto ostruzionistici, nelle stesse condizioni di dimensioni della macchina utensile, la testa di taglio ha uno spazio operativo più ampio nella direzione dell'asse Y, può essere più vicina al pezzo in lavorazione e ottenere tagli e saldature fini più flessibili e localizzati, il che è particolarmente adatto per la produzione di stampi, lo sviluppo di prototipi e la lavorazione di precisione di pezzi di piccole e medie dimensioni.
2.2.2 Svantaggi
1) Gamma di elaborazione limitata
Poiché la trave portante della struttura a sbalzo è sospesa, la sua lunghezza è limitata (generalmente non adatta al taglio di pezzi con una larghezza superiore a 2 metri) e la gamma di lavorazione è relativamente limitata.
2) Stabilità ad alta velocità insufficiente
La struttura di supporto monolaterale sposta il baricentro della macchina utensile verso il lato di supporto. Quando la testa di lavorazione si muove lungo l'asse Y, soprattutto nelle operazioni ad alta velocità in prossimità dell'estremità sospesa, la variazione del baricentro della traversa e la maggiore coppia di lavoro possono causare vibrazioni e fluttuazioni, mettendo a dura prova la stabilità complessiva della macchina utensile. Pertanto, il bancale deve presentare una maggiore rigidità e resistenza alle vibrazioni per compensare questo impatto dinamico.
3. Occasioni di candidatura e suggerimenti per la selezione
3.1 Macchina utensile a portale
Applicabile a lavorazioni di taglio laser con carichi pesanti, grandi dimensioni e requisiti di elevata precisione, come nel settore aeronautico, automobilistico, degli stampi di grandi dimensioni e della cantieristica navale. Sebbene occupi un'area estesa e abbia elevati requisiti di sincronizzazione dei motori, offre evidenti vantaggi in termini di stabilità e precisione nella produzione su larga scala e ad alta velocità.
3.2 Macchine utensili a sbalzo
È più adatto per lavorazioni meccaniche di precisione e tagli superficiali complessi di pezzi di piccole e medie dimensioni, soprattutto in officine con spazio limitato o alimentazione multidirezionale. Presenta una struttura compatta e un'elevata flessibilità, semplificando al contempo la manutenzione e l'integrazione dell'automazione, offrendo evidenti vantaggi in termini di costi ed efficienza per la produzione di stampi di prova, lo sviluppo di prototipi e la produzione di lotti di piccole e medie dimensioni.
4. Considerazioni sul sistema di controllo e sulla manutenzione
4.1 Sistema di controllo
1) Le macchine utensili a portale solitamente si basano su sistemi CNC ad alta precisione e algoritmi di compensazione per garantire la sincronizzazione dei due motori, assicurando che la trave trasversale non venga disallineata durante il movimento ad alta velocità, mantenendo così la precisione di lavorazione.
2) Le macchine utensili a sbalzo si affidano meno al controllo sincrono complesso, ma richiedono una tecnologia di monitoraggio e compensazione in tempo reale più precisa in termini di resistenza alle vibrazioni e di equilibrio dinamico, per garantire che non si verifichino errori dovuti alle vibrazioni e alle variazioni del baricentro durante la lavorazione laser.
4.2 Manutenzione ed economia
1) Le apparecchiature a portale presentano una struttura di grandi dimensioni e numerosi componenti, pertanto la manutenzione e la calibrazione risultano relativamente complesse. Per un funzionamento a lungo termine sono necessarie rigorose misure di ispezione e prevenzione della polvere. Allo stesso tempo, l'usura e il consumo energetico causati dal funzionamento a carichi elevati non possono essere ignorati.
2) Le attrezzature a sbalzo hanno una struttura più semplice, minori costi di manutenzione e modifica e sono più adatte a fabbriche di piccole e medie dimensioni e alle esigenze di trasformazione dell'automazione. Tuttavia, il requisito di prestazioni dinamiche ad alta velocità richiede anche attenzione alla progettazione e al mantenimento della resistenza alle vibrazioni e alla stabilità a lungo termine del banco.
5. Riepilogo
Prendi in considerazione tutte le informazioni di cui sopra:
1) Struttura e movimento
La struttura a portale è simile a una "porta" completa. Utilizza doppie colonne per azionare la traversa. Offre maggiore rigidità e la capacità di gestire pezzi di grandi dimensioni, ma la sincronizzazione e lo spazio occupato sono aspetti che richiedono attenzione;
La struttura a sbalzo adotta un design a sbalzo monolaterale. Sebbene il campo di lavorazione sia limitato, presenta una struttura compatta e un'elevata flessibilità, che favorisce l'automazione e il taglio multi-angolo.
2) Vantaggi dell'elaborazione e scenari applicabili
Il tipo Gantry è più adatto per esigenze di produzione di lotti ad alta velocità, pezzi di grandi dimensioni e di grandi superfici, ed è adatto anche per ambienti di produzione che possono ospitare un'ampia superficie e avere le corrispondenti condizioni di manutenzione;
Il tipo a sbalzo è più adatto alla lavorazione di superfici complesse di piccole e medie dimensioni ed è adatto alle situazioni in cui lo spazio è limitato e si ricerca un'elevata flessibilità e bassi costi di manutenzione.
In base ai requisiti di lavorazione specifici, alle dimensioni del pezzo, al budget e alle condizioni di fabbrica, ingegneri e produttori dovrebbero valutare i vantaggi e gli svantaggi nella scelta delle macchine utensili e scegliere l'attrezzatura più adatta alle effettive condizioni di produzione.
Data di pubblicazione: 14-04-2025
