1. Struktura i način kretanja
1.1 Portalna konstrukcija
1) Osnovna struktura i način kretanja
Cijeli sustav je poput „vrata“. Glava za lasersku obradu pomiče se duž „portalne“ grede, a dva motora pokreću dva stupa portala kako bi se pomicala po vodilici X-osi. Greda, kao nosiva komponenta, može postići veliki hod, što portalnu opremu čini prikladnom za obradu velikih obratka.
2) Konstrukcijska krutost i stabilnost
Dvostruki dizajn potpore osigurava ravnomjerno opterećenje snopa i sprječavanje lakih deformacija, čime se osigurava stabilnost laserskog izlaza i točnost rezanja, te se može postići brzo pozicioniranje i dinamički odziv kako bi se zadovoljili zahtjevi brze obrade. Istovremeno, njegova cjelokupna arhitektura pruža visoku strukturnu krutost, posebno pri obradi velikih i debelih obratka.
1.2 Konzolna konstrukcija
1) Osnovna struktura i način kretanja
Konzolna oprema ima konstrukciju konzolne grede s jednostranom potporom. Laserska obradna glava je obješena na gredu, a druga strana je obješena, slično "konzolnoj ruci". Općenito, X-osi pokreće motor, a potporni uređaj se pomiče po vodilici tako da obradna glava ima veći raspon kretanja u smjeru Y-osi.
2) Kompaktna struktura i fleksibilnost
Zbog nedostatka potpore s jedne strane u dizajnu, cjelokupna struktura je kompaktnija i zauzima malu površinu. Osim toga, rezna glava ima veći radni prostor u smjeru Y-osi, što omogućuje dublje i fleksibilnije lokalne složene operacije obrade, pogodne za probnu proizvodnju kalupa, razvoj prototipova vozila i potrebe za malom i srednjom serijom viševarijantne i viševarijantne proizvodnje.
2. Usporedba prednosti i nedostataka
2.1 Prednosti i nedostaci portalnih alatnih strojeva
2.1.1 Prednosti
1) Dobra strukturna krutost i visoka stabilnost
Dvostruki dizajn potpore (struktura koja se sastoji od dva stupa i grede) čini platformu za obradu krutom. Tijekom pozicioniranja i rezanja velikom brzinom, laserski izlaz je vrlo stabilan, a može se postići kontinuirana i precizna obrada.
2) Veliki raspon obrade
Korištenje šire nosive grede može stabilno obrađivati obradke širine veće od 2 metra ili čak i veće, što je pogodno za visokopreciznu obradu velikih obradaka u zrakoplovstvu, automobilima, brodovima itd.
2.1.2 Nedostaci
1) Problem sinkroniciteta
Za pogon dvaju stupova koriste se dva linearna motora. Ako se tijekom kretanja velikom brzinom pojave problemi sa sinkronizacijom, greda može biti neusklađena ili dijagonalno povučena. To ne samo da će smanjiti točnost obrade, već može uzrokovati i oštećenje komponenti prijenosa poput zupčanika i letvi, ubrzati trošenje i povećati troškove održavanja.
2) Veliki otisak
Portalni alatni strojevi su velikih dimenzija i obično mogu utovarivati i istovarati materijale samo duž smjera X-osi, što ograničava fleksibilnost automatiziranog utovara i istovara i nije prikladno za radna mjesta s ograničenim prostorom.
3) Problem magnetske adsorpcije
Kada se linearni motor koristi za istovremeni pogon nosača X-osi i grede Y-osi, jaki magnetizam motora lako apsorbira metalni prah na tračnicu. Dugotrajno nakupljanje prašine i praha može utjecati na točnost rada i vijek trajanja opreme. Stoga su alatni strojevi srednje i visoke klase obično opremljeni poklopcima za prašinu i sustavima za uklanjanje prašine sa stola kako bi se zaštitile komponente prijenosa.
2.2 Prednosti i nedostaci konzolnih alatnih strojeva
2.2.1 Prednosti
1) Kompaktna struktura i mali otisak
Zbog dizajna s jednostranom potporom, cjelokupna struktura je jednostavnija i kompaktnija, što je pogodno za upotrebu u tvornicama i radionicama s ograničenim prostorom.
2) Velika izdržljivost i smanjeni problemi sa sinkronizacijom
Korištenjem samo jednog motora za pogon X-osi izbjegava se problem sinkronizacije između više motora. Istovremeno, ako motor daljinski pokreće sustav prijenosa s letvom i zupčanikom, to također može smanjiti problem apsorpcije magnetske prašine.
3) Praktično hranjenje i jednostavna transformacija automatizacije
Konzolni dizajn omogućuje alatnom stroju pomicanje iz više smjerova, što je praktično za spajanje s robotima ili drugim automatiziranim transportnim sustavima. Pogodan je za masovnu proizvodnju, a istovremeno pojednostavljuje mehanički dizajn, smanjuje troškove održavanja i zastoja te poboljšava uporabnu vrijednost opreme tijekom cijelog njezinog životnog ciklusa.
4) Visoka fleksibilnost
Zbog nedostatka opstruktivnih potpornih krakova, pod istim uvjetima veličine alatnog stroja, rezna glava ima veći radni prostor u smjeru Y-osi, može biti bliže obratku te postići fleksibilnije i lokalizirano fino rezanje i zavarivanje, što je posebno pogodno za izradu kalupa, razvoj prototipova i preciznu obradu malih i srednjih obratka.
2.2.2 Nedostaci
1) Ograničeni raspon obrade
Budući da je nosiva poprečna greda konzolne konstrukcije ovješena, njezina duljina je ograničena (općenito nije prikladna za rezanje obradaka širine veće od 2 metra), a raspon obrade je relativno ograničen.
2) Nedovoljna stabilnost pri velikim brzinama
Jednostrana potporna konstrukcija pomiče težište alatnog stroja prema potpornoj strani. Kada se obradna glava pomiče duž osi Y, posebno pri brzim operacijama blizu ovješenog kraja, promjena težišta poprečne grede i veći radni moment vjerojatno će uzrokovati vibracije i fluktuacije, što predstavlja veći izazov za ukupnu stabilnost alatnog stroja. Stoga krevet mora imati veću krutost i otpornost na vibracije kako bi se ublažio ovaj dinamički utjecaj.
3. Prilike primjene i prijedlozi za odabir
3.1 Portalni alatni stroj
Primjenjivo za lasersko rezanje s velikim opterećenjima, velikim dimenzijama i visokim zahtjevima za preciznost, kao što su zrakoplovstvo, automobilska industrija, veliki kalupi i brodogradnja. Iako zauzima veliko područje i ima visoke zahtjeve za sinkronizaciju motora, ima očite prednosti u stabilnosti i preciznosti u velikoj i brzoj proizvodnji.
3.2 Konzolni alatni strojevi
Pogodniji je za preciznu obradu i složeno površinsko rezanje malih i srednjih obradaka, posebno u radionicama s ograničenim prostorom ili višesmjernim dovodom. Ima kompaktnu strukturu i visoku fleksibilnost, a istovremeno pojednostavljuje održavanje i integraciju automatizacije, pružajući očite prednosti u pogledu troškova i učinkovitosti za probnu proizvodnju kalupa, razvoj prototipova i proizvodnju malih i srednjih serija.
4. Razmatranja sustava upravljanja i održavanja
4.1 Sustav upravljanja
1) Portalni alatni strojevi obično se oslanjaju na visokoprecizne CNC sustave i kompenzacijske algoritme kako bi se osigurala sinkronizacija dva motora, osiguravajući da poprečna greda neće biti pogrešno poravnata tijekom kretanja velikom brzinom, čime se održava točnost obrade.
2) Konzolni alatni strojevi manje se oslanjaju na složeno sinkrono upravljanje, ali zahtijevaju precizniju tehnologiju praćenja i kompenzacije u stvarnom vremenu u smislu otpornosti na vibracije i dinamičke ravnoteže kako bi se osiguralo da neće biti pogrešaka zbog vibracija i promjena težišta tijekom laserske obrade.
4.2 Održavanje i ekonomičnost
1) Portalna oprema ima veliku strukturu i mnogo komponenti, pa su održavanje i kalibracija relativno složeni. Za dugotrajan rad potrebne su stroge mjere inspekcije i sprječavanja prašine. Istovremeno, ne mogu se zanemariti habanje i potrošnja energije uzrokovani radom pod velikim opterećenjem.
2) Konzolna oprema ima jednostavniju strukturu, niže troškove održavanja i modifikacije te je prikladnija za male i srednje tvornice i potrebe transformacije automatizacije. Međutim, zahtjev za dinamičkim performansama velike brzine također znači da se pozornost mora posvetiti dizajnu i održavanju otpornosti na vibracije i dugoročnoj stabilnosti kreveta.
5. Sažetak
Uzmite u obzir sve gore navedene informacije:
1) Struktura i kretanje
Struktura portala slična je potpunim "vratima". Koristi dvostruke stupove za pogon poprečne grede. Ima veću krutost i sposobnost rukovanja velikim obradcima, ali sinkronizacija i prostor na podu su problemi kojima treba posvetiti pozornost;
Konzolna konstrukcija ima jednostrani konzolni dizajn. Iako je raspon obrade ograničen, ima kompaktnu strukturu i visoku fleksibilnost, što pogoduje automatizaciji i rezanju pod više kutova.
2) Prednosti obrade i primjenjivi scenariji
Portalni tip je prikladniji za velike površine, velike obradke i potrebe brze serijske proizvodnje, a također je prikladan za proizvodna okruženja koja mogu primiti veliku površinu poda i imati odgovarajuće uvjete održavanja;
Konzolni tip je prikladniji za obradu malih i srednje velikih, složenih površina, a pogodan je za prigode s ograničenim prostorom i težnjom za visokom fleksibilnošću i niskim troškovima održavanja.
Prema specifičnim zahtjevima obrade, veličini obratka, proračunu i tvorničkim uvjetima, inženjeri i proizvođači trebaju odvagnuti prednosti i nedostatke pri odabiru alatnih strojeva te odabrati opremu koja najbolje odgovara stvarnim proizvodnim uvjetima.
Vrijeme objave: 14. travnja 2025.
