1. Structuur en bewegingsmodus
1.1 Portaalstructuur
1) Basisstructuur en bewegingsmodus
Het hele systeem is als een "deur". De laserbewerkingskop beweegt langs de "portaal"-balk en twee motoren drijven de twee kolommen van het portaal aan om over de X-as-geleiderail te bewegen. De balk, als dragend onderdeel, kan een grote slag maken, waardoor de portaalapparatuur geschikt is voor het bewerken van grote werkstukken.
2) Structurele stijfheid en stabiliteit
Het ontwerp met dubbele ondersteuning zorgt ervoor dat de straal gelijkmatig wordt belast en niet snel vervormt. Dit garandeert de stabiliteit van de laseruitvoer en de snijnauwkeurigheid. Snelle positionering en dynamische respons zijn mogelijk en voldoen aan de eisen van snelle verwerking. Tegelijkertijd zorgt de algehele architectuur voor een hoge structurele stijfheid, vooral bij de verwerking van grote en dikke werkstukken.
1.2 Cantileverstructuur
1) Basisstructuur en bewegingsmodus
De cantilever-apparatuur maakt gebruik van een cantilever-balkconstructie met eenzijdige ondersteuning. De laserbewerkingskop hangt aan de balk en de andere kant hangt er ook aan, vergelijkbaar met een "cantileverarm". Over het algemeen wordt de X-as aangedreven door een motor en beweegt de ondersteuning over de geleiderail, waardoor de bewerkingskop een groter bewegingsbereik in de Y-asrichting heeft.
2) Compacte structuur en flexibiliteit
Door het ontbreken van ondersteuning aan één zijde in het ontwerp is de algehele structuur compacter en neemt deze een kleiner oppervlak in beslag. Bovendien heeft de snijkop een grotere werkruimte in de Y-asrichting, wat leidt tot diepgaandere en flexibelere lokale complexe bewerkingen, geschikt voor proefproductie van mallen, de ontwikkeling van prototypes van voertuigen en de productie van kleine en middelgrote series met meerdere variëteiten en variabelen.
2. Vergelijking van voor- en nadelen
2.1 Voor- en nadelen van portaalmachines
2.1.1 Voordelen
1) Goede structurele stijfheid en hoge stabiliteit
Het ontwerp met dubbele ondersteuning (een structuur bestaande uit twee kolommen en een balk) maakt het bewerkingsplatform stabiel. Tijdens positioneren en snijden op hoge snelheid is de laseruitvoer zeer stabiel en kan een continue en nauwkeurige bewerking worden bereikt.
2) Groot verwerkingsbereik
Door het gebruik van een bredere draagbalk kunnen werkstukken met een breedte van meer dan 2 meter of zelfs nog breder stabiel worden bewerkt. Dit maakt de bewerking van grote werkstukken met hoge precisie mogelijk, bijvoorbeeld in de luchtvaart, auto-industrie, schepen, etc.
2.1.2 Nadelen
1) Synchroniciteitsprobleem
Twee lineaire motoren worden gebruikt om twee kolommen aan te drijven. Als er synchronisatieproblemen optreden tijdens snelle bewegingen, kan de balk scheef of diagonaal worden getrokken. Dit vermindert niet alleen de verwerkingsnauwkeurigheid, maar kan ook schade veroorzaken aan transmissiecomponenten zoals tandwielen en tandheugels, slijtage versnellen en de onderhoudskosten verhogen.
2) Grote voetafdruk
Portaalmachines zijn groot van formaat en kunnen doorgaans alleen materialen in de X-as laden en lossen. Hierdoor wordt de flexibiliteit van geautomatiseerd laden en lossen beperkt en zijn ze niet geschikt voor werkplekken met beperkte ruimte.
3) Magnetisch adsorptieprobleem
Wanneer een lineaire motor wordt gebruikt om de X-as-ondersteuning en de Y-asbalk tegelijkertijd aan te drijven, adsorbeert het sterke magnetisme van de motor gemakkelijk metaalpoeder op de baan. De langdurige ophoping van stof en poeder kan de bedrijfsnauwkeurigheid en levensduur van de apparatuur beïnvloeden. Daarom worden midden- tot hoogkwalitatieve bewerkingsmachines meestal uitgerust met stofkappen en stofafzuigsystemen om transmissiecomponenten te beschermen.
2.2 Voordelen en nadelen van cantilever-machinegereedschappen
2.2.1 Voordelen
1) Compacte structuur en kleine voetafdruk
Dankzij het ontwerp met enkelvoudige ondersteuning is de algehele constructie eenvoudiger en compacter, wat handig is voor gebruik in fabrieken en werkplaatsen met beperkte ruimte.
2) Sterke duurzaamheid en verminderde synchronisatieproblemen
Door slechts één motor te gebruiken voor de aandrijving van de X-as, wordt het synchronisatieprobleem tussen meerdere motoren vermeden. Als de motor tegelijkertijd het tandheugelsysteem op afstand aandrijft, kan dit ook het probleem van magnetische stofabsorptie verminderen.
3) Handige invoer en eenvoudige automatiseringstransformatie
Dankzij het cantilever-ontwerp kan de machine vanuit meerdere richtingen worden gevoed, wat handig is bij koppeling aan robots of andere geautomatiseerde transportsystemen. Het is geschikt voor massaproductie en vereenvoudigt het mechanische ontwerp, verlaagt de onderhouds- en stilstandkosten en verbetert de gebruikswaarde van de apparatuur gedurende de gehele levenscyclus.
4) Hoge flexibiliteit
Door het ontbreken van hinderlijke steunarmen heeft de snijkop, onder dezelfde grootte van de machine, een grotere werkruimte in de Y-asrichting, kan deze dichter bij het werkstuk worden geplaatst en kan er flexibeler en gerichter fijn worden gesneden en gelast, wat met name geschikt is voor matrijzenbouw, prototypeontwikkeling en precisiebewerking van kleine en middelgrote werkstukken.
2.2.2 Nadelen
1) Beperkt verwerkingsbereik
Omdat de dragende dwarsbalk van de cantileverconstructie opgehangen is, is de lengte ervan beperkt (over het algemeen niet geschikt voor het zagen van werkstukken met een breedte van meer dan 2 meter) en is het bewerkingsbereik relatief beperkt.
2) Onvoldoende stabiliteit bij hoge snelheid
De enkelzijdige ondersteuningsstructuur zorgt ervoor dat het zwaartepunt van de machine naar de ondersteuningszijde is gericht. Wanneer de bewerkingskop langs de Y-as beweegt, met name bij hogesnelheidsbewerkingen nabij het hangende uiteinde, kunnen de verandering in het zwaartepunt van de dwarsbalk en het hogere werkkoppel trillingen en fluctuaties veroorzaken, wat een grotere uitdaging vormt voor de algehele stabiliteit van de machine. Daarom moet het bed een hogere stijfheid en trillingsbestendigheid hebben om deze dynamische impact te compenseren.
3. Toepassingsmomenten en selectievoorstellen
3.1 Portaalmachinegereedschap
Toepasbaar voor lasersnijprocessen met zware lasten, grote afmetingen en hoge precisie-eisen, zoals in de luchtvaart, automobielindustrie, grote mallen en scheepsbouw. Hoewel het een groot oppervlak beslaat en hoge eisen stelt aan motorsynchronisatie, biedt het duidelijke voordelen op het gebied van stabiliteit en precisie bij grootschalige en snelle productie.
3.2 Cantilever-bewerkingsmachines
Het is meer geschikt voor precisiebewerking en complexe oppervlaktebewerking van kleine en middelgrote werkstukken, met name in werkplaatsen met beperkte ruimte of multidirectionele voeding. Het heeft een compacte constructie en hoge flexibiliteit, terwijl het onderhoud en de integratie van automatisering worden vereenvoudigd. Dit biedt duidelijke kosten- en efficiëntievoordelen voor proefproductie van matrijzen, prototypeontwikkeling en productie van kleine en middelgrote series.
4. Overwegingen met betrekking tot het controlesysteem en het onderhoud
4.1 Besturingssysteem
1) Portaalbewerkingsmachines vertrouwen doorgaans op uiterst precieze CNC-systemen en compensatiealgoritmen om de synchronisatie van de twee motoren te garanderen. Hierdoor raakt de dwarsbalk niet scheef tijdens bewegingen met hoge snelheid en blijft de verwerkingsnauwkeurigheid behouden.
2) Cantileverbewerkingsmachines zijn minder afhankelijk van complexe synchrone besturing, maar vereisen nauwkeurigere realtime bewaking en compensatietechnologie in termen van trillingsbestendigheid en dynamische balans om te garanderen dat er geen fouten optreden vanwege trillingen en veranderingen in het zwaartepunt tijdens laserbewerking.
4.2 Onderhoud en economie
1) Portaalapparatuur heeft een grote structuur en veel componenten, waardoor onderhoud en kalibratie relatief complex zijn. Strikte inspectie en stofpreventie zijn vereist voor langdurig gebruik. Tegelijkertijd mogen de slijtage en het energieverbruik als gevolg van de hoge belasting niet worden genegeerd.
2) Cantilever-apparatuur heeft een eenvoudigere structuur, lagere onderhouds- en aanpassingskosten en is geschikter voor kleine en middelgrote fabrieken en voor automatiseringstransformaties. De vereiste dynamische prestaties bij hoge snelheid betekent echter ook dat er aandacht moet worden besteed aan het ontwerp en onderhoud van de trillingsbestendigheid en de stabiliteit van het bed op lange termijn.
5. Samenvatting
Houd rekening met alle bovenstaande informatie:
1) Structuur en beweging
De portaalconstructie is vergelijkbaar met een complete "deur". Dubbele kolommen worden gebruikt om de dwarsbalk aan te drijven. De constructie is stijver en kan grote werkstukken verwerken, maar synchronisatie en vloeroppervlak zijn aandachtspunten;
De cantileverconstructie maakt gebruik van een enkelzijdig cantileverontwerp. Hoewel het bewerkingsbereik beperkt is, heeft de constructie een compacte structuur en hoge flexibiliteit, wat bevorderlijk is voor automatisering en multi-hoeksnijden.
2) Verwerkingsvoordelen en toepasbare scenario's
Het portaaltype is meer geschikt voor grote oppervlakken, grote werkstukken en snelle serieproductie. Het is ook geschikt voor productieomgevingen met een groot vloeroppervlak en de bijbehorende onderhoudsomstandigheden.
Het cantilevertype is meer geschikt voor de bewerking van kleine en middelgrote, complexe oppervlakken en is geschikt voor situaties met beperkte ruimte, waar een hoge flexibiliteit en lage onderhoudskosten gewenst zijn.
Bij de selectie van gereedschapsmachines moeten ingenieurs en fabrikanten de voor- en nadelen afwegen op basis van de specifieke verwerkingsvereisten, de afmetingen van het werkstuk, het budget en de omstandigheden in de fabriek. Op basis hiervan moeten ze de apparatuur kiezen die het beste past bij de daadwerkelijke productieomstandigheden.
Plaatsingstijd: 14-04-2025
