Hvad er de tre hovedtyper af Gantry CNC-maskiner?

Når de køber en portal CNC-maskine, sammenligner mange købere først aksevandring, bordstørrelse, spindelkraft og CNC-styring. Maskinens strukturelle design er dog lige så vigtigt, fordi det påvirker belastningskapacitet, gulvplads, bearbejdningsnøjagtighed, installationskrav og samlede investeringer.

Gantry CNC-maskiner bruges i vid udstrækning til at behandle store forme, maskinbaser, strukturelle dele, energiudstyr, rumfartskomponenter og andre emner, der er for store eller tunge til et standard vertikalt bearbejdningscenter.

Selvom producenter kan bruge forskellige modelnavne, kan de fleste industrielle portal-CNC-maskiner opdeles i tre praktiske strukturelle typer:

• Faste-bjælkeportalbearbejdningscentre.
• Flytning af-portal eller flytning af-søjlebearbejdningscentre.
• Høj-præcisionsbro--type portalmaskiner.

Hver struktur har sine egne fordele og begrænsninger. Den dyreste maskine er ikke nødvendigvis den bedst egnede. Du skal vælge strukturen i henhold til din emnestørrelse, vægt, materiale, påkrævet nøjagtighed, bearbejdningsproces og tilgængelig værkstedsplads.

Hvad er en Gantry CNC-maskine?

En portal CNC-maskine er et stort bearbejdningscenter bygget op omkring to lodrette søjler og en vandret tværbjælke. Tilsammen danner disse komponenter en portal-formet struktur over arbejdsområdet.

Spindlen bevæger sig langs tværbjælken og udfører operationer såsom fræsning, boring, boring, anboring, oprømning og konturbearbejdning. Afhængigt af maskinens konfiguration kan den også bruge vinkelhoveder, forlængerhoveder eller fem-fræsehoveder til at bearbejde flere sider af et emne.

Sammenlignet med et konventionelt vertikalt bearbejdningscenter, enportalbearbejdningscentergiver normalt:

• En større bearbejdningskonvolut
• Større afstand mellem søjlerne
• Højere strukturel stivhed
• Større bordlastkapacitet
• Bedre støtte til store emner
• Flere muligheder for multi-bearbejdning
• Større tung-skæreevne

Den væsentligste strukturelle forskel mellem portalmaskiner er, hvilken del der bevæger sig under bearbejdning. Bordet, portalrammen, tværskinnen og spindelsystemet kan arrangeres forskelligt, hvilket skaber forskellige præstationskarakteristika.

Sammenligning af de tre typer gantry CNC-maskiner

Fast-Beam Gantry Machining Center

Et portalbearbejdningscenter med fast-bjælke bruger to faste søjler og en stationær tværbjælke til at danne portalrammen. Arbejdsbordet bevæger sig normalt i længderetningen langs X--aksen. Spindelsadlen bevæger sig på tværs af bjælken langs Y--aksen, mens stemplet eller spindelhovedet bevæger sig lodret langs Z--aksen.

Dette er en af ​​de mest brugte portalstrukturer, fordi dens design er modent, praktisk og relativt økonomisk.

Fordele ved en fast-Beam Gantry Machine

Den største fordel ved en fast-bjælkeportal er dens lavere startinvestering.

Da søjlerne og tværbjælken forbliver stationære, behøver maskinen ikke at flytte og synkronisere hele portalrammen. Dets mekaniske design, drivsystem, monteringsproces og kontrolkrav er generelt mindre komplekse end for en stor bevægelig-portalmaskine.

Den faste struktur kan også give god stivhed til almindelig fræsning, boring, boring og skrubbearbejdning. For mange støbeformproducenter og generelle bearbejdningsfabrikker tilbyder det en passende balance mellem pris, stivhed, nøjagtighed og produktivitet.

En fast-bjælkemaskine bruges almindeligvis til at behandle:

• Sprøjtestøbeforme
• Udstøbningsforme-
• Maskinbaser
• Gearkassehuse
• Store stålplader
• Værktøj til biler
• Generelle mekaniske dele
• Mellemstore-afstøbninger
• Svejste strukturelle komponenter

Hvis dit emnes størrelse og vægt forbliver inden for et relativt stabilt område, er denne struktur ofte det mest omkostningseffektive-valg.

Begrænsninger for en fast-Beam Gantry Machine

Dens vigtigste begrænsning er, at arbejdsbordet og emnet bevæger sig sammen.

Efterhånden som emnet bliver tungere, skal maskinens drivsystem flytte en meget større totalmasse. Bordvægten, armaturets vægt og emnevægten påvirker alle acceleration, deceleration, positioneringsrespons, føringsvejsbelastning og den mekaniske ydeevne på længere sigt.

Af denne grund kan belastningskapaciteten for en fast-strålemaskine ikke kun evalueres ved at se på tabeldimensionerne.

Du bør også tjekke:

• Maksimal tilladt bordbelastning
• Krav til lastfordeling
• Maskinsengstruktur
• Føringsvejstype og størrelse
• Kugleskrue eller drivkapacitet
• Emnets tyngdepunkt
• X-akseacceleration
• Krav til fundament

Det bevægelige bord øger også den samlede maskinlængde. Sengen skal give tilstrækkelig vandring til, at bordet kan bevæge sig langs hele X--aksen.

For eksempel kan en portalmaskine med cirka fire meter X--aksevandring kræve en samlet installationslængde på mere end otte meter, afhængigt af dens bordlængde, afskærmning, spåntransportør, el-skab og vedligeholdelsesafstand.

Du bør derfor anmode om et komplet maskinlayout, før du bekræfter din værkstedsplan.

Hvornår skal du vælge en fast-stråleport?

Et bearbejdningscenter for fast-bjælker er velegnet, når:

• Din arbejdsemnevægt er inden for den tilladte bordbelastning
• Arbejdsstykkets længde er ikke særlig stor.
• Du har nok gulvplads til bordbevægelse.
• Du har brug for både skrub- og efterbehandlingsevne.
• Du ønsker at kontrollere den indledende maskininvestering.
• Din produktion er hovedsageligt tre-akset eller 3+2-akset bearbejdning.

For standardforme, maskinkomponenter og mellemstore-til-store industrielle dele er dette normalt den første portalstruktur, der er værd at overveje.

Flytning af-Søjleportalbearbejdningscenter

Et bevægeligt-søjleportalbearbejdningscenter bruger et fast arbejdsbord, mens portalsøjlerne og tværbjælken bevæger sig langs X--aksen. Spindelsadlen bevæger sig på tværs af tværbjælken langs Y--aksen, mens spindelsadlen bevæger sig lodret langs Z--aksen. Fordi emnet forbliver stationært under bearbejdning, er denne struktur særligt velegnet til lange, tunge eller uregelmæssigt formede komponenter.

Sammenlignet med en bevægelig-bordmaskine behøver en bevægelig-søjleportal ikke at accelerere og decelerere arbejdsemnet sammen med bordet. Den faktiske belastningskapacitet afhænger dog stadig af arbejdsbordet, fundamentet, gulvbelastningen, maskinens struktur og metoden til understøtning af emnet.

Fordele ved en bevægelig-søjleportalmaskine

Den største fordel ved en bevægelig-søjleportalmaskine er dens faste arbejdsbord. Da arbejdsemnet ikke bevæger sig under bearbejdningen, kan maskinen optage tungere og længere dele, samtidig med at arbejdsemnets vægt på aksebevægelsen reduceres.

Denne struktur giver også fleksibel lastning og losning. Lange emner kan placeres direkte på bordet, og nogle maskiner kan bruge separate arbejdszoner til bearbejdning og opsætning af emnet. For lang X--aksevandring kan den faste tabel også reducere den samlede installationslængde sammenlignet med en bevægelig-bordstruktur.

Et bearbejdningscenter for bevægelige-søjler giver flere praktiske fordele:

• Velegnet til lange og tunge emner
• Ingen bevægelse af emnet under bearbejdning
• Fleksibel lastning og arbejdsemnestøtte
• Mere ensartet akserespons under forskellige belastninger
• Velegnet til forlænget X-aksevandring
• Potentiale for opdelte arbejdszoner

Hvorfor er en flytte-søjleportalmaskine dyrere?

En bevægelig-søjleportal koster generelt mere, fordi dens søjler og tværbjælke danner en stor bevægelig enhed. Begge sider skal bevæge sig nøjagtigt og forblive synkroniserede gennem hele X--akseslaget.

Mange store modeller bruger dobbelte servomotorer, dobbelte-drivsystemer, tandstang-og-transmission, lineære skalaer og elektronisk portalsynkronisering. Hvis de to sider ikke bevæger sig konsekvent, kan maskinen opleve krøjefejl, ujævn føringsvejsbelastning, positioneringsafvigelse eller strukturel belastning.

Yderligere omkostninger kan komme fra:

• Større servomotorer og drivsystemer
• Elektronisk synkronisering med to-akser
• Høj-præcisionsstang-og-tandstangstransmission
• Lineær skala feedback
• Mere krævende føringsvejsinstallation
• Avancerede CNC-kontrolfunktioner
• Kompliceret fundament- og opretningsarbejde
• Laserkalibrering på tværs af lang rejse

Den højere pris afspejler derfor ikke kun den større struktur, men også de yderligere krav til kontrol, feedback, installation og kalibrering.

Typiske anvendelser af flytte-søjleportalmaskiner

Bearbejdningscentre for bevægelige-søjler vælges hovedsageligt til store dele, der er for tunge, lange eller svære at flytte effektivt på et konventionelt bevægeligt bord.

Typiske anvendelser omfatter:

• Jernbanekomponenter
• Vind--energiudstyr
• Skibsbygningskonstruktioner
• Store maskinsenge og stel
• Entreprenørmaskiner dele
• Strøm-genereringsudstyr
• Lange svejsede strukturer
• Strukturelle komponenter til rumfart
• Store forme og matricer
• Tunge industristøbegods

Du bør overveje et bevægeligt-søjleportalbearbejdningscenter, når emnevægt, forlænget X--aksevandring, belastningsfleksibilitet eller værkstedsgulv-pladsudnyttelse er vigtigere end at opnå den laveste startpris for maskinen.

Gantry-maskine af høj-præcisionstype-

En høj-præcisionsbro-maskine bruger en stiv bro eller portalstruktur omkring arbejdsområdet. Hovedaksen og spindelbevægelserne er arrangeret over emnet.

Afhængigt af designet kan broen forblive fast eller bevæge sig langs en akse. Spindelsadlen, rammen, det roterende hoved eller tværskinnen fuldender de andre bevægelser.

Disse maskiner bruges ofte til høj-hastighed, høj-nøjagtighed og fem-aksebearbejdning. De er især almindelige i små og mellemstore præcisionsapplikationer-, selvom store bro-maskiner også er tilgængelige.

Fordele ved en præcisionsbro-typestruktur

Den største fordel er evnen til at skabe en kort og relativt symmetrisk kraftbane mellem skærepunktet og maskinstrukturen.

Når broen, søjlerne, basis- og aksesystemet er korrekt designet, kan maskinen give god stivhed, stabil dynamisk bevægelse og kontrolleret deformation.

Maskiner af præcisionsbro-type kan også bruge:

• Symmetriske maskinstrukturer
• Motorspindler med høj-hastighed
• Direkte-drev roterende akser
• Lineære skalaer
• Vejledninger med høj-nøjagtighed
• Spindel kølesystemer
• Kugleskrue køling
• Termisk kompensation
• Volumetrisk nøjagtighedskompensation
• Avancerede fem-akse CNC-styringer

Disse konfigurationer hjælper maskinen med at opretholde konturnøjagtighed og overfladekvalitet under komplekse bevægelser med flere-akser.

Begrænsninger for bro-typemaskiner

Præcision kommer ikke kun fra maskinens form.

En struktur af bro-type kræver normalt komponenter af højere-kvalitet, mere omhyggelig samling, strengere termisk kontrol og mere avanceret kalibrering. Dets CNC-system og roterende akser skal også give den nødvendige interpolations- og positioneringsydelse.

Derfor kan en høj-præcisionsbro-maskine koste betydeligt mere end en standard tre-akset fast-bjælkeportal.

Fundamentet, værkstedets temperatur, værktøj, skæreforhold, armaturdesign og operatørkapacitet kan også påvirke det endelige bearbejdningsresultat.

Typiske applikationer

Bro-type og præcisionsportalmaskiner bruges i vid udstrækning til:

• Luftfarts strukturelle dele
• Løbehjul
• Præcisionsforme
• Komplekse buede overflader
• Automotive prototyper
• Aluminium komponenter
• Medicinske dele
• Energikomponenter
• Høj-matricebearbejdning
• Bearbejdning med fem-akser med flere-flader

Er portalmaskiner over seks meter altid bevægelige?

Ikke altid. Efterhånden som X-aksens vandring og emnevægten øges, bliver en bevægelig-portalstruktur mere praktisk, fordi maskinen ikke behøver at flytte et meget langt og tungt emne. Dette er grunden til, at mange store maskiner med lang X--aksevandring bruger et stationært bord og bevægeligt portal.

Seks meter er dog ikke en universel teknisk grænse.

Nogle producenter tilbyder bevægelige-bordmaskiner med en vandring over seks meter, mens andre bruger bevægelige-portalstrukturer med kortere vandringslængder. Det endelige design afhænger af emnets belastning, maskinbredde, ønsket nøjagtighed, gulvplads, produktionsproces og producentens ingeniørplatform.

Du bør ikke vælge strukturen kun baseret på akselængde. Det komplette emne- og bearbejdningsbehov skal vurderes sammen.

Sådan vælger du den rigtige Gantry CNC-maskine

For at vælge den rigtige portalstruktur skal du starte med emnet i stedet for maskinspecifikationsarket.

1. Emnemål

Bekræft den maksimale emnelængde, -bredde og -højde. Maskinens vandring skal være tilstrækkelig, men du skal også kontrollere afstanden mellem søjler, spindel-til-afstand, værktøjslængde, armaturhøjde og hovedfastgørelsesplads.

2. Emnevægt

Emnets vægt har en direkte indflydelse på bordstruktur, føringsveje, drev, fundament og læsseudstyr.

Hvis dit emne er ekstremt tungt, kan et fast-bord, bevægeligt-portaldesign, være mere egnet end en bevægelig-bordmaskine.

3. Emnemateriale

Stål, støbejern, aluminium, titanium og kompositmaterialer kræver forskellige spindelegenskaber.

Tungt stål og støbejerns-slibning kræver generelt højere drejningsmoment og strukturel stivhed. Aluminium og rumfartsbearbejdning kan kræve højere spindelhastighed og hurtigere aksebevægelse.

4. Bearbejdningsproces

Afklar, om maskinen skal udføre skrub-, efterbearbejdning, boring, boring, bankning, konturering eller flerfladebearbejdning.

En maskine, der er optimeret til tung skæring, giver muligvis ikke den samme dynamiske ydeevne som en præcisionsmaskine med høj-hastighed.

5. Nøjagtighedskrav

Forveksle ikke maskinens positioneringsnøjagtighed med den endelige dels nøjagtighed.

Delens nøjagtighed afhænger også af værktøj, armaturer, temperatur, materialetilstand, skæreparametre, programmering og målemetoder. Før du bestiller, bør du være enige om standarden for maskinaccept og testbetingelser.

Konklusion

CNC-maskiner af typen fast-bjælke, bevægeligt-portal og præcisionsbro- er designet til forskellige produktionsforhold. Et fast-bjælkeportal er normalt et omkostningseffektivt-valg til store standardforme og mekaniske komponenter inden for et kontrolleret vægtområde. En bevægelig-portalmaskine er mere egnet til ekstremt tunge, lange eller svære-at-at flytte arbejdsemner, fordi dens bord forbliver stationært. En præcisionsbro af typen- fokuserer mere på dynamisk ydeevne, konturnøjagtighed, overfladekvalitet og kompleks bearbejdning med fem{12}}akser. Før du vælger en model, bør du sammenligne emnets dimensioner, vægt, materiale, tolerance, bearbejdningsproces og tilgængelig værkstedsplads. Hvis du leverer dine krav til deltegning og produktion, kan GreatCNC hjælpe dig med at sammenligne passende CNC-maskineløsninger for portaler og bestemme, hvilken struktur der passer bedst til din applikation.