1. Struktur och rörelseläge
1.1 Gantrystruktur
1) Grundläggande struktur och rörelseläge
Hela systemet är som en "dörr". Laserbearbetningshuvudet rör sig längs "portal"-strålen och två motorer driver portalens två kolumner för att röra sig på X-axelns styrskena. Balken, som en bärande komponent, kan uppnå ett stort slag, vilket gör portalutrustningen lämplig för bearbetning av stora arbetsstycken.
2) Strukturell styvhet och stabilitet
Den dubbla stödkonstruktionen säkerställer att strålen är jämnt belastad och inte lätt att deformeras, vilket säkerställer stabiliteten hos laserutgången och skärnoggrannhet, och kan uppnå snabb positionering och dynamisk respons för att uppfylla kraven för höghastighetsbehandling. Samtidigt ger dess övergripande arkitektur hög strukturell styvhet, särskilt vid bearbetning av stora och tjocka arbetsstycken.
1.2 Fribärande struktur
1) Grundläggande struktur och rörelseläge
Den fribärande utrustningen antar en fribärande balkstruktur med ensidig stöd. Laserbehandlingshuvudet är upphängt på strålen, och den andra sidan är upphängd, liknande en "cantilever arm". I allmänhet drivs X-axeln av en motor och stödanordningen rör sig på styrskenan så att bearbetningshuvudet har ett större rörelseomfång i Y-axelns riktning.
2) Kompakt struktur och flexibilitet
På grund av bristen på stöd på ena sidan i designen är den övergripande strukturen mer kompakt och upptar ett litet område. Dessutom har skärhuvudet ett större arbetsutrymme i Y-axelns riktning, vilket kan uppnå mer djupgående och flexibla lokala komplexa bearbetningsoperationer, lämpliga för tillverkning av formförsök, utveckling av prototypfordon och små och medelstora partier med flera olika och multivariabla produktionsbehov.
2. Jämförelse av fördelar och nackdelar
2.1 Fördelar och nackdelar med portalverktygsmaskiner
2.1.1 Fördelar
1) Bra strukturell styvhet och hög stabilitet
Den dubbla stödkonstruktionen (en struktur bestående av två pelare och en balk) gör bearbetningsplattformen stel. Under höghastighetspositionering och skärning är laserutgången mycket stabil och kontinuerlig och exakt bearbetning kan uppnås.
2) Stort behandlingsområde
Användningen av en bredare bärande balk kan stabilt bearbeta arbetsstycken med en bredd på mer än 2 meter eller ännu större, vilket är lämpligt för högprecisionsbearbetning av stora arbetsstycken inom flyg, bilar, fartyg etc.
2.1.2 Nackdelar
1) Synkronicitetsproblem
Två linjärmotorer används för att driva två kolumner. Om synkroniseringsproblem uppstår under höghastighetsrörelser kan strålen vara felinriktad eller diagonalt dras. Detta kommer inte bara att minska bearbetningsnoggrannheten, utan kan också orsaka skador på transmissionskomponenter som växlar och kuggstång, påskynda slitaget och öka underhållskostnaderna.
2) Stort fotavtryck
Gantry-verktygsmaskiner är stora i storleken och kan vanligtvis bara lasta och lossa material längs X-axelns riktning, vilket begränsar flexibiliteten för automatisk lastning och lossning och är inte lämplig för arbetsplatser med begränsat utrymme.
3) Magnetisk adsorptionsproblem
När en linjär motor används för att driva X-axelstödet och Y-axelstrålen samtidigt, absorberar motorns starka magnetism lätt metallpulver på banan. Långvarig ansamling av damm och pulver kan påverka utrustningens driftnoggrannhet och livslängd. Därför är verktygsmaskiner i medelstora till högklassiga egenskaper vanligtvis utrustade med dammskydd och system för borttagning av bordsdamm för att skydda transmissionskomponenter.
2.2 Fördelar och nackdelar med Cantilever Machine Tools
2.2.1 Fördelar
1) Kompakt struktur och litet fotavtryck
På grund av den enkelsidiga stödkonstruktionen är den övergripande strukturen enklare och mer kompakt, vilket är bekvämt att använda i fabriker och verkstäder med begränsat utrymme.
2) Stark hållbarhet och minskade synkroniseringsproblem
Genom att endast använda en motor för att driva X-axeln undviks synkroniseringsproblemet mellan flera motorer. Samtidigt, om motorn fjärrstyr kuggstångstransmissionssystemet, kan det också minska problemet med magnetisk dammabsorption.
3) Bekväm matning och enkel automatiseringsomvandling
Den fribärande designen gör att verktygsmaskinen kan matas från flera riktningar, vilket är bekvämt för dockning med robotar eller andra automatiserade transportsystem. Den är lämplig för massproduktion, samtidigt som den förenklar den mekaniska designen, minskar underhålls- och stilleståndskostnader och förbättrar utrustningens användningsvärde under hela dess livscykel.
4) Hög flexibilitet
På grund av avsaknaden av obstruktiva stödarmar, under samma maskinstorleksförhållanden, har skärhuvudet ett större arbetsutrymme i Y-axelns riktning, kan vara närmare arbetsstycket och uppnå mer flexibel och lokal finskärning och svetsning, vilket är särskilt lämpligt för formtillverkning, prototyputveckling och precisionsbearbetning av små och medelstora arbetsstycken.
2.2.2 Nackdelar
1) Begränsat bearbetningsintervall
Eftersom den bärande tvärbalken hos den fribärande strukturen är upphängd, är dess längd begränsad (i allmänhet inte lämplig för att skära arbetsstycken med en bredd på mer än 2 meter), och bearbetningsområdet är relativt begränsat.
2) Otillräcklig höghastighetsstabilitet
Den enkelsidiga stödstrukturen gör att verktygsmaskinens tyngdpunkt är förspänd mot stödsidan. När bearbetningshuvudet rör sig längs Y-axeln, särskilt vid höghastighetsoperationer nära den upphängda änden, kommer förändringen i tvärbalkens tyngdpunkt och det större arbetsvridmomentet sannolikt att orsaka vibrationer och fluktuationer, vilket utgör en större utmaning för verktygsmaskinens totala stabilitet. Därför måste sängen ha högre styvhet och vibrationsmotstånd för att kompensera för denna dynamiska påverkan.
3. Ansökningstillfällen och urvalsförslag
3.1 Gantry-maskinverktyg
Tillämpbar för laserskärningsbearbetning med tunga belastningar, stora storlekar och höga precisionskrav såsom flyg, biltillverkning, stora formar och varvsindustrier. Även om den upptar en stor yta och har höga krav på motorsynkronisering, har den uppenbara fördelar i stabilitet och precision i storskalig och höghastighetsproduktion.
3.2 Fribärande verktygsmaskiner
Den är mer lämpad för precisionsbearbetning och komplex ytskärning av små och medelstora arbetsstycken, särskilt i verkstäder med begränsat utrymme eller flervägsmatning. Den har en kompakt struktur och hög flexibilitet, samtidigt som den förenklar underhålls- och automationsintegration, vilket ger uppenbara kostnads- och effektivitetsfördelar för tillverkning av formförsök, prototyputveckling och små och medelstora batchproduktioner.
4. Kontrollsystem och underhållsöverväganden
4.1 Styrsystem
1) Gantry-verktygsmaskiner förlitar sig vanligtvis på högprecisions-CNC-system och kompensationsalgoritmer för att säkerställa synkroniseringen av de två motorerna, vilket säkerställer att tvärbalken inte kommer att vara felinriktad under höghastighetsrörelser, vilket bibehåller bearbetningsnoggrannheten.
2) Cantilever-maskiner förlitar sig mindre på komplex synkron styrning, men kräver mer exakt realtidsövervakning och kompensationsteknik när det gäller vibrationsmotstånd och dynamisk balans för att säkerställa att det inte blir några fel på grund av vibrationer och förändringar i tyngdpunkten under laserbearbetning.
4.2 Underhåll och ekonomi
1) Gantryutrustning har en stor struktur och många komponenter, så underhåll och kalibrering är relativt komplexa. Strikt inspektion och dammförebyggande åtgärder krävs för långvarig drift. Samtidigt kan slitage och energiförbrukning orsakad av hög belastningsdrift inte ignoreras.
2) Cantilever-utrustning har en enklare struktur, lägre underhålls- och modifieringskostnader och är mer lämpad för små och medelstora fabriker och automationstransformationsbehov. Kravet på höghastighetsdynamisk prestanda innebär dock också att uppmärksamhet måste ägnas åt design och underhåll av sängens vibrationsmotstånd och långtidsstabilitet.
5. Sammanfattning
Ta hänsyn till all ovanstående information:
1) Struktur och rörelse
Gantrystrukturen liknar en komplett "dörr". Den använder dubbla kolumner för att driva tvärbalken. Den har högre styvhet och förmåga att hantera stora arbetsstycken, men synkronisering och golvyta är frågor som kräver uppmärksamhet;
Den fribärande strukturen antar en enkelsidig fribärande design. Även om bearbetningsområdet är begränsat har det en kompakt struktur och hög flexibilitet, vilket främjar automatisering och skärning med flera vinklar.
2) Bearbetningsfördelar och tillämpliga scenarier
Gantry-typ är mer lämpad för stora ytor, stora arbetsstycken och höghastighets batchproduktionsbehov, och är också lämplig för produktionsmiljöer som kan rymma en stor golvyta och har motsvarande underhållsförhållanden;
Cantilever-typ är mer lämplig för bearbetning av små och medelstora, komplexa ytor och är lämplig för tillfällen med begränsat utrymme och strävan efter hög flexibilitet och låga underhållskostnader.
Enligt specifika bearbetningskrav, arbetsstyckesstorlek, budget och fabriksförhållanden bör ingenjörer och tillverkare väga fördelar och nackdelar när de väljer verktygsmaskiner och välja den utrustning som bäst passar de faktiska produktionsförhållandena.
Posttid: 2025-apr-14
