1. Структура и способ движения
1.1 Конструкция портала
1) Базовая структура и способ передвижения
Вся система подобна «двери». Головка лазерной обработки перемещается вдоль балки «портала», а два двигателя приводят в движение две колонны портала для перемещения по направляющей оси X. Балка, как несущий компонент, может достигать большого хода, что делает портальное оборудование пригодным для обработки крупногабаритных заготовок.
2) Жесткость и устойчивость конструкции
Конструкция с двойной опорой обеспечивает равномерное напряжение луча и не допускает его легкой деформации, тем самым обеспечивая стабильность выходного сигнала лазера и точность резки, а также позволяет достичь быстрого позиционирования и динамического отклика для удовлетворения требований высокоскоростной обработки. В то же время его общая архитектура обеспечивает высокую жесткость конструкции, особенно при обработке крупногабаритных и толстых заготовок.
1.2 Консольная конструкция
1) Базовая структура и способ передвижения
Консольное оборудование использует конструкцию консольной балки с односторонней поддержкой. Головка лазерной обработки подвешена на балке, а другая сторона подвешена, аналогично «консольной руке». Обычно ось X приводится в движение двигателем, а опорное устройство перемещается по направляющей, так что головка обработки имеет больший диапазон движения в направлении оси Y.
2) Компактная структура и гибкость
Из-за отсутствия поддержки с одной стороны в конструкции общая структура более компактна и занимает небольшую площадь. Кроме того, режущая головка имеет большее рабочее пространство в направлении оси Y, что позволяет достигать более глубоких и гибких локальных сложных операций обработки, подходящих для пробного производства пресс-форм, разработки прототипов транспортных средств, а также для многовариантных и многовариантных производственных нужд малых и средних партий.
2. Сравнение преимуществ и недостатков
2.1 Преимущества и недостатки портальных станков
2.1.1 Преимущества
1) Хорошая жесткость конструкции и высокая устойчивость
Конструкция с двойной опорой (структура, состоящая из двух колонн и балки) делает платформу обработки жесткой. Во время высокоскоростного позиционирования и резки выход лазера очень стабилен, и может быть достигнута непрерывная и точная обработка.
2) Большой диапазон обработки
Использование более широкой несущей балки позволяет стабильно обрабатывать заготовки шириной более 2 метров и даже больше, что подходит для высокоточной обработки крупногабаритных деталей в авиации, автомобилестроении, судостроении и т. д.
2.1.2 Недостатки
1) Проблема синхронности
Для привода двух колонн используются два линейных двигателя. Если при высокоскоростном движении возникают проблемы с синхронизацией, балка может быть смещена или диагонально вытянута. Это не только снизит точность обработки, но и может привести к повреждению компонентов трансмиссии, таких как шестерни и рейки, ускорить износ и увеличить расходы на техническое обслуживание.
2) Большая площадь основания
Портальные станки имеют большие размеры и обычно могут загружать и выгружать материалы только по направлению оси X, что ограничивает гибкость автоматизированной загрузки и выгрузки и не подходит для рабочих мест с ограниченным пространством.
3) Проблема магнитной адсорбции
Когда линейный двигатель используется для одновременного привода опоры оси X и балки оси Y, сильный магнетизм двигателя легко адсорбирует металлический порошок на дорожке. Длительное накопление пыли и порошка может повлиять на точность работы и срок службы оборудования. Поэтому станки среднего и высокого класса обычно оснащаются пылезащитными кожухами и системами удаления пыли со стола для защиты компонентов трансмиссии.
2.2 Преимущества и недостатки консольных станков
2.2.1 Преимущества
1) Компактная структура и небольшая занимаемая площадь
Благодаря односторонней опорной конструкции общая конструкция проще и компактнее, что удобно для использования на заводах и в цехах с ограниченным пространством.
2) Высокая прочность и уменьшение проблем с синхронизацией
Использование только одного двигателя для привода оси X позволяет избежать проблемы синхронизации между несколькими двигателями. В то же время, если двигатель дистанционно приводит в действие систему реечной передачи, это также может уменьшить проблему поглощения магнитной пыли.
3) Удобная подача и простая автоматизация трансформации
Консольная конструкция позволяет станку подавать с нескольких направлений, что удобно для стыковки с роботами или другими автоматизированными системами транспортировки. Подходит для массового производства, упрощая механическую конструкцию, снижая затраты на техническое обслуживание и простои, а также повышая потребительную стоимость оборудования на протяжении всего его жизненного цикла.
4) Высокая гибкость
Благодаря отсутствию мешающих опорных рычагов, при тех же размерах станка, режущая головка имеет большее рабочее пространство в направлении оси Y, может располагаться ближе к заготовке и обеспечивать более гибкую и локализованную тонкую резку и сварку, что особенно подходит для изготовления пресс-форм, разработки прототипов и прецизионной обработки заготовок малого и среднего размера.
2.2.2 Недостатки
1) Ограниченный диапазон обработки
Так как несущая поперечина консольной конструкции является подвесной, ее длина ограничена (как правило, не подходит для резки заготовок шириной более 2 метров), а диапазон обработки относительно ограничен.
2) Недостаточная устойчивость на высоких скоростях
Односторонняя опорная конструкция смещает центр тяжести станка в сторону опоры. Когда обрабатывающая головка движется вдоль оси Y, особенно при высокоскоростных операциях вблизи подвешенного конца, изменение центра тяжести поперечной балки и больший рабочий крутящий момент, вероятно, вызовут вибрацию и колебания, что создаст большую проблему для общей устойчивости станка. Поэтому станина должна иметь большую жесткость и вибростойкость, чтобы компенсировать это динамическое воздействие.
3. Случаи подачи заявления и предложения по выбору
3.1 Портальный станок
Применимо к лазерной резке с большими нагрузками, большими размерами и высокими требованиями к точности, например, в авиации, автомобилестроении, больших пресс-формах и судостроении. Хотя он занимает большую площадь и предъявляет высокие требования к синхронизации двигателей, он имеет очевидные преимущества в стабильности и точности в крупномасштабном и высокоскоростном производстве.
3.2 Консольные станки
Он больше подходит для точной обработки и сложной поверхностной резки мелких и средних заготовок, особенно в цехах с ограниченным пространством или многонаправленной подачей. Он имеет компактную структуру и высокую гибкость, одновременно упрощая техническое обслуживание и интеграцию автоматизации, обеспечивая очевидные преимущества по стоимости и эффективности для пробного производства пресс-форм, разработки прототипов и мелко- и среднесерийного производства.
4. Система управления и вопросы технического обслуживания
4.1 Система управления
1) Портальные станки обычно используют высокоточные системы ЧПУ и алгоритмы компенсации для обеспечения синхронизации двух двигателей, гарантируя отсутствие смещения поперечной балки во время высокоскоростного движения, тем самым сохраняя точность обработки.
2) Консольные станки в меньшей степени полагаются на сложное синхронное управление, но требуют более точного мониторинга в реальном времени и технологии компенсации с точки зрения виброустойчивости и динамического баланса, чтобы гарантировать отсутствие ошибок из-за вибрации и изменений центра тяжести во время лазерной обработки.
4.2 Техническое обслуживание и экономичность
1) Портальное оборудование имеет большую конструкцию и множество компонентов, поэтому техническое обслуживание и калибровка относительно сложны. Для долговременной эксплуатации требуются строгие меры по инспекции и предотвращению образования пыли. В то же время нельзя игнорировать износ и потребление энергии, вызванные работой с высокой нагрузкой.
2) Консольное оборудование имеет более простую конструкцию, более низкие затраты на техническое обслуживание и модификацию и больше подходит для малых и средних предприятий и потребностей в автоматизации трансформации. Однако требование высокоскоростной динамической производительности также означает, что необходимо уделять внимание проектированию и поддержанию виброустойчивости и долгосрочной стабильности станины.
5. Резюме
Примите во внимание всю вышеизложенную информацию:
1) Структура и движение
Структура портала похожа на полную «дверь». Она использует двойные колонны для привода поперечной балки. Она имеет более высокую жесткость и способность обрабатывать крупногабаритные заготовки, но синхронизация и площадь пола — это вопросы, требующие внимания;
Консольная конструкция принимает одностороннюю консольную конструкцию. Хотя диапазон обработки ограничен, она имеет компактную структуру и высокую гибкость, что способствует автоматизации и резке под разными углами.
2) Преимущества обработки и применимые сценарии
Портальный тип больше подходит для больших площадей, крупных заготовок и высокоскоростного серийного производства, а также подходит для производственных сред, которые могут вместить большую площадь и иметь соответствующие условия обслуживания;
Консольного типа больше подходит для обработки небольших и средних сложных поверхностей, а также для случаев с ограниченным пространством, когда требуется высокая гибкость и низкие затраты на техническое обслуживание.
Инженеры и производители должны взвесить все преимущества и недостатки при выборе станков в зависимости от конкретных требований к обработке, размера заготовки, бюджета и условий производства и выбрать оборудование, которое наилучшим образом соответствует реальным условиям производства.
Время публикации: 14 апреля 2025 г.
