Was sind die drei Haupttypen von Portal-CNC-Maschinen?

Beim Kauf einer Portal-CNC-Maschine vergleichen viele Käufer zunächst den Achsweg, die Tischgröße, die Spindelleistung und die CNC-Steuerung. Allerdings ist das strukturelle Design der Maschine ebenso wichtig, da es sich auf die Tragfähigkeit, die Stellfläche, die Bearbeitungsgenauigkeit, die Installationsanforderungen und die Gesamtinvestition auswirkt.

Gantry-CNC-Maschinen werden häufig zur Bearbeitung großer Formen, Maschinenbasen, Strukturteile, Energieausrüstung, Luft- und Raumfahrtkomponenten und anderer Werkstücke eingesetzt, die für ein standardmäßiges vertikales Bearbeitungszentrum zu groß oder zu schwer sind.

Obwohl die Hersteller möglicherweise unterschiedliche Modellnamen verwenden, können die meisten industriellen Portal-CNC-Maschinen in drei praktische Strukturtypen unterteilt werden:

• Bearbeitungszentren mit festem-Trägerportal.
• Bearbeitungszentren mit beweglichem-Portal oder beweglichem-Säulen.
• Hochpräzise Brücken--Portalmaschinen.

Jede Struktur hat ihre eigenen Vorteile und Einschränkungen. Die teuerste Maschine ist nicht unbedingt die geeignetste. Sie müssen die Struktur entsprechend Ihrer Werkstückgröße, Ihrem Gewicht, Ihrem Material, der erforderlichen Genauigkeit, dem Bearbeitungsprozess und dem verfügbaren Werkstattraum auswählen.

Was ist eine Portal-CNC-Maschine?

Eine Portal-CNC-Maschine ist ein großes Bearbeitungszentrum, das um zwei vertikale Säulen und einen horizontalen Querträger herum aufgebaut ist. Zusammen bilden diese Komponenten eine portalförmige Struktur über dem Arbeitsbereich.

Die Spindel bewegt sich entlang der Traverse und führt Vorgänge wie Fräsen, Bohren, Bohren, Gewindeschneiden, Reiben und Konturbearbeitung aus. Abhängig von der Maschinenkonfiguration können auch Winkelköpfe, Verlängerungsköpfe oder Fünf-{1}Achsen-Fräsköpfe verwendet werden, um mehrere Seiten eines Werkstücks zu bearbeiten.

Im Vergleich zu einem herkömmlichen vertikalen Bearbeitungszentrum aPortalbearbeitungszentrumbietet normalerweise:

• Ein größerer Bearbeitungsbereich
• Größerer Abstand zwischen den Säulen
• Höhere strukturelle Steifigkeit
• Größere Tischbelastbarkeit
• Bessere Unterstützung für große Werkstücke
• Mehr Optionen für die Mehrflächenbearbeitung
• Höhere Leistungsfähigkeit für schweres-Schneiden

Der wesentliche konstruktive Unterschied zwischen Portalmaschinen besteht darin, welches Teil sich während der Bearbeitung bewegt. Tisch, Portalrahmen, Traverse und Spindelsystem können unterschiedlich angeordnet werden, wodurch unterschiedliche Leistungsmerkmale entstehen.

Vergleich der drei Arten von Portal-CNC-Maschinen

Behoben-Beam Portal-Bearbeitungszentrum

Ein Portalbearbeitungszentrum mit festem-Träger verwendet zwei feste Säulen und einen stationären Querträger, um den Portalrahmen zu bilden. Der Arbeitstisch bewegt sich normalerweise in Längsrichtung entlang der X--Achse. Der Spindelsattel bewegt sich entlang der Y--Achse über den Träger, während sich der Stößel oder Spindelkopf vertikal entlang der Z--Achse bewegt.

Dies ist eine der am weitesten verbreiteten Portalstrukturen, da ihr Design ausgereift, praktisch und relativ wirtschaftlich ist.

Vorteile einer Portalmaschine mit festem-Träger

Der Hauptvorteil eines Portals mit festem{0}}Träger ist die geringere Anfangsinvestition.

Da die Säulen und der Querträger stationär bleiben, muss die Maschine nicht den gesamten Portalrahmen bewegen und synchronisieren. Das mechanische Design, das Antriebssystem, der Montageprozess und die Steuerungsanforderungen sind im Allgemeinen weniger komplex als die einer großen beweglichen Portalmaschine.

Die feste Struktur kann auch eine gute Steifigkeit für allgemeine Fräs-, Bohr-, Bohr- und Schrupparbeiten bieten. Für viele Formenbauer und allgemeine Bearbeitungsbetriebe bietet es ein geeignetes Gleichgewicht zwischen Preis, Steifigkeit, Genauigkeit und Produktivität.

Eine Portalmaschine mit festem-Träger wird üblicherweise zur Verarbeitung von Folgendem verwendet:

• Spritzgussformen
• Druck-Gussformen
• Maschinenbasen
• Getriebegehäuse
• Große Stahlplatten
• Automobilwerkzeuge
• Allgemeine mechanische Teile
• Mittelgroße -Gussteile
• Geschweißte Strukturbauteile

Wenn Größe und Gewicht Ihres Werkstücks in einem relativ stabilen Bereich bleiben, ist diese Struktur oft die kostengünstigste-effektivste Wahl.

Einschränkungen einer Portalmaschine mit festem-Träger

Die größte Einschränkung besteht darin, dass sich Arbeitstisch und Werkstück gemeinsam bewegen.

Je schwerer das Werkstück wird, desto mehr Gesamtmasse muss das Antriebssystem der Maschine bewegen. Das Tischgewicht, das Vorrichtungsgewicht und das Werkstückgewicht wirken sich alle auf Beschleunigung, Verzögerung, Positionierungsreaktion, Führungsbahnbelastung und langfristige mechanische Leistung aus.

Aus diesem Grund kann die Tragfähigkeit einer Maschine mit festem -Träger nicht allein anhand der Tischabmessungen beurteilt werden.

Sie sollten auch Folgendes überprüfen:

• Maximal zulässige Tischbelastung
• Anforderungen an die Lastverteilung
• Maschinenbettstruktur
• Art und Größe der Führungsschiene
• Kugelumlaufspindel oder Antriebskapazität
• Werkstückschwerpunkt
• X-Achsenbeschleunigung
• Anforderungen an das Fundament

Durch den beweglichen Tisch erhöht sich zudem die Gesamtlänge der Maschine. Das Bett muss genügend Bewegungsfreiheit bieten, damit sich der Tisch entlang der gesamten X--Achse bewegen kann.

Beispielsweise kann eine Portalmaschine mit etwa vier Metern Verfahrweg auf der X--Achse je nach Tischlänge, Schutzvorrichtung, Späneförderer, Schaltschrank und Wartungsfreiraum eine Gesamtinstallationslänge von mehr als acht Metern erfordern.

Daher sollten Sie vor der Bestätigung Ihres Werkstattplans ein vollständiges Maschinenlayout anfordern.

Wann sollten Sie sich für ein Portal mit festem-Träger entscheiden?

Ein Portalbearbeitungszentrum mit festem-Träger ist geeignet, wenn:

• Ihr Werkstückgewicht liegt innerhalb der zulässigen Tischbelastung
• Die Werkstücklänge ist nicht extrem groß.
• Sie haben genügend Platz auf dem Boden, um den Tisch zu bewegen.
• Sie benötigen sowohl Schrupp- als auch Schlichtfähigkeiten.
• Sie möchten die anfängliche Maschineninvestition kontrollieren.
• Ihre Produktion besteht hauptsächlich aus drei{0}}Achsen- oder 3+2-Achsen-Bearbeitungen.

Für Standardformen, Maschinenkomponenten und mittlere{0}}bis-große Industrieteile ist dies normalerweise die erste Portalkonstruktion, die in Betracht gezogen werden sollte.

Bewegliches-Säulenportal-Bearbeitungszentrum

Ein Portalbearbeitungszentrum mit beweglichen Säulen verwendet einen festen Arbeitstisch, während sich die Portalsäulen und der Querträger entlang der X-Achse bewegen. Der Spindelsattel bewegt sich entlang der Y--Achse über den Querträger, während sich der Spindelstößel vertikal entlang der Z--Achse bewegt. Da das Werkstück während der Bearbeitung stationär bleibt, eignet sich dieser Aufbau besonders für lange, schwere oder unregelmäßig geformte Bauteile.

Im Vergleich zu einer Fahrtischmaschine muss ein Fahrständerportal das Werkstück nicht zusammen mit dem Tisch beschleunigen und abbremsen. Die tatsächliche Tragfähigkeit hängt jedoch immer noch vom Arbeitstisch, dem Fundament, der Bodenbelastung, der Maschinenstruktur und der Art der Werkstückauflage ab.

Vorteile einer Fahrsäulen-Portalmaschine

Der Hauptvorteil einer Fahrsäulen-Portalmaschine ist ihr fester Arbeitstisch. Da sich das Werkstück während der Bearbeitung nicht bewegt, kann die Maschine schwerere und längere Teile aufnehmen und gleichzeitig den Einfluss des Werkstückgewichts auf die Achsbewegung reduzieren.

Diese Struktur ermöglicht auch ein flexibles Be- und Entladen. Lange Werkstücke können direkt auf dem Tisch positioniert werden, und einige Maschinen können separate Arbeitsbereiche für die Bearbeitung und Werkstückeinrichtung nutzen. Bei langen X{2}}-Achsenbewegungen kann der feste Tisch im Vergleich zu einer beweglichen Tischstruktur auch die gesamte Installationslänge reduzieren.

Ein Fahrständer-Bearbeitungszentrum bietet mehrere praktische Vorteile:

• Geeignet für lange und schwere Werkstücke
• Keine Werkstückbewegung während der Bearbeitung
• Flexible Beladung und Werkstückauflage
• Konsistentere Achsenreaktion bei unterschiedlichen Belastungen
• Geeignet für ausgedehnte X-Achsenbewegungen
• Möglichkeit für geteilte Arbeitsbereiche

Warum ist eine Portalmaschine mit beweglicher-Säule teurer?

Eine Portalmaschine mit beweglichen Säulen-kostet im Allgemeinen mehr, da ihre Säulen und der Querträger eine große bewegliche Baugruppe bilden. Beide Seiten müssen präzise fahren und während des gesamten X--Achsenhubs synchron bleiben.

Viele große Modelle verwenden Dual-Servomotoren, Dual-{0}Antriebssysteme, Zahnstangen--und-Ritzelgetriebe, lineare Maßstäbe und elektronische Portalsynchronisation. Wenn sich die beiden Seiten nicht gleichmäßig bewegen, kann es bei der Maschine zu Gierfehlern, ungleichmäßiger Belastung der Führungsbahn, Positionierungsabweichungen oder strukturellen Spannungen kommen.

Zusätzliche Kosten können entstehen durch:

• Größere Servomotoren und Antriebssysteme
• Elektronische Synchronisation mit zwei-Achsen
• Hochpräzises Zahnstangen---Getriebe
• Rückmeldung der linearen Skala
• Anspruchsvollerer Führungsschieneneinbau
• Erweiterte CNC-Steuerungsfunktionen
• Komplexe Fundament- und Ausrichtungsarbeiten
• Laserkalibrierung über lange Verfahrwege

Der höhere Preis spiegelt daher nicht nur die größere Struktur wider, sondern auch die zusätzlichen Anforderungen an Steuerung, Rückmeldung, Installation und Kalibrierung.

Typische Anwendungen von Fahrsäulen-Portalmaschinen

Fahrständer-Portalbearbeitungszentren werden hauptsächlich für große Teile ausgewählt, die zu schwer oder lang sind oder sich auf einem herkömmlichen Fahrtisch nur schwer effizient bewegen lassen.

Typische Anwendungen sind:

• Eisenbahnkomponenten
• Wind-Energieausrüstung
• Schiffbaukonstruktionen
• Große Maschinenbetten und -gestelle
• Teile für Baumaschinen
• Ausrüstung zur Stromerzeugung-
• Lange Schweißkonstruktionen
• Strukturkomponenten für die Luft- und Raumfahrt
• Große Formen und Matrizen
• Schwere Industriegussteile

Sie sollten ein Fahrständer-Bearbeitungszentrum in Betracht ziehen, wenn das Gewicht des Werkstücks, der erweiterte X-Achsen--Verfahrweg, die Beladungsflexibilität oder die Raumnutzung in der Werkstatt wichtiger sind als die Erzielung des niedrigsten anfänglichen Maschinenpreises.

Hochpräzise Brücken--Portalmaschine

Eine hochpräzise Maschine vom -Brückentyp- verwendet eine starre Brücken- oder Portalstruktur um den Arbeitsbereich. Die Hauptachsen- und Spindelbewegungen sind oberhalb des Werkstücks angeordnet.

Je nach Ausführung kann die Brücke feststehend bleiben oder sich entlang einer Achse bewegen. Der Spindelsattel, der Stößel, der Drehkopf oder die Querschiene führen die anderen Bewegungen aus.

Diese Maschinen werden häufig für die Bearbeitung mit hoher{0}Geschwindigkeit, hoher-Genauigkeit und fünf{2}Achsen eingesetzt. Sie kommen besonders häufig bei kleinen und mittelgroßen Präzisionsanwendungen zum Einsatz, obwohl auch große Brückenmaschinen erhältlich sind.

Vorteile einer Struktur vom Typ Precision Bridge-

Der Hauptvorteil besteht in der Möglichkeit, einen kurzen und relativ symmetrischen Kraftweg zwischen der Schneidstelle und der Maschinenstruktur zu erzeugen.

Wenn Brücke, Säulen, Basis und Achsensystem richtig konstruiert sind, kann die Maschine eine gute Steifigkeit, stabile dynamische Bewegung und kontrollierte Verformung bieten.

Präzisionsmaschinen vom Typ Bridge-können außerdem Folgendes verwenden:

• Symmetrische Maschinenstrukturen
• Hochgeschwindigkeitsmotorspindeln
• Drehachsen mit Direkt-Antrieb
• Lineare Skalen
• Hochgenaue-Führungsschienen
• Spindelkühlsysteme
• Kühlung der Kugelumlaufspindel
• Wärmekompensation
• Kompensation der volumetrischen Genauigkeit
• Fortschrittliche fünf-Achsen-CNC-Steuerungen

Diese Konfigurationen helfen der Maschine, die Konturgenauigkeit und Oberflächenqualität bei komplexen mehrachsigen Bewegungen aufrechtzuerhalten.

Einschränkungen von Maschinen vom Typ Bridge-

Präzision kommt nicht nur von der Form der Maschine.

Eine brückenartige Struktur erfordert normalerweise höherwertige-Komponenten, eine sorgfältigere Montage, eine strengere thermische Kontrolle und eine fortgeschrittenere Kalibrierung. Sein CNC-System und seine Drehachsen müssen außerdem die erforderliche Interpolations- und Positionierungsleistung bieten.

Daher kann eine hochpräzise Brückenmaschine-deutlich mehr kosten als ein Standardportal mit drei-Achsen und festen-Trägern.

Auch das Fundament, die Werkstatttemperatur, die Werkzeuge, die Schnittbedingungen, das Vorrichtungsdesign und die Fähigkeiten des Bedieners können das endgültige Bearbeitungsergebnis beeinflussen.

Typische Anwendungen

Brücken--- und Präzisionsportalmaschinen werden häufig verwendet für:

• Strukturteile für die Luft- und Raumfahrt
• Laufräder
• Präzisionsformen
• Komplexe gekrümmte Oberflächen
• Automobil-Prototypen
• Aluminiumkomponenten
• Medizinische Teile
• Energiekomponenten
• Hochgeschwindigkeits-Gesenkbearbeitung
• Fünf-Mehrflächenbearbeitung-

Handelt es sich bei Portalmaschinen über sechs Metern stets um einen beweglichen Typ?

Nicht immer. Wenn der Verfahrweg der X-Achse und das Gewicht des Werkstücks zunehmen, wird eine bewegliche Portalstruktur praktischer, da die Maschine kein sehr langes und schweres Werkstück bewegen muss. Aus diesem Grund verwenden viele große Maschinen mit langem X--Achsenweg einen stationären Tisch und ein bewegliches Portal.

Allerdings sind sechs Meter keine universelle technische Grenze.

Einige Hersteller bieten Fahrtischmaschinen mit einem Verfahrweg von mehr als sechs Metern an, während andere bewegliche Portalkonstruktionen mit kürzeren Verfahrwegen verwenden. Das endgültige Design hängt von der Werkstücklast, der Maschinenbreite, der gewünschten Genauigkeit, der Stellfläche, dem Produktionsprozess und der Engineering-Plattform des Herstellers ab.

Sie sollten die Struktur nicht nur anhand der Achsenlänge auswählen. Die gesamten Werkstück- und Bearbeitungsanforderungen müssen gemeinsam bewertet werden.

So wählen Sie die richtige Gantry-CNC-Maschine aus

Um die richtige Portalstruktur auszuwählen, beginnen Sie mit dem Werkstück und nicht mit dem Maschinendatenblatt.

1. Werkstückabmessungen

Bestätigen Sie die maximale Länge, Breite und Höhe des Werkstücks. Der Maschinenweg muss ausreichend sein, aber Sie müssen auch den Abstand zwischen den Säulen, den Abstand zwischen Spindel- und-Tisch, die Werkzeuglänge, die Höhe der Vorrichtung und den Platz für die Kopfbefestigung überprüfen.

2. Werkstückgewicht

Das Gewicht des Werkstücks hat direkten Einfluss auf Tischaufbau, Führungen, Antriebe, Fundament und Ladeeinrichtungen.

Wenn Ihr Werkstück extrem schwer ist, ist eine Konstruktion mit festem -Tisch und beweglichem-Portal möglicherweise besser geeignet als eine Maschine mit beweglichem{2}}Tisch.

3. Werkstückmaterial

Stahl, Gusseisen, Aluminium, Titan und Verbundwerkstoffe erfordern unterschiedliche Spindeleigenschaften.

Die Schruppbearbeitung von schwerem Stahl und Gusseisen erfordert im Allgemeinen ein höheres Drehmoment und eine höhere Struktursteifigkeit. Die Bearbeitung von Aluminium und Luft- und Raumfahrt erfordert möglicherweise eine höhere Spindelgeschwindigkeit und eine schnellere Achsenbewegung.

4. Bearbeitungsprozess

Klären Sie, ob die Maschine Schruppen, Schlichten, Bohren, Bohren, Gewindeschneiden, Konturieren oder Mehrflächenbearbeitung durchführen kann.

Eine für schwere Zerspanung optimierte Maschine bietet möglicherweise nicht die gleiche dynamische Leistung wie eine Hochgeschwindigkeits-Präzisionsmaschine.

5. Genauigkeitsanforderungen

Verwechseln Sie die Genauigkeit der Maschinenpositionierung nicht mit der Genauigkeit des fertigen Teils.

Die Teilegenauigkeit hängt auch von Werkzeugen, Vorrichtungen, Temperatur, Materialzustand, Schnittparametern, Programmierung und Messmethoden ab. Vor der Bestellung sollten Sie sich über den Maschinenabnahmestandard und die Testbedingungen einigen.

Abschluss

CNC-Maschinen mit festem-Träger, beweglichem-Portal und Präzisionsbrücke-sind für unterschiedliche Fertigungsbedingungen konzipiert. Ein festes-Trägerportal ist normalerweise eine kostengünstige-Wahl für große Standardformen und mechanische Komponenten innerhalb eines kontrollierten Gewichtsbereichs. Eine Maschine mit beweglichem Portal eignet sich besser für extrem schwere, lange oder schwer zu bewegende Werkstücke, da der Tisch stationär bleibt. Eine Präzisionsmaschine vom Brückentyp konzentriert sich mehr auf dynamische Leistung, Konturgenauigkeit, Oberflächenqualität und komplexe Fünf-Achsen-Bearbeitung. Bevor Sie sich für ein Modell entscheiden, sollten Sie die Werkstückabmessungen, das Gewicht, das Material, die Toleranz, den Bearbeitungsprozess und den verfügbaren Werkstattraum vergleichen. Wenn Sie Ihre Teilezeichnungs- und Produktionsanforderungen angeben, kann GreatCNC Ihnen dabei helfen, geeignete Portal-CNC-Maschinenlösungen zu vergleichen und zu bestimmen, welche Struktur besser zu Ihrer Anwendung passt.