1. Estrutura e modo de movimento
1.1 Estrutura do pórtico
1) Estrutura básica e modo de movimento
Todo o sistema é como uma "porta". O cabeçote de processamento a laser se move ao longo da viga do "gantry", e dois motores acionam as duas colunas do gantry para que se movam sobre o trilho-guia do eixo X. A viga, como componente de suporte de carga, pode atingir um curso amplo, o que torna o equipamento do gantry adequado para o processamento de peças de grande porte.
2) Rigidez e estabilidade estrutural
O design de suporte duplo garante que o feixe seja tensionado uniformemente e não se deforme facilmente, garantindo assim a estabilidade da saída do laser e a precisão do corte, além de proporcionar posicionamento rápido e resposta dinâmica para atender aos requisitos de processamento de alta velocidade. Ao mesmo tempo, sua arquitetura geral proporciona alta rigidez estrutural, especialmente no processamento de peças de grande porte e espessura.
1.2 Estrutura em balanço
1) Estrutura básica e modo de movimento
O equipamento cantilever adota uma estrutura de viga cantilever com suporte em um único lado. O cabeçote de processamento a laser é suspenso na viga, e o outro lado é suspenso, semelhante a um "braço cantilever". Geralmente, o eixo X é acionado por um motor, e o dispositivo de suporte se move sobre o trilho-guia, de modo que o cabeçote de processamento tenha uma amplitude de movimento maior na direção do eixo Y.
2) Estrutura compacta e flexibilidade
Devido à ausência de suporte em um dos lados do projeto, a estrutura geral é mais compacta e ocupa uma área menor. Além disso, a cabeça de corte possui um espaço operacional maior na direção do eixo Y, o que permite operações de processamento complexas locais mais aprofundadas e flexíveis, adequadas para a produção de testes de moldes, desenvolvimento de protótipos de veículos e necessidades de produção multivariada e multivariável em lotes pequenos e médios.
2. Comparação de vantagens e desvantagens
2.1 Vantagens e desvantagens das máquinas-ferramentas de pórtico
2.1.1 Vantagens
1) Boa rigidez estrutural e alta estabilidade
O design de suporte duplo (estrutura composta por duas colunas e uma viga) confere rigidez à plataforma de processamento. Durante posicionamento e corte em alta velocidade, a saída do laser é altamente estável, permitindo um processamento contínuo e preciso.
2) Grande alcance de processamento
O uso de uma viga de suporte de carga mais larga pode processar de forma estável peças de trabalho com largura de mais de 2 metros ou até maior, o que é adequado para processamento de alta precisão de peças de trabalho de grande porte em aviação, automóveis, navios, etc.
2.1.2 Desvantagens
1) Problema de sincronicidade
Dois motores lineares são utilizados para acionar duas colunas. Se ocorrerem problemas de sincronização durante o movimento em alta velocidade, a viga pode ficar desalinhada ou deslocada diagonalmente. Isso não só reduzirá a precisão do processamento, como também poderá causar danos aos componentes da transmissão, como engrenagens e cremalheiras, acelerar o desgaste e aumentar os custos de manutenção.
2) Grande pegada
As máquinas-ferramentas de pórtico são grandes e geralmente só conseguem carregar e descarregar materiais ao longo da direção do eixo X, o que limita a flexibilidade do carregamento e descarregamento automatizados e não é adequado para locais de trabalho com espaço limitado.
3) Problema de adsorção magnética
Quando um motor linear é utilizado para acionar o suporte do eixo X e a viga do eixo Y simultaneamente, o forte magnetismo do motor adsorve facilmente o pó metálico presente na esteira. O acúmulo prolongado de poeira e pó pode afetar a precisão operacional e a vida útil do equipamento. Portanto, máquinas-ferramentas de médio a alto padrão são geralmente equipadas com tampas de proteção contra poeira e sistemas de remoção de pó de mesa para proteger os componentes da transmissão.
2.2 Vantagens e desvantagens das máquinas-ferramentas cantilever
2.2.1 Vantagens
1) Estrutura compacta e tamanho reduzido
Devido ao design de suporte de um único lado, a estrutura geral é mais simples e compacta, o que é conveniente para uso em fábricas e oficinas com espaço limitado.
2) Alta durabilidade e redução de problemas de sincronização
Utilizar apenas um motor para acionar o eixo X evita o problema de sincronização entre vários motores. Ao mesmo tempo, se o motor acionar remotamente o sistema de transmissão de cremalheira e pinhão, também pode reduzir o problema de absorção de poeira magnética.
3) Alimentação conveniente e fácil transformação de automação
O design cantilever permite que a máquina-ferramenta seja alimentada em múltiplas direções, o que é conveniente para acoplamento com robôs ou outros sistemas de transporte automatizados. É adequado para produção em massa, simplificando o projeto mecânico, reduzindo os custos de manutenção e tempo de inatividade e melhorando o valor de uso do equipamento ao longo de sua vida útil.
4) Alta flexibilidade
Devido à ausência de braços de suporte obstrutivos, sob as mesmas condições de tamanho de máquina-ferramenta, o cabeçote de corte tem um espaço operacional maior na direção do eixo Y, pode ficar mais próximo da peça de trabalho e obter cortes e soldagens finos mais flexíveis e localizados, o que é particularmente adequado para fabricação de moldes, desenvolvimento de protótipos e usinagem de precisão de peças de trabalho de pequeno e médio porte.
2.2.2 Desvantagens
1) Faixa de processamento limitada
Como a viga transversal de suporte da estrutura cantilever é suspensa, seu comprimento é limitado (geralmente não é adequado para cortar peças de trabalho com largura superior a 2 metros) e o alcance do processamento é relativamente limitado.
2) Estabilidade insuficiente em alta velocidade
A estrutura de suporte unilateral faz com que o centro de gravidade da máquina-ferramenta se desvie para o lado do suporte. Quando o cabeçote de processamento se move ao longo do eixo Y, especialmente em operações de alta velocidade perto da extremidade suspensa, a mudança no centro de gravidade da viga transversal e o maior torque de trabalho podem causar vibração e flutuação, representando um desafio maior para a estabilidade geral da máquina-ferramenta. Portanto, a base precisa ter maior rigidez e resistência à vibração para compensar esse impacto dinâmico.
3. Ocasiões de aplicação e sugestões de seleção
3.1 Máquina-ferramenta de pórtico
Aplicável ao processamento de corte a laser com cargas pesadas, tamanhos grandes e requisitos de alta precisão, como aviação, fabricação de automóveis, moldes de grande porte e indústrias de construção naval. Embora ocupe uma grande área e exija altos requisitos de sincronização de motores, apresenta vantagens óbvias em estabilidade e precisão na produção em larga escala e alta velocidade.
3.2 Máquinas-ferramentas cantilever
É mais adequado para usinagem de precisão e cortes superficiais complexos de peças de pequeno e médio porte, especialmente em oficinas com espaço limitado ou alimentação multidirecional. Possui estrutura compacta e alta flexibilidade, simplificando a manutenção e a integração da automação, proporcionando vantagens óbvias de custo e eficiência para a produção de testes de moldes, desenvolvimento de protótipos e produção de lotes de pequeno e médio porte.
4. Considerações sobre o sistema de controle e manutenção
4.1 Sistema de controle
1) As máquinas-ferramentas de pórtico geralmente contam com sistemas CNC de alta precisão e algoritmos de compensação para garantir a sincronização dos dois motores, garantindo que a viga transversal não fique desalinhada durante movimentos de alta velocidade, mantendo assim a precisão do processamento.
2) As máquinas-ferramentas cantilever dependem menos de controle síncrono complexo, mas exigem tecnologia de monitoramento e compensação em tempo real mais precisa em termos de resistência à vibração e equilíbrio dinâmico para garantir que não haverá erros devido à vibração e mudanças no centro de gravidade durante o processamento a laser.
4.2 Manutenção e Economia
1) O equipamento de pórtico possui uma estrutura grande e muitos componentes, portanto, a manutenção e a calibração são relativamente complexas. Inspeções rigorosas e medidas de prevenção de poeira são necessárias para uma operação a longo prazo. Ao mesmo tempo, o desgaste e o consumo de energia causados pela operação em altas cargas não podem ser ignorados.
2) Os equipamentos cantilever possuem estrutura mais simples, menores custos de manutenção e modificação, sendo mais adequados para fábricas de pequeno e médio porte e necessidades de transformação de automação. No entanto, a exigência de desempenho dinâmico em alta velocidade também exige atenção ao projeto e à manutenção da resistência à vibração e da estabilidade a longo prazo da plataforma.
5. Resumo
Leve todas as informações acima em consideração:
1) Estrutura e movimento
A estrutura do pórtico é semelhante a uma "porta" completa. Utiliza colunas duplas para acionar a viga transversal. Possui maior rigidez e capacidade para lidar com peças de grande porte, mas a sincronização e o espaço no piso são questões que precisam de atenção;
A estrutura cantilever adota um design cantilever unilateral. Embora a faixa de processamento seja limitada, possui uma estrutura compacta e alta flexibilidade, o que favorece a automação e o corte em vários ângulos.
2) Vantagens do processamento e cenários aplicáveis
O tipo pórtico é mais adequado para áreas grandes, peças grandes e necessidades de produção em lote de alta velocidade, e também é adequado para ambientes de produção que podem acomodar um grande espaço no chão e têm condições de manutenção correspondentes;
O tipo cantilever é mais adequado para processar superfícies complexas de pequeno e médio porte, além de ser adequado para ocasiões com espaço limitado e busca de alta flexibilidade e baixos custos de manutenção.
De acordo com os requisitos específicos de processamento, tamanho da peça, orçamento e condições de fábrica, engenheiros e fabricantes devem avaliar as vantagens e desvantagens ao selecionar máquinas-ferramentas e escolher o equipamento que melhor se adapta às condições reais de produção.
Horário da publicação: 14/04/2025
