Jakie są trzy główne typy bramowych maszyn CNC?

Kupując bramową maszynę CNC, wielu kupujących najpierw porównuje przesuw osi, rozmiar stołu, moc wrzeciona i sterowanie CNC. Jednak konstrukcja konstrukcyjna maszyny jest równie ważna, ponieważ wpływa na nośność, powierzchnię podłogi, dokładność obróbki, wymagania instalacyjne i całkowitą inwestycję.

Bramowe maszyny CNC są szeroko stosowane do obróbki dużych form, podstaw maszyn, części konstrukcyjnych, sprzętu energetycznego, komponentów lotniczych i innych detali, które są zbyt duże lub ciężkie dla standardowego pionowego centrum obróbkowego.

Chociaż producenci mogą używać różnych nazw modeli, większość przemysłowych maszyn CNC można podzielić na trzy praktyczne typy konstrukcyjne:

• Centra obróbcze ze stałymi-suwnicami belkowymi.
• Ruchome-bramowe lub ruchome-centra obróbcze z kolumnami.
• Wysoce-precyzyjne-maszyny bramowe.

Każda konstrukcja ma swoje zalety i ograniczenia. Najdroższa maszyna niekoniecznie jest najodpowiedniejsza. Należy wybrać konstrukcję w zależności od rozmiaru przedmiotu obrabianego, wagi, materiału, wymaganej dokładności, procesu obróbki i dostępnej przestrzeni warsztatowej.

Co to jest bramowa maszyna CNC?

Bramowa maszyna CNC to duże centrum obróbcze zbudowane wokół dwóch pionowych kolumn i poziomej belki poprzecznej. Razem te komponenty tworzą-strukturę w kształcie portalu nad obszarem roboczym.

Wrzeciono porusza się wzdłuż belki poprzecznej i wykonuje operacje takie jak frezowanie, wiercenie, wytaczanie, gwintowanie, rozwiercanie i obróbka konturowa. W zależności od konfiguracji maszyny może ona również wykorzystywać głowice kątowe, głowice przedłużające lub pięcioosiowe głowice frezarskie-do obróbki wielu stron przedmiotu obrabianego.

W porównaniu z konwencjonalnym pionowym centrum obróbczym, acentrum obróbcze bramowezwykle zapewnia:

• Większy zakres obróbki
• Większy odstęp między kolumnami
• Większa sztywność konstrukcji
• Większa nośność stołu
• Lepsze wsparcie dla dużych detali
• Więcej opcji obróbki-wielu powierzchni
• Większa wydajność-ciężkiego cięcia

Główną różnicą konstrukcyjną pomiędzy maszynami bramowymi jest to, która część porusza się podczas obróbki. Stół, rama suwnicy, szyna poprzeczna i system wrzecion mogą być rozmieszczone w różny sposób, tworząc różne charakterystyki wydajności.

Porównanie trzech typów bramowych maszyn CNC

Naprawiono-centrum obróbcze suwnicy belkowej

Centrum obróbcze ze stałą belką suwnicową wykorzystuje dwie stałe kolumny i nieruchomą belkę poprzeczną do utworzenia ramy suwnicy. Stół roboczy zwykle porusza się wzdłużnie wzdłuż osi X-. Siodło wrzeciona porusza się w poprzek belki wzdłuż osi Y-, podczas gdy siłownik lub głowica wrzeciona porusza się pionowo wzdłuż osi Z-.

Jest to jedna z najczęściej stosowanych konstrukcji bramowych, ponieważ jej konstrukcja jest dojrzała, praktyczna i stosunkowo ekonomiczna.

Zalety maszyny bramowej-z nieruchomą belką

Główną zaletą suwnicy-z belką stałą jest jej niższa inwestycja początkowa.

Ponieważ kolumny i belka poprzeczna pozostają nieruchome, maszyna nie musi przesuwać i synchronizować całej ramy suwnicy. Jej konstrukcja mechaniczna, układ napędowy, proces montażu i wymagania dotyczące sterowania są na ogół mniej złożone niż w przypadku dużej ruchomej-maszyny bramowej.

Stała konstrukcja może również zapewnić dobrą sztywność podczas ogólnych operacji frezowania, wiercenia, wytaczania i obróbki zgrubnej. Wielu producentom form i fabrykom zajmującym się obróbką ogólną zapewnia odpowiednią równowagę między ceną, sztywnością, dokładnością i produktywnością.

Maszyna bramowa-z belką stałą jest powszechnie używana do przetwarzania:

• Formy wtryskowe
• Formy-odlewnicze
• Podstawy maszyn
• Obudowy skrzyni biegów
• Duże stalowe płyty
• Oprzyrządowanie samochodowe
• Ogólne części mechaniczne
• Odlewy średniej-wielkości
• Spawane elementy konstrukcyjne

Jeśli rozmiar i waga przedmiotu obrabianego mieszczą się w stosunkowo stabilnym zakresie, ta konstrukcja jest często-najbardziej opłacalnym wyborem.

Ograniczenia maszyny bramowej-z nieruchomą belką

Jego głównym ograniczeniem jest to, że stół roboczy i przedmiot obrabiany poruszają się razem.

W miarę jak obrabiany przedmiot staje się cięższy, układ napędowy maszyny musi przenosić znacznie większą masę całkowitą. Masa stołu, masa osprzętu i masa przedmiotu obrabianego wpływają na przyspieszanie i zwalnianie, reakcję na pozycjonowanie, obciążenie prowadnicy i-długoterminową wydajność mechaniczną.

Z tego powodu nośności maszyny-z belką stałą nie można ocenić jedynie na podstawie wymiarów tabeli.

Powinieneś także sprawdzić:

• Maksymalne dopuszczalne obciążenie stołu
• Wymagania dotyczące rozkładu obciążenia
• Konstrukcja łóżka maszyny
• Typ i rozmiar prowadnicy
• Śruba kulowa lub pojemność napędu
• Środek ciężkości przedmiotu obrabianego
• Przyspieszenie osi X-
• Wymagania fundamentowe

Ruchomy stół zwiększa również całkowitą długość maszyny. Łóżko musi zapewniać wystarczający przesuw, aby stół mógł poruszać się wzdłuż całej osi X-.

Na przykład maszyna bramowa o przesuwie osi X- około czterech metrów może wymagać całkowitej długości instalacji przekraczającej osiem metrów, w zależności od długości stołu, osłon, przenośnika wiórów, szafki elektrycznej i odstępu konserwacyjnego.

Dlatego przed zatwierdzeniem planu warsztatu należy poprosić o kompletny układ maszyny.

Kiedy warto wybrać suwnicę-z belką stałą?

Centrum obróbcze ze stałą belką bramową jest odpowiednie, gdy:

• Ciężar przedmiotu obrabianego mieści się w dopuszczalnym obciążeniu stołu
• Długość przedmiotu obrabianego nie jest zbyt duża.
• Masz wystarczająco dużo miejsca na podłodze, aby móc przesuwać stół.
• Potrzebujesz zarówno możliwości obróbki zgrubnej, jak i wykańczającej.
• Chcesz kontrolować początkową inwestycję w maszynę.
• Twoja produkcja obejmuje głównie obróbkę-trzyosiową lub 3+2-osiową.

W przypadku standardowych form, komponentów maszyn oraz średnich- i-części przemysłowych jest to zazwyczaj pierwsza konstrukcja bramowa, którą warto rozważyć.

Przenoszenie-centrum obróbczego suwnicy kolumnowej

Centrum obróbcze z ruchomą-kolumną wykorzystuje nieruchomy stół roboczy, podczas gdy kolumny suwnicy i belka poprzeczna poruszają się wzdłuż osi X-. Siodło wrzeciona porusza się w poprzek belki poprzecznej wzdłuż osi Y-, podczas gdy siłownik wrzeciona porusza się pionowo wzdłuż osi Z-. Ponieważ przedmiot obrabiany pozostaje nieruchomy podczas obróbki, konstrukcja ta nadaje się szczególnie do długich, ciężkich lub elementów o nieregularnym kształcie.

W porównaniu z maszyną z ruchomym-stołem, suwnica z ruchomą-kolumną nie musi przyspieszać i zwalniać obrabianego przedmiotu razem ze stołem. Jednak rzeczywista nośność nadal zależy od stołu roboczego, fundamentu, obciążenia podłogi, konstrukcji maszyny i metody podparcia przedmiotu obrabianego.

Zalety maszyny-z ruchomą kolumną

Główną zaletą maszyny bramowej-z ruchomą kolumną jest nieruchomy stół roboczy. Ponieważ przedmiot obrabiany nie porusza się podczas obróbki, maszyna może pomieścić cięższe i dłuższe części, zmniejszając jednocześnie wpływ ciężaru przedmiotu obrabianego na ruch osi.

Konstrukcja ta zapewnia również elastyczny załadunek i rozładunek. Długie przedmioty można układać bezpośrednio na stole, a niektóre maszyny mogą wykorzystywać oddzielne strefy robocze do obróbki i ustawiania przedmiotu obrabianego. W przypadku długiego przesuwu osi X-stały stół może również zmniejszyć całkowitą długość instalacji w porównaniu ze strukturą ruchomego-stołów.

Centrum obróbcze z ruchomą-kolumną oferuje kilka praktycznych korzyści:

• Nadaje się do długich i ciężkich przedmiotów
• Brak ruchu detalu podczas obróbki
• Elastyczny załadunek i wsparcie przedmiotu obrabianego
• Bardziej spójna reakcja osi pod różnymi obciążeniami
• Nadaje się do wydłużonego przesuwu osi X-
• Potencjał dla podzielonych stref pracy

Dlaczego maszyna-z ruchomą kolumną jest droższa?

Maszyna portalowa z ruchomymi-kolumnami zazwyczaj kosztuje więcej, ponieważ jej kolumny i belka poprzeczna tworzą duży ruchomy zespół. Obie strony muszą poruszać się dokładnie i zachować synchronizację podczas całego skoku osi X-.

Wiele dużych modeli wykorzystuje podwójne serwomotory, podwójne-systemy napędowe, przekładnię zębatkową-i-zębatkę, wagi liniowe i elektroniczną synchronizację suwnicy. Jeśli obie strony nie poruszają się równomiernie, w maszynie może wystąpić błąd odchylenia, nierówne obciążenie prowadnicy, odchylenie pozycjonowania lub naprężenia strukturalne.

Dodatkowe koszty mogą wynikać z:

• Większe serwomotory i układy napędowe
• Dwuosiowa synchronizacja elektroniczna-
• Wysoko-precyzyjna przekładnia zębatkowa-i-zębnik
• Liniowe sprzężenie zwrotne
• Bardziej wymagający montaż prowadnic
• Zaawansowane funkcje sterowania CNC
• Kompleksowe prace fundamentowe i wyrównawcze
• Kalibracja lasera na długim przesuwie

Wyższa cena odzwierciedla zatem nie tylko większą konstrukcję, ale także dodatkowe wymagania dotyczące kontroli, sprzężenia zwrotnego, instalacji i kalibracji.

Typowe zastosowania-maszyn bramowych z ruchomymi kolumnami

Centra obróbcze-z ruchomymi kolumnami wybierane są głównie do dużych części, które są zbyt ciężkie, długie lub trudne do wydajnego przemieszczania na konwencjonalnym stole ruchomym.

Typowe zastosowania obejmują:

• Elementy kolejowe
• Sprzęt-energii wiatrowej
• Konstrukcje stoczniowe
• Duże łóżka i ramy maszynowe
• Części maszyn budowlanych
• Sprzęt-wytwarzający energię
• Długie konstrukcje spawane
• Elementy konstrukcyjne przemysłu lotniczego
• Duże formy i matryce
• Ciężkie odlewy przemysłowe

Centrum obróbcze z ruchomą-kolumną bramową należy rozważyć, gdy masa obrabianego przedmiotu, wydłużony-przesuw osi X, elastyczność załadunku lub wykorzystanie przestrzeni-warsztatu są ważniejsze niż osiągnięcie najniższej początkowej ceny maszyny.

Wysoko-precyzyjna maszyna bramowa-typu

W-precyzyjnej maszynie mostowej-wykorzystuje się sztywny most lub konstrukcję portalową wokół obszaru roboczego. Ruchy osi głównej i wrzeciona są umieszczone nad obrabianym przedmiotem.

W zależności od konstrukcji most może pozostać nieruchomy lub poruszać się wzdłuż jednej osi. Siodełko wrzeciona, tłok, głowica obrotowa lub szyna poprzeczna uzupełniają pozostałe ruchy.

Obrabiarki te są często używane do obróbki-z dużą-prędkością i{1}}dokładnością oraz do obróbki pięcioosiowej-. Są one szczególnie powszechne w małych i średnich-zastosowaniach precyzyjnych, chociaż dostępne są także duże maszyny typu mostowego.

Zalety mostu precyzyjnego-Struktura typu

Główną korzyścią jest możliwość utworzenia krótkiej i stosunkowo symetrycznej ścieżki siły pomiędzy punktem skrawania a konstrukcją maszyny.

Gdy most, kolumny, podstawa i układ osi są odpowiednio zaprojektowane, maszyna może zapewnić dobrą sztywność, stabilny ruch dynamiczny i kontrolowane odkształcenie.

Maszyny typu most precyzyjny- mogą również wykorzystywać:

• Symetryczne konstrukcje maszyn
• Wrzeciona silników-wysokoobrotowych
• Bezpośrednie-osie obrotowe z napędem
• Skale liniowe
• Prowadnice o wysokiej-dokładności
• Układy chłodzenia wrzecion
• Chłodzenie śruby kulowej
• Kompensacja termiczna
• Kompensacja dokładności objętościowej
• Zaawansowane sterowanie CNC w pięciu-osiach

Te konfiguracje pomagają maszynie zachować dokładność konturu i jakość powierzchni podczas złożonych ruchów wieloosiowych.

Ograniczenia maszyn typu Bridge-

Precyzja nie wynika tylko z kształtu maszyny.

Konstrukcja typu mostu-zwykle wymaga-komponentów wyższej jakości, dokładniejszego montażu, ściślejszej kontroli termicznej i bardziej zaawansowanej kalibracji. System CNC i osie obrotowe muszą również zapewniać wymaganą wydajność interpolacji i pozycjonowania.

Dlatego-precyzyjna maszyna mostowa-może kosztować znacznie więcej niż standardowa trzy-osiowa suwnica-ze stałą belką.

Fundament, temperatura warsztatu, oprzyrządowanie, warunki skrawania, konstrukcja osprzętu i możliwości operatora mogą również mieć wpływ na końcowy wynik obróbki.

Typowe zastosowania

Mostowe-i precyzyjne maszyny bramowe są szeroko stosowane w:

• Części konstrukcyjne przemysłu lotniczego
• Wirniki
• Formy precyzyjne
• Złożone zakrzywione powierzchnie
• Prototypy samochodowe
• Elementy aluminiowe
• Części medyczne
• Składniki energii
• Obróbka matryc-z dużą szybkością
• Obróbka pięcioosiowa-wieloosiowa-powierzchniowa

Czy maszyny bramowe powyżej sześciu metrów zawsze się poruszają?

Nie zawsze. W miarę wzrostu przesuwu osi X- i masy przedmiotu obrabianego, konstrukcja ruchomej-suwnicy staje się bardziej praktyczna, ponieważ maszyna nie musi przesuwać bardzo długiego i ciężkiego przedmiotu obrabianego. Dlatego wiele dużych maszyn z długim przesuwem osi X- wykorzystuje stacjonarny stół i ruchomą bramę.

Jednak sześć metrów nie jest uniwersalną granicą techniczną.

Niektórzy producenci oferują maszyny-z ruchomym stołem o przesuwie większym niż sześć metrów, podczas gdy inni stosują konstrukcje-bramowe z ruchomym stołem o krótszych długościach przesuwu. Ostateczny projekt zależy od obciążenia przedmiotu obrabianego, szerokości maszyny, pożądanej dokładności, powierzchni, procesu produkcyjnego i platformy inżynieryjnej producenta.

Nie należy dobierać konstrukcji wyłącznie na podstawie długości osi. Należy ocenić łącznie wymagania dotyczące przedmiotu obrabianego i obróbki.

Jak wybrać odpowiednią maszynę CNC suwnicową

Aby wybrać odpowiednią konstrukcję suwnicy, zacznij od przedmiotu obrabianego, a nie od arkusza specyfikacji maszyny.

1. Wymiary przedmiotu obrabianego

Potwierdź maksymalną długość, szerokość i wysokość obrabianego przedmiotu. Skok maszyny musi być wystarczający, ale należy również sprawdzić odległość między kolumnami, odległość wrzeciona-od-stołu, długość narzędzia, wysokość mocowania i przestrzeń mocowania głowicy.

2. Masa przedmiotu obrabianego

Masa przedmiotu obrabianego ma bezpośredni wpływ na konstrukcję stołu, prowadnice, napędy, fundament i sprzęt załadowczy.

Jeśli obrabiany przedmiot jest wyjątkowo ciężki, bardziej odpowiednia może być konstrukcja suwnicy ze stałym-stołem ruchomym- niż maszyna ze stołem ruchomym.

3. Materiał przedmiotu obrabianego

Stal, żeliwo, aluminium, tytan i materiały kompozytowe wymagają różnych charakterystyk wrzeciona.

Obróbka zgrubna ciężkiej stali i żeliwa-z reguły wymaga wyższego momentu obrotowego i sztywności konstrukcyjnej. Obróbka aluminium i przemysłu lotniczego może wymagać większej prędkości wrzeciona i szybszego ruchu osi.

4. Proces obróbki

Wyjaśnij, czy maszyna będzie wykonywać obróbkę zgrubną, wykańczającą, wiercenie, wytaczanie, gwintowanie, kształtowanie czy obróbkę-wielostronną.

Maszyna zoptymalizowana pod kątem ciężkiego cięcia może nie zapewniać takiej samej wydajności dynamicznej jak maszyna precyzyjna-o dużej prędkości.

5. Wymagania dotyczące dokładności

Nie należy mylić dokładności pozycjonowania maszyny z dokładnością części końcowej.

Dokładność części zależy również od oprzyrządowania, osprzętu, temperatury, stanu materiału, parametrów skrawania, programowania i metod pomiaru. Przed złożeniem zamówienia należy uzgodnić standard odbioru maszyny i warunki testów.

Wniosek

Maszyny CNC typu-z nieruchomą belką, z ruchomą-suwnicą i mostem precyzyjnym- są przeznaczone do różnych warunków produkcyjnych. Suwnica ze stałą-belką jest zwykle-opłacalnym wyborem w przypadku standardowych dużych form i komponentów mechanicznych w kontrolowanym zakresie wagowym. Ruchoma-maszyna bramowa jest bardziej odpowiednia w przypadku wyjątkowo ciężkich, długich lub-trudnych-przemieszczania elementów obrabianych, ponieważ jej stół pozostaje nieruchomy. Precyzyjna maszyna mostowa-koncentruje się bardziej na wydajności dynamicznej, dokładności konturu, jakości powierzchni i złożonej obróbce pięcioosiowej. Przed wyborem modelu należy porównać wymiary detalu, wagę, materiał, tolerancję, proces obróbki i dostępną przestrzeń warsztatową. Jeśli podasz rysunek części i wymagania produkcyjne, GreatCNC może pomóc Ci porównać odpowiednie rozwiązania maszyn CNC bramowych i określić, która konstrukcja lepiej pasuje do Twojego zastosowania.