سه نوع اصلی ماشین های CNC گانتری چیست؟

هنگام خرید یک دستگاه CNC دروازه ای، بسیاری از خریداران ابتدا حرکت محور، اندازه جدول، قدرت اسپیندل و کنترل CNC را مقایسه می کنند. با این حال، طراحی ساختاری دستگاه به همان اندازه مهم است زیرا بر ظرفیت بار، فضای کف، دقت ماشین‌کاری، الزامات نصب و سرمایه‌گذاری کل تأثیر می‌گذارد.

ماشین‌های CNC Gantry به طور گسترده برای پردازش قالب‌های بزرگ، پایه‌های ماشین، قطعات ساختاری، تجهیزات انرژی، اجزای هوافضا و سایر قطعات کاری که برای یک مرکز ماشین‌کاری عمودی استاندارد بسیار بزرگ یا سنگین هستند، استفاده می‌شود.

اگرچه سازندگان ممکن است از نام‌های مدل متفاوتی استفاده کنند، اکثر ماشین‌های CNC دروازه‌ای صنعتی را می‌توان به سه نوع ساختاری عملی تقسیم کرد:

• مراکز ماشینکاری زیر بشکهای پرتو ثابت-.
• متحرک-گنتری یا متحرک-مرکز ماشینکاری ستون.
• ماشین‌های دروازه‌ای{0}پل دقیق-نوع بالا.

هر سازه ای مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد. گران ترین ماشین لزوما مناسب ترین دستگاه نیست. شما باید ساختار را با توجه به اندازه قطعه کار، وزن، مواد، دقت مورد نیاز، فرآیند ماشینکاری و فضای کارگاه موجود انتخاب کنید.

دستگاه CNC گانتری چیست؟

ماشین CNC دروازه ای یک مرکز ماشینکاری بزرگ است که در اطراف دو ستون عمودی و یک تیر متقاطع افقی ساخته شده است. این اجزا با هم یک ساختار پورتال-شکل را بر روی ناحیه کار تشکیل می دهند.

دوک در امتداد تیر متقاطع حرکت می‌کند و عملیات‌هایی مانند فرز، حفاری، حفاری، ضربه زدن، ریمینگ و ماشین‌کاری کانتور را انجام می‌دهد. بسته به پیکربندی دستگاه، ممکن است از سرهای زاویه ای، سرهای کششی یا پنج محور فرز برای ماشینکاری چند ضلع قطعه کار استفاده کند.

در مقایسه با یک مرکز ماشینکاری عمودی معمولی، الفمرکز ماشینکاری دروازه ایبه طور معمول ارائه می دهد:

• یک پاکت ماشینکاری بزرگتر
• فاصله بیشتر بین ستون ها
• استحکام ساختاری بالاتر
• ظرفیت بارگذاری میز بیشتر
• پشتیبانی بهتر برای قطعات کار بزرگ
• گزینه های بیشتر برای ماشینکاری چند{0}چهره
• قابلیت برش سنگین-بالا

تفاوت ساختاری اصلی بین ماشین های دروازه ای این است که کدام قطعه در حین ماشین کاری حرکت می کند. میز، قاب دروازه ای، کراس ریل و سیستم اسپیندل می توانند به طور متفاوتی چیده شوند و ویژگی های عملکردی متفاوتی ایجاد کنند.

مقایسه سه نوع دستگاه CNC دروازه ای

ثابت-مرکز ماشینکاری گنتری تیر

مرکز ماشین‌کاری زیر بشکهای{0}}تیر ثابت از دو ستون ثابت و یک تیر متقاطع ثابت برای تشکیل قاب دروازه استفاده می‌کند. میز کار معمولاً به صورت طولی در امتداد محور X حرکت می کند. زین دوک در طول تیر در امتداد محور Y- حرکت می کند، در حالی که رم یا سر دوک به صورت عمودی در امتداد محور Z- حرکت می کند.

این یکی از پرکاربردترین سازه های دروازه ای است زیرا طراحی آن بالغ، کاربردی و نسبتاً اقتصادی است.

مزایای یک ماشین دروازه ای ثابت-

مزیت اصلی زیر بشکهای ثابت-پرتو، سرمایه گذاری اولیه کمتر آن است.

از آنجایی که ستون ها و تیرهای متقاطع ثابت می مانند، ماشین نیازی به حرکت و همگام سازی کل قاب دروازه ای ندارد. طراحی مکانیکی، سیستم درایو، فرآیند مونتاژ و الزامات کنترل آن معمولاً پیچیده‌تر از ماشین‌های دروازه‌ای متحرک- بزرگ است.

ساختار ثابت همچنین می تواند استحکام خوبی را برای عملیات فرزکاری، حفاری، حفاری و خشن کردن عمومی فراهم کند. برای بسیاری از تولید کنندگان قالب و کارخانه های ماشینکاری عمومی، تعادل مناسبی بین قیمت، استحکام، دقت و بهره وری ارائه می دهد.

معمولاً از یک-ماشین دروازه‌ای با پرتو ثابت برای پردازش استفاده می‌شود:

• قالب های تزریق
• قالب‌های ریخته‌گری{0}}
• پایه های ماشین
• محفظه های گیربکس
• صفحات فولادی بزرگ
• ابزارآلات خودرو
• قطعات مکانیکی عمومی
• ریخته گری-اندازه متوسط
• اجزای سازه جوش داده شده

اگر اندازه و وزن قطعه کار شما در یک محدوده نسبتاً ثابت باقی بماند، این ساختار اغلب مقرون به صرفه‌ترین-انتخاب است.

محدودیت‌های یک ماشین دروازه‌ای ثابت-

محدودیت اصلی آن این است که میز کار و قطعه کار با هم حرکت می کنند.

همانطور که قطعه کار سنگین تر می شود، سیستم محرک ماشین باید جرم کل بسیار بیشتری را حرکت دهد. وزن میز، وزن ثابت و وزن قطعه کار همگی بر شتاب، کاهش سرعت، پاسخ موقعیت، بارگذاری راهنما و عملکرد مکانیکی طولانی مدت تأثیر می‌گذارند.

به همین دلیل، ظرفیت بار یک ماشین تیر ثابت را نمی توان تنها با نگاه کردن به ابعاد جدول ارزیابی کرد.

همچنین باید بررسی کنید:

• حداکثر بار مجاز جدول
• الزامات توزیع بار
• ساختار تخت ماشین
• نوع و اندازه راهنما
• ظرفیت پیچ یا درایو
• مرکز ثقل قطعه کار
• شتاب محور X
• الزامات پایه

میز متحرک نیز طول کل دستگاه را افزایش می دهد. تخت باید مسیر کافی را برای حرکت میز در امتداد محور کامل X- فراهم کند.

به عنوان مثال، یک ماشین دروازه ای با حدود چهار متر حرکت محور X ممکن است به طول نصب کلی بیش از هشت متر نیاز داشته باشد، بسته به طول میز، محافظ، نوار نقاله تراشه، کابینت الکتریکی و فاصله نگهداری آن.

بنابراین باید قبل از تأیید طرح کارگاه خود، یک طرح کامل ماشین را درخواست کنید.

چه زمانی باید یک دروازه‌ای ثابت-پرتو انتخاب کنید؟

یک مرکز ماشینکاری زیر بشکهای ثابت-پرتو زمانی مناسب است:

• وزن قطعه کار شما در محدوده بار مجاز جدول است
• طول قطعه کار بسیار زیاد نیست.
• شما فضای کافی برای جابجایی میز دارید.
• شما هم به قابلیت خشن کردن و هم به قابلیت تکمیل نیاز دارید.
• شما می خواهید سرمایه گذاری اولیه ماشین را کنترل کنید.
• تولید شما عمدتاً ماشینکاری سه محوره یا 3+2-محور است.

برای قالب های استاندارد، اجزای ماشین، و قطعات صنعتی متوسط-تا-، این معمولاً اولین ساختار دروازه ای است که ارزش بررسی دارد.

متحرک-مرکز ماشینکاری گنتری ستون

مرکز ماشینکاری زیر بشکهای ستون متحرک از یک میز کار ثابت استفاده می کند در حالی که ستون های دروازه ای و تیرهای متقاطع در امتداد محور X حرکت می کنند. زین دوک در طول تیر متقاطع در امتداد محور Y- حرکت می‌کند، در حالی که قوچ دوک به صورت عمودی در امتداد محور Z- حرکت می‌کند. از آنجایی که قطعه کار در طول ماشین کاری ثابت می ماند، این ساختار به ویژه برای اجزای بلند، سنگین یا نامنظم مناسب است.

در مقایسه با یک دستگاه میز متحرک، یک دروازه ستونی متحرک نیازی به شتاب و کاهش سرعت قطعه کار همراه با میز ندارد. با این حال، ظرفیت بار واقعی هنوز به میز کار، فونداسیون، بارگذاری کف، ساختار دستگاه و روش پشتیبانی قطعه کار بستگی دارد.

مزایای یک ماشین دروازه ای متحرک-

مزیت اصلی یک -ماشین دروازه‌ای ستون متحرک میز کار ثابت آن است. از آنجایی که قطعه کار در حین ماشینکاری حرکت نمی کند، دستگاه می تواند قطعات سنگین تر و طولانی تر را در خود جای دهد و در عین حال تأثیر وزن قطعه کار بر حرکت محور را کاهش دهد.

این ساختار همچنین بارگیری و تخلیه انعطاف پذیر را فراهم می کند. قطعات کار طولانی را می توان مستقیماً روی میز قرار داد و برخی از ماشین ها می توانند از مناطق کاری جداگانه برای ماشینکاری و راه اندازی قطعه کار استفاده کنند. برای سفرهای طولانی در محور X، میز ثابت همچنین می‌تواند طول کل نصب را در مقایسه با ساختار میز متحرک کاهش دهد.

مرکز ماشینکاری زیر بشکهای ستون متحرک- چندین مزیت عملی دارد:

• مناسب برای قطعات کار طولانی و سنگین
• بدون حرکت قطعه کار در حین ماشینکاری
• بارگیری انعطاف پذیر و پشتیبانی قطعه کار
• پاسخ محور سازگارتر تحت بارهای مختلف
• مناسب برای سفرهای طولانی محور X-
• پتانسیل برای مناطق کاری تقسیم شده

چرا ماشین دروازه‌ای متحرک-ستون گران‌تر است؟

یک ماشین دروازه‌ای ستون متحرک معمولاً هزینه بیشتری دارد زیرا ستون‌ها و تیرهای متقاطع آن مجموعه متحرک بزرگی را تشکیل می‌دهند. هر دو طرف باید با دقت حرکت کنند و در طول حرکت کامل محور X-همگام باقی بمانند.

بسیاری از مدل‌های بزرگ از موتورهای سروو دوگانه، سیستم‌های دوگانه-درایو، انتقال قفسه-و-پینیون، مقیاس‌های خطی، و همگام‌سازی دروازه‌ای الکترونیکی استفاده می‌کنند. اگر دو طرف به طور مداوم حرکت نکنند، دستگاه ممکن است با خطای انحراف، بارگذاری ناهموار راهنما، انحراف موقعیت یا تنش ساختاری مواجه شود.

هزینه اضافی ممکن است ناشی از:

• سروو موتورها و سیستم های محرک بزرگتر
• همگام سازی الکترونیکی دو محوره-
• گیربکس-دقت بالا-و-گیربکس پینیون
• بازخورد مقیاس خطی
• نصب راهنمای سخت تر
• توابع کنترل پیشرفته CNC
• کار پیچیده فونداسیون و تراز
• کالیبراسیون لیزر در سفرهای طولانی

بنابراین قیمت بالاتر نه تنها ساختار بزرگتر بلکه کنترل اضافی، بازخورد، نصب و نیازهای کالیبراسیون را منعکس می کند.

کاربردهای معمولی -ماشین‌های دروازه‌ای ستونی متحرک

مراکز ماشینکاری زیر بشکهای ستونی متحرک عمدتاً برای قطعات بزرگی انتخاب می‌شوند که خیلی سنگین، طولانی هستند یا به سختی می‌توان آن‌ها را به طور موثر روی میز متحرک معمولی جابه‌جا کرد.

کاربردهای معمولی عبارتند از:

• اجزای راه آهن
• تجهیزات انرژی باد
• سازه های کشتی سازی
• تخت و فریم ماشینی بزرگ
• قطعات ماشین آلات ساختمانی
• تجهیزات تولید برق-
• سازه های جوشی بلند
• اجزای ساختاری هوافضا
• قالب های بزرگ و قالب می گیرد
• ریخته گری های صنعتی سنگین

زمانی که وزن قطعه کار، طول محور X-طول محور X، انعطاف پذیری بارگیری-استفاده از فضای کارگاه-مهمتر از دستیابی به کمترین قیمت اولیه دستگاه است، باید یک مرکز ماشینکاری زیر بشکهای متحرک را در نظر بگیرید.

ماشین دروازه‌ای-پل دقیق-نوع بالا

یک دستگاه-پل با دقت بالا-از یک پل سفت و سخت یا ساختار پورتال در اطراف محل کار استفاده می‌کند. محور اصلی و حرکات دوک در بالای قطعه کار مرتب شده اند.

بسته به طرح، پل ممکن است ثابت بماند یا در امتداد یک محور حرکت کند. زین دوک، قوچ، سر چرخشی یا کراس ریل سایر حرکات را تکمیل می کند.

این ماشین‌ها اغلب برای ماشین‌کاری با سرعت بالا، دقت بالا-و پنج محور استفاده می‌شوند. آنها به ویژه در کاربردهای دقیق کوچک و متوسط ​​رایج هستند، اگرچه ماشین‌های پل بزرگ نیز موجود هستند.

مزایای یک پل دقیق-ساختار نوع

مزیت اصلی، توانایی ایجاد یک مسیر نیروی کوتاه و نسبتا متقارن بین نقطه برش و ساختار دستگاه است.

هنگامی که پل، ستون ها، پایه و سیستم محور به درستی طراحی شوند، دستگاه می تواند استحکام خوبی، حرکت دینامیکی پایدار و تغییر شکل کنترل شده را ارائه دهد.

ماشین‌های نوع پل{0}دقیق نیز ممکن است از:

• سازه های ماشینی متقارن
• دوک‌های موتور با سرعت بالا-
• محورهای چرخشی مستقیم-
• مقیاس های خطی
• راهنماهای{0}}دقت بالا
• سیستم های خنک کننده اسپیندل
• خنک کننده بال اسکرو
• جبران حرارتی
• جبران دقت حجمی
• کنترل‌های پیشرفته CNC پنج محور-

این پیکربندی‌ها به ماشین کمک می‌کنند تا دقت کانتور و کیفیت سطح را در طول حرکت چند محوره پیچیده حفظ کند.

محدودیت‌های دستگاه‌های نوع پل-

دقت فقط از شکل دستگاه ناشی نمی شود.

یک ساختار{0}}پل معمولاً به اجزای{{1} درجه بالاتر، مونتاژ دقیق تر، کنترل حرارتی دقیق تر و کالیبراسیون پیشرفته تر نیاز دارد. سیستم CNC و محورهای چرخشی آن نیز باید عملکرد درون یابی و موقعیت یابی مورد نیاز را ارائه دهند.

بنابراین، یک دستگاه-پل با دقت بالا-می‌تواند به طور قابل توجهی بیشتر از یک-محور ثابت-سه محوره استاندارد هزینه داشته باشد.

فونداسیون، دمای کارگاه، ابزار، شرایط برش، طراحی فیکسچر و قابلیت اپراتور نیز می تواند بر نتیجه نهایی ماشین کاری تاثیر بگذارد.

برنامه های کاربردی معمولی

دستگاه‌های پل{0} و زیر بشکهای دقیق به طور گسترده برای موارد زیر استفاده می‌شوند:

• قطعات ساختاری هوافضا
• پروانه ها
• قالب های دقیق
• سطوح منحنی پیچیده
• نمونه های اولیه خودرو
• اجزای آلومینیومی
• قطعات پزشکی
• اجزای انرژی
• ماشینکاری قالب با سرعت بالا-
• ماشینکاری-چند محوری-

آیا ماشین های دروازه ای بالای شش متر همیشه از نوع متحرک هستند؟

نه همیشه. همانطور که حرکت محور X و وزن قطعه کار افزایش می‌یابد، ساختار دروازه‌ای متحرک عملی‌تر می‌شود زیرا دستگاه نیازی به جابجایی قطعه کار بسیار طولانی و سنگین ندارد. به همین دلیل است که بسیاری از ماشین‌های بزرگ با محور X{4}}طولانی از یک میز ثابت و زیر بشکهای متحرک استفاده می‌کنند.

با این حال، شش متر یک مرز فنی جهانی نیست.

برخی از تولیدکنندگان ماشین‌های میز متحرک-با حرکت بالای شش متر را ارائه می‌دهند، در حالی که برخی دیگر از سازه‌های متحرک-در طول سفر کوتاه‌تر استفاده می‌کنند. طراحی نهایی به بار قطعه کار، عرض دستگاه، دقت مورد نظر، فضای کف، فرآیند تولید و پلت فرم مهندسی سازنده بستگی دارد.

شما نباید سازه را فقط بر اساس طول محور انتخاب کنید. الزامات کامل قطعه کار و ماشینکاری باید با هم ارزیابی شوند.

نحوه انتخاب دستگاه CNC Gantry مناسب

برای انتخاب ساختار دروازه ای مناسب، به جای برگه مشخصات ماشین، از قطعه کار شروع کنید.

1. ابعاد قطعه کار

حداکثر طول، عرض و ارتفاع قطعه کار را تأیید کنید. مسیر ماشین باید کافی باشد، اما باید فاصله بین ستون‌ها، فاصله دوک-تا-میز، طول ابزار، ارتفاع دستگاه، و فضای اتصال سر را نیز بررسی کنید.

2. وزن قطعه کار

وزن قطعه کار تأثیر مستقیمی بر ساختار میز، راهنماها، درایوها، فونداسیون و تجهیزات بارگیری دارد.

اگر قطعه کار شما بسیار سنگین است، ممکن است یک طراحی{0}}میز متحرک- ثابت مناسب تر از یک دستگاه میز متحرک باشد.

3. مواد قطعه کار

فولاد، چدن، آلومینیوم، تیتانیوم و مواد کامپوزیت به ویژگی‌های اسپیندل متفاوتی نیاز دارند.

فولاد سنگین و چدن{0}}به طور کلی به گشتاور و استحکام ساختاری بالاتری نیاز دارند. ماشینکاری آلومینیوم و هوافضا ممکن است به سرعت اسپیندل بالاتر و حرکت محور سریعتر نیاز داشته باشد.

4. فرآیند ماشینکاری

مشخص کنید که آیا دستگاه زبر، تکمیل، سوراخ کاری، حفاری، ضربه زدن، کانتور کردن، یا ماشینکاری چند{0}صورتی را انجام می دهد یا خیر.

ماشینی که برای برش های سنگین بهینه شده است ممکن است عملکرد دینامیکی یکسانی با ماشین های دقیق-سرعت بالا نداشته باشد.

5. الزامات دقت

دقت موقعیت یابی دستگاه را با دقت قطعه نهایی اشتباه نگیرید.

دقت قطعه همچنین به ابزار، وسایل، دما، شرایط مواد، پارامترهای برش، برنامه ریزی و روش های اندازه گیری بستگی دارد. قبل از سفارش، باید در مورد استاندارد پذیرش دستگاه و شرایط تست به توافق برسید.

نتیجه گیری

ماشین های CNC از نوع ثابت-پرتو، متحرک-و پل دقیق-برای شرایط مختلف تولید طراحی شده اند. یک-تیر ثابت معمولاً یک انتخاب مقرون به صرفه برای قالب‌های بزرگ استاندارد و اجزای مکانیکی در محدوده وزن کنترل‌شده است. یک ماشین دروازه‌ای متحرک برای جابه‌جایی قطعات بسیار سنگین، طولانی یا سخت‌تر است زیرا میز آن ثابت می‌ماند. یک ماشین نوع پل دقیق{11}}بیشتر بر عملکرد دینامیکی، دقت کانتور، کیفیت سطح و ماشینکاری پیچیده پنج محور تمرکز می‌کند. قبل از انتخاب مدل، باید ابعاد قطعه کار، وزن، مواد، تحمل، فرآیند ماشینکاری و فضای کارگاه موجود را با هم مقایسه کنید. اگر شما نیازهای طراحی و تولید قطعه خود را ارائه می کنید، GreatCNC می تواند به شما کمک کند راه حل های مناسب دستگاه CNC دروازه ای را مقایسه کنید و تعیین کنید کدام ساختار با برنامه شما مطابقت دارد.