1. Cấu trúc và chế độ chuyển động
1.1 Cấu trúc cổng trục
1) Cấu trúc cơ bản và chế độ di chuyển
Toàn bộ hệ thống giống như một “cánh cửa”. Đầu xử lý laser di chuyển dọc theo dầm “gantry”, và hai động cơ dẫn động hai cột của gantry di chuyển trên ray dẫn hướng trục X. Dầm, là một thành phần chịu lực, có thể đạt được hành trình lớn, làm cho thiết bị gantry phù hợp để gia công các phôi có kích thước lớn.
2) Độ cứng và độ ổn định của kết cấu
Thiết kế hỗ trợ kép đảm bảo chùm tia chịu ứng suất đều và không dễ bị biến dạng, do đó đảm bảo độ ổn định của đầu ra laser và độ chính xác cắt, có thể đạt được định vị nhanh và phản ứng động để đáp ứng yêu cầu gia công tốc độ cao. Đồng thời, kiến trúc tổng thể của nó cung cấp độ cứng kết cấu cao, đặc biệt là khi gia công các phôi có kích thước lớn và dày.
1.2 Cấu trúc dầm
1) Cấu trúc cơ bản và chế độ di chuyển
Thiết bị dạng công xôn sử dụng cấu trúc dầm công xôn với giá đỡ một bên. Đầu xử lý laser được treo trên dầm, và bên kia được treo, tương tự như “cánh tay công xôn”. Nhìn chung, trục X được điều khiển bởi động cơ và thiết bị hỗ trợ di chuyển trên thanh dẫn hướng để đầu xử lý có phạm vi chuyển động lớn hơn theo hướng trục Y.
2) Cấu trúc nhỏ gọn và linh hoạt
Do thiếu hỗ trợ ở một bên trong thiết kế, cấu trúc tổng thể nhỏ gọn hơn và chiếm diện tích nhỏ. Ngoài ra, đầu cắt có không gian hoạt động lớn hơn theo hướng trục Y, có thể đạt được các hoạt động gia công phức tạp cục bộ sâu hơn và linh hoạt hơn, phù hợp với sản xuất thử nghiệm khuôn mẫu, phát triển xe nguyên mẫu và nhu cầu sản xuất đa dạng và đa biến số lượng nhỏ và vừa.
2. So sánh ưu điểm và nhược điểm
2.1 Ưu điểm và nhược điểm của máy công cụ cổng trục
2.1.1 Ưu điểm
1) Độ cứng kết cấu tốt và độ ổn định cao
Thiết kế hỗ trợ kép (một cấu trúc gồm hai cột và một dầm) làm cho nền tảng xử lý cứng nhắc. Trong quá trình định vị và cắt tốc độ cao, đầu ra laser rất ổn định và có thể đạt được quá trình xử lý liên tục và chính xác.
2) Phạm vi xử lý lớn
Việc sử dụng dầm chịu lực rộng hơn có thể gia công ổn định các phôi có chiều rộng hơn 2 mét hoặc thậm chí lớn hơn, phù hợp để gia công các phôi có kích thước lớn với độ chính xác cao trong ngành hàng không, ô tô, tàu thủy, v.v.
2.1.2 Nhược điểm
1) Vấn đề đồng bộ
Hai động cơ tuyến tính được sử dụng để truyền động hai cột. Nếu xảy ra sự cố đồng bộ hóa trong quá trình di chuyển tốc độ cao, dầm có thể bị lệch hoặc bị kéo chéo. Điều này không chỉ làm giảm độ chính xác khi xử lý mà còn có thể gây hư hỏng cho các bộ phận truyền động như bánh răng và thanh răng, tăng tốc độ mài mòn và tăng chi phí bảo trì.
2) Dấu chân lớn
Máy công cụ cổng trục có kích thước lớn và thường chỉ có thể nạp và dỡ vật liệu theo hướng trục X, điều này hạn chế tính linh hoạt của việc nạp và dỡ tự động và không phù hợp với những nơi làm việc có không gian hạn chế.
3) Bài toán hấp phụ từ
Khi sử dụng động cơ tuyến tính để truyền động trục X và thanh trục Y cùng lúc, từ tính mạnh của động cơ dễ dàng hấp thụ bột kim loại trên đường ray. Bụi và bột tích tụ lâu dài có thể ảnh hưởng đến độ chính xác vận hành và tuổi thọ của thiết bị. Do đó, các máy công cụ tầm trung đến cao cấp thường được trang bị nắp chống bụi và hệ thống loại bỏ bụi bàn để bảo vệ các bộ phận truyền động.
2.2 Ưu điểm và nhược điểm của máy công cụ Cantilever
2.2.1 Ưu điểm
1) Cấu trúc nhỏ gọn và diện tích chiếm dụng nhỏ
Do thiết kế giá đỡ một bên nên cấu trúc tổng thể đơn giản và nhỏ gọn hơn, thuận tiện sử dụng trong các nhà máy, xưởng có không gian hạn chế.
2) Độ bền cao và giảm thiểu các vấn đề đồng bộ hóa
Chỉ sử dụng một động cơ để dẫn động trục X sẽ tránh được vấn đề đồng bộ giữa nhiều động cơ. Đồng thời, nếu động cơ dẫn động từ xa hệ thống truyền động thanh răng và bánh răng, cũng có thể giảm được vấn đề hấp thụ bụi từ tính.
3) Cho ăn thuận tiện và chuyển đổi tự động dễ dàng
Thiết kế dạng công xôn cho phép máy công cụ nạp liệu từ nhiều hướng, thuận tiện cho việc ghép nối với robot hoặc các hệ thống vận chuyển tự động khác. Thích hợp cho sản xuất hàng loạt, đồng thời đơn giản hóa thiết kế cơ khí, giảm chi phí bảo trì và thời gian chết, đồng thời cải thiện giá trị sử dụng của thiết bị trong suốt vòng đời của nó.
4) Tính linh hoạt cao
Do không có cánh tay đỡ cản trở, trong cùng điều kiện kích thước máy công cụ, đầu cắt có không gian hoạt động lớn hơn theo hướng trục Y, có thể gần phôi hơn và thực hiện cắt và hàn tinh tế linh hoạt và cục bộ hơn, đặc biệt phù hợp cho sản xuất khuôn mẫu, phát triển nguyên mẫu và gia công chính xác các phôi vừa và nhỏ.
2.2.2 Nhược điểm
1) Phạm vi xử lý hạn chế
Do dầm ngang chịu lực của kết cấu dầm treo được treo nên chiều dài của dầm bị hạn chế (thường không phù hợp để cắt các phôi có chiều rộng lớn hơn 2 mét) và phạm vi gia công tương đối hạn chế.
2) Độ ổn định tốc độ cao không đủ
Cấu trúc hỗ trợ một mặt làm cho trọng tâm của máy công cụ bị lệch về phía hỗ trợ. Khi đầu xử lý di chuyển dọc theo trục Y, đặc biệt là trong các hoạt động tốc độ cao gần đầu treo, sự thay đổi trọng tâm của thanh ngang và mô-men xoắn làm việc lớn hơn có thể gây ra rung động và dao động, đặt ra thách thức lớn hơn đối với độ ổn định tổng thể của máy công cụ. Do đó, bệ máy cần có độ cứng và khả năng chống rung cao hơn để bù đắp cho tác động động này.
3. Thời gian nộp hồ sơ và gợi ý tuyển chọn
3.1 Máy công cụ Gantry
Áp dụng cho gia công cắt laser tải trọng lớn, kích thước lớn, yêu cầu độ chính xác cao như hàng không, sản xuất ô tô, khuôn mẫu lớn, đóng tàu. Mặc dù chiếm diện tích lớn, yêu cầu đồng bộ động cơ cao, nhưng có ưu điểm rõ ràng về độ ổn định và độ chính xác trong sản xuất quy mô lớn, tốc độ cao.
3.2 Máy công cụ dạng Cantilever
Phù hợp hơn cho gia công chính xác và cắt bề mặt phức tạp của các phôi vừa và nhỏ, đặc biệt là trong các xưởng có không gian hạn chế hoặc cấp liệu đa hướng. Nó có cấu trúc nhỏ gọn và tính linh hoạt cao, đồng thời đơn giản hóa việc bảo trì và tích hợp tự động hóa, mang lại lợi thế rõ ràng về chi phí và hiệu quả cho sản xuất thử nghiệm khuôn, phát triển nguyên mẫu và sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ.
4. Hệ thống kiểm soát và cân nhắc bảo trì
4.1 Hệ thống điều khiển
1) Máy công cụ cổng trục thường dựa vào hệ thống CNC có độ chính xác cao và thuật toán bù để đảm bảo đồng bộ hóa hai động cơ, đảm bảo thanh ngang không bị lệch trong quá trình di chuyển tốc độ cao, do đó duy trì độ chính xác khi gia công.
2) Máy công cụ dạng dầm ít dựa vào điều khiển đồng bộ phức tạp nhưng yêu cầu công nghệ giám sát và bù trừ thời gian thực chính xác hơn về khả năng chống rung và cân bằng động để đảm bảo không có lỗi do rung động và thay đổi trọng tâm trong quá trình gia công bằng laser.
4.2 Bảo trì và tiết kiệm
1) Thiết bị cổng trục có kết cấu lớn và nhiều thành phần, do đó việc bảo dưỡng và hiệu chuẩn tương đối phức tạp. Hoạt động lâu dài đòi hỏi phải kiểm tra nghiêm ngặt và các biện pháp phòng ngừa bụi. Đồng thời, không thể bỏ qua sự hao mòn và tiêu thụ năng lượng do hoạt động tải trọng cao gây ra.
2) Thiết bị dạng công xôn có cấu trúc đơn giản hơn, chi phí bảo dưỡng và cải tiến thấp hơn, phù hợp hơn với các nhà máy vừa và nhỏ và nhu cầu chuyển đổi tự động hóa. Tuy nhiên, yêu cầu về hiệu suất động tốc độ cao cũng có nghĩa là phải chú ý đến thiết kế và bảo trì khả năng chống rung và độ ổn định lâu dài của giường.
5. Tóm tắt
Hãy xem xét tất cả các thông tin trên:
1) Cấu trúc và chuyển động
Cấu trúc cổng trục giống như một “cánh cửa” hoàn chỉnh. Nó sử dụng hai cột để dẫn động thanh ngang. Nó có độ cứng cao hơn và khả năng xử lý các phôi có kích thước lớn, nhưng đồng bộ hóa và không gian sàn là những vấn đề cần chú ý;
Cấu trúc dạng công xôn áp dụng thiết kế dạng công xôn một bên. Mặc dù phạm vi gia công bị hạn chế nhưng cấu trúc nhỏ gọn và tính linh hoạt cao, có lợi cho việc tự động hóa và cắt nhiều góc.
2) Ưu điểm xử lý và các tình huống áp dụng
Kiểu cổng trục phù hợp hơn với nhu cầu sản xuất hàng loạt tốc độ cao, phôi lớn và diện tích lớn, đồng thời cũng phù hợp với môi trường sản xuất có thể chứa diện tích sàn lớn và có điều kiện bảo trì tương ứng;
Kiểu dầm đỡ phù hợp hơn để xử lý các bề mặt phức tạp, vừa và nhỏ, phù hợp với những nơi có không gian hạn chế, theo đuổi tính linh hoạt cao và chi phí bảo trì thấp.
Theo yêu cầu gia công cụ thể, kích thước phôi, ngân sách và điều kiện nhà máy, các kỹ sư và nhà sản xuất nên cân nhắc ưu điểm và nhược điểm khi lựa chọn máy công cụ và chọn thiết bị phù hợp nhất với điều kiện sản xuất thực tế.
Thời gian đăng: 14-04-2025
