1. Estructura y modo de movimiento
1.1 Estructura del pórtico
1) Estructura básica y modo de movimiento.
Todo el sistema funciona como una "puerta". El cabezal de procesamiento láser se mueve a lo largo de la viga del "pórtico", y dos motores impulsan las dos columnas del pórtico para que se desplacen sobre el riel guía del eje X. La viga, como componente portante, puede alcanzar una gran carrera, lo que hace que el equipo de pórtico sea adecuado para procesar piezas de gran tamaño.
2) Rigidez y estabilidad estructural
El diseño de doble soporte garantiza que la viga se someta a una tensión uniforme y no se deforme fácilmente, garantizando así la estabilidad de la salida del láser y la precisión de corte, además de lograr un posicionamiento rápido y una respuesta dinámica para satisfacer las necesidades de procesamiento de alta velocidad. Al mismo tiempo, su arquitectura general proporciona una alta rigidez estructural, especialmente al procesar piezas de gran tamaño y espesor.
1.2 Estructura en voladizo
1) Estructura básica y modo de movimiento.
El equipo cantilever adopta una estructura de viga voladiza con soporte unilateral. El cabezal de procesamiento láser está suspendido de la viga, y el otro lado también está suspendido, similar a un brazo voladizo. Generalmente, el eje X es accionado por un motor, y el dispositivo de soporte se mueve sobre el riel guía, lo que permite un mayor rango de movimiento del cabezal de procesamiento en el eje Y.
2) Estructura compacta y flexibilidad.
Debido a la ausencia de soporte lateral en el diseño, la estructura general es más compacta y ocupa un área pequeña. Además, el cabezal de corte cuenta con un mayor espacio de operación en el eje Y, lo que permite realizar operaciones de procesamiento local más complejas, más profundas y flexibles, ideales para la producción de moldes de prueba, el desarrollo de prototipos de vehículos y la producción de lotes pequeños y medianos con múltiples variedades y variables.
2. Comparación de ventajas y desventajas
2.1 Ventajas y desventajas de las máquinas herramienta de pórtico
2.1.1 Ventajas
1) Buena rigidez estructural y alta estabilidad.
El diseño de doble soporte (una estructura compuesta por dos columnas y una viga) proporciona rigidez a la plataforma de procesamiento. Durante el posicionamiento y corte a alta velocidad, la salida del láser es muy estable y permite un procesamiento continuo y preciso.
2) Amplio rango de procesamiento
El uso de una viga de carga más ancha puede procesar de manera estable piezas de trabajo con un ancho de más de 2 metros o incluso más, lo que es adecuado para el procesamiento de alta precisión de piezas de trabajo de gran tamaño en aviación, automóviles, barcos, etc.
2.1.2 Desventajas
1) Problema de sincronicidad
Se utilizan dos motores lineales para accionar dos columnas. Si se producen problemas de sincronización durante el movimiento a alta velocidad, la viga puede desalinearse o desplazarse diagonalmente. Esto no solo reduce la precisión del procesamiento, sino que también puede dañar componentes de la transmisión, como engranajes y cremalleras, acelerar el desgaste y aumentar los costes de mantenimiento.
2) Gran superficie
Las máquinas herramienta de pórtico son de gran tamaño y generalmente solo pueden cargar y descargar materiales a lo largo de la dirección del eje X, lo que limita la flexibilidad de la carga y descarga automatizadas y no es adecuada para lugares de trabajo con espacio limitado.
3) Problema de adsorción magnética
Cuando se utiliza un motor lineal para accionar simultáneamente el soporte del eje X y la viga del eje Y, su potente magnetismo adsorbe fácilmente el polvo metálico en la pista. La acumulación prolongada de polvo puede afectar la precisión operativa y la vida útil del equipo. Por lo tanto, las máquinas herramienta de gama media y alta suelen estar equipadas con cubiertas antipolvo y sistemas de eliminación de polvo en la mesa para proteger los componentes de la transmisión.
2.2 Ventajas y desventajas de las máquinas herramienta voladizas
2.2.1 Ventajas
1) Estructura compacta y tamaño reducido.
Debido al diseño de soporte de un solo lado, la estructura general es más simple y compacta, lo que es conveniente para su uso en fábricas y talleres con espacio limitado.
2) Fuerte durabilidad y problemas de sincronización reducidos.
El uso de un solo motor para accionar el eje X evita el problema de sincronización entre varios motores. Al mismo tiempo, si el motor acciona remotamente el sistema de transmisión de piñón y cremallera, también se puede reducir el problema de la absorción de polvo magnético.
3) Alimentación conveniente y fácil transformación de automatización.
El diseño en voladizo permite que la máquina herramienta avance desde múltiples direcciones, lo cual facilita el acoplamiento con robots u otros sistemas de transporte automatizados. Es adecuado para la producción en masa, a la vez que simplifica el diseño mecánico, reduce los costos de mantenimiento y las paradas, y mejora el valor de uso del equipo a lo largo de su vida útil.
4) Alta flexibilidad
Debido a la falta de brazos de soporte obstructivos, en las mismas condiciones de tamaño de la máquina herramienta, el cabezal de corte tiene un espacio de operación más grande en la dirección del eje Y, puede estar más cerca de la pieza de trabajo y lograr un corte y una soldadura finos más flexibles y localizados, lo que es particularmente adecuado para la fabricación de moldes, el desarrollo de prototipos y el mecanizado de precisión de piezas de trabajo pequeñas y medianas.
2.2.2 Desventajas
1) Rango de procesamiento limitado
Dado que la viga transversal portante de la estructura voladiza está suspendida, su longitud es limitada (generalmente no es adecuada para cortar piezas de trabajo con un ancho de más de 2 metros) y el rango de procesamiento es relativamente limitado.
2) Estabilidad insuficiente a alta velocidad
La estructura de soporte unilateral hace que el centro de gravedad de la máquina herramienta se incline hacia dicho lado. Cuando el cabezal de procesamiento se mueve a lo largo del eje Y, especialmente en operaciones de alta velocidad cerca del extremo suspendido, el cambio en el centro de gravedad del travesaño y el mayor par de trabajo pueden causar vibraciones y fluctuaciones, lo que supone un mayor riesgo para la estabilidad general de la máquina herramienta. Por lo tanto, la bancada debe tener mayor rigidez y resistencia a las vibraciones para compensar este impacto dinámico.
3. Ocasiones de aplicación y sugerencias de selección
3.1 Máquina herramienta de pórtico
Aplicable al procesamiento de corte láser con cargas pesadas, grandes tamaños y requisitos de alta precisión, como en las industrias de aviación, automoción, moldes de gran tamaño y construcción naval. Si bien ocupa una gran superficie y presenta altos requisitos de sincronización de motores, ofrece ventajas evidentes en estabilidad y precisión en la producción a gran escala y a alta velocidad.
3.2 Máquinas herramienta voladizas
Es ideal para el mecanizado de precisión y el corte de superficies complejas de piezas pequeñas y medianas, especialmente en talleres con espacio limitado o alimentación multidireccional. Su estructura compacta y alta flexibilidad simplifican el mantenimiento y la integración de la automatización, ofreciendo claras ventajas en cuanto a costo y eficiencia para la producción de moldes de prueba, el desarrollo de prototipos y la producción de lotes pequeños y medianos.
4. Consideraciones sobre el sistema de control y mantenimiento
4.1 Sistema de control
1) Las máquinas herramienta de pórtico generalmente se basan en sistemas CNC de alta precisión y algoritmos de compensación para garantizar la sincronización de los dos motores, lo que garantiza que la viga transversal no se desalinee durante el movimiento a alta velocidad, manteniendo así la precisión del procesamiento.
2) Las máquinas herramienta en voladizo dependen menos de un control sincrónico complejo, pero requieren una tecnología de compensación y monitoreo en tiempo real más precisa en términos de resistencia a la vibración y equilibrio dinámico para garantizar que no habrá errores debido a la vibración y cambios en el centro de gravedad durante el procesamiento láser.
4.2 Mantenimiento y Economía
1) Los equipos de pórtico tienen una estructura grande y numerosos componentes, por lo que su mantenimiento y calibración son relativamente complejos. Para un funcionamiento a largo plazo, se requieren inspecciones rigurosas y medidas de prevención del polvo. Asimismo, no se puede ignorar el desgaste y el consumo de energía causados por el funcionamiento a alta carga.
2) Los equipos cantilever presentan una estructura más sencilla, menores costos de mantenimiento y modificación, y son más adecuados para fábricas pequeñas y medianas y para las necesidades de automatización. Sin embargo, el requisito de un rendimiento dinámico a alta velocidad también implica la necesidad de prestar atención al diseño y mantenimiento de la resistencia a las vibraciones y la estabilidad a largo plazo de la plataforma.
5. Resumen
Tenga en cuenta toda la información anterior:
1) Estructura y movimiento
La estructura del pórtico es similar a una puerta completa. Utiliza columnas dobles para accionar la viga transversal. Ofrece mayor rigidez y capacidad para manipular piezas de gran tamaño, pero la sincronización y el espacio en el suelo son aspectos que requieren atención.
La estructura en voladizo adopta un diseño de voladizo de un solo lado. Si bien el rango de procesamiento es limitado, presenta una estructura compacta y alta flexibilidad, lo que facilita la automatización y el corte multiángulo.
2) Ventajas de procesamiento y escenarios aplicables
El tipo de pórtico es más adecuado para áreas grandes, piezas de trabajo grandes y necesidades de producción en lotes de alta velocidad, y también es adecuado para entornos de producción que pueden acomodar un gran espacio de piso y tienen condiciones de mantenimiento correspondientes;
El tipo voladizo es más adecuado para procesar superficies complejas de tamaño pequeño y mediano, y es adecuado para ocasiones con espacio limitado y en búsqueda de alta flexibilidad y bajos costos de mantenimiento.
Según los requisitos de procesamiento específicos, el tamaño de la pieza de trabajo, el presupuesto y las condiciones de la fábrica, los ingenieros y fabricantes deben sopesar las ventajas y desventajas al seleccionar máquinas herramienta y elegir el equipo que mejor se adapte a las condiciones de producción reales.
Hora de publicación: 14 de abril de 2025
