۱. ساختار و حالت حرکت
۱.۱ ساختار گانتری
۱) ساختار پایه و حالت حرکت
کل سیستم مانند یک "در" است. هد پردازش لیزر در امتداد پرتو "گنتری" حرکت می‌کند و دو موتور، دو ستون گانتری را برای حرکت روی ریل راهنمای محور X به حرکت در می‌آورند. پرتو، به عنوان یک جزء تحمل کننده بار، می‌تواند به یک ضربه بزرگ دست یابد، که این امر تجهیزات گانتری را برای پردازش قطعات کار با اندازه بزرگ مناسب می‌کند.
۲) استحکام و پایداری سازه
طراحی دو پایه تضمین می‌کند که پرتو به طور یکنواخت تحت تنش قرار گرفته و به راحتی تغییر شکل ندهد، در نتیجه پایداری خروجی لیزر و دقت برش را تضمین می‌کند و می‌تواند به موقعیت‌یابی سریع و پاسخ دینامیکی برای برآورده کردن الزامات پردازش پرسرعت دست یابد. در عین حال، معماری کلی آن، به ویژه هنگام پردازش قطعات کار بزرگ و ضخیم، استحکام ساختاری بالایی را فراهم می‌کند.
۱.۲ ساختار کنسول
۱) ساختار پایه و حالت حرکت
تجهیزات کنسول از ساختار تیر کنسول با تکیه‌گاه یک‌طرفه استفاده می‌کنند. هد پردازش لیزر روی تیر معلق است و طرف دیگر آن نیز مانند یک "بازوی کنسول" معلق است. به‌طورکلی، محور X توسط یک موتور هدایت می‌شود و دستگاه تکیه‌گاه روی ریل راهنما حرکت می‌کند، به‌طوری‌که هد پردازش در جهت محور Y دامنه حرکتی بیشتری دارد.
۲) ساختار جمع و جور و انعطاف‌پذیری
به دلیل عدم وجود تکیه‌گاه در یک طرف طراحی، ساختار کلی فشرده‌تر بوده و مساحت کمی را اشغال می‌کند. علاوه بر این، سر برش در جهت محور Y فضای عملیاتی بزرگتری دارد که می‌تواند عملیات پردازش پیچیده محلی عمیق‌تر و انعطاف‌پذیرتری را انجام دهد، که برای تولید آزمایشی قالب، توسعه نمونه اولیه خودرو و نیازهای تولید چند متغیره و چند متغیره در دسته‌های کوچک و متوسط مناسب است.
۲. مقایسه مزایا و معایب
۲.۱ مزایا و معایب ماشین‌های ابزار دروازه‌ای
۲.۱.۱ مزایا
1) استحکام ساختاری خوب و پایداری بالا
طراحی تکیه‌گاه دوتایی (ساختاری متشکل از دو ستون و یک تیر) باعث می‌شود که پلتفرم پردازش سفت و سخت باشد. در طول موقعیت‌یابی و برش با سرعت بالا، خروجی لیزر بسیار پایدار است و می‌توان به پردازش مداوم و دقیق دست یافت.
۲) محدوده پردازش وسیع
استفاده از تیر باربر پهن‌تر می‌تواند قطعات کاری با عرض بیش از 2 متر یا حتی بزرگتر را به طور پایدار پردازش کند، که برای پردازش دقیق قطعات کاری بزرگ در هوانوردی، اتومبیل، کشتی و غیره مناسب است.
۲.۱.۲ معایب
۱) مشکل همزمانی
دو موتور خطی برای به حرکت درآوردن دو ستون استفاده می‌شوند. اگر در حین حرکت با سرعت بالا، مشکلات همگام‌سازی رخ دهد، ممکن است تیر ناهم‌تراز یا به صورت مورب کشیده شود. این امر نه تنها دقت پردازش را کاهش می‌دهد، بلکه ممکن است باعث آسیب به اجزای انتقال مانند چرخ‌دنده‌ها و قفسه‌ها، تسریع سایش و افزایش هزینه‌های نگهداری شود.
۲) فضای اشغالی زیاد
ماشین‌های دروازه‌ای اندازه بزرگی دارند و معمولاً فقط می‌توانند مواد را در امتداد محور X بارگیری و تخلیه کنند، که انعطاف‌پذیری بارگیری و تخلیه خودکار را محدود می‌کند و برای محیط‌های کاری با فضای محدود مناسب نیست.
۳) مشکل جذب مغناطیسی
وقتی از یک موتور خطی برای چرخاندن همزمان تکیه‌گاه محور X و تیر محور Y استفاده می‌شود، مغناطیس قوی موتور به راحتی پودر فلز روی ریل را جذب می‌کند. تجمع طولانی مدت گرد و غبار و پودر ممکن است بر دقت عملکرد و عمر مفید تجهیزات تأثیر بگذارد. بنابراین، ماشین‌های ابزار متوسط تا پیشرفته معمولاً به پوشش‌های گرد و غبار و سیستم‌های جمع‌آوری گرد و غبار رومیزی مجهز هستند تا از اجزای انتقال قدرت محافظت کنند.
۲.۲ مزایا و معایب ماشین‌های ابزار Cantilever
۲.۲.۱ مزایا
۱) ساختار جمع و جور و فضای اشغالی کم
با توجه به طراحی تکیه‌گاه تک‌طرفه، ساختار کلی ساده‌تر و جمع‌وجورتر است که برای استفاده در کارخانه‌ها و کارگاه‌هایی با فضای محدود مناسب است.
۲) دوام بالا و کاهش مشکلات همگام‌سازی
استفاده از تنها یک موتور برای به حرکت درآوردن محور X از مشکل همگام‌سازی بین چندین موتور جلوگیری می‌کند. در عین حال، اگر موتور از راه دور سیستم انتقال قدرت چرخ‌دنده و پینیون را به حرکت درآورد، می‌تواند مشکل جذب گرد و غبار مغناطیسی را نیز کاهش دهد.
3) تغذیه راحت و تبدیل آسان اتوماسیون
طراحی کنسول به ماشین ابزار اجازه می‌دهد تا از چندین جهت تغذیه شود، که برای اتصال به ربات‌ها یا سایر سیستم‌های انتقال خودکار مناسب است. این طراحی برای تولید انبوه مناسب است، ضمن اینکه طراحی مکانیکی را ساده می‌کند، هزینه‌های نگهداری و زمان از کارافتادگی را کاهش می‌دهد و ارزش استفاده از تجهیزات را در طول چرخه عمر آن بهبود می‌بخشد.
۴) انعطاف‌پذیری بالا
به دلیل عدم وجود بازوهای نگهدارنده انسدادی، در شرایط اندازه ابزار یکسان، سر برش فضای عملیاتی بزرگتری در جهت محور Y دارد، می‌تواند به قطعه کار نزدیک‌تر باشد و برش و جوشکاری ظریف‌تر و موضعی‌تری را انجام دهد که به ویژه برای ساخت قالب، توسعه نمونه اولیه و ماشینکاری دقیق قطعات کار کوچک و متوسط مناسب است.
۲.۲.۲ معایب
۱) محدوده پردازش محدود
از آنجایی که تیر عرضی باربر سازه کنسول معلق است، طول آن محدود است (به طور کلی برای برش قطعات کار با عرض بیش از 2 متر مناسب نیست) و محدوده پردازش نسبتاً محدود است.
۲) پایداری ناکافی در سرعت‌های بالا
ساختار تکیه‌گاه یک‌طرفه باعث می‌شود مرکز ثقل ابزار ماشین به سمت تکیه‌گاه متمایل شود. هنگامی که سر ماشینکاری در امتداد محور Y حرکت می‌کند، به خصوص در عملیات پرسرعت نزدیک به انتهای معلق، تغییر در مرکز ثقل تیر عرضی و گشتاور کاری بزرگتر احتمالاً باعث لرزش و نوسان می‌شود و چالش بزرگتری را برای پایداری کلی ابزار ماشین ایجاد می‌کند. بنابراین، بستر باید استحکام و مقاومت در برابر لرزش بالاتری داشته باشد تا این ضربه دینامیکی را جبران کند.
۳. موقعیت‌های درخواست و پیشنهادهای انتخاب
۳.۱ ماشین ابزار دروازه‌ای
قابل استفاده در پردازش برش لیزری با بارهای سنگین، اندازه‌های بزرگ و الزامات دقت بالا مانند صنایع هواپیمایی، خودروسازی، قالب‌های بزرگ و کشتی‌سازی. اگرچه مساحت زیادی را اشغال می‌کند و الزامات بالایی برای هماهنگ‌سازی موتور دارد، اما در تولید در مقیاس بزرگ و پرسرعت، از مزایای آشکاری در پایداری و دقت برخوردار است.
۳.۲ ماشین‌های ابزار کنسولی
این دستگاه برای ماشینکاری دقیق و برش سطوح پیچیده قطعات کوچک و متوسط، به ویژه در کارگاه‌هایی با فضای محدود یا تغذیه چند جهته، مناسب‌تر است. این دستگاه دارای ساختار جمع و جور و انعطاف‌پذیری بالایی است، در حالی که تعمیر و نگهداری و ادغام اتوماسیون را ساده می‌کند و مزایای هزینه و کارایی آشکاری را برای تولید آزمایشی قالب، توسعه نمونه اولیه و تولید دسته‌ای کوچک و متوسط ارائه می‌دهد.
۴. ملاحظات سیستم کنترل و نگهداری
۴.۱ سیستم کنترل
۱) ماشین‌های ابزار دروازه‌ای معمولاً برای اطمینان از همگام‌سازی دو موتور، به سیستم‌های CNC با دقت بالا و الگوریتم‌های جبران‌سازی متکی هستند و تضمین می‌کنند که تیر افقی در حین حرکت با سرعت بالا ناهم‌تراز نشود و در نتیجه دقت پردازش حفظ شود.
۲) ماشین‌های ابزار Cantilever کمتر به کنترل همزمان پیچیده متکی هستند، اما به فناوری دقیق‌تر نظارت و جبران‌سازی در زمان واقعی از نظر مقاومت در برابر ارتعاش و تعادل دینامیکی نیاز دارند تا اطمینان حاصل شود که هیچ خطایی به دلیل ارتعاش و تغییرات در مرکز ثقل در طول پردازش لیزری وجود نخواهد داشت.
۴.۲ نگهداری و صرفه‌جویی
۱) تجهیزات گانتری ساختار بزرگ و اجزای زیادی دارند، بنابراین نگهداری و کالیبراسیون آنها نسبتاً پیچیده است. بازرسی دقیق و اقدامات پیشگیری از گرد و غبار برای کارکرد طولانی مدت مورد نیاز است. در عین حال، فرسودگی و مصرف انرژی ناشی از کارکرد با بار زیاد را نمی‌توان نادیده گرفت.
۲) تجهیزات Cantilever ساختار ساده‌تری دارند، هزینه‌های نگهداری و اصلاح کمتری دارند و برای کارخانه‌های کوچک و متوسط و نیازهای تحول اتوماسیون مناسب‌تر هستند. با این حال، نیاز به عملکرد دینامیکی با سرعت بالا همچنین به این معنی است که باید به طراحی و نگهداری مقاومت در برابر ارتعاش و پایداری طولانی مدت بستر توجه شود.
۵. خلاصه
تمام اطلاعات فوق را در نظر بگیرید:
۱) ساختار و حرکت
ساختار گانتری شبیه یک «در» کامل است. از ستون‌های دوتایی برای هدایت تیر افقی استفاده می‌کند. این دستگاه استحکام بالاتری دارد و توانایی جابجایی قطعات کار بزرگ را دارد، اما هماهنگی و فضای کف از مسائلی هستند که نیاز به توجه دارند.
ساختار کنسول از طراحی کنسول یک طرفه استفاده می‌کند. اگرچه محدوده پردازش محدود است، اما ساختار جمع و جور و انعطاف‌پذیری بالایی دارد که برای اتوماسیون و برش چند زاویه‌ای مفید است.
۲) مزایای پردازش و سناریوهای قابل اجرا
نوع گانتری برای قطعات کار بزرگ و با مساحت زیاد و نیازهای تولید دسته‌ای با سرعت بالا مناسب‌تر است و همچنین برای محیط‌های تولیدی که می‌توانند فضای بزرگی را در خود جای دهند و شرایط نگهداری مربوطه را داشته باشند، مناسب است.
نوع Cantilever برای پردازش سطوح کوچک و متوسط و پیچیده مناسب‌تر است و برای مواردی با فضای محدود و دستیابی به انعطاف‌پذیری بالا و هزینه‌های نگهداری پایین مناسب است.
با توجه به الزامات خاص پردازش، اندازه قطعه کار، بودجه و شرایط کارخانه، مهندسان و تولیدکنندگان باید هنگام انتخاب ماشین‌آلات، مزایا و معایب را بسنجند و تجهیزاتی را انتخاب کنند که به بهترین وجه با شرایط واقعی تولید مطابقت داشته باشد.
زمان ارسال: ۱۴ آوریل ۲۰۲۵
