Одной из характеристик, отличающих крупногабаритные фрезерные станки с ЧПУ от конкурентов, является портал — конструкция, которая проходит над заготовкой в виде моста. Благодаря тому, что режущий инструмент может перемещаться по значительной площади, такая конструкция позволяет обрабатывать большие, тяжелые или сложные детали с исключительной точностью и стабильностью.
Первые горизонтальные и универсальные фрезерные станки, произведенные в конце XIX века, стали предшественниками этой технологии. Поскольку они производят детали, которые слишком велики для небольших станков, портальные фрезерные станки имеют решающее значение для таких отраслей, как тяжелое машиностроение, автомобилестроение, авиакосмическая промышленность, судостроение и энергетика.
Конструкция и основные компоненты
Портальная рама и мост
Портал состоит из двух прочных вертикальных колонн, соединенных горизонтальной балкой. При высокоинтенсивной резке такая конструкция обеспечивает повышенную жесткость и снижение вибрации.
Шпиндель и фрезерная головка
Шпиндель обеспечивает надежный захват режущего инструмента и может быстро вращаться, что позволяет эффективно удалять материал. В современных конструкциях широко используются высокожесткие шпиндели, которые выдерживают сильные удары без ухудшения качества поверхности.
Рабочий стол и Станков
Заготовка поддерживается большим прочным рабочим столом. Конструкция может позволять порталу перемещаться, пока стол остается неподвижным, или наоборот. Стол и станина рассчитаны на большие нагрузки.
Система ЧПУ
Надежная и стабильная работа гарантируется системами ЧПУ, соответствующими последним достижениям технологического прогресса. Кроме того, они автоматизируют смену инструментов и обеспечивают плавное управление многоосевыми движениями. Интеграция этих станков с программным обеспечением CAD/CAM упрощает эффективную обработку сложных геометрических форм.
Принцип работы портального фрезерного Станков
Портальный фрезерный станок работает путем координации движения по осям X, Y и Z:
- Ось X: перемещение портала по длине станины.
- Ось Y: перемещение каретки шпинделя по мосту.
- Ось Z: вертикальное движение шпинделя.
Оси могут использоваться для наклона или поворота в ситуациях, когда требуется большая сложность, например при трехмерной (3D) обработке. Для правильной работы программы ЧПУ заготовка должна быть надежно закреплена. Это гарантирует правильное управление подачей, скоростью и траекторией инструмента.
Системы быстрого смены инструмента, которые доказали свою эффективность в повышении производительности и сокращении внеплановых простоев, являются отличительной чертой современных портальных фрезерных станков. Эта функция особенно полезна в производственных условиях, где прибыльность и эффективность напрямую связаны между собой.
Портальный фрезерный Станков и мостовой фрезерный станок
| Особенность | Портальный фрезерный станок | Мостовой фрезерный станок |
|---|---|---|
| Конструк | Две вертикальные колонны с поперечной балкой над столом | Колонны на концах стола с опорой моста |
| Грузоподъемность | Очень большие и тяжелые детали | Детали средних и больших размеров |
| Жесткость | Превосходная виброизоляция для тяжелой резки | Высокая жесткость, меньше, чем у портальных станков для тяжелых условий эксплуатации |
| Области | Аэрокосмические рамы, детали судов, большие пресс-формы | Инструменты и штампы, средние пресс-формы, общая механическая обработка. |
Области применения
Аэрокосмическая промышленность: обработка лонжеронов крыльев, каркасов фюзеляжа и титановых деталей двигателей.
Автомобилестроение: крупные штампы, пресс-формы и инструменты для изготовления кузовных панелей.
Судостроение: секции корпуса, переборки и детали винтов.
Энергетика: ступицы ветряных турбин, детали для атомных электростанций и конструкции нефтяных вышек.
Тяжелое машиностроение: рамы горнодобывающего оборудования, стрелы экскаваторов и корпуса дробилок.
Изготовление инструментов и штампов: негабаритные штампы для штамповки и формовки.
Преимущества портальных фрезерных станков
Большая грузоподъемность: возможность обработки деталей размером в метры и весом в несколько тонн.
Высокая точность и жесткость: конструкционная стабильность обеспечивает жесткие допуски на больших расстояниях.
Производительность и универсальность: сверление, нарезание резьбы, фрезерование и растачивание могут выполняться с одной и той же настройкой.
Многоосевая способность: позволяет выполнять сложные геометрические формы с минимальным переналадкой.
Экономичность: сокращение ручного труда, отходов материала и времени производства.
Возможные недостатки
Стоимость и техническое обслуживание: требуются значительные начальные инвестиции, а также постоянное техническое обслуживание.
Размеры и требования к помещению: требует значительной площади, а также усиленного фундамента.
Сложность освоения: необходимы квалифицированные операторы и программисты.
Энергопотребление: большие двигатели и системы потребляют много энергии.
Ключевые факторы при выборе портального фрезерного Станков
Максимальные размеры, вес и форма являются частью технических характеристик заготовки.
Убедитесь, что станок соответствует стандартам допуска и качества поверхности, обеспечивающим точность и полноту обработки.
Особенности шпинделя включают возможность изменения мощности, крутящего момента и скорости в зависимости от материалов и резов.
Количество осей: больше осей означает большую гибкость и меньшее количество настроек.
Ваш процесс CAD/CAM должен быть совместим с системой управления.
Недостатками объекта являются готовность фундамента, электроснабжение и пространство.
Бюджет и окупаемость инвестиций: учитывайте ожидаемое увеличение инвестиций и производительности.
Вывод
Благодаря необходимой точности, производительности и адаптируемости для обработки больших и сложных деталей, портальный фрезерный станок является неотъемлемой частью современного тяжелого производства. В сочетании с возможностями ЧПУ, мостовая конструкция станка позволяет предприятиям производить продукцию стабильного качества, недостижимого на меньших станках. Несмотря на значительные инвестиции, портальный фрезерный станок является полезным инструментом для производителей благодаря своим улучшенным возможностям, точности и эффективности.
