Quais são os três tipos principais de máquinas CNC de pórtico?

Ao comprar uma máquina CNC de pórtico, muitos compradores primeiro comparam o deslocamento do eixo, o tamanho da mesa, a potência do fuso e o controle CNC. Contudo, o projeto estrutural da máquina é igualmente importante porque afeta a capacidade de carga, o espaço físico, a precisão da usinagem, os requisitos de instalação e o investimento total.

As máquinas CNC de pórtico são amplamente utilizadas para processar moldes grandes, bases de máquinas, peças estruturais, equipamentos de energia, componentes aeroespaciais e outras peças que são muito grandes ou pesadas para um centro de usinagem vertical padrão.

Embora os fabricantes possam usar nomes de modelos diferentes, a maioria das máquinas CNC de pórtico industrial podem ser divididas em três tipos estruturais práticos:

• Centros de usinagem-de pórtico de viga fixa.
• Mover-pórtico ou movimentar-centros de usinagem de coluna.
• Máquinas de pórtico tipo ponte-de alta precisão-.

Cada estrutura tem suas próprias vantagens e limitações. A máquina mais cara não é necessariamente a mais adequada. Você precisa selecionar a estrutura de acordo com o tamanho da peça, peso, material, precisão necessária, processo de usinagem e espaço de oficina disponível.

O que é uma máquina CNC de pórtico?

Uma máquina CNC de pórtico é um grande centro de usinagem construído em torno de duas colunas verticais e uma viga transversal horizontal. Juntos, esses componentes formam uma estrutura-em formato de portal sobre a área de trabalho.

O fuso se move ao longo da viga transversal e executa operações como fresamento, furação, mandrilamento, rosqueamento, alargamento e usinagem de contorno. Dependendo da configuração da máquina, ela também pode usar cabeçotes angulares, cabeçotes de extensão ou cabeçotes de fresamento de cinco{1}}eixos para usinar vários lados de uma peça de trabalho.

Comparado com um centro de usinagem vertical convencional, umcentro de usinagem de pórticonormalmente fornece:

• Um envelope de usinagem maior
• Maior distância entre colunas
• Maior rigidez estrutural
• Maior capacidade de carga da mesa
• Melhor suporte para peças grandes
• Mais opções para usinagem-multifacetada
• Maior capacidade-de corte pesado

A principal diferença estrutural entre as máquinas de pórtico é qual peça se move durante a usinagem. A mesa, a estrutura do pórtico, o trilho transversal e o sistema de fuso podem ser dispostos de maneira diferente, criando diferentes características de desempenho.

Comparação dos três tipos de máquinas CNC de pórtico

Centro de usinagem-de pórtico de viga fixo

Um centro de usinagem de pórtico de viga-fixa usa duas colunas fixas e uma viga transversal estacionária para formar a estrutura do pórtico. A mesa de trabalho geralmente se move longitudinalmente ao longo do eixo X-. A sela do fuso se move através da viga ao longo do eixo Y-, enquanto o aríete ou cabeçote do fuso se move verticalmente ao longo do eixo Z-.

Esta é uma das estruturas de pórtico mais utilizadas porque seu design é maduro, prático e relativamente econômico.

Vantagens de uma máquina de pórtico de viga-fixa

A principal vantagem de um pórtico de viga-fixa é o menor investimento inicial.

Como as colunas e a viga transversal permanecem estacionárias, a máquina não precisa mover e sincronizar toda a estrutura do pórtico. Seu projeto mecânico, sistema de acionamento, processo de montagem e requisitos de controle são geralmente menos complexos do que aqueles de uma grande máquina-de pórtico móvel.

A estrutura fixa também pode fornecer boa rigidez para operações gerais de fresamento, furação, mandrilamento e desbaste. Para muitos fabricantes de moldes e fábricas de usinagem em geral, oferece um equilíbrio adequado entre preço, rigidez, precisão e produtividade.

Uma máquina de pórtico de viga-fixa é comumente usada para processar:

• Moldes de injeção
• Moldes-de fundição sob pressão
• Bases de máquinas
• Carcaças de caixa de engrenagens
• Grandes placas de aço
• Ferramentas automotivas
• Peças mecânicas em geral
• Peças fundidas-de tamanho médio
• Componentes estruturais soldados

Se o tamanho e o peso da peça permanecerem dentro de uma faixa relativamente estável, essa estrutura geralmente é a escolha-com melhor custo-benefício.

Limitações de uma máquina de pórtico de viga-fixa

Sua principal limitação é que a mesa de trabalho e a peça se movem juntas.

À medida que a peça fica mais pesada, o sistema de acionamento da máquina deve mover uma massa total muito maior. O peso da mesa, o peso do acessório e o peso da peça afetam a aceleração, a desaceleração, a resposta de posicionamento, o carregamento da guia e o desempenho mecânico-de longo prazo.

Por esse motivo, a capacidade de carga de uma máquina de viga-fixa não pode ser avaliada apenas observando as dimensões da tabela.

Você também deve verificar:

• Carga máxima permitida da tabela
• Requisitos de distribuição de carga
• Estrutura da cama da máquina
• Tipo e tamanho da guia
• Capacidade do parafuso esférico ou da unidade
• Centro de gravidade da peça
• Aceleração do-eixo X
• Requisitos de fundação

A mesa móvel também aumenta o comprimento total da máquina. A cama deve fornecer deslocamento suficiente para que a mesa se mova ao longo do eixo X-completo.

Por exemplo, uma máquina de pórtico com aproximadamente quatro metros de deslocamento no eixo-X pode exigir um comprimento total de instalação de mais de oito metros, dependendo do comprimento da mesa, proteção, transportador de cavacos, gabinete elétrico e espaço para manutenção.

Portanto, você deve solicitar um layout completo da máquina antes de confirmar seu plano de oficina.

Quando você deve escolher um pórtico de viga-fixa?

Um centro de usinagem de pórtico-de viga fixa é adequado quando:

• O peso da sua peça está dentro da carga permitida da mesa
• O comprimento da peça não é extremamente grande.
• Você tem espaço suficiente para a movimentação da mesa.
• Você precisa de capacidade de desbaste e acabamento.
• Você deseja controlar o investimento inicial na máquina.
• Sua produção consiste principalmente em usinagem de três{0}}eixos ou 3+2-eixos.

Para moldes padrão, componentes de máquinas e peças industriais de médio-a{1}}grande porte, essa geralmente é a primeira estrutura de pórtico que vale a pena considerar.

Centro de usinagem-de pórtico de coluna

Um centro de usinagem de pórtico de coluna-móvel usa uma mesa de trabalho fixa enquanto as colunas do pórtico e a viga transversal se deslocam ao longo do eixo-X. A sela do fuso se move através da viga transversal ao longo do eixo Y-, enquanto o aríete do fuso se move verticalmente ao longo do eixo Z-. Como a peça permanece estacionária durante a usinagem, esta estrutura é particularmente adequada para peças longas, pesadas ou de formato irregular.

Comparado com uma máquina de mesa-móvel, um pórtico de{{1}coluna móvel não precisa acelerar e desacelerar a peça de trabalho junto com a mesa. No entanto, a capacidade de carga real ainda depende da mesa de trabalho, da fundação, da carga do piso, da estrutura da máquina e do método de suporte da peça.

Vantagens de uma máquina de pórtico-de coluna móvel

A principal vantagem de uma máquina de pórtico de coluna-móvel é sua mesa de trabalho fixa. Como a peça não se move durante a usinagem, a máquina pode acomodar peças mais pesadas e longas, ao mesmo tempo que reduz a influência do peso da peça no movimento do eixo.

Essa estrutura também oferece carga e descarga flexíveis. Peças longas podem ser posicionadas diretamente na mesa e algumas máquinas podem usar zonas de trabalho separadas para usinagem e configuração da peça. Para deslocamentos longos do eixo-X, a tabela fixa também pode reduzir o comprimento total da instalação em comparação com uma estrutura de tabela-móvel.

Um centro de usinagem de pórtico de{{0}colunas móveis oferece vários benefícios práticos:

• Adequado para peças longas e pesadas
• Nenhum movimento da peça durante a usinagem
• Carregamento flexível e suporte de peças de trabalho
• Resposta do eixo mais consistente sob diferentes cargas
• Adequado para deslocamento estendido do-eixo X
• Potencial para zonas de trabalho divididas

Por que uma máquina de pórtico-de coluna móvel é mais cara?

Uma máquina de pórtico de coluna-móvel geralmente custa mais porque suas colunas e viga transversal formam um grande conjunto móvel. Ambos os lados devem se deslocar com precisão e permanecer sincronizados durante todo o curso do eixo X-.

Muitos modelos grandes usam servomotores duplos, sistemas de-acionamento duplo, transmissão de cremalheira-e-pinhão, escalas lineares e sincronização de pórtico eletrônico. Se os dois lados não se moverem de forma consistente, a máquina poderá sofrer erros de guinada, carregamento irregular da guia, desvio de posicionamento ou tensão estrutural.

O custo adicional pode vir de:

• Servo motores e sistemas de acionamento maiores
• Sincronização eletrônica-de eixo duplo
• Transmissão de-cremalheira-e{2}}pinhão de alta precisão
• Feedback de escala linear
• Instalação de guia mais exigente
• Funções avançadas de controle CNC
• Trabalho complexo de fundação e alinhamento
• Calibração a laser em viagens longas

O preço mais alto reflete, portanto, não apenas a estrutura maior, mas também os requisitos adicionais de controle, feedback, instalação e calibração.

Aplicações típicas de máquinas de pórtico-de coluna móvel

Os centros de usinagem de pórtico de{0}coluna móvel são selecionados principalmente para peças grandes que são muito pesadas, longas ou difíceis de mover com eficiência em uma mesa móvel convencional.

As aplicações típicas incluem:

• Componentes ferroviários
• Equipamentos-de energia eólica
• Estruturas de construção naval
• Grandes bases e estruturas de máquinas
• Peças para máquinas de construção
• Equipamentos-de geração de energia
• Estruturas soldadas longas
• Componentes estruturais aeroespaciais
• Grandes moldes e matrizes
• Fundições industriais pesadas

Você deve considerar um centro de usinagem de pórtico de{{0}coluna móvel quando o peso da peça, o deslocamento estendido do-eixo X, a flexibilidade de carregamento ou a utilização do espaço-do chão da oficina forem mais importantes do que atingir o preço inicial mais baixo da máquina.

Máquina de pórtico tipo ponte-de alta precisão-

Uma máquina do tipo ponte-de alta precisão-usa uma ponte rígida ou estrutura de portal ao redor da área de trabalho. Os movimentos do eixo principal e do fuso são dispostos acima da peça de trabalho.

Dependendo do projeto, a ponte pode permanecer fixa ou mover-se ao longo de um eixo. A sela do fuso, o aríete, a cabeça rotativa ou o trilho transversal completam os outros movimentos.

Essas máquinas são frequentemente usadas para usinagem de alta-velocidade, alta-precisão e cinco{2}}eixos. Eles são particularmente comuns em aplicações de precisão de pequeno e médio-tamanho, embora máquinas grandes-do tipo ponte também estejam disponíveis.

Vantagens de uma estrutura de tipo -ponte de precisão

O principal benefício é a capacidade de criar um caminho de força curto e relativamente simétrico entre o ponto de corte e a estrutura da máquina.

Quando a ponte, as colunas, a base e o sistema de eixos são projetados adequadamente, a máquina pode fornecer boa rigidez, movimento dinâmico estável e deformação controlada.

Máquinas do tipo-ponte de precisão também podem usar:

• Estruturas de máquinas simétricas
• Fusos de motor de alta-velocidade
• Eixos rotativos-de acionamento direto
• Escalas lineares
• Diretrizes de alta-precisão
• Sistemas de refrigeração de fuso
• Resfriamento de parafuso esférico
• Compensação térmica
• Compensação de precisão volumétrica
• Controles CNC avançados de cinco{0}}eixos

Essas configurações ajudam a máquina a manter a precisão do contorno e a qualidade da superfície durante movimentos complexos de vários-eixos.

Limitações de máquinas do tipo-ponte

A precisão não vem apenas do formato da máquina.

Uma estrutura-do tipo ponte normalmente requer componentes-de qualidade superior, montagem mais cuidadosa, controle térmico mais rígido e calibração mais avançada. Seu sistema CNC e eixos rotativos também devem fornecer o desempenho de interpolação e posicionamento necessário.

Portanto, uma máquina do tipo ponte de alta-precisão-pode custar significativamente mais do que um pórtico padrão de vigas-fixas-de três eixos.

A fundação, a temperatura da oficina, as ferramentas, as condições de corte, o projeto do acessório e a capacidade do operador também podem afetar o resultado final da usinagem.

Aplicações Típicas

Máquinas-do tipo ponte e pórtico de precisão são amplamente utilizadas para:

• Peças estruturais aeroespaciais
• Impulsores
• Moldes de precisão
• Superfícies curvas complexas
• Protótipos automotivos
• Componentes de alumínio
• Peças médicas
• Componentes de energia
• Usinagem de moldes-de alta velocidade
• Usinagem multifacetada-de cinco{0}}eixos-

As máquinas de pórtico acima de seis metros estão sempre em movimento?

Nem sempre. À medida que o deslocamento do eixo X-e o peso da peça aumentam, uma estrutura de pórtico-móvel torna-se mais prática porque a máquina não precisa mover uma peça muito longa e pesada. É por isso que muitas máquinas grandes com longo deslocamento do eixo X- usam uma mesa estacionária e um pórtico móvel.

No entanto, seis metros não é um limite técnico universal.

Alguns fabricantes oferecem máquinas de mesa-móvel com deslocamento acima de seis metros, enquanto outros usam estruturas de-pórtico móvel com comprimentos de deslocamento mais curtos. O projeto final depende da carga da peça, largura da máquina, precisão desejada, espaço físico, processo de produção e plataforma de engenharia do fabricante.

Você não deve selecionar a estrutura com base apenas no comprimento do eixo. A peça completa e os requisitos de usinagem devem ser avaliados em conjunto.

Como escolher a máquina CNC de pórtico certa

Para selecionar a estrutura correta do pórtico, comece com a peça de trabalho e não com a folha de especificações da máquina.

1. Dimensões da peça de trabalho

Confirme o comprimento, largura e altura máximos da peça de trabalho. O deslocamento da máquina deve ser suficiente, mas você também precisa verificar a distância entre as colunas, a distância do fuso-à-mesa, o comprimento da ferramenta, a altura do acessório e o espaço de fixação do cabeçote.

2. Peso da peça

O peso da peça tem influência direta na estrutura da mesa, nas guias, nos acionamentos, na fundação e no equipamento de carregamento.

Se sua peça de trabalho for extremamente pesada, um projeto de pórtico de-mesa móvel-fixa pode ser mais adequado do que uma máquina de mesa-móvel.

3. Material da peça de trabalho

Aço, ferro fundido, alumínio, titânio e materiais compósitos exigem diferentes características do fuso.

O desbaste de aço pesado e{0}}ferro fundido geralmente exige maior torque e rigidez estrutural. A usinagem de alumínio e aeroespacial pode exigir maior velocidade do fuso e movimento mais rápido do eixo.

4. Processo de usinagem

Esclareça se a máquina executará desbaste, acabamento, furação, mandrilamento, rosqueamento, contorno ou usinagem multi-face.

Uma máquina otimizada para corte pesado pode não fornecer o mesmo desempenho dinâmico que uma máquina de precisão de alta-velocidade.

5. Requisitos de precisão

Não confunda a precisão do posicionamento da máquina com a precisão da peça final.

A precisão da peça também depende de ferramentas, acessórios, temperatura, condição do material, parâmetros de corte, programação e métodos de medição. Antes de fazer o pedido, você deve concordar com o padrão de aceitação da máquina e as condições de teste.

Conclusão

Máquinas CNC do tipo-de viga fixa,-pórtico móvel e ponte de precisão-são projetadas para diferentes condições de fabricação. Um pórtico de viga-fixa geralmente é uma escolha-com boa relação custo-benefício para grandes moldes padrão e componentes mecânicos dentro de uma faixa de peso controlada. Uma máquina de pórtico-móvel é mais adequada para peças de trabalho extremamente pesadas, longas ou difíceis-de-movimentar porque sua mesa permanece estacionária. Uma máquina do tipo ponte-de precisão se concentra mais em desempenho dinâmico, precisão de contorno, qualidade de superfície e usinagem complexa de cinco-eixos. Antes de escolher um modelo, você deve comparar as dimensões da peça, peso, material, tolerância, processo de usinagem e espaço disponível na oficina. Se você fornecer seus requisitos de desenho e produção de peças, o GreatCNC pode ajudá-lo a comparar soluções adequadas de máquinas CNC de pórtico e determinar qual estrutura corresponde melhor à sua aplicação.