La fabrication et l'usinage des pièces exigent qu'ils soient produits avec précision et à plusieurs reprises, de sorte que les machines CNC (Contrôle numérique de l'ordinateur) sont significatives. Les types de machines CNC les plus largement utilisés sont les centres d'usinage vertical et verticaux. En termes de types d'applications, les deux ont des forces et des faiblesses. Cet article examine les points essentiels de différence entre ces deux machines afin de déterminer lesquelles conviennent le plus à diverses exigences de machines.
La machine CNC GANTRY comprend un faisceau horizontal par lequel l'espace de travail est étendu et monté sur deux supports de côté. Ce faisceau comprend une broche ou un outil de coupe, qui peut être déplacé dans trois axes linéaires (x, y, z). Cela offre un positionnement précis sur une grande zone de travail pour terminer de grandes pièces.
Une machine CNC à portique A un cadre en forme de pont appelé portique. Ce portique a des rails qui permettent à une tête de broche de se déplacer de gauche à droite et d'avant-retour. La tête de broche maintient l'outil de coupe et se déplace le long des axes x et y. L'outil de coupe est abaissé de haut en bas sur l'axe Z pour toucher la pièce. Le mouvement de la tête de broche est contrôlé précisément par un ordinateur qui suit un chemin programmé. Cela permet à la machine CNC de portique de couper, forer et brouiller les grandes pièces en métal ou en bois avec précision en positionnant précisément l'outil de coupe de rotation en fonction des instructions de code CNC chargées dans l'ordinateur. La construction de ganteries offre une stabilité pour manipuler de grandes pièces.
Une caractéristique importante est la grande enveloppe de travail. La structure du cadre de portique permet un voyage linéaire de plusieurs mètres dans les axes x et y. Cette zone de travail surdimensionnée est adaptée à l'usinage des pièces extrêmement grandes au-delà de la capacité des machines CNC typiques. Sur les machines de portique de longueur prolongée, les pièces avec des longueurs de plus de 5 mètres peuvent être manipulées.cnc
Une autre caractéristique notable est l'accès à la pièce sans obstruction fournie par l'orientation horizontale. Il y a un accès clair sans obstructions autour de la zone de travail, afin que les travailleurs puissent facilement charger et décharger de très grandes pièces de tous les côtés. Ce flux d'accès aux pièces multiples sans facturation aide le flux de travail.
Les machines Gantry CNC sont également équipées de puissants moteurs de broche, généralement de 10 chevaux à plus de 50 ch. Le couple haut de gamme de ces fuseaux puissants permet l'élimination agressive des métaux. La construction dynamique et rigide peut gérer les forces de coupe lourdes exercées lors des opérations intenses de forage et de fraisage.
Enfin, les machines CNC GANTRY ont diverses capacités d'usinage, ce qui les rend bien assorties pour des applications telles que la coupe du plasma, la coupe abrasive, le routage et le fraisage. L'architecture de portique assure la stabilité d'un usinage précis sur la grande zone de travail. Les modifications d'outillage permettent également de créer des géométries de pièces différentes à l'aide de la même machine.
Les machines Gantry CNC sont couramment utilisées dans certaines applications d'usinage qui utilisent leurs grands volumes de travail et leurs puissantes capacités de coupe métallique. Les principales catégories d'applications sont:
De nombreux types d'équipements lourds et de véhicules ont des pièces très volumineuses qui dépassent la taille du lit des CNC ordinaires. Les machines Gantry CNC ont des zones de travail correspondant à ces dimensions jumbo pour l'usinage des pièces métalliques surdimensionnées.
Les cadres de véhicules, les corps, les pièces d'équipement agricole, les sections de coque des navires et les composants de construction structurelle peuvent avoir des longueurs sur 5 mètres. Le compteur plus la capacité le long des axes X et Y des machines CNC à portique permet de fabriquer de telles pièces métalliques.
L'industrie du travail du bois nécessite la capacité de machine à machine d'énormes pièces en bois efficacement. Des armoires de cuisine et d'exposition, des meubles géants, des portes de grandes entrées et un cadrage en bois de construction ont besoin d'enveloppes d'usinage abondantes.
Le logiciel de nidification aide à optimiser la coupe lors de l'usinage de plusieurs pièces en bois à partir de produits. Les machines de portique ont une construction robuste et résistante à l'abrasion pour résister à toutes les copeaux de bois et la poussière créées.
Des processus tels que la coupe à l'arc du plasma et la coupe de jet d'eau abrasif nécessitent un déplacement en douceur la tête de coupe le long des axes x et y pour obtenir des motifs sinueux sur le matériau de la plaque.
Les machines CNC GANTRY offrent la disposition et la construction robuste pour déplacer des poids substantiels en douceur à travers ces axes latéraux lorsque des plaques d'acier de coupe à la flamme ou des couches de métal empilées à jet de jet.
Les machines Gantry CNC offrent de grandes gammes de travail le long des axes linéaires X, Y et Z. Cela permet de manipuler des pièces en métal ou en bois extra-large dépassant la capacité des CNC typiques. Personnalisable pour grossir.
Le cadre de portique renforcé associé à des poutres aériennes épaisses et prend en charge les entraînements dans une structure rigide robuste. Cette stabilité dynamique conserve la précision lors de l'élimination des coupes de métaux élevés.
La disposition horizontale permet le chargement de pièces surdimensionnées de tous les côtés sans obstacle. Les travailleurs peuvent facilement atteindre toute la zone de travail, améliorant le flux de travail.
Les machines GANTRY CNC peuvent intégrer une puissance de broche de 50 ch ou plus pour entraîner en rotation des outils de coupe de grand diamètre à des couples élevés pour le taraudage, l'ennui et le fraisage.
· L'énorme structure occupe beaucoup d'espace d'atelier.
· Coût d'achat initial élevé.
· Il n'est pas très polyvalent pour les petits composants complexes.
· Il est limité dans la capacité de coupe diagonale.
Un centre d'usinage vertical (VMC) fait référence à une machine de contrôle numérique d'ordinateur avec un axe de broche orienté verticalement. Cela permet à des opérations d'usinage comme le fraisage, le forage, le taraudage, l'ennui, etc., d'être effectués sur une pièce positionnée horizontalement.
Les parties clés d'un VMC incluent les changeurs d'outils, les magazines d'outils, le contrôleur CNC, les outils de coupe, le système de liquide de refroidissement et les voies de guidage X, Y et Axis. Le magazine à outils permet des modifications automatiques des outils de coupe.
Un centre d'usinage vertical a une broche orientée verticalement au-dessus de la table de travail. La pièce en métal ou en plastique est fixée à cette table et peut se déplacer d'avant en arrière sur l'axe Y et en dehors de l'axe des x. L'outil de coupe se fixe à la broche pointant vers le bas. En fonctionnement CNC, la machine contrôle précisément la position de la table sous la broche, permettant à l'outil de coupe rotatif de mouiller et de percer les trous dans la pièce fixe. Pour accomplir les opérations d'usinage, le contrôle de l'axe Z abaisse le coupeur de rotation dans la pièce à des profondeurs variables. Les vis de plomb de précision sur les axes x, y et z positionnent la zone de travail par rapport au coupeur suivant les instructions de contrôle numérique informatique. Ce mouvement à 3 axes permet l'usinage polyvalent.
L'orientation verticale où le couplage de la broche se trouve au-dessus du tableau de travail minimise l'empreinte de la machine. Cette architecture compacte s'adapte aux planchers de production avec des contraintes d'espace.
Un assemblage de changeur d'outils automatisé est généralement intégré dans le boîtier de la machine pour échanger des outils de coupe au besoin. Réduit la participation de l'opérateur manuel.
Une porte fixe ou coulissante scelle la zone de travail. Cela contrôle les puces métalliques en vrac / le confinement du liquide de refroidissement et réduit l'émission de bruit à l'atelier pour un meilleur environnement de travail.
Les buses de liquide de refroidissement intelligents dirigent le liquide de refroidissement à haute pression vers des zones critiques comme l'interface info-bulle et l'interface d'usinage via le programme CNC, améliorant le contrôle de la chaleur et le rinçage des puces.
L'ensemble de broche vertical se connecte directement au moteur à torque élevé sans perte de transmission mécanique. Cela permet un transfert de puissance optimal pour la coupe lourde.
La conception rigide de la colonne et le lecteur de broche direct permettent aux centres d'usinage vertical de mouler, de percer, de forcer et de taper en acier, en aluminium et en titane avec précision avec des tolérances étroites. Les pièces aérospatiales et médicales spécifient souvent les exigences de précision.
Le changement rapide entre les travaux rend un VMC adapté à la production de petits lots plutôt que des courses longues à haut volume. Les piscines de palettes avec des pièces en file d'attente permettent des workflows automatisés d'atelier.
Après les processus de fabrication initiaux comme la coulée ou le forgeage, l'usinage vertical effectue des raffinements secondaires comme la finition de surface, le forage / l'alésage des trous et le broyage de profil pour terminer les composants.
Des alliages aérospatiaux durs, des fonds d'outils durcis et des métaux non ferreux plus doux, les usines verticales s'adaptent via des vitesses de broche, des changements d'outillage, une pression de liquide de refroidissement, etc.
La disposition verticale où la broche se trouve au-dessus de la table de travail minimise l'empreinte de la machine pour les planchers bondés de la boutique. Prend moins de surface qu'un centre d'usinage horizontal.
Le fait d'avoir un compartiment d'usinage ci-joint empêche les débris comme les puces métalliques et la brume de liquide de refroidissement de se disperser à l'extérieur. Cela aide à maintenir la qualité de l'air de l'atelier propre.
La prise en charge de la colonne pour la broche plus un surplomb minimal ou un cantilever contribue à une construction rigide. Cette raideur permet l'élimination des matériaux plus agressive que les usines horizontales de style cantilever.
Avec une broche verticale pointant vers le bas dans la zone de travail, les jetons tombent naturellement sans recoupement. Les systèmes de suppression automatique des puces peuvent également s'intégrer plus facilement.
La petite empreinte d'un centre d'usinage vertical et la disposition du compartiment méthodique se répartient l'automatisation des palettes. L'implication des travailleurs est minimisée avec le chargement / déchargement des pièces de travail automatisées.
La table rotative indexe chaque travail face vers le coupeur pour l'usinage séquentiel sans radiation, diminuant le temps de manipulation. Tous les frais de fraisage, de forage et de tapotement requis se produisent en une seule configuration.
· Le voyage x et y limité restreint les dimensions de partie maximales
· Spindle verticale limite l'usinage des pièces très hautes
· Consommation d'énergie plus élevée que les machines CNC horizontales
· Ne peut pas gérer des pièces extrêmement longues
Lorsque vous comparez les machines CNC de portique vs VMC, certains facteurs clés à analyser sont:
Les machines Gantry CNC offrent une grande enveloppe de travail avec des voyages X-Y de plusieurs mètres pour gérer les grandes pièces. Le centre d'usinage vertical se déplace max à environ 2500 x 1200 mm.
Le portique utilise des poutres de tête épaisses couvrant des supports lourds pour une excellente rigidité. Les cantilevers VMC et les colonnes mobiles peuvent permettre de légères écarts sous des charges.
Les VMC s'adaptent à des matériaux et à des opérations variés comme le perfectionnement et le contour. Les portes se concentrent sur le forage / taraudage à force haute ou le déplacement de grandes pièces dans une grande zone.
L'empreinte compacte d'un VMC convient à l'automatisation des palettes en partie. La vaste zone de travail de Gantry rend plus difficile l'intégration d'automatisation de chargement partielle.
Après avoir analysé les différentes forces entre les machines CNC de portique et les centres d'usinage vertical, certaines recommandations générales peuvent être faites concernant lesquelles sont mieux sélectionnées pour des exigences d'usinage spécifiques:
Si les pièces usinées sont surdimensionnées avec une ou les deux dimensions dépassant le voyage typique de l'axe X de 1500-2000 mm, le mouvement le long des rails linéaires étendus X et Y d'un portique est mieux adapté pour le positionnement sous le coupeur. Les machines de portique avec des déplacements de plus de 5 mètres sont facilement disponibles.
Le portique renforcé assure une rigidité pour les applications de coupe des métaux lourds où d'énormes quantités d'acier, de titane ou de fonte nécessitent un retrait élevé de couple. La déviation est minimisée malgré les forces de coupe dynamiques.
Si le matériau travaillé nécessite un dégagement autour de tous les côtés plutôt que de fixer des fixations, comme le soudage de grandes images ou le stock de plaques de coupe de plasma, l'orientation horizontale ouverte du portique facilite l'accès multi-sites.
Lorsque l'utilisation de l'espace de plancher d'usine doit être optimisée, l'empreinte compacte d'un VMC qui prend moins de surface qu'un système de portique d'obstacle permet d'emballer plus de machines en superficie limitée.
Si le processus de production nécessite diverses opérations de broyage, de forage et de perçage sur plusieurs faces de pièce, l'indexation de la table rotative des centres d'usinage vertical permet l'achèvement séquentiel de l'usinage intégré dans une configuration de fixation.
Lorsque les paramètres d'usinage nécessitent des tolérances étroites, de l'alternance de précision, des contours complexes ou des finitions de surface fines, la rigidité d'un VMC et le processeur plus rapide conviennent à l'interpolation rapide mais précise du mouvement de l'outil de coupe.
Les machines CNC GANTRY et les centres d'usinage vertical jouent tous deux des rôles d'usinage CNC importants mais distincts. Leurs configurations conviennent aux applications en fonction des exigences de la zone de travail, de la rigidité de la machine, des besoins d'automatisation et des contraintes d'espace d'atelier. L'analyse soigneusement les spécifications et les capacités de chacun déterminera la solution qui correspond le mieux à votre environnement de production.
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