1. Struktur dan mode gerakan
1.1 Struktur gantry
1) Struktur dasar dan mode gerakan
Seluruh sistem ini seperti sebuah "pintu". Kepala pemrosesan laser bergerak sepanjang balok "gantry", dan dua motor menggerakkan dua kolom gantry untuk bergerak pada rel pemandu sumbu-X. Balok, sebagai komponen penahan beban, dapat mencapai langkah besar, yang membuat peralatan gantry cocok untuk memproses benda kerja berukuran besar.
2) Kekakuan dan stabilitas struktural
Desain penyangga ganda memastikan bahwa sinar ditekan secara merata dan tidak mudah berubah bentuk, sehingga memastikan kestabilan keluaran laser dan akurasi pemotongan, serta dapat mencapai pemosisian cepat dan respons dinamis untuk memenuhi persyaratan pemrosesan berkecepatan tinggi. Pada saat yang sama, keseluruhan arsitekturnya memberikan kekakuan struktural yang tinggi, terutama saat memproses benda kerja berukuran besar dan tebal.
1.2 Struktur Kantilever
1) Struktur dasar dan mode gerakan
Peralatan kantilever mengadopsi struktur balok kantilever dengan penyangga satu sisi. Kepala pemrosesan laser digantung pada balok, dan sisi lainnya digantung, mirip dengan "lengan kantilever". Umumnya, sumbu X digerakkan oleh motor, dan perangkat penyangga bergerak pada rel pemandu sehingga kepala pemrosesan memiliki rentang gerak yang lebih besar pada arah sumbu Y.
2) Struktur kompak dan fleksibilitas
Karena kurangnya dukungan di satu sisi dalam desain, struktur keseluruhan lebih kompak dan menempati area yang kecil. Selain itu, kepala pemotong memiliki ruang operasi yang lebih besar dalam arah sumbu Y, yang dapat mencapai operasi pemrosesan kompleks lokal yang lebih mendalam dan fleksibel, cocok untuk produksi uji cetakan, pengembangan kendaraan prototipe, dan kebutuhan produksi multivariasi dan multivariabel batch kecil dan menengah.
2. Perbandingan kelebihan dan kekurangan
2.1 Keuntungan dan kerugian dari mesin perkakas gantry
2.1.1 Keuntungan
1) Kekakuan struktural yang baik dan stabilitas tinggi
Desain penyangga ganda (struktur yang terdiri dari dua kolom dan satu balok) membuat platform pemrosesan menjadi kaku. Selama pemosisian dan pemotongan berkecepatan tinggi, keluaran laser sangat stabil, dan pemrosesan yang berkelanjutan dan presisi dapat dicapai.
2) Jangkauan pemrosesan yang besar
Penggunaan balok penahan beban yang lebih lebar dapat memproses benda kerja dengan lebar lebih dari 2 meter atau bahkan lebih besar secara stabil, yang cocok untuk pemrosesan benda kerja berukuran besar dengan presisi tinggi dalam penerbangan, mobil, kapal, dll.
2.1.2 Kekurangan
1) Masalah sinkronisitas
Dua motor linear digunakan untuk menggerakkan dua kolom. Jika masalah sinkronisasi terjadi selama gerakan berkecepatan tinggi, balok mungkin tidak sejajar atau tertarik secara diagonal. Hal ini tidak hanya akan mengurangi akurasi pemrosesan, tetapi juga dapat menyebabkan kerusakan pada komponen transmisi seperti roda gigi dan rak, mempercepat keausan, dan meningkatkan biaya perawatan.
2) Jejak yang besar
Perkakas mesin gantry berukuran besar dan biasanya hanya dapat memuat dan membongkar material sepanjang arah sumbu X, yang membatasi fleksibilitas pemuatan dan pembongkaran otomatis dan tidak cocok untuk tempat kerja dengan ruang terbatas.
3) Masalah adsorpsi magnetik
Bila motor linear digunakan untuk menggerakkan tumpuan sumbu X dan balok sumbu Y secara bersamaan, daya magnet motor yang kuat akan dengan mudah menyerap serbuk logam pada lintasan. Akumulasi debu dan serbuk dalam jangka panjang dapat memengaruhi akurasi pengoperasian dan masa pakai peralatan. Oleh karena itu, peralatan mesin kelas menengah hingga atas biasanya dilengkapi dengan penutup debu dan sistem penghilang debu meja untuk melindungi komponen transmisi.
2.2 Keuntungan dan Kerugian Mesin Perkakas Kantilever
2.2.1 Keuntungan
1) Struktur kompak dan tapak kecil
Karena desain dukungan satu sisi, struktur keseluruhan lebih sederhana dan lebih kompak, yang nyaman digunakan di pabrik dan bengkel dengan ruang terbatas.
2) Daya tahan yang kuat dan mengurangi masalah sinkronisasi
Penggunaan hanya satu motor untuk menggerakkan sumbu X dapat menghindari masalah sinkronisasi antara beberapa motor. Pada saat yang sama, jika motor menggerakkan sistem transmisi rak dan pinion dari jarak jauh, hal ini juga dapat mengurangi masalah penyerapan debu magnetik.
3) Pemberian makan yang nyaman dan transformasi otomatisasi yang mudah
Desain kantilever memungkinkan alat mesin untuk memberi makan dari berbagai arah, yang memudahkan untuk berlabuh dengan robot atau sistem pengangkutan otomatis lainnya. Cocok untuk produksi massal, sekaligus menyederhanakan desain mekanis, mengurangi biaya perawatan dan waktu henti, serta meningkatkan nilai guna peralatan sepanjang siklus hidupnya.
4) Fleksibilitas tinggi
Karena tidak adanya lengan pendukung yang menghalangi, di bawah kondisi ukuran peralatan mesin yang sama, kepala pemotong memiliki ruang operasi yang lebih besar dalam arah sumbu Y, dapat lebih dekat ke benda kerja, dan mencapai pemotongan dan pengelasan halus yang lebih fleksibel dan terlokalisasi, yang sangat cocok untuk pembuatan cetakan, pengembangan prototipe, dan pemesinan presisi benda kerja berukuran kecil dan menengah.
2.2.2 Kekurangan
1) Jangkauan pemrosesan terbatas
Karena balok silang penopang beban struktur kantilever ditangguhkan, panjangnya terbatas (umumnya tidak cocok untuk memotong benda kerja dengan lebar lebih dari 2 meter), dan jangkauan pemrosesannya relatif terbatas.
2) Stabilitas kecepatan tinggi tidak memadai
Struktur penyangga satu sisi membuat pusat gravitasi alat mesin condong ke sisi penyangga. Saat kepala pemrosesan bergerak sepanjang sumbu Y, terutama dalam operasi kecepatan tinggi di dekat ujung yang digantung, perubahan pusat gravitasi palang dan torsi kerja yang lebih besar cenderung menyebabkan getaran dan fluktuasi, sehingga menimbulkan tantangan yang lebih besar pada stabilitas alat mesin secara keseluruhan. Oleh karena itu, alas harus memiliki kekakuan dan ketahanan getaran yang lebih tinggi untuk mengimbangi dampak dinamis ini.
3. Kesempatan aplikasi dan saran pemilihan
3.1 Mesin perkakas gantry
Dapat diaplikasikan pada pemrosesan pemotongan laser dengan beban berat, ukuran besar, dan persyaratan presisi tinggi seperti industri penerbangan, manufaktur mobil, cetakan besar, dan pembuatan kapal. Meskipun menempati area yang luas dan memiliki persyaratan tinggi untuk sinkronisasi motor, ia memiliki keunggulan yang jelas dalam hal stabilitas dan presisi dalam produksi skala besar dan kecepatan tinggi.
3.2 Mesin perkakas kantilever
Lebih cocok untuk pemesinan presisi dan pemotongan permukaan kompleks benda kerja berukuran kecil dan sedang, terutama di bengkel dengan ruang terbatas atau pengumpanan multi arah. Memiliki struktur yang ringkas dan fleksibilitas tinggi, sekaligus menyederhanakan perawatan dan integrasi otomatisasi, memberikan keuntungan biaya dan efisiensi yang jelas untuk produksi uji cetakan, pengembangan prototipe, dan produksi batch skala kecil dan menengah.
4. Pertimbangan sistem kontrol dan pemeliharaan
4.1 Sistem kontrol
1) Perkakas mesin gantry biasanya mengandalkan sistem CNC presisi tinggi dan algoritma kompensasi untuk memastikan sinkronisasi kedua motor, memastikan bahwa balok silang tidak akan tidak sejajar selama pergerakan kecepatan tinggi, sehingga mempertahankan akurasi pemrosesan.
2) Peralatan mesin kantilever kurang mengandalkan kontrol sinkron yang rumit, tetapi memerlukan pemantauan waktu nyata dan teknologi kompensasi yang lebih tepat dalam hal ketahanan getaran dan keseimbangan dinamis untuk memastikan tidak akan ada kesalahan karena getaran dan perubahan pusat gravitasi selama pemrosesan laser.
4.2 Pemeliharaan dan Ekonomi
1) Peralatan gantry memiliki struktur yang besar dan banyak komponen, sehingga perawatan dan kalibrasi relatif rumit. Diperlukan pemeriksaan ketat dan tindakan pencegahan debu untuk pengoperasian jangka panjang. Pada saat yang sama, keausan dan konsumsi energi yang disebabkan oleh pengoperasian beban tinggi tidak dapat diabaikan.
2) Peralatan kantilever memiliki struktur yang lebih sederhana, biaya perawatan dan modifikasi yang lebih rendah, dan lebih cocok untuk pabrik skala kecil dan menengah serta kebutuhan transformasi otomasi. Namun, persyaratan untuk kinerja dinamis berkecepatan tinggi juga berarti bahwa perhatian harus diberikan pada desain dan perawatan ketahanan getaran dan stabilitas jangka panjang alas.
5. Ringkasan
Pertimbangkan semua informasi di atas:
1) Struktur dan gerakan
Struktur gantry mirip dengan "pintu" yang lengkap. Struktur ini menggunakan kolom ganda untuk menggerakkan balok silang. Struktur ini memiliki kekakuan yang lebih tinggi dan kemampuan untuk menangani benda kerja berukuran besar, tetapi sinkronisasi dan ruang lantai merupakan masalah yang perlu diperhatikan;
Struktur kantilever mengadopsi desain kantilever satu sisi. Meskipun rentang pemrosesan terbatas, strukturnya kompak dan fleksibilitasnya tinggi, yang mendukung otomatisasi dan pemotongan multi-sudut.
2) Keuntungan pemrosesan dan skenario yang berlaku
Tipe gantry lebih cocok untuk area yang luas, benda kerja yang besar dan kebutuhan produksi batch yang berkecepatan tinggi, dan juga cocok untuk lingkungan produksi yang dapat menampung ruang lantai yang besar dan memiliki kondisi pemeliharaan yang sesuai;
Tipe kantilever lebih cocok untuk memproses permukaan kompleks berukuran kecil dan sedang, dan cocok untuk keperluan dengan ruang terbatas serta mengejar fleksibilitas tinggi dan biaya perawatan rendah.
Menurut persyaratan pemrosesan spesifik, ukuran benda kerja, anggaran dan kondisi pabrik, para insinyur dan produsen harus mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan saat memilih peralatan mesin dan memilih peralatan yang paling sesuai dengan kondisi produksi aktual.
Waktu posting: 14-Apr-2025
