Gantry-Bearbeitungszentrum – Der ultimative Leitfaden

Wenn Sie den Kauf eines Portalbearbeitungszentrums planen, kaufen Sie das Gerät nicht, bevor Sie diesen Leitfaden gelesen haben.

Es hilft Ihnen zu verstehen, was die Maschine ist, ihren Aufbau, ihre Komponenten, Vorteile, Achsenbewegungen und Anwendungen.

Am Ende dieses Handbuchs verfügen Sie über alle Informationen, die Sie für die Auswahl einer perfekten Portalmaschine für Ihre Anwendungen benötigen.

Was ist ein Gantry-Bearbeitungszentrum

Ein Gantry-Bearbeitungszentrum ist in erster Linie eine CNC(Computer-Numerische Steuerung) gesteuerter Maschinentyp. Er ist für die präzise und effiziente Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke konzipiert. Er besteht im Wesentlichen aus einem Portalrahmen, der sich entlang der X-Achse bewegt, einer Spindel, die sich entlang der Y- und Z-Achse bewegen kann, und einem Arbeitstisch.

Aufbau und Komponenten des Gantry-Bearbeitungszentrums

Das Gantry-Bearbeitungszentrum ist für die präzise Bearbeitung großer und komplexer Werkstücke konzipiert. Um diese Funktionalität zu ermöglichen, finden Sie die folgenden kritischen Komponenten und Strukturelemente:

· Portalrahmen

Der Portalrahmen besteht aus dem Portalträger/der Portalbrücke und den Säulen. Der Portalträger/die Portalbrücke ist horizontal und zentral positioniert und überspannt den gesamten Arbeitstisch. Die Brücke kann je nach Ausführung fest oder entlang der X-Achse beweglich sein.

Säulen bieten dem Portal Halt und Stabilität. Dabei handelt es sich um vertikale Stützen auf beiden Seiten des Arbeitstisches, die den Portalträger an seinem Platz halten.

· Arbeitstisch

Der Arbeitstisch hält das Werkstück, während daran gearbeitet wird. Normalerweise ist er stationär, einige Konstruktionen ermöglichen jedoch eine Bewegung entlang der X-Achse.

· Spindel

Die Spindel besteht aus einem Kopf und einem Motor, die ihre Funktionalität antreiben. Der Spindelkopf beherbergt die eigentliche Spindel, die das Schneidwerkzeug dreht und sich entlang der Y- und Z-Achsen bewegen kann. Der Motor ist die Energiequelle für die Spindel und ermöglicht Schneidvorgänge durch Variation von Drehmoment und Geschwindigkeit.

· Werkzeugmagazin

Das Gantry-Bearbeitungszentrum verwendet verschiedene Schneidwerkzeuge, um das gewünschte Werkstückdesign zu erreichen. Diese Werkzeuge werden im Werkzeugmagazin gespeichert. Von hier aus kann die Maschine während des Betriebs automatisch Werkzeugwechsel einleiten, wodurch Ausfallzeiten reduziert und die Effizienz gesteigert wird.

· Wachen und Einzäunungen

Das Gantry-Bearbeitungszentrum verfügt über Schutzvorrichtungen und Gehäuse, die eine sichere Arbeitsumgebung gewährleisten und den Bediener vor herumfliegenden Trümmern schützen. Diese Funktionen schützen die Maschine auch vor äußeren Einflüssen wie Staub und Fremdkörpern, die Schäden verursachen könnten.

· Kontrollsystem

Das CNC-gesteuerte Gantry-Bearbeitungszentrum verwendet zur Steuerung der Vorgänge ein computergestütztes Steuerungssystem. Dieses Steuerungssystem umfasst mehrere Elemente wie CNC-Steuerung, Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) und Messsysteme.

Die CNC-Steuerung steuert die Bewegung von Komponenten und andere Maschinenvorgänge durch die Interpretation von CAD/CAM-Daten. Über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) können Benutzer Befehle eingeben, den Bearbeitungsprozess überwachen und erforderliche Anpassungen vornehmen. Messsysteme messen und richten das Werkstück automatisch aus und sorgen so für Präzision und reduzierte Rüstzeiten.

· Kühl- und Schmiersystem

Das Kühl- und Schmiersystem besteht aus zwei Teilen: dem Kühlmittelsystem und dem Schmiersystem. Das Kühlmittelsystem sorgt für die Kühlung der Wärme, die durch die Wechselwirkung zwischen Schneidwerkzeug und Werkstück entsteht, und verlängert so die Lebensdauer des Werkzeugs. Das Schmiersystem reduziert den Verschleiß beweglicher Maschinenkomponenten und -teile.

· Chip Management System

Die Komplexität der Konstruktionen im Gantry-Bearbeitungszentrum führt zu einer hohen Spanproduktion. Das Spänemanagementsystem entfernt diese Metallspäne über einen Späneförderer, die sonst den Arbeitsbereich beschädigen könnten.

Vorteile von Gantry-Bearbeitungszentren

Aufgrund mehrerer bedeutender Vorteile eignen sich Portalbearbeitungszentren ideal für industrielle Anwendungen, insbesondere wenn große und schwere Werkstücke verarbeitet werden. Nachfolgend sind einige wichtige Vorteile aufgeführt:

· Hohe Präzision und Genauigkeit

Die starre Portalstruktur sorgt für hervorragende Stabilität, die für die Aufrechterhaltung hoher Präzision bei Bearbeitungsvorgängen entscheidend ist. Dies sorgt für reduzierte Vibrationen und stellt sicher, dass das Schneidwerkzeug seine Genauigkeit bei Hochgeschwindigkeitsvorgängen beibehält.

· Handhabung großer Werkstücke

Portalbearbeitungszentren können große und schwere Werkstücke bearbeiten, die mit herkömmlichen CNC-Maschinen nur schwer zu bearbeiten wären. Die Verwendung eines Portalbearbeitungszentrums verbessert die Effizienz, da weniger mehrere Maschinen und Setups erforderlich sind.

· Vielseitigkeit

Mit einem Portalbearbeitungszentrum können Sie mehrere Vorgänge wie Gewindeschneiden, Fräsen, Bohren und Bohren durchführen. Darüber hinaus ermöglicht ein Werkzeugmagazin den automatischen Werkzeugwechsel, sodass beim Übergang von einem Vorgang zum anderen schnelle Umstellungen möglich sind.

· Verbesserte Sicherheit

Die Verwendung von Portalbearbeitungszentren ist aufgrund zahlreicher Sicherheitsmaßnahmen wie Umhausungen, Schutzvorrichtungen und automatisierter Systeme sicher. Das Umschließen der Maschine mit Umhausungen und Schutzvorrichtungen schützt die Bediener vor herumfliegenden Trümmern und beweglichen Teilen. Automatisierte Systeme hingegen reduzieren den Bedarf an manuellen Eingriffen und minimieren das Risiko von Verletzungen am Arbeitsplatz.

· Effizienz und Produktivität

Da Sie große Komponenten in einer einzigen Aufspannung bearbeiten können, verkürzen Sie die Rüstzeiten erheblich und steigern so die Produktivität. Darüber hinaus ermöglicht die CNC-Steuerung kontinuierlichen Betrieb und steigert die Effizienz durch die Reduzierung manueller Eingriffe.

· Robustheit und Langlebigkeit

Die robuste Konstruktion von Portalbearbeitungszentren ermöglicht es, die Belastungen zu bewältigen, die bei der Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke auftreten. Darüber hinaus sind diese Maschinen aufgrund ihrer Fähigkeit, schwere Lasten ohne Leistungseinbußen zu tragen, für anspruchsvolle industrielle Anwendungen geeignet.

· Fortgeschrittene Technologieintegration

Diese Maschine verfügt über integrierte Messsysteme, die eine automatische Messung und Ausrichtung des Werkstücks mit hoher Genauigkeit durchführen. Darüber hinaus werden Sensoren eingesetzt, um Betriebsparameter wie Temperatur und Vibrationen in Echtzeit zu überwachen und so die Prozessoptimierung zu ermöglichen.

Achsenbewegungen

Die Achsbewegungen in diesen Bearbeitungszentrensind für ihre erfolgreiche Funktion bei der Bearbeitung von Werkstücken unterschiedlicher Bauart von entscheidender Bedeutung. Das Verständnis dieser Bewegungen ist von entscheidender Bedeutung, da sie eine hohe Präzision bei der Ausführung der Operation gewährleisten.

• X-Achse

Diese Bewegung umfasst die seitliche Bewegung des Portals oder des Arbeitstisches und ist abhängig von der Maschinenkonstruktion. Beim Arbeiten entlang der X-Achse wird das Schneidwerkzeug entlang der Breite des Werkstücks positioniert.

• Y-Achse

Die Bewegung in der Längsebene definiert die Y-Achse, typischerweise in einer Vorwärts- und Rückwärtsbewegung. Normalerweise führt der Spindelkopf Bewegungen entlang dieser Achse aus, normalerweise mit dem Schneidwerkzeug entlang der Länge des Werkstücks. Die Portalstruktur unterstützt diese Bewegung und gewährleistet Stabilität und Präzision über lange Distanzen.

• Z-Achse

Die Bewegung entlang der Z-Achse beinhaltet eine vertikale Bewegung des Spindelkopfes (auf und ab), wodurch hochwertige Schnitte und Oberflächengüte erzielt werden. Die Bewegung entlang dieser Achse ermöglicht es Ihnen, das Schneidwerkzeug in unterschiedlichen Höhen relativ zum Werkstück zu positionieren. Dies beeinflusst die Tiefenkontrolle während des Schneidvorgangs.

1. Drehachse

Es gibt drei Varianten von Drehachsen: A-, B- und C-Achse.

Der A-Achse Die Bewegung definiert die Drehung um die X-Achse. Dadurch können Sie das Werkstück neigen und komplexe Geometrien und Hinterschnitte durch den Zugriff auf verschiedene Winkel erleichtern.

Für die B-AchseDie Bewegung wird als Drehung um die Y-Achse definiert. Dadurch kann der Spindelkopf geneigt werden, was die Bearbeitung komplexer Formen und Winkel verbessert.

Die Drehbewegung um die Z-Achse definiert die Bewegung in der C-Achse. Dadurch kann die Spindel oder der Arbeitstisch rotieren und so komplexe Bearbeitungsvorgänge wie Drehen oder mehrachsiges Fräsen ermöglichen.

Arten von Portalbearbeitungszentren

Obwohl es bei Gantry-Bearbeitungszentren verschiedene Designvarianten gibt, die den speziellen Bearbeitungsanforderungen und Anwendungen gerecht werden, lassen sich zwei Haupttypen unterscheiden.

• Festes Portal

Bei diesem Typ ist die Portalstruktur stationär und der Arbeitstisch kann sich entlang der X-Achse bewegen. Ein festes Portal bietet hohe Steifigkeit und Stabilität, die für die Präzisionsbearbeitung besonders großer und schwerer Werkstücke unerlässlich ist.

• Bewegliches Portal

Hier ist der Arbeitstisch stationär, während sich das Portal selbst bewegt, normalerweise entlang der X-Achse. Mit einem beweglichen Portal können Sie große und komplexe Teile bearbeiten, ohne das Werkstück bewegen zu müssen. Diese Art von Portalbearbeitungszentrum ist platzsparender.

Einschränkungen und Herausforderungen von Portalbearbeitungszentren

Obwohl die Portalbearbeitungszentren funktional einwandfrei sind, weisen sie einige technische Einschränkungen auf:

• Die Anfangsinvestition für Portalbearbeitungszentren ist im Vergleich zu herkömmlichen CNC-Maschinen deutlich höher.
• Darüber hinaus benötigen Portalbearbeitungszentren in der Regel eine große Standfläche und damit viel Bodenfläche.
• Aufgrund ihrer Merkmale und Komponenten sind Portalbearbeitungszentren komplexe Maschinen, deren Bedienung spezielle Wartung und Schulung erfordert.
• Aufgrund ihrer Größe und Leistungsfähigkeit verbrauchen Portalbearbeitungszentren eine erhebliche Menge an Energie.
• Aufgrund der Größe und Komplexität der zu bearbeitenden Werkstücke kann das Einrichten von Portalbearbeitungszentren für neue Aufträge zeitaufwändig sein.

Anwendungen von Gantry-Bearbeitungszentren

 

Die Vielseitigkeit und Leistungsfähigkeit von Portalbearbeitungszentren ermöglicht ihren Einsatz in verschiedenen Branchen. Diese Maschinen können große und komplexe Werkstücke in den folgenden Bereichen mit hoher Präzision bearbeiten:

• Luft-und Raumfahrtindustrie: Portalbearbeitungszentren werden bei der Bearbeitung von Flugzeugkomponenten wie Schotten, Rumpfsektionen und Triebwerksteilen, einschließlich Turbinenschaufeln, eingesetzt.
• Automobilindustrie: Große Gussformen und Matrizen, die zum Formen von Autoteilen, Motorblöcken und Fahrwerkskomponenten verwendet werden, werden sämtlich mithilfe von Portalbearbeitungszentren hergestellt.
• Energie Sektor: Portalbearbeitungszentren werden bei der Herstellung von Turbinen, Generatoren und Bohrgeräten für die Öl- und Gasförderung eingesetzt.
• Schwere Maschinen und Geräte: Baumaschinen wie Kräne und Bagger, Komponenten für Industriemaschinen und Bergbauausrüstung.
• Schiffbauindustrie: Bearbeitung von Schiffsteilen wie Rümpfen, Antriebssystemen und große Deckausrüstung wie Kräne und Winden.
• Werkzeug- und Formenbau: Große Formen, wie sie beispielsweise beim Kunststoff-Spritzguss verwendet werden, und Matrizen für Stanz- und Umformvorgänge.

Abschluss

Ein Portalbearbeitungszentrum ist eine leistungsstarke und vielseitige Maschine mit herausragender Effizienz bei der Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke. Es ist daher eine lohnende Investition, wenn Sie branchenunabhängig nach unverzichtbarer Schwerproduktionsausrüstung suchen.

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Portal-CNC-Fräsmaschine – Quelle: TSINFA