CNC-Verschiebetisch vs. Portal

Einführung

Computer Numerical Control (CNC) bezieht sich auf die automatisierte Steuerung von Bearbeitungswerkzeugen wie Oberfräsen, Drehmaschinen, Schleifmaschinen usw. mithilfe von Computern. CNC hat die Fertigungstechnologie revolutioniert, indem es hochpräzise und programmierbare Funktionen für die Bearbeitung von Teilen und Produkten bietet.

Maschinen wie computergesteuerte (CNC) Fräsmaschinen werden zum Schneiden, Bohren und Formen von Holz, Kunststoffen, Gläsern, Leichtmetallen, Verbundwerkstoffen und anderen Materialien eingesetzt. Sie sind unter anderem in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Möbelbeschilderung wichtig.

Dieser ausführliche Vergleichsleitfaden untersucht die Hauptunterschiede zwischen CNC-Fräsern mit beweglichem Tisch und Portalfräsern anhand verschiedener Parameter. Wir werden Schlüsselfaktoren wie mechanisches Design, Schneidleistung, Genauigkeit, Materialkompatibilität, Wartungsanforderungen, Kostenauswirkungen und Benutzerfreundlichkeit diskutieren, damit die Leser diese beiden Router-Designs besser verstehen können. Schauen wir uns das an.

CNC-Designs verstehen

Um sich zwischen einem beweglichen Tisch und einer Portal-CNC-Fräse zu entscheiden, ist es zunächst wichtig, die Hauptmerkmale dieser beiden Konstruktionen zu verstehen.

Was ist eine CNC-Fräse mit beweglichem Tisch?

A CNC-Fräse mit beweglichem Tisch besteht aus einem festen Portal und einem beweglichen Tisch. Das stationäre Portal besteht aus einer oder mehreren Achsen, normalerweise der Z-Achse, die die Spindel und den Fräser hält. Präzisionslinearführungen und Antriebssysteme werden verwendet, um das Werkstück unter dem stationären Portal zu bewegen, das eine X-Y-Bewegung ermöglicht.

Der Hauptvorteil dieser Konstruktionsart ist ihre außergewöhnliche statische Steifigkeit. Mit einem stationären Portal ist es möglich, eine optimierte Kraftverteilung über das Werkstückmaterial zu erreichen. Außerdem kann es bei der Verwendung zu sehr hohen Beschleunigungs-/Verzögerungsraten sowie Schnittgeschwindigkeiten kommen, wenn eine bewegliche Tischplattform verfügbar ist. Während der Bearbeitung bedeutet dies, dass das Material auf dem beweglichen Tisch stationär bleibt, während sich der Kopf entlang der Z-Achse nach oben bewegt.

Da CNC-Maschinen mit beweglichem Tisch ausreichend Platz für die Bewegung im gesamten Arbeitsbereich benötigen, benötigen sie größere Aufstellflächen als andere. Durch die stabile Befestigung auf dem beweglichen Bett eignen sie sich ideal für den Umgang mit großen und schweren Materialien. Daher nutzen Branchen wie die Luft- und Raumfahrtindustrie, die Automobilindustrie, das Baugewerbe oder der Schiffbau, die sich mit großen Teilen befassen, sie in großem Umfang bei ihren Schneid- und Bearbeitungsvorgängen.

Was ist ein Gantry-CNC-Fräser? 

Bei CNC-Fräsmaschinen im Gantry-Stil ist der Tisch fest und stabil, während sich das Portal entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegt, um das Schneidwerkzeug direkt über dem Werkstück zu platzieren. Das Portal besteht aus einer brückenartigen Struktur, die sich über den gesamten Arbeitsbereich erstreckt, wobei die Bewegung auf dem Tisch durch hochpräzise Linear- oder Zahnstangenantriebe angetrieben wird.

Der Tisch bietet eine starre Basis zum Niederhalten von Arbeitsmaterialien, während sie mithilfe eines über ihm fliegenden Portals geschnitten werden. Portal-CNC-Maschinen Nehmen Sie weniger Installationsraum ein und eignen Sie sich daher ideal für kleine Räume. In Holz, Kunststoffen, Weichmetall (z. B. Aluminium) Fräsen, Bohren, Fräsen usw.

Möbelbau, Musikinstrumentenbau, Kunst, Schmuckdesign und Schilderbeschriftung nutzen unter anderem solche Oberfräsen, da sie kompakt und damit kostengünstig und vielseitig sind. Geschlossene Portalfräsen, die mit zusätzlichen Abdeckungen und Dichtungen ausgestattet sind, tragen dazu bei, Vibrationen während des Betriebs zu reduzieren und so auch die Genauigkeit zu verbessern.

Schneller Vergleich

Hier ist ein kurzer Vergleich der wichtigsten Unterschiede zwischen CNC-Fahrtisch- und Portalkonstruktionen:

Vergleichende Analyse

Da wir ein grundlegendes Verständnis für CNC-Fräsmaschinen mit beweglichen Tischen und Portalen haben, können wir diese im Detail vergleichen.

Strukturelle Unterschiede

Der Hauptunterschied zwischen Fahrtisch- und Portalfräsmaschinen liegt in ihrer mechanischen Struktur und Anordnung.

Um Vibrationen zu reduzieren, verfügen CNC-Maschinen mit beweglichem Tisch über sehr steife und robuste Portalkonstruktionen. Dies wird durch den Einsatz von Linearführungen mit Kugelumlauflagern oder Kastenführungen erreicht, um eine reibungslose Bewegung der Tische mit geringer Reibung zu gewährleisten. Der Tisch selbst besteht aus dickem Gusseisen oder geschweißtem Stahl, der den Schnittkräften standhält und Vibrationen dämpft.

Andererseits verwenden Portalfräsen leichtere Brücken aus extrudierten Aluminium- oder Stahlprofilen, die das Gewicht minimieren und die Kosten senken sollen. Die X-Achsen-Bewegung im Arbeitsbereich erfolgt durch einen beweglichen Schlitten, auf dem das Portal ruht. Dies ermöglicht eine Y-Achsen-Bewegung.

Portalfräsen haben im Vergleich zu anderen Arten von CNC-Maschinen, wie z. B. Brückenmaschinen, eine kleinere Installationsfläche. Bei schweren Schneidprojekten können sie jedoch aufgrund der Bewegung der Brücke vibrieren und so die Präzision leicht beeinträchtigen. Im Gegensatz dazu treten bei Oberfräsen mit beweglichem Tisch keine Vibrationen auf, da ihre Portale stationär sind.

Die Konstruktionskonfigurationen sind bei Gantry-Maschinen flexibler als bei Maschinen mit beweglichem Tisch. Die Größen- und Layoutoptimierung kann unter anderem mithilfe von Optionen wie freitragend, geschlossen oder mit beweglichem Portal erfolgen. Mittlerweile gibt es unter Portal nur eine Ebene, in der ein festes Layout die Bewegung beschreibt, die über einer Tischplatte für diese Werkzeugmaschinen stattfindet.

Leistungsmerkmale

Die Leistungsmerkmale dieser beiden CNC-Fräsertypen werden durch ihre strukturellen Unterschiede beeinflusst.

Hohe Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit sind Merkmale von CNC-Maschinen mit beweglichem Tisch. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass sie über starre Portale verfügen, die keine Vibrationen zulassen, wodurch sie mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben mit hoher Genauigkeit arbeiten können. Darüber hinaus sind ihre schnellen Zykluszeiten auf schnelle Tischbewegungen zurückzuführen.

Aufgrund des Hochleistungsbetriebs können Portalfräsen leicht vibrieren, was zu einer verminderten Präzision führt. Bei leichten Anwendungen können sie jedoch die Präzision und Genauigkeit von beweglichen Tischen erreichen oder sogar übertreffen. Geschlossene Portale und Präzisionskomponenten tragen dazu bei, Positionsfehler zu reduzieren, was zu einer guten Leistung führt.

Oberfräsen mit beweglichem Tisch sind für Massenproduktionsaktivitäten konzipiert, bei denen eine gleichbleibende Qualität und eine Bearbeitung mit geringen Toleranzen erforderlich sind. Portalfräsen hingegen eignen sich ideal für Anwendungen mit geringer bis mittlerer Beanspruchung, die kein besonders hohes Maß an Präzision erfordern.

Materialkompatibilität

Die Art der Materialien, die effektiv bearbeitet werden können, hängt auch von der Wahl des CNC-Fräserdesigns ab.

Einige harte Materialien wie Hartholz, Verbundwerkstoffe, Nichteisenmetalle usw. erfordern eine CNC-Maschine mit beweglichem Tisch, die über ausreichende statische Steifigkeit und Vibrationsdämpfungseigenschaften zum Schneiden verfügt. Die stationäre Brücke verhindert ein Rattern beim Schneiden und ist somit eine der besten Optionen.

Portalfräsmaschinen können bei der Bearbeitung härterer Materialien unter gewissem Rattern und Ungenauigkeiten leiden, insbesondere wenn sie über eine freitragende Konstruktion verfügen. Sie eignen sich gut für weichere Materialien wie Kunststoffe, Hölzer und Aluminium, bei denen Vibrationen im Herstellungsprozess keine entscheidende Rolle spielen. Geschlossene Portale tragen zur Verbesserung der Resonanzdämpfung und damit zur Verbesserung der Materialverträglichkeit bei.

Es gibt weitere Gründe, warum CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch anderen Maschinen vorzuziehen sind, insbesondere beim Schneiden dicker oder dichter Materialien. Portalmaschinen eignen sich für leichtere Fräsaufgaben und Fräsaufgaben mit Holz, Kunststoff und Blechen.

Vor- und Nachteile jedes Designs 

Schauen wir uns nun die spezifischen Vorteile und Einschränkungen von CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch und Portal an.

Vorteile von CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch

● Dank minimaler Vibration und hervorragender statischer Steifigkeit eignen sich diese Maschinen für schwere Zerspanungen

● Selbst bei hohen Geschwindigkeiten können sie ihre hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit beibehalten

● Die gleichmäßige Kraftverteilung erleichtert die Bearbeitung schwieriger Materialien ohne Rattern

● Aufgrund ihrer stabilen Befestigung eignen sie sich auch gut für den Einsatz auf großen oder schweren Materialien

● Portalkomponenten sind für Wartungszwecke besser zugänglich

Nachteile von CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch

● Tischbewegung erfordert mehr Einbauraum

● Die Größe des Arbeitsraums hängt von den Abmessungen des Tisches ab

● Teurer als Portalfräsen

● Nicht geeignet für kleine Bearbeitungsanforderungen

Vorteile von Gantry-CNC-Fräsern

● Die kompakte Stellfläche spart Installationsraum

● Einige Beispiele umfassen freitragende Typen, geschlossene usw.

● Der Umzug von Tischen ist tendenziell günstiger

● Diese sind ideal für kleine bis mittelgroße Stücke

● Weniger komplexe Designs ermöglichen mehr Do-it-yourself-Konstruktionen

Nachteile von Gantry-CNC-Fräsern

● Beim Arbeiten mit härteren Materialien können Vibrationen die Genauigkeit beeinträchtigen

● Schwere Holzarbeiten, die enge Toleranzen erfordern, funktionieren hier nicht gut

● Das Verschieben des Portals erhöht die Komplexität der Wartungsprobleme

● Reduzierte Steifigkeit oder schlechte Dämpfungsfähigkeit

Kostenvergleich

Bei der Entscheidung zwischen beweglichen Tisch- und Portal-CNC-Fräsmaschinen sind in der Regel die Anschaffungskosten eine Überlegung. Hier einige Vergleiche.

Erstinvestition

CNC-Maschinen mit beweglichem Tisch sind anfangs viel teurer als Portalfräsmaschinen. Solche großen Industriemaschinen sind kostspielig, da sie über ein schweres Portal, Präzisionslinearführungen, Antriebssysteme zum Bewegen des Tisches, Vibrationsdämpfungsfunktionen usw. verfügen.

Für Produktionsanforderungen mit geringerem Volumen sind Gantry-Router tendenziell kostengünstiger. Im Vergleich zu einer gleichgroßen Oberfräse mit beweglichem Tisch kann eine Maschine mit freitragendem Portal erheblich weniger kosten. Geschlossene Portale sind aufgrund der zusätzlichen Einhausung, Dichtungen und verbesserten Komponenten teurer.

Bei Schneid- und Bearbeitungsanwendungen mit sehr hohen Toleranzen amortisiert sich die Anfangsinvestition in Oberfräsen mit beweglichem Tisch auf lange Sicht. Sie bieten ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, da sie im Gegensatz zu ihren Gegenstücken mittelschwere Arbeiten mit geringer Präzision ausführen können.

Langfristige Kosten

Aufgrund ihrer soliden Konstruktion und des minimalen Wartungsaufwands erweisen sich bewegliche Tischoberfräsen jedoch im Hinblick auf die im Laufe der Zeit anfallenden Gesamtkosten als günstiger. Das stationäre Portal löst die Verschleißprobleme, die beim Bewegen der Teile auftreten, und reduziert so die Reparaturkosten.

Es ist jedoch zu bedenken, dass diese Art von Brücken oder Waggons eine häufigere Wartung erfordern, was langfristig zu höheren Kosten führt. Bei beweglichen Teilen kommt es mit der Zeit leicht zu Fehlfunktionen, da sie schneller verschleißen als andere Komponenten. Auch der Austausch oder die Reparatur von Teilen wie Linearführungen, Zahnstangensystemen usw. ist bei Gantry-Maschinen teurer als bei einfacher gebauten beweglichen Tischen.

Über viele Jahre hinweg bleiben Unternehmen mit hohen Produktionsmengen im Vergleich zu CNC-Maschinen mit beweglichem Tisch niedrigere Lebenszeitkosten, selbst wenn diese höhere Anschaffungspreise haben.

Benutzerüberlegungen

Der Unterschied zwischen CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch und Portalfräsern wird unter anderem auch von der Qualifikation des Bedieners beeinflusst.

Fähigkeitsniveau und Erfahrung

Um die Vorteile des Betriebs einer CNC-Fräse mit beweglichem Tisch zu maximieren, muss eine Person über Erfahrung im Umgang mit CNC-Maschinen verfügen. Aufgrund ihrer komplexen Wartung, extremen Präzision und schweren industriellen Aufgaben sind diese Maschinen für den Einsatz durch erfahrene Benutzer in Fertigungsanlagen konzipiert.

Andererseits benötigen Sie lediglich eine Grundschulung in der Bedienung von Portalfräsen, die sowohl von Amateuren als auch von Experten besessen werden kann. Darüber hinaus sind die Verwaltungskosten geringer, sodass sie sich auch kleine Unternehmen wie Schulen oder Bastler leisten können, die nicht über genügend Erfahrung mit computergestützter numerischer Steuerung verfügen. Sie verfügen außerdem über benutzerfreundliche Benutzeroberflächen, die die Bedienung erheblich erleichtern.

Anwendungsanforderungen

Vor der Auswahl zwischen diesen beiden Router-Designs müssen die spezifischen Anwendungsanforderungen berücksichtigt werden.

Für große Schnittlasten, hohe Produktionsstunden pro Stunde, große Werkstücke oder Bearbeitungsanwendungen mit geringen Toleranzen; Wir empfehlen dringend CNC-Maschinen mit steifem, beweglichem Bett. Folglich; Oberfräsen mit beweglichem Tisch gelten als ideale Optionen, da sie Stabilität und Genauigkeit für Aufgaben bieten, die einen hohen Leistungsstandard erfordern.

Während für kleinere Teile möglicherweise kostengünstiges leichtes bis mittelschweres Schneiden erforderlich ist, bieten Portaltypen eine Lösung. Sie können auch dort eingesetzt werden, wo der Installationsraum sehr knapp ist, da sie flexibel in kleinere Bereiche passen.

Abschluss

Die Bewertung von Steifigkeit, Präzision, Geschwindigkeit, Platzbedarf, Benutzerfreundlichkeit und Kosten zeigt, dass CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch und Portalfräsern unterschiedliche Stärken haben. In industriellen Umgebungen gibt es keine unübertroffenen Werkzeuge wie die Oberfräsen mit beweglichem Tisch für anspruchsvolle Präzisionsbearbeitungsanwendungen. Die Portalfräsen sind eine Option für kostensensible leichte bis mittelschwere Arbeiten.

Per Definition gibt es kein überlegenes CNC-Fräserdesign. Dies bedeutet daher, dass Benutzer ihre spezifischen Bearbeitungsanforderungen in Bezug auf Werkstückgröße, verwendete Materialien, erforderliche Präzision, Produktionsvolumen und Budgetbeschränkungen richtig bewerten müssen. Durch diese Analyse lässt sich ermitteln, ob eine Maschine mit beweglichem Tisch oder eine Oberfräse mit Portalantrieb für ihre Anwendungen am besten geeignet ist. Einsteiger sollten sich an Profis wenden, um beim Kauf von CNC-Geräten keine Fehler zu begehen.

Sowohl CNC-Fräsmaschinen mit beweglichem Tisch als auch Portalfräsmaschinen bieten einzigartige Vorteile, die in verschiedenen Fertigungsprozessen auf der ganzen Welt einen Unterschied machen. Folglich optimieren Unternehmen ihre Produktivität und Qualität und maximieren die Kapitalrendite, indem sie je nach ihren Anforderungen das richtige Design auswählen.