La fabricación y el mecanizado de piezas requieren que se produzcan de manera precisa y repetida, por lo que las máquinas CNC (control numérico de la computadora) son significativas. Los tipos más utilizados de máquinas CNC son los centros de mecanizado verticales y pórticos. En términos de los tipos de aplicaciones, ambos tienen fortalezas y debilidades. Este artículo examina los puntos esenciales de diferencia entre estas dos máquinas para determinar cuál es más adecuado para varios requisitos de la máquina.
La máquina CNC de pórtico comprende un haz horizontal por el cual el espacio de trabajo se abarca y se monta en dos soportes laterales. Este haz incluye un accesorio de huso o herramienta de corte, que se puede mover en tres ejes lineales (x, y, z). Esto ofrece un posicionamiento preciso sobre un excelente área de trabajo para terminar grandes piezas.
Una máquina CNC de pórtico Tiene un marco en forma de puente llamado pórtico. Este pórtico tiene rieles que permiten que una cabeza de huso se mueva de izquierda a derecha y hacia adelante. La cabeza del husillo sostiene la herramienta de corte y se mueve a lo largo de los ejes X e Y. La herramienta de corte se baja hacia arriba y hacia abajo en el eje Z para tocar la pieza de trabajo. El movimiento de la cabeza del husillo está controlado con precisión por una computadora que sigue una ruta programada. Esto permite que la máquina CNC de pórtico corte, taladre y moldee piezas de metal o madera grandes con precisión colocando con precisión la herramienta de corte giratoria de acuerdo con las instrucciones del código CNC cargadas en la computadora. La construcción de pórtico proporciona estabilidad para manejar piezas grandes.
Una característica destacada es el gran sobre. La estructura del marco de pórtico permite un viaje lineal de múltiples metros en los ejes x e y. Esta zona de trabajo de gran tamaño es adecuada para mecanizar piezas extremadamente grandes más allá de la capacidad de las máquinas CNC típicas. En máquinas de pórtico extendidas, se pueden manejar piezas con longitudes de más de 5 metros. CNC
Otra característica notable es el acceso de pieza sin obstrucciones proporcionado por la orientación horizontal. Hay un acceso claro sin obstrucciones alrededor del área de trabajo, por lo que los trabajadores pueden cargar y descargar fácilmente piezas muy grandes desde todos los lados. Este flujo de trabajo de ayuda de acceso a la parte múltiple sin obstáculos.
Las máquinas CNC de pórtico también están equipadas con potentes motores de husillo, generalmente de 10 caballos de fuerza a más de 50 hp. El par alto y de gama baja de estos poderosos husillos permite la eliminación agresiva del metal. La construcción dinámica y rígida puede manejar las fuertes fuerzas de corte ejercidas durante las intensas operaciones de perforación y molienda.
Finalmente, las máquinas CNC de pórtico tienen diversas capacidades de mecanizado, lo que las hace bien combinadas para aplicaciones como corte de plasma, corte de chorro de agua abrasivo, enrutamiento y fresado. La arquitectura de pórtico proporciona estabilidad para un mecanizado preciso sobre la gran zona de trabajo. Los cambios en las herramientas también permiten la creación de geometrías de diferentes piezas utilizando la misma máquina.
Las máquinas CNC de pórtico se usan comúnmente en ciertas aplicaciones de mecanizado que utilizan sus grandes volúmenes de trabajo y potentes capacidades de corte de metal. Las principales categorías de aplicaciones son:
Muchos tipos de equipos y vehículos pesados tienen piezas muy voluminosas que exceden el tamaño de la cama de los CNC regulares. Las máquinas CNC de pórtico tienen zonas de trabajo que coinciden con estas dimensiones jumbo para mecanizar piezas de metal de gran tamaño.
Los marcos de vehículos, los cuerpos, las piezas de equipos agrícolas, las secciones de casco de barcos y los componentes de construcción estructural pueden tener longitudes de más de 5 metros. La capacidad del medidor más a lo largo de los ejes X e Y de las máquinas CNC de pórtico permite la fabricación de piezas metálicas tan largas.
La industria de la carpintería requiere la capacidad de mecanizar enormes piezas de madera de manera eficiente. Gabinetes de cocina y exhibición, muebles gigantes, grandes puertas de entrada y construcción de marco de madera necesitan abundantes sobres de mecanizado.
El software de anidación ayuda a optimizar el corte al mecanizar múltiples piezas de trabajo de madera a partir de artículos de hojas. Las máquinas de pórtico tienen una construcción resistente y resistente a la abrasión para resistir todas las astillas de madera y el polvo creados.
Procesos como el corte de arco de plasma y el corte de chorro de agua abrasivo requieren mover suavemente la cabeza de corte a lo largo de los ejes X e Y para lograr patrones curvos en el material de la placa.
Las máquinas CNC de pórtico ofrecen el diseño y la construcción robusta para mover los pesos sustanciales suavemente a través de estos ejes laterales cuando las placas de acero que cortan la llama o capas de metal apiladas con cita de chorro de agua.
Las máquinas CNC de pórtico ofrecen grandes rangos de trabajo a lo largo de los ejes lineales X, Y y Z. Esto permite manejar piezas de metal o madera extra en general que exceden la capacidad de los CNC típicos. Personalizable para crecer.
El marco de pórtico reforzado combinado con vigas superiores gruesas y soportes da como resultado una estructura robusta y rígida. Esta estabilidad dinámica conserva la precisión al eliminar los altos cortes de metal.
El diseño horizontal permite la carga de piezas de gran tamaño desde todos los lados sin impedimentos. Los trabajadores pueden llegar convenientemente a toda la zona de trabajo, mejorando el flujo de trabajo.
Las máquinas CNC de pórtico pueden integrar una potencia de huso de 50 hp o más alta para conducir rotacionalmente herramientas de corte de gran diámetro a altos pares vitales para tocar, perforar y fresar.
· La enorme estructura ocupa mucho espacio en el piso de la tienda.
· Alto costo de compra inicial.
· No es muy versátil para pequeños componentes intrincados.
· Está limitado en la capacidad de corte diagonal.
Un centro de mecanizado vertical (VMC) se refiere a una máquina de control numérico de la computadora con un eje del huso orientado verticalmente. Esto permite que las operaciones de mecanizado como fresado, perforación, tapping, aburrimiento, etc., se realicen en una pieza de trabajo posicionada horizontalmente.
Las partes clave de un VMC incluyen los cambiadores de herramientas, revistas de herramientas, controlador CNC, herramientas de corte, sistema de refrigerante y las guías del eje X, Y y Z. La revista Tool permite cambios automáticos en las herramientas de corte.
Un centro de mecanizado vertical tiene un huso orientado verticalmente sobre la mesa de trabajo. La pieza de trabajo de metal o plástico está asegurada a esta mesa y puede moverse hacia adelante y hacia atrás en el eje Y y entrar en el eje X. La herramienta de corte se une al huso que apunta hacia abajo. En la operación de CNC, la máquina controla con precisión la posición de la tabla debajo del huso, lo que permite que la herramienta de corte giratoria se moldee y perfore agujeros en la pieza de trabajo fija. Para lograr operaciones de mecanizado, el control del eje Z reduce el cortador giratorio en la pieza de trabajo a diferentes profundidades. Los tornillos de plomo de precisión en los ejes X, Y y Z posicionan el área de trabajo en relación con el cortador siguiendo las instrucciones de control numérico de la computadora. Este movimiento de 3 ejes permite el mecanizado versátil.
La orientación vertical donde el acoplamiento del huso se encuentra por encima de la mesa de trabajo minimiza la huella de la máquina. Esta arquitectura compacta se ajusta a los pisos de producción con limitaciones de espacio.
Un conjunto automatizado del cambiador de herramientas se integra comúnmente dentro del recinto de la máquina para intercambiar herramientas de corte según sea necesario. Reduce la participación del operador manual.
Una puerta fija o corredera sella el área de trabajo. Esto controla chips de metal suelto/contención de refrigerante y reduce la emisión de ruido al taller para un mejor ambiente de trabajo.
Las boquillas de refrigerante inteligentes dirigen corrientes de refrigerante de alta presión a áreas críticas como la interfaz de información sobre herramientas y mecanizado a través del programa CNC, mejorando el control de calor y el enjuague de los chips.
El conjunto de husillo vertical se conecta directamente al motor de alto torque sin pérdida de transmisión mecánica. Esto permite una transferencia de potencia óptima para el corte de servicio pesado.
El diseño rígido de la columna y la unidad de huso directo permiten centros de mecanizado vertical para molinos, taladrales, orientaciones y toque de acero, aluminio y titanio con precisión con tolerancias estrechas. Las piezas aeroespaciales y médicas a menudo especifican requisitos de precisión.
El cambio rápido entre trabajos hace que un VMC sea adecuado para una pequeña producción de lotes en lugar de carreras largas de alto volumen. Las piscinas de paletas con piezas de trabajo en cola permiten flujos de trabajo automatizados de la tienda de empleo.
Después de procesos de fabricación iniciales como fundición o forja, el mecanizado vertical realiza refinamientos secundarios como acabado de superficie, perforación de agujeros/aburrimiento y fresado de perfil para terminar los componentes.
Desde aleaciones aeroespaciales duras, hierro fundido y aceros en herramientas endurecidas hasta metales no ferrosos más suaves, las fábricas verticales se adaptan a través de velocidades de huso, cambios de herramientas, presión de refrigerante, etc.
El diseño vertical donde el huso se encuentra sobre la mesa de trabajo minimiza la huella de la máquina para los pisos de las tiendas llenas de gente. Toma menos área que un centro de mecanizado horizontal.
Tener un compartimento de mecanizado cerrado evita que los desechos como chips de metal y niebla de refrigerante se dispersen externamente. Esto ayuda a mantener la calidad del aire de la tienda limpia.
El soporte de columna para el huso más un voladizo mínimo o en voladizo contribuye a una construcción rígida. Esta rigidez permite la eliminación de material más agresiva que las fábricas horizontales al estilo voladizo.
Con un huso vertical apuntando hacia abajo hacia la zona de trabajo, las chips se caen naturalmente sin volver a cortar. Los sistemas automáticos de eliminación de chips también pueden integrarse más fácilmente.
La pequeña huella de un centro de mecanizado vertical y la automatización de paletas de la pieza de diseño del compartimento metódico. La participación de los trabajadores se minimiza con la carga/descarga automatizada del trabajo.
La tabla giratoria indexa cada cara de trabajo hacia el cortador para el mecanizado secuencial sin volver a usar, disminuyendo el tiempo de manejo. Todo lo requerido, la molienda, la perforación y el tapping ocurren en una configuración.
· El viaje limitado x e y restringe las dimensiones de la parte máxima
· Límites de huso vertical Mecanizado de piezas muy altas
· Un mayor consumo de energía que las máquinas CNC horizontales
· No se puede manejar piezas extremadamente largas
Al comparar las máquinas CNC de pórtico frente a VMCS, algunos factores clave para analizar son:
Las máquinas CNC de pórtico ofrecen un gran sobre con viajes X-Y de varios metros para manejar piezas grandes. El centro de mecanizado vertical viaja máximo a alrededor de 2500 x 1200 mm.
El pórtico utiliza vigas superiores gruesas que abarcan soportes pesados para una excelente rigidez. Los voladizos de VMC y las columnas móviles pueden permitir pequeñas desviaciones en cargas.
Los VMC se adaptan a materiales y operaciones variadas, como la precisión de perforación y contorno. Los pórticos se centran en la perforación/tapping de alta fuerza o en mover piezas grandes en un área grande.
La huella compacta de un VMC se adapta a la automatización de paletas. La vasta zona de trabajo de Gantry hace que sea más difícil integrar la automatización de carga parcial.
Después de analizar las diferentes fortalezas entre las máquinas CNC de pórtico y los centros de mecanizado vertical, se pueden hacer algunas recomendaciones generales con respecto a que se seleccionan mejor para requisitos de mecanizado específicos:
Si las piezas mecanizadas son de gran tamaño con una o ambas dimensiones que exceden el viaje típico de eje X de 1500-2000 mm de un VMC, entonces el movimiento a lo largo de los rieles lineales X e Y extendidos de un pórtico es más adecuado para posicionarse bajo el cortador. Las máquinas de pórtico con viajes a más de 5 metros están fácilmente disponibles.
El pórtico reforzado proporciona rigidez para aplicaciones de corte de metales pesados donde grandes cantidades de acero, titanio o hierro fundido necesitan una alta eliminación de par. La deflexión se minimiza a pesar de las fuerzas de corte dinámicas.
Si el material trabajado requiere espacio libre alrededor de todos los lados en lugar de fijos seguros, como soldar marcos grandes o stock de placas de talla de plasma, entonces la orientación horizontal abierta de la pórtica facilita el acceso a múltiples sitios.
Cuando la utilización del espacio en el piso de fábrica necesita optimización, la huella compacta de un VMC que toma menos área que un sistema de pórtico descendente permite empacar más máquinas en pies cuadrados limitados.
Si el proceso de producción requiere varias operaciones de fresado, perforación y aburrido en múltiples caras de la pieza de trabajo, la indexación de la tabla rotativa de centros de mecanizado vertical permite la finalización secuencial del mecanizado integrado en una configuración de accesorio.
Cuando los parámetros de mecanizado requieren tolerancias estrechas, aburrido de precisión, contornos intrincados o acabados de superficie finos, la rigidez de un VMC y el procesador más rápido se adaptan a la interpolación rápida pero precisa del movimiento de la herramienta de corte.
Las máquinas CNC de pórtico y los centros de mecanizado vertical sirven roles de mecanizado CNC importantes pero distintos. Sus configuraciones se adaptan a las aplicaciones basadas en los requisitos de la zona de trabajo, la rigidez de la máquina, las necesidades de automatización y las limitaciones de espacio en el plano de la tienda. Analizar cuidadosamente las especificaciones y capacidades de cada uno determinará qué solución se ajusta mejor a su entorno de producción.
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