Al comprar una máquina CNC de pórtico, muchos compradores primero comparan el recorrido del eje, el tamaño de la mesa, la potencia del husillo y el control CNC. Sin embargo, el diseño estructural de la máquina es igualmente importante porque afecta la capacidad de carga, el espacio del piso, la precisión del mecanizado, los requisitos de instalación y la inversión total.
Las máquinas CNC de pórtico se utilizan ampliamente para procesar moldes grandes, bases de máquinas, piezas estructurales, equipos de energía, componentes aeroespaciales y otras piezas de trabajo que son demasiado grandes o pesadas para un centro de mecanizado vertical estándar.
Aunque los fabricantes pueden utilizar diferentes nombres de modelos, la mayoría de las máquinas CNC de pórtico industriales se pueden dividir en tres tipos estructurales prácticos:
- Centros de mecanizado pórtico-de viga fija.
- Centros de mecanizado de-pórtico móvil o-columna móvil.
- Máquinas pórtico tipo puente-de alta precisión-.
Cada estructura tiene sus propias ventajas y limitaciones. La máquina más cara no es necesariamente la más adecuada. Debe seleccionar la estructura de acuerdo con el tamaño de la pieza de trabajo, el peso, el material, la precisión requerida, el proceso de mecanizado y el espacio disponible en el taller.
¿Qué es una máquina CNC de pórtico?
Una máquina CNC de pórtico es un gran centro de mecanizado construido alrededor de dos columnas verticales y una viga transversal horizontal. Juntos, estos componentes forman una estructura en forma de portal-sobre el área de trabajo.
El husillo se mueve a lo largo de la viga transversal y realiza operaciones como fresado, taladrado, taladrado, roscado, escariado y mecanizado de contornos. Dependiendo de la configuración de la máquina, también puede utilizar cabezales angulares, cabezales de extensión o cabezales de fresado de cinco-ejes para mecanizar varios lados de una pieza de trabajo.
En comparación con un centro de mecanizado vertical convencional, uncentro de mecanizado de pórticonormalmente proporciona:
- Una envolvente de mecanizado más grande
- Mayor distancia entre columnas
- Mayor rigidez estructural
- Mayor capacidad de carga de la mesa
- Mejor soporte para piezas de trabajo grandes
- Más opciones para el mecanizado de múltiples-caras
- Mayor capacidad de corte-pesado
La principal diferencia estructural entre las máquinas de pórtico es qué pieza se mueve durante el mecanizado. La mesa, el marco del pórtico, el travesaño y el sistema de husillo se pueden organizar de forma diferente, creando diferentes características de rendimiento.
Comparación de los tres tipos de máquinas CNC de pórtico
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Tipo de máquina |
Componente móvil principal |
Mesa de trabajo |
Ventaja principal |
Limitación principal |
Aplicaciones típicas |
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Pórtico de viga fija- |
La mesa de trabajo se mueve a lo largo del eje X-, mientras que el husillo se mueve a lo largo de los ejes Y- y Z- |
mesa de trabajo móvil |
Estructura madura, menor costo de compra, buena rigidez y mantenimiento más fácil |
Carga de mesa limitada; Requiere más espacio de instalación porque la mesa se mueve longitudinalmente. |
Bases de moldes, componentes de máquinas, placas grandes, herramientas para automóviles y mecanizado general de piezas-grandes |
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Mover-pórtico de columna |
Las columnas y la viga transversal se mueven a lo largo del eje X-, mientras que el husillo se mueve a lo largo de los ejes Y- y Z- |
Mesa de trabajo fija |
Adecuado para piezas largas y pesadas; Ofrece carga flexible y alta capacidad de carga. |
Mayor costo; La sincronización-de doble accionamiento y el posicionamiento-del eje largo requieren tecnología más avanzada. |
Piezas ferroviarias, equipos energéticos, estructuras de construcción naval, grandes estructuras de máquinas y componentes industriales pesados. |
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Puente-Tipo pórtico |
El cabezal del husillo y el sistema de ejes se mueven por encima del área de mecanizado. |
Generalmente una mesa de trabajo fija. |
Alta rigidez, precisión de mecanizado, respuesta dinámica y calidad superficial |
Mayor costo de equipo y requisitos más estrictos para la configuración, calibración, cimentación y control de temperatura. |
Piezas aeroespaciales, moldes de precisión, impulsores, superficies complejas, prototipos y mecanizado de cinco-ejes |
Centro de mecanizado de pórtico de viga fija-
Un centro de mecanizado de pórtico de viga fija-utiliza dos columnas fijas y una viga transversal estacionaria para formar el marco del pórtico. La mesa de trabajo generalmente se mueve longitudinalmente a lo largo del eje X-. La silla del husillo se mueve a través de la viga a lo largo del eje Y-, mientras que el ariete o cabezal del husillo se mueve verticalmente a lo largo del eje Z-.
Esta es una de las estructuras de pórtico más utilizadas porque su diseño es maduro, práctico y relativamente económico.
Ventajas de una máquina pórtico de viga fija-
La principal ventaja de un pórtico de viga fija-es su menor inversión inicial.
Debido a que las columnas y el travesaño permanecen estacionarios, la máquina no necesita mover ni sincronizar todo el marco del pórtico. Su diseño mecánico, sistema de accionamiento, proceso de ensamblaje y requisitos de control son generalmente menos complejos que los de una máquina de pórtico-en movimiento de gran tamaño.
La estructura fija también puede proporcionar buena rigidez para operaciones generales de fresado, taladrado, mandrinado y desbaste. Para muchos fabricantes de moldes y fábricas de mecanizado en general, ofrece un equilibrio adecuado entre precio, rigidez, precisión y productividad.
Normalmente se utiliza una máquina pórtico de viga fija-para procesar:
- moldes de inyección
- Moldes de fundición a presión-
- Bases de máquinas
- Cajas de cambios
- Grandes placas de acero
- Herramientas automotrices
- piezas mecanicas generales
- Piezas fundidas-de tamaño mediano
- Componentes estructurales soldados
Si el tamaño y el peso de su pieza de trabajo se mantienen dentro de un rango relativamente estable, esta estructura suele ser la opción más rentable-.
Limitaciones de una máquina pórtico de viga fija-
Su principal limitación es que la mesa de trabajo y la pieza de trabajo se mueven juntas.
A medida que la pieza de trabajo se vuelve más pesada, el sistema de accionamiento de la máquina debe mover una masa total mucho mayor. El peso de la mesa, el peso del accesorio y el peso de la pieza de trabajo afectan la aceleración, desaceleración, respuesta de posicionamiento, carga de la guía y-rendimiento mecánico a largo plazo.
Por este motivo, la capacidad de carga de una máquina de viga-fija no se puede evaluar únicamente mirando las dimensiones de la tabla.
También deberías comprobar:
- Carga máxima permitida de la mesa
- Requisitos de distribución de carga
- Estructura de la bancada de la máquina
- Tipo y tamaño de guía
- Husillo de bolas o capacidad de accionamiento
- Centro de gravedad de la pieza de trabajo
- aceleración del eje X-
- Requisitos de cimentación
La mesa móvil también aumenta la longitud total de la máquina. La cama debe proporcionar suficiente recorrido para que la mesa se mueva a lo largo del eje X- completo.
Por ejemplo, una máquina de pórtico con aproximadamente cuatro metros de recorrido en el eje X-puede requerir una longitud total de instalación de más de ocho metros, dependiendo de la longitud de la mesa, las protecciones, el transportador de virutas, el gabinete eléctrico y el espacio libre para mantenimiento.
Por lo tanto, debería solicitar un diseño completo de la máquina antes de confirmar su plan de taller.
¿Cuándo debería elegir un pórtico de viga-fija?
Un centro de mecanizado de pórtico de viga fija-es adecuado cuando:
- El peso de su pieza de trabajo está dentro de la carga permitida de la mesa.
- La longitud de la pieza de trabajo no es extremadamente grande.
- Tiene suficiente espacio para el movimiento de la mesa.
- Necesita capacidad tanto de desbaste como de acabado.
- Quiere controlar la inversión inicial en la máquina.
- Su producción es principalmente mecanizado de tres-ejes o 3+2-ejes.
Para moldes estándar, componentes de máquinas y piezas industriales de tamaño mediano-a-grande, esta suele ser la primera estructura de pórtico que vale la pena considerar.
Centro de mecanizado de pórtico de columnas móviles-
Un centro de mecanizado de pórtico de columnas móviles-utiliza una mesa de trabajo fija mientras que las columnas del pórtico y la viga transversal se desplazan a lo largo del eje X-. El soporte del husillo se mueve a través de la viga transversal a lo largo del eje Y-, mientras que el ariete del husillo se mueve verticalmente a lo largo del eje Z-. Debido a que la pieza de trabajo permanece estacionaria durante el mecanizado, esta estructura es particularmente adecuada para componentes largos, pesados o de forma irregular.
En comparación con una máquina de mesa-en movimiento, un pórtico de columna-en movimiento no necesita acelerar ni desacelerar la pieza de trabajo junto con la mesa. Sin embargo, la capacidad de carga real aún depende de la mesa de trabajo, los cimientos, la carga del piso, la estructura de la máquina y el método de soporte de la pieza de trabajo.
Ventajas de una máquina pórtico de columna-móvil
La principal ventaja de una máquina pórtico de columna-móvil es su mesa de trabajo fija. Dado que la pieza de trabajo no se mueve durante el mecanizado, la máquina puede acomodar piezas más pesadas y largas al tiempo que reduce la influencia del peso de la pieza de trabajo en el movimiento del eje.
Esta estructura también proporciona carga y descarga flexible. Las piezas de trabajo largas se pueden colocar directamente sobre la mesa y algunas máquinas pueden usar zonas de trabajo separadas para el mecanizado y la configuración de la pieza de trabajo. Para recorridos largos del eje X-, la mesa fija también puede reducir la longitud total de instalación en comparación con una estructura de mesa-móvil.
Un centro de mecanizado de pórtico-de columnas móviles ofrece varias ventajas prácticas:
- Adecuado para piezas de trabajo largas y pesadas
- Sin movimiento de la pieza durante el mecanizado
- Carga flexible y soporte de piezas de trabajo
- Respuesta del eje más consistente bajo diferentes cargas
- Adecuado para recorrido extendido del eje X-
- Potencial para zonas de trabajo divididas
¿Por qué es más cara una máquina de pórtico-de columna móvil?
Una máquina pórtico-de columnas móviles generalmente cuesta más porque sus columnas y vigas transversales forman un conjunto móvil grande. Ambos lados deben viajar con precisión y permanecer sincronizados durante todo el recorrido del eje X-.
Muchos modelos grandes utilizan servomotores duales, sistemas de accionamiento{0}}dobles, transmisión de piñón-y-cremallera, básculas lineales y sincronización de pórtico electrónico. Si los dos lados no se mueven de manera consistente, la máquina puede experimentar un error de guiñada, una carga desigual en la guía, una desviación de posicionamiento o tensión estructural.
El costo adicional puede provenir de:
- Servomotores y sistemas de accionamiento más grandes
- Sincronización electrónica de doble-eje
- Transmisión de cremallera-y-piñón de alta-precisión
- Retroalimentación de escala lineal
- Instalación de carriles-guía más exigente
- Funciones avanzadas de control CNC
- Trabajos complejos de cimentación y alineación.
- Calibración láser en viajes largos
Por lo tanto, el precio más alto refleja no sólo la estructura más grande sino también los requisitos adicionales de control, retroalimentación, instalación y calibración.
Aplicaciones típicas de las máquinas de pórtico-de columnas móviles
Los centros de mecanizado de pórtico-de columnas móviles se seleccionan principalmente para piezas grandes que son demasiado pesadas, largas o difíciles de mover de manera eficiente en una mesa móvil convencional.
Las aplicaciones típicas incluyen:
- Componentes ferroviarios
- Equipos de energía eólica-
- Estructuras de construcción naval
- Grandes bancadas y bastidores de máquinas
- Piezas de maquinaria de construcción.
- Equipos de generación de energía-
- Estructuras soldadas largas
- Componentes estructurales aeroespaciales
- Grandes moldes y troqueles
- Piezas de fundición industriales pesadas
Debería considerar un centro de mecanizado de pórtico-de columnas móviles cuando el peso de la pieza de trabajo, el recorrido extendido del eje X-, la flexibilidad de carga o la utilización del espacio-del piso del taller son más importantes que lograr el precio inicial más bajo de la máquina.
Máquina de pórtico tipo puente-de alta precisión-
Una máquina de tipo puente-de alta precisión- utiliza un puente rígido o una estructura de portal alrededor del área de trabajo. El eje principal y los movimientos del husillo están dispuestos encima de la pieza de trabajo.
Dependiendo del diseño, el puente puede permanecer fijo o moverse a lo largo de un eje. El soporte del husillo, el cilindro, el cabezal giratorio o el travesaño completan los demás movimientos.
Estas máquinas se utilizan a menudo para mecanizado de alta-velocidad, alta-precisión y cinco-ejes. Son particularmente comunes en aplicaciones de precisión de tamaño pequeño y mediano-, aunque también hay disponibles máquinas grandes de tipo puente-.
Ventajas de una estructura de tipo-puente de precisión
El principal beneficio es la capacidad de crear una trayectoria de fuerza corta y relativamente simétrica entre el punto de corte y la estructura de la máquina.
Cuando el puente, las columnas, la base y el sistema de ejes están diseñados adecuadamente, la máquina puede proporcionar buena rigidez, movimiento dinámico estable y deformación controlada.
Las máquinas de tipo puente-de precisión también pueden utilizar:
- Estructuras de máquinas simétricas.
- Husillos de motor de alta-velocidad
- Ejes giratorios de accionamiento directo-
- escalas lineales
- Guías de alta-precisión
- Sistemas de refrigeración del husillo
- Refrigeración por husillo de bolas
- Compensación térmica
- Compensación de precisión volumétrica
- Controles CNC avanzados de cinco-ejes
Estas configuraciones ayudan a la máquina a mantener la precisión del contorno y la calidad de la superficie durante movimientos complejos de múltiples-ejes.
Limitaciones de las máquinas de tipo Bridge-
La precisión no proviene sólo de la forma de la máquina.
Una estructura de tipo puente-normalmente requiere componentes-de mayor calidad, un ensamblaje más cuidadoso, un control térmico más estricto y una calibración más avanzada. Su sistema CNC y ejes giratorios también deben proporcionar el rendimiento de interpolación y posicionamiento requerido.
Por lo tanto, una máquina tipo puente-de alta precisión- puede costar significativamente más que un pórtico estándar de viga fija- de tres-ejes.
La base, la temperatura del taller, las herramientas, las condiciones de corte, el diseño del accesorio y la capacidad del operador también pueden afectar el resultado final del mecanizado.
Aplicaciones típicas
Las máquinas de pórtico de precisión y de tipo puente- se utilizan ampliamente para:
- Piezas estructurales aeroespaciales
- Impulsores
- Moldes de precisión
- Superficies curvas complejas
- Prototipos automotrices
- Componentes de aluminio
- Partes medicas
- Componentes energéticos
- Mecanizado de troqueles de alta-velocidad
- Mecanizado de caras múltiples-de cinco-ejes
¿Las máquinas de pórtico de más de seis metros siempre se mueven?
No siempre. A medida que aumentan el recorrido del eje X-y el peso de la pieza de trabajo, una estructura de pórtico-móvil se vuelve más práctica porque la máquina no necesita mover una pieza de trabajo muy larga y pesada. Esta es la razón por la que muchas máquinas grandes con un recorrido largo del eje X-utilizan una mesa estacionaria y un pórtico móvil.
Sin embargo, seis metros no es un límite técnico universal.
Algunos fabricantes ofrecen máquinas de mesa-móvil con recorridos superiores a seis metros, mientras que otros utilizan estructuras de pórtico-móviles con recorridos más cortos. El diseño final depende de la carga de la pieza de trabajo, el ancho de la máquina, la precisión deseada, el espacio, el proceso de producción y la plataforma de ingeniería del fabricante.
No debe seleccionar la estructura basándose únicamente en la longitud del eje. La pieza completa y los requisitos de mecanizado deben evaluarse juntos.
Cómo elegir la máquina CNC de pórtico adecuada
Para seleccionar la estructura de pórtico adecuada, comience con la pieza de trabajo en lugar de con la hoja de especificaciones de la máquina.
1. Dimensiones de la pieza de trabajo
Confirme la longitud, el ancho y la altura máximos de la pieza de trabajo. El recorrido de la máquina debe ser suficiente, pero también es necesario verificar la distancia entre las columnas, la distancia del husillo-a-la mesa, la longitud de la herramienta, la altura del accesorio y el espacio para colocar el cabezal.
2. Peso de la pieza de trabajo
El peso de la pieza tiene una influencia directa en la estructura de la mesa, las guías, los accionamientos, los cimientos y el equipo de carga.
Si su pieza de trabajo es extremadamente pesada, un diseño de pórtico-de mesa fija{0}}móvil-puede ser más adecuado que una máquina de mesa-móvil.
3. Material de la pieza de trabajo
El acero, el hierro fundido, el aluminio, el titanio y los materiales compuestos requieren diferentes características del husillo.
El desbaste de acero pesado y{0}}hierro fundido generalmente requiere mayor torsión y rigidez estructural. El mecanizado de aluminio y aeroespacial puede requerir una mayor velocidad del husillo y un movimiento más rápido del eje.
4. Proceso de mecanizado
Aclare si la máquina realizará desbaste, acabado, taladrado, taladrado, roscado, contorneado o mecanizado de múltiples caras.
Es posible que una máquina optimizada para cortes pesados no proporcione el mismo rendimiento dinámico que una máquina de precisión de alta-velocidad.
5. Requisitos de precisión
No confunda la precisión del posicionamiento de la máquina con la precisión de la pieza final.
La precisión de las piezas también depende de las herramientas, los accesorios, la temperatura, la condición del material, los parámetros de corte, la programación y los métodos de medición. Antes de realizar el pedido, debe acordar el estándar de aceptación de la máquina y las condiciones de prueba.
Preguntas frecuentes
P: ¿Cuáles son los principales tipos de máquinas CNC de pórtico?
R: Los tres tipos comunes son máquinas de mesa-con vigas móviles-fijas, máquinas de mesa-con pórtico fijo-móviles y máquinas de tipo puente- de alta-precisión.
P: ¿Cuál es la estructura CNC de pórtico más común?
R: La estructura de mesa-de viga móvil-fija se usa ampliamente porque ofrece un diseño maduro, un rendimiento de mecanizado práctico y un precio relativamente económico.
P: ¿Qué máquina de pórtico es adecuada para piezas de trabajo muy pesadas?
R: Una máquina de pórtico-móvil con una mesa estacionaria generalmente es más adecuada porque la máquina no necesita mover la pieza de trabajo pesada durante el mecanizado.
P: ¿Una máquina de pórtico-en movimiento tiene una capacidad de carga ilimitada?
R: No. Puede soportar piezas más pesadas que muchas máquinas-de mesa móvil, pero su capacidad aún está limitada por la mesa, los cimientos, la carga del piso, el soporte de la pieza de trabajo y la estructura de la máquina.
P: ¿Qué máquina de pórtico proporciona la mayor precisión?
R: Un pórtico de precisión de tipo puente-o de cinco-ejes puede proporcionar una alta precisión, pero el rendimiento real también depende del control térmico, los sistemas de retroalimentación, el diseño del husillo, el ensamblaje y la calibración.
P: ¿Es más cara una máquina-pórtico móvil?
R: Generalmente es más costoso porque puede requerir transmisiones duales, sincronización electrónica, básculas lineales, sistemas de cremallera-y-piñón de precisión y una instalación más compleja.
Conclusión
Las máquinas CNC de tipo-viga fija,-pórtico móvil y puente de precisión-están diseñadas para diferentes condiciones de fabricación. Un pórtico-de viga fija suele ser una opción rentable-para moldes grandes estándar y componentes mecánicos dentro de un rango de peso controlado. Una máquina de pórtico-en movimiento es más adecuada para piezas de trabajo extremadamente pesadas, largas o difíciles-de-mover porque su mesa permanece estacionaria. Una máquina de tipo puente-de precisión se centra más en el rendimiento dinámico, la precisión del contorno, la calidad de la superficie y el mecanizado complejo de cinco-ejes. Antes de elegir un modelo, se deben comparar las dimensiones de la pieza, el peso, el material, la tolerancia, el proceso de mecanizado y el espacio disponible en el taller. Si proporciona sus requisitos de producción y dibujo de piezas, GreatCNC puede ayudarlo a comparar soluciones de máquinas CNC de pórtico adecuadas y determinar qué estructura se adapta mejor a su aplicación.
