No todos los diseños estándar de centros de mecanizado de fresado de 3 ejes son capaces de mecanizar piezas metálicas largas y macizas. Como regla general, su diseño no tiene suficiente espacio de trabajo para colocar y asentar de forma segura la pieza sin problemas. Especialmente para este tipo de soluciones no estándar se desarrollaron centros de mecanizado con el llamado diseño de pórtico. Pueden manipular fácilmente piezas de hasta 4 metros de largo y un peso de hasta 12 toneladas. Además, los centros de mecanizado de pórtico de fresado realizan estas tareas más rápido y mejor y, en ocasiones, a precios comparables.
Parámetros técnicos y finalidad de los centros de mecanizado de pórtico CNC.
La fresadora de pórtico para metal tiene importantes características de diseño. La unidad principal de la máquina es una estructura en forma de U de dos columnas, entre las cuales se fija una viga horizontal transversal, sobre la que se monta la unidad de husillo. A lo largo de él se mueve el cabezal del husillo, con una herramienta de corte fijada en él. Además, la dirección de su movimiento puede ser tanto vertical como horizontal, y la rotación e inclinación del cabezal de fresado angular se puede realizar en 3, 4 e incluso 5 coordenadas. El número de unidades de husillo en una fresadora de pórtico para metal puede llegar a tres: uno se colocará en la viga guía y los otros dos en las columnas verticales de soporte que sostienen la guía.
Una característica distintiva importante de las fresadoras de pórtico CNC es la dirección longitudinal del movimiento del escritorio con la pieza de trabajo fijada en él. En este caso, la mesa de trabajo se mueve solo en una dirección, mientras que el diseño de las fresadoras CNC estándar prevé un movimiento transversal de tres ejes. Esta limitación se debe a una masa importante de piezas de trabajo: no es posible levantar y girar una pieza de este tipo en un período de tiempo mínimo, especialmente si su longitud alcanza varios o más metros.
En algunos casos, como exige la tecnología de la ingeniería mecánica, se da preferencia a los modelos con una mesa completamente fija, donde el tratamiento superficial de la pieza de trabajo se realiza debido a los movimientos del propio portal con respecto a la superficie de la mesa. Las máquinas multieje están controladas por un sistema de control numérico (sistema CNC), que simplifica enormemente el funcionamiento del equipo y garantiza una calidad de procesamiento estable.
Una tarea importante a la que hay que enfrentarse al procesar piezas pesadas y de gran tamaño en fresadoras de pórtico es una carga importante en el husillo, así como la necesidad de superar fuerzas de fricción y vibraciones durante el proceso de fresado. La solución a este problema, además de la introducción de la refrigeración forzada de los principales cuerpos de trabajo, es el aumento de la rigidez del equipo, que se debe a la masa de la propia máquina en su conjunto. Todo esto convierte el centro de mecanizado en un complejo sistema de ingeniería que justifica plenamente sus propias necesidades con un mantenimiento competente.
¿Dónde comprar una fresadora de pórtico CNC?
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Hay muchas historias similares en la red y probablemente no sorprenda a nadie, pero tal vez este artículo le resulte útil a alguien. Esta historia comenzó a finales de 2016, cuando mi amigo, socio en el desarrollo y producción de equipos de prueba, y yo acumulamos una cierta cantidad de dinero. Para no simplemente desperdiciar dinero (el negocio es joven), decidieron invertir en el negocio, después de lo cual se les ocurrió la idea de fabricar una máquina CNC. Ya tenía experiencia en la construcción y trabajo con este tipo de equipos, y el área principal de nuestra actividad es el diseño y la metalurgia, lo que acompañó la idea de construir una máquina CNC.
Fue entonces cuando comenzó el movimiento, que continúa hasta el día de hoy...
Todo partió del estudio de los foros dedicados a temas CNC y la elección del concepto básico del diseño de la máquina. Una vez decididos previamente los materiales a procesar en la futura máquina y su campo de trabajo, aparecieron los primeros bocetos en papel, que posteriormente fueron transferidos a un ordenador. En el entorno de modelado tridimensional KOMPAS 3D, la máquina se visualizó y comenzó a adquirir pequeños detalles y matices, que resultaron ser más de los que nos gustaría, algunos de los cuales solucionamos hasta el día de hoy.
Una de las decisiones iniciales fue determinar los materiales a procesar en la máquina y las dimensiones del campo de trabajo de la máquina. En cuanto a los materiales, la solución fue bastante sencilla: madera, plástico, materiales compuestos y metales no ferrosos (principalmente duraluminio). Dado que en nuestra producción contamos principalmente con máquinas para trabajar metales, a veces se necesita una máquina que pueda procesar materiales que son bastante fáciles de procesar rápidamente a lo largo de una trayectoria curva, lo que posteriormente reduciría el costo de producción de las piezas encargadas. Basado en los materiales seleccionados, se suministra principalmente en embalajes en láminas, con dimensiones estándar de 2,44x1,22 metros (GOST 30427-96 para madera contrachapada). Redondeando estas dimensiones, llegamos a los siguientes valores: 2,5x1,5 metros, el espacio de trabajo es inequívoco, a excepción de la altura de la herramienta, este valor se eligió en términos de la posibilidad de instalar un tornillo de banco. y supusimos que no tendríamos piezas de trabajo con un espesor superior a 200 mm. También tuvimos en cuenta el momento, si es necesario procesar el extremo de cualquier pieza de chapa de más de 200 mm de largo, para ello la herramienta va más allá de las dimensiones de la base de la máquina, y la propia pieza / pieza de trabajo se fija al lado del extremo. de la base, con lo que se puede procesar el extremo de la pieza.
Diseno de la maquina Es una base de marco prefabricada del tubo perfilado número 80 con una pared de 4 mm. A ambos lados de la longitud de la base se fijan guías rodantes de perfil del tamaño 25, sobre las cuales se instala un portal, realizado en forma de tres tubos perfilados soldados entre sí del mismo tamaño que la base.
La máquina tiene cuatro ejes y cada eje es accionado por un husillo de bolas. Dos ejes están ubicados en paralelo a lo largo del lado largo de la máquina, emparejados por software y vinculados a la coordenada X. En consecuencia, los dos ejes restantes son las coordenadas Y y Z.
Por qué nos decidimos por un marco prefabricado: inicialmente querían hacer una estructura puramente soldada con láminas soldadas integradas para fresar, instalar guías y soportes de husillos de bolas, pero no encontraron una máquina de coordenadas de fresado lo suficientemente grande para fresar. Tuve que dibujar un marco prefabricado para poder procesar todos los detalles por mi cuenta con las máquinas para trabajar metales disponibles en la producción. Cada pieza que estuvo expuesta a soldadura por arco eléctrico fue recocida para aliviar las tensiones internas. Además, se fresaron todas las superficies de contacto y, posteriormente, hubo que raspar el accesorio en algunos lugares.
Más adelante, quiero decir de inmediato que el montaje y la fabricación del bastidor resultó ser el evento que llevó más tiempo y fue más costoso económicamente en la construcción de la máquina. En nuestra opinión, la idea original con un marco soldado de una sola pieza pasa por alto la estructura prefabricada en todos los aspectos. Aunque muchos pueden no estar de acuerdo conmigo.
Quiero hacer una reserva de inmediato: aquí por ahora no consideraremos máquinas herramienta hechas de perfiles estructurales de aluminio, esto es más bien un asunto para otro artículo.
Continuando con el montaje de la máquina y discutiéndolo en los foros, muchos comenzaron a aconsejar hacer puntales de acero diagonales dentro y fuera del marco para agregar aún más rigidez. No descuidamos este consejo, pero agregar foques al diseño es lo mismo, ya que el marco resultó ser bastante masivo (alrededor de 400 kg). Y una vez finalizado el proyecto, el perímetro se cubrirá con chapa de acero, que además conectará la estructura.
Pasemos ahora al tema mecánico de este proyecto. Como se mencionó anteriormente, el movimiento de los ejes de la máquina se realizaba a través de un par de husillos de bolas con un diámetro de 25 mm y un paso de 10 mm, cuya rotación se transmite desde motores paso a paso con 86 y 57 bridas. Inicialmente, se suponía que debía girar el tornillo para eliminar el juego innecesario y los engranajes adicionales, pero no podían prescindir de ellos en vista del hecho de que con una conexión directa entre el motor y el tornillo, este último comenzaría. para relajarse a altas velocidades, especialmente cuando el portal está en posiciones extremas. Teniendo en cuenta que la longitud de los tornillos a lo largo del eje X era de casi tres metros, y para una menor flacidez, se colocó un tornillo con un diámetro de 25 mm, de lo contrario habría sido suficiente un tornillo de 16 mm.
Este matiz ya se descubrió durante la producción de piezas, y fue necesario resolver rápidamente este problema fabricando una tuerca giratoria, no un tornillo, lo que añadió al diseño un conjunto de rodamiento adicional y una transmisión por correa. Esta solución también permitió apretar bien el tornillo entre los soportes.
El diseño de la tuerca giratoria es bastante sencillo. Inicialmente, seleccionamos dos rodamientos de bolas cónicos que se reflejan en la tuerca del husillo de bolas, después de cortar la rosca de su extremo, para fijar la jaula del rodamiento en la tuerca. Los cojinetes, junto con la tuerca, encajan en la carcasa, a su vez, toda la estructura se monta en el extremo del bastidor del portal. Delante del husillo de bolas, las tuercas fijaron el manguito adaptador a los tornillos, que luego se giró sobre el mandril ya ensamblado para alinearlo. Le pusieron una polea y la apretaron con dos contratuercas.
Obviamente, algunos de ustedes se preguntarán: "¿Por qué no utilizar una cremallera como mecanismo para transmitir movimiento?". La respuesta es bastante simple: el husillo de bolas proporcionará precisión de posicionamiento, mayor fuerza motriz y, en consecuencia, menos par en el eje del motor (esto es lo que recordé de inmediato). Pero también hay desventajas: una menor velocidad de movimiento y, si tomamos tornillos de calidad normal, el precio, respectivamente.
Por cierto, tomamos husillos de bolas y tuercas de TBI, una opción bastante económica, pero la calidad es adecuada, ya que de los 9 metros de husillo cogidos tuvimos que tirar 3 metros, debido a un desajuste geométrico. dimensiones, ninguna de las tuercas simplemente se enroscó...
Como guías de deslizamiento se utilizaron guías de carril perfilado de 25 mm de tamaño, fabricadas por HIWIN. Se fresaron ranuras de montaje para su instalación para mantener el paralelismo entre las guías.
Los soportes para husillos de bolas decidieron fabricarlos ellos mismos, resultaron ser de dos tipos: soportes para tornillos giratorios (ejes Y y Z) y soportes para tornillos no giratorios (eje X). Se pudieron comprar soportes para tornillos giratorios, ya que se lograron pocos ahorros debido a la producción interna de 4 piezas. Otra cosa es con los soportes para tornillos no giratorios: no se pueden encontrar soportes de este tipo a la venta.
Por lo dicho anteriormente, el eje X es accionado mediante tuercas giratorias y mediante una correa dentada. También se decidió hacer otros dos ejes Y y Z a través de una correa dentada, esto agregará más movilidad al cambiar el momento transmitido, agregará estética en vista de instalar el motor no a lo largo del eje del tornillo de bolas, sino hacia un lado. del mismo, sin aumentar las dimensiones de la máquina.
Ahora pasemos suavemente a parte electrica, y comenzaremos con los accionamientos, se eligieron motores paso a paso, por supuesto, por razones de precio más bajo en comparación con los motores de retroalimentación. En el eje X se colocaron dos motores con brida 86, en los ejes Y y Z a lo largo de un motor con brida 56, solo que con diferente par máximo. A continuación intentaré proporcionar una lista completa de las piezas compradas...
El circuito eléctrico de la máquina es bastante simple, los motores paso a paso están conectados a controladores, que, a su vez, están conectados a la placa de interfaz, que también está conectada a través del puerto paralelo LPT a una computadora personal. Los conductores utilizaron 4 piezas, respectivamente, una pieza para cada uno de los motores. Instalé todos los drivers iguales, para simplificar la instalación y conexión, con una corriente máxima de 4A y un voltaje de 50V. Como placa de interfaz para máquinas CNC, utilicé una opción relativamente económica, de un fabricante nacional, como se indica en el sitio, la mejor opción. Pero no lo confirmaré ni lo negaré, la placa es sencilla de aplicar y, lo más importante, funciona. En mis proyectos anteriores utilicé placas de fabricantes chinos, también funcionan, y en cuanto a su periferia se diferencian poco de la que utilicé en este proyecto. Noté que en todos estos tableros uno puede no ser significativo, pero un inconveniente es que solo se pueden instalar hasta 3 interruptores de límite en ellos, pero se requieren al menos dos de estos interruptores para cada eje. ¿O simplemente no lo entendí? Si tenemos una máquina de 3 ejes, entonces debemos configurar los interruptores de límite en las coordenadas cero de la máquina (esto también se llama "posición inicial") y en las coordenadas más extremas para que, en caso de falla, o la falta de un campo de trabajo, uno u otro eje simplemente no está fuera de servicio (simplemente no está roto). En mi esquema utilicé: 3 sensores de límite sin sensores inductivos de contacto y un botón de emergencia "E-STOP" en forma de hongo. La sección de potencia se alimenta mediante dos fuentes de alimentación conmutadas de 48V. y 8A. Husillo de 2,2 kW refrigerado por agua, respectivamente conectado a través de un convertidor de frecuencia. Las velocidades de rotación se configuran desde una computadora personal, ya que el convertidor de frecuencia se conecta a través de una placa de interfaz. Las rotaciones se regulan cambiando el voltaje (0-10 voltios) en la salida correspondiente del convertidor de frecuencia.
Todos los componentes eléctricos, excepto los motores, el husillo y los finales de carrera, se montaron en un armario eléctrico metálico. Todo el control de la máquina se realiza desde una computadora personal, encontraron una PC vieja con una placa base de formato ATX. Sería mejor encogerse un poco y comprar un pequeño mini-ITX con procesador y tarjeta de video integrados. Dado el tamaño no pequeño de la caja eléctrica, todos los componentes apenas cabían en el interior, sino que debían colocarse lo suficientemente cerca unos de otros. En la parte inferior de la caja coloqué tres ventiladores de refrigeración forzada, ya que el aire dentro de la caja estaba muy caliente. En la parte frontal se atornilló una placa de metal, con orificios para los botones de encendido y de parada de emergencia. Además, en esta superposición se colocó un enchufe para encender la PC, lo saqué de la carcasa de una mini computadora vieja, es una pena que no funcionara. También se fijó una superposición desde el extremo posterior de la caja, se colocaron orificios para conectores para conectar energía de 220 V, motores paso a paso, un husillo y un conector VGA.
Todos los cables de los motores, el husillo, así como las mangueras de agua para su refrigeración, se tendieron en canales de cables flexibles tipo oruga de 50 mm de ancho.
En cuanto al software, se instaló Windows XP en un PC colocado en una caja eléctrica y se utilizó uno de los programas Mach3 más comunes para controlar la máquina. El programa está configurado de acuerdo con la documentación de la placa de interfaz, todo se describe allí de forma bastante clara y en imágenes. Por qué exactamente Mach3, pero de todos modos había experiencia laboral, escuché sobre otros programas, pero no los consideré.
Especificaciones:
Espacio de trabajo, mm: 2700x1670x200;
Velocidad de movimiento de los ejes, mm/min: 3000;
Potencia del husillo, kW: 2,2;
Dimensiones, mm: 2800x2070x1570;
Peso, kg: 1430.
Lista de partes:
Tubo perfilado 80x80 mm.
Regleta metálica 10x80mm.
Husillo de bolas TBI 2510, 9 metros.
Tuercas de husillo de bolas TBI 2510, 4 uds.
Guías de perfil Carro HIWIN HGH25-CA, 12 uds.
Carril HGH25, 10 metros.
Motores paso a paso:
NEMA34-8801: 3 uds.
NEMA 23_2430: 1 ud.
Polea BLA-25-5M-15-A-N14: 4 uds.
Polea BLA-40-T5-20-A-N 19: 2 uds.
Polea BLA-30-T5-20-A-N14: 2 uds.
Placa de interfaz StepMaster v2.5: 1 ud.
Controlador de motor paso a paso DM542: 4 piezas (Porcelana)
Fuente de alimentación conmutada 48V, 8A: 2 uds. (Porcelana)
Convertidor de frecuencia para 2,2 kW. (Porcelana)
Husillo de 2,2 kW. (Porcelana)
Parece que he enumerado los detalles y componentes principales, si algo no está incluido, escribe en los comentarios, lo agregaré.
Experiencia de la máquina: Al final, después de casi un año y medio, todavía lanzamos la máquina. Primero, configuramos la precisión de posicionamiento de los ejes y su velocidad máxima. Según colegas más experimentados, la velocidad máxima de 3 m/min no es alta y debería ser tres veces mayor (para procesar madera, contrachapado, etc.). A la velocidad que hemos alcanzado, el portal y otros ejes, apoyados sobre ellos con las manos (con todo el cuerpo), difícilmente se pueden detener, corriendo como un tanque. Comenzamos las pruebas con el procesamiento de madera contrachapada, el cortador funciona como un reloj, no hay vibraciones de la máquina, pero también profundizaron un máximo de 10 mm en una sola pasada. Aunque después de profundizar comenzaron a ir a menor profundidad.
Después de jugar con madera y plástico, decidimos roer duraluminio, aquí quedé encantado, aunque primero rompí varias fresas de 2 mm de diámetro, mientras elegía los modos de corte. Dural corta con mucha confianza y se obtiene un corte bastante limpio a lo largo del borde mecanizado.
Aún no hemos intentado procesar acero, pero creo que al menos la máquina aguantará el grabado, y para fresar el husillo es bastante débil, es una pena matarlo.
Y el resto de la máquina hace frente perfectamente a las tareas que se le asignan.
Conclusión, opinión sobre el trabajo realizado: El trabajo realizado no es pequeño, por lo que estamos bastante cansados, ya que nadie ha cancelado el trabajo principal. Sí, y se invirtió mucho dinero, no diré la cantidad exacta, pero son unas 400t.r. Además del coste de montaje, la mayor parte de los costes y la mayor parte del esfuerzo se destinaron a la fabricación de la base. Vaya, cómo nos metimos con él. Y el resto, todo se hizo según iban entrando fondos, tiempo y piezas terminadas para continuar con el montaje.
La máquina resultó ser bastante eficiente, bastante rígida, masiva y de alta calidad. Mantener una buena precisión de posicionamiento. Al medir un cuadrado de duraluminio de 40x40 de tamaño, la precisión resultó ser de + - 0,05 mm. No se midió la precisión del procesamiento de piezas más grandes.
Que sigue…: Todavía queda mucho trabajo en la máquina, consistente en cerrar las guías y husillos de bolas con protección contra el polvo, revestir la máquina a lo largo del perímetro e instalar techos en el medio de la base, que formarán 4 grandes estantes, debajo del enfriamiento del husillo. volumen, almacenamiento de herramientas y equipos. Querían equipar uno de los cuartos de la base con un cuarto eje. También es necesario instalar un ciclón en el husillo para eliminar y recoger las virutas del polvo, especialmente si se procesa madera o textolita, el polvo vuela por todas partes y se deposita en todas partes.
En cuanto al destino futuro de la máquina, aquí no todo está claro, ya que tuve un problema territorial (me mudé a otra ciudad) y ahora casi no hay nadie que se ocupe de la máquina. Y los planes anteriores no son un hecho que se harán realidad. Nadie podría haber imaginado esto hace dos años.
En el caso de la venta de la máquina con su precio, no todo está claro. Dado que, francamente, es una lástima vender al coste y todavía no se me ocurre un precio adecuado.
Aquí es donde terminaré mi historia. Si no cubrí algo, escríbeme e intentaré complementar el texto. Y el resto lo muestro en el vídeo sobre la fabricación de la máquina en mi canal de YouTube.
La fresadora de pórtico CNC es un equipo de alta tecnología diseñado para realizar tareas como taladrado, fresado en relieve y plano, grabado. Para hacer esto, debe crear un dibujo en un editor especial, cargarlo en el módulo de control de la máquina, después de lo cual la máquina realizará todas las acciones necesarias. puedes procesar madera, metal, plástico, piedra y algunos otros materiales.
Ventajas de las máquinas CNC
Las máquinas de pórtico CNC pueden realizar rápidamente trabajos de fresado de alta precisión, sin requerir la participación de más mano de obra. Un operador puede atender varias máquinas al mismo tiempo. Su tarea suele ser asegurar (retirar) la pieza de trabajo e iniciar el programa de control.
El uso de una fresadora de pórtico CNC en producción puede reducir significativamente el tiempo empleado en el ciclo de fabricación del producto, en comparación con el mismo proceso en equipos convencionales que requieren la participación de personal calificado.
La compra de una fresadora con control numérico le costará a la empresa menos que la compra de varias máquinas convencionales.
La velocidad de producción de productos y su calidad será mayor. Será posible producir una gama más amplia de productos y ahorrar en los salarios del personal calificado, lo que permitirá recuperar los fondos gastados en equipos en poco tiempo.
Variedades y alcance.
Las máquinas CNC de portal de fresado se diferencian por su funcionalidad y alcance. Algunos dispositivos están diseñados para realizar una amplia gama de tareas. Por ejemplo, las máquinas de pórtico de grabado y fresado se pueden utilizar para fabricar productos de diversos tipos de materiales: desde aleaciones duras hasta espuma. Puede ser un procesamiento 2D o 3D, con distintos grados de precisión y detalle. Al mismo tiempo, sólo se pueden procesar fresadoras.
Máquinas CNC de portal de tipo industrial.
Se trata del equipo más caro y, a menudo, de mayor tamaño, lo que se ve compensado en gran medida por su fiabilidad y funcionalidad. El funcionamiento en condiciones industriales plantea una serie de requisitos para las máquinas CNC. Operación ininterrumpida hasta fallas durante mucho tiempo, bajo cargas elevadas, precisión, capacidad para procesar piezas grandes. Además, estos dispositivos están equipados con todo el equipamiento posible, como mesas de vacío, sistemas de refrigeración por agua para el husillo y cambiadores de herramientas. El control de los equipos CNC industriales se implementa en forma de consolas separadas, en las que generalmente se instala software avanzado.
Máquinas CNC para pequeñas empresas.
Este es el próximo tipo industrial de máquinas de portal con control numérico, lo que no siempre significa su menor funcionalidad o rendimiento en comparación con sus contrapartes más antiguas. Se fabrican según los mismos principios y, a menudo, con los mismos componentes.
Las diferencias pueden deberse principalmente al tamaño y al equipamiento. El paquete incluye lo esencial, no se puede hablar de ningún sistema de cambio de herramientas de corte por carrusel, a menos, por supuesto, que el dispositivo haya sido adquirido para tareas que requieran dicha función. El funcionamiento del dispositivo suele controlarse mediante una computadora a través del puerto LTP o mediante adaptadores conectados a USB o LAN.
Las fresadoras CNC medianas son populares entre las pequeñas empresas, los empresarios individuales y el uso privado. Se utilizan para fresar madera y MDF en carpintería o fabricación de muebles, en la realización de monumentos (grabados en piedra), productos publicitarios y sellos. La compra de unidades CNC grandes y costosas para tales necesidades no está justificada y generará pérdidas en lugar de ganancias.
Máquinas CNC multieje
Para una fresadora CNC, se requieren al menos tres ejes: dos para posicionar en un plano y uno para mover el husillo con una herramienta de corte en dirección vertical. Esta funcionalidad permite a la máquina procesar una pieza en el llamado formato 2,5D. Esto implica un estudio del relieve del plano, sin fresar las secciones internas de la pieza.
En una fresadora de pórtico, el cuarto eje suele ser un mandril de torno fijado a la superficie del escritorio. La pieza de trabajo se sujeta a ella y el procesamiento se produce girando la pieza y moviendo el husillo a lo largo de ella. Este método se utiliza a menudo en la fabricación de balaustres para escaleras. Sin embargo, es erróneo considerar el plato de torno como el cuarto eje, porque en la mayoría de los casos está conectado a un controlador que anteriormente controlaba uno de los ejes planos (con mayor frecuencia X). La rotación del mandril simula el movimiento a lo largo de este eje.
El fresado de objetos 3D completos es posible si el CNC tiene 5 ejes. Dichos dispositivos se utilizan para la fabricación de modelos, modelos decorativos y esculturas.
Hay enrutadores CNC con múltiples (2 o más) husillos. Estas soluciones ayudan a acelerar la producción de piezas idénticas.
Equipo casero
El proyecto y los dibujos de dichos dispositivos los realiza usted mismo. El diseño, por regla general, se intenta realizar de acuerdo con el esquema más simple posible. En la fabricación se utilizan medios improvisados (por ejemplo, motores paso a paso de reproductores de DVD). Algunas unidades se pueden fabricar por encargo y otras se pueden comprar online.
Caracteristicas de diseño
El diseño del portal de las máquinas CNC implica la presencia de un portal en forma de U. Su movimiento a lo largo del plano de trabajo garantiza el procesamiento de la pieza a lo largo del eje Y. A lo largo del eje X, la pieza se procesa moviendo el husillo a lo largo de la viga del pórtico.
Las máquinas CNC constan de los siguientes elementos:
- Cama. Está ubicado debajo del portal, sobre él hay un escritorio, así como guías por las que se mueve la estructura en forma de U.
- Portal. Se mueve sobre la cama. Alberga las unidades de trabajo y mecanismos de la máquina CNC;
- Motores paso a paso (servomotores). Ponen en movimiento mecanismos que aseguran el movimiento de la herramienta de procesamiento a lo largo de un eje determinado;
- Guías. Generalmente tipo riel o tubería. Proporcionar un movimiento rectilíneo preciso de las partes móviles de la máquina en una dirección determinada;
- Mecanismos de movimiento. Hay dos tipos: husillo de bolas o kit de piñón y cremallera. La rotación de los motores paso a paso a través de estos mecanismos se convierte en movimiento de los componentes de la máquina.
- . Proporciona rotación de la herramienta de corte.
- Sistema de control. Para un control numérico total de la máquina , requiere un rack separado, con software especialmente diseñado. Las máquinas económicas se pueden controlar desde una PC normal.
Tienen una estructura de bastidor de una sola columna (en voladizo), lo que impone restricciones en el peso y el tamaño de las piezas mecanizadas (como regla general, para las fresadoras de una sola columna, estamos hablando de la longitud máxima permitida de una pieza metálica de 2 -3 metros y una masa de 2-3 toneladas). Para fresar piezas con un tamaño de varios metros y un peso de varias toneladas, se utiliza una estructura de pórtico de la fresadora.
Estructuralmente, el portal consta de dos columnas sobre las cuales se unen los bordes de una viga horizontal, a lo largo de las guías de esta viga (también llamada "transversal") se mueve un cabezal de husillo con un husillo vertical, el cual, dependiendo del diseño específico de la fresadora, puede tener, además del recorrido vertical, la capacidad de girar y/o inclinarse en uno o dos planos verticales. Para acelerar el proceso de mecanizado, el número de husillos puede ser diferente de 1, por ejemplo puede ser igual a 3, cuando ambas columnas laterales de la fresadora de pórtico también tienen un husillo cada una (ver figura a la derecha).
Si en las fresadoras "clásicas" los movimientos en las 3 coordenadas cartesianas (X, Y, Z) se producen exclusivamente debido a los movimientos del escritorio, en las fresadoras de pórtico una mesa con una pieza de trabajo de varias toneladas fijada sólo puede moverse en la dirección longitudinal (eje x). 
En algunos casos (para piezas de trabajo especialmente masivas), los diseñadores eligen una variante con una mesa de trabajo fija fijada a la base, y el movimiento a lo largo del eje X de dicha fresadora se produce debido al movimiento del portal con respecto al suelo (y la mesa). . El diagrama de ejes de la fresadora de pórtico a la derecha muestra una variante con pórtico móvil, también cabe señalar que las máquinas de varios ejes están necesariamente controladas por sistemas CNC.
Independientemente de si se está moviendo el pórtico de la fresadora o su mesa, el gran peso y el volumen de procesamiento de piezas requieren el funcionamiento del husillo principal en un modo de carga alta, y los movimientos a lo largo de todos los ejes de la fresadora de pórtico están asociados con grandes esfuerzos para superar las fuerzas de fricción y deformación. En este sentido, garantizar una alta precisión, así como velocidades de trabajo y avance en vacío durante el funcionamiento de las fresadoras de pórtico, presenta una serie de problemas de ingeniería, cuya solución son todo tipo de innovaciones para garantizar una mayor rigidez estructural, minimizar la fricción, piezas de desgaste, refrigeración forzada de módulos individuales de la máquina, etc. Por lo tanto, con relativa simplicidad externa, las fresadoras de pórtico a veces representan complejos de ingeniería bastante complejos.
En Internet de habla rusa, las fresadoras de portal también tienen el nombre de "Fresadoras longitudinales", en el extranjero se llaman fresadoras "Gantry" (pórtico) o "Heavy duty" (heavy duty).
