Das vertikale Portal ist eine Bauweise, die bei Werkzeugmaschinen mit computergestützter numerischer Steuerung zum Einsatz kommt. Man findet diese Struktur bei CNC-Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren.
Das vertikale Portal bei Bearbeitungszentren
Das vertikale Portal von Bearbeitungszentren ist für die Bearbeitung großer Werkstücke für die Schwerindustrie ausgelegt. Deshalb werden diese Maschinen häufig zur Fertigung von Bauteilen für die Luftfahrt, die Raumfahrt und die Automobilindustrie eingesetzt, wo sehr große und komplexe Teile mit spezifischen Strukturen und Komponenten bearbeitet werden müssen.
Beim Portal-Bearbeitungszentrum mit vertikaler Bauweise steht die Spindelachse senkrecht zum Arbeitstisch. Diese Maschinen lassen sich zudem auf unterschiedliche Weise programmieren und sogar für die Bearbeitung mehrerer Werkstücke auslegen. Maschinen mit dieser Struktur bieten eine große Vielfalt an Achskonfigurationen, die sich nach den Bearbeitungsanforderungen richten.
Was die Struktur betrifft, verfügen diese Bearbeitungszentren über zwei Ständer, einen Querbalken und verfahrbare Schlitten. Es gibt sie mit festem Querbalken, verfahrbarem Querbalken oder Fahrständer – je nach Portaltyp. So gibt es Bearbeitungszentren, bei denen der obere Querbalken fest steht und sich der Arbeitstisch bewegt. Bei anderen fährt der Querbalken auf und ab, während sich der Tisch vor und zurück bewegt.
CNC-Portalfräsmaschinen in vertikaler Bauweise
Fräsmaschinen waren die ersten Werkzeugmaschinen, die mit einem Computer ausgestattet wurden, um Prozesse automatisch ablaufen zu lassen. Diese Maschinen arbeiten mit computergestützter numerischer Steuerung, sodass in allen Prozessen der Rechner der Maschine die Bearbeitung steuert. Er legt die Schnittgeschwindigkeit, die Zustelltiefe, den Vorschub usw. fest.
Um große Werkstücke bearbeiten zu können, haben sich auch die Fräsmaschinen weiterentwickelt und das vertikale Portal übernommen. Deshalb gehören Portalfräsmaschinen neben Bearbeitungszentren zu den meistgenutzten Maschinen für die Herstellung von Werkstücken, Ersatzteilen und Bauteilen für die Schwerindustrie.
Diese Fräsmaschinen verfügen über einen Rahmen (das Portal) und ein langes horizontales Bett. Die Maschine kann die Werkstückoberfläche gleichzeitig mit mehreren Fräsern bearbeiten. Zur Erinnerung: Der Fräser ist das wichtigste Schneidwerkzeug jeder Fräsmaschine und besitzt mehrere rotierende Schneiden, die beim Kontakt mit der Oberfläche des Werkstücks Späne abtragen. Deshalb sind Bearbeitungsgenauigkeit und Produktionseffizienz bei Portalfräsmaschinen in vertikaler Bauweise besonders hoch.
Eine Portalfräsmaschine in vertikaler Bauweise verfügt nicht nur über eine CNC, sondern auch über weitere mechanische, hydraulische, elektrische und numerische Systeme. Dadurch kann sie Ebenen, Flächen und Bohrungen mit unterschiedlichen Verfahren wie Fräsen, Ausdrehen, Bohren und Gewindeschneiden bearbeiten. Diese Arbeiten erledigt die Fräsmaschine in einer einzigen Aufspannung: Der Bediener muss das Werkstück nicht umspannen, denn die Maschine selbst kann es entsprechend dem zuvor programmierten Bearbeitungsablauf drehen und positionieren.
Zu den Merkmalen dieser Maschinen gehören:
- Numerische Steuerung für die zentrale Steuerung der Maschine.
- Servoantriebssysteme.
- Antriebe mit Zahnstange und Ritzel sowie Rollenführungen.
- Steifigkeit.
- Hohe Effizienz.
- Einfacher Aufbau.
- Nur minimale Eingriffe durch den Bediener erforderlich.
Ist das Portal verfahrbar, kann die Maschine als Gantry mit festem Tisch oder als verfahrbares Brückenportal ausgeführt sein. Brückenportal-Fräsmaschinen haben eine kleine Aufstellfläche und können schwere Lasten aufnehmen. Um Ihnen eine Vorstellung von der Größe dieser Maschinen zu geben: Das Portal kann bis zu 20 Meter verfahren.
Bearbeitungszentrum oder Portalfräsmaschine?
Da Sie nun wissen, dass das vertikale Portal sowohl bei Bearbeitungszentren als auch bei Fräsmaschinen vorkommt, fragen Sie sich vielleicht, worin der Unterschied zwischen beiden Maschinen liegt, da beide große Werkstücke bearbeiten können. Das Bearbeitungszentrum verfügt über ein Werkzeugmagazin und wechselt die Werkzeuge automatisch; bei der Portalfräsmaschine hingegen müssen die Werkzeuge manuell gewechselt werden.
Das bedeutet nicht, dass Fräsmaschinen weniger leistungsfähig sind als Bearbeitungszentren. Eine Fräsmaschine kann beispielsweise verschiedene Bearbeitungsfunktionen ausführen und gleichzeitig mehrere Fräser einsetzen, um das Werkstück zu formen. Dank ihrer Produktionskapazität sind beide Maschinen für die Bearbeitung großer Werkstücke unverzichtbar geworden.