Masinile CNC tip portal (fig. 1), sunt masini de prelucrat in 2 ½ sau 3 axe si sunt cel mai des folosite la prelucrarea pieselor din clasa placi, unde doua dintre dimensiuni sunt mult mai mari decat cea de-a treia. Dupa cum se poate observa mai jos, constructia acesteia este una foarte simpla, fiind compusa dintr-un sasiu pe care se monteaza masa masinii si un portal deplasabil de care se ataseaza arborele (in cazul prelucrarii prin frezare), cap laser, cap plasma sau duza (taiere cu jet abraziv).

Fig.1

In cazul routerelor de frezare, principalul avantaj al unei astfel de masini este costul foarte scazut comparativ cu o freza CNC, datorita simplitatii constructiei, insa marele dezavantaj este reprezentat de rigiditatea scazuta, motiv pentru care, aceste masini se recomanda a fi folosite la prelucrarea materialelor moi, precum plastice, lemn, spuma poliuretanica sau neferoase. Totodata, pentru a mentine costul scazut, de foarte multe ori, regasim routere CNC la care se folosesc motoare pas in pas, in locul servomotoarelor care sunt cu mult mai scumpe.
Arborele port-freza utilizat pe acest tip de masini este capabil sa dezvolte turatii foarte mari, in unele cazuri chiar si de 60.000 rpm. Pe langa tipul materialului prelucrat, motivele pentru care se utilizeaza turatii atat de mari sunt legate de compensarea rigiditatii scazute a masinii cat si de disiparea caldurii rezultate din procesul de aschiere, intrucat in foarte multe cazuri, routerele CNC nu sunt dotate cu sistem de racire in timpul aschierii.

Taierea cu laser

Taierea cu laser este un proces termic de prelucrare care,principial, se bazeaza pe concentrarea unei cantitati cat mai mari de caldura pe o suprafata cat mai mica, lucru care duce la topirea si/sau vaporizarea acelei suprafete. Uzual, pe masinile cu laser, se regasesc trei tipuri de tehnologii, si anume:

  • Laser cu fibra
  • Laser cu CO2
  • Laser cu cristale (Nd:YAG/Nd:YVO)

Fig.2

Laserul cu fibra

Este ultima aparitie in acest domeniu, prezentand o sumedenie de avantaje fata de varianta anterioara, cea cu CO2, printre care amintim:

  • calitate superioara a taierii, atat de-a lungul piesei, cat si in adancime, unde negresit aparea conicitate la materialele groase
  • consum scazut de energie pentru debitarea aceleiasi grosimi de material
  • viteza de debitare mare si implicit productivitate mai mare
  • durata mai mare de exploatare
  • mai putine componente utilizate pentru generarea fasciculului laser

Laserul cu fibra presupune utilizarea unei serii de diode special concepute (denumite diode laser) care, alimentate cu energie electrica pot crea un fascicul laser. In acesta etapa, fasciculul laser este insuficient de puternic sa taie metal, astfel ca pentru amplificare, se foloseste ca mediu activ, fibra optica imbogatita cu elemente rare precum ytterbium sau neodymium.

Laserul cu CO2

Este un tip de laser a carui fascicul se formeaza la trecerea unui curent electric printr-un mediu gazos, in care elementul predominant este dioxidul de carbon. La capetele incaperii in care se afla amestecul de gaze sunt montate doua oglinzi, dintre care una are o capacitate reflexiva limitata, astfel ca o parte din lumina generata poate trece prin ea, fiind directionata catre capul de taiere.
Acest tip de laser da rezultate foarte bune cand vine vorba de prelucrarea materialelor nemetalice, datorita lungimii de unda mai mare decat in cazul laserelor cu fibra. Este folosit si la prelucrarea materialelor metalice, insa eficienta este una relativ scazuta, cu precadere in cazul aluminiului si a otelului inoxidabil, unde datorita capacitatii reflexive, calitatea taierii este foarte slaba.
Laserele cu CO2 necesita mentenanta periodica, intrucat oglinzile din tubul incarcat cu gaz necesita reglaje perioadice. Totodata, tubul necesita si el inlocuire periodica, durata de exploatare fiind de cateva luni sau cativa ani in functie de capacitatea de racire a tubului, puterea folosita, curatarea caii de distributie a fasciculului sau rata de utilizare a masinii.

Laserul cu cristale (Nd:YAG/Nd:YVO)

Acest tip de laser foloseste un anumit tip de cristale drept mediu activ, mai exact Nd:YAG (granat de aluminiu și ytriu dopat cu neodimiu) sau Nd:YVO (vanadat de ytriu dopat cu neodimiu). In momentul in care se produce excitarea atomilor din mediul activ cu ajutorul unei surse de lumina, acestia vor emite un nou foton, identic cu cel cu care a interactionat initial, astfel ca devine posibil ca acest fenomen sa fie multiplicat de nenumarate ori, lucru care duce la obtinerea unui fascicul constant.
Lungimea de unda este foarte similara cu cea a laserului cu fibra, motiv pentru care, rezultatele folosirii acestui tip de laser sunt similare. Se pot debita metale fara probleme, chiar si cele cu capacitati reflexive mari precum inoxul si, bineinteles, pot fi folosite si la gravura.
Principalul dezavantaj al acestui tip de laser este costul mult mai ridicat fata de celelalte variante, motiv pentru care sunt rar intalnite in piata.

Taierea cu plasma

Taierea cu plasma este un proces folosit numai in cazul materialelor conductoare din punct de vedere electric. Taierease realizeaza cu ajutorul unui jet de gaz ionizat care circula cu mare viteza si caruia i se aplica un curent electric, fenomen care duce la formarea unui jet de plasma care efectiv topeste materialul din fata duzei. Gazele utilizate la plasmele CNC de debitat sunt de obicei argonul, azotul sau combinatia argon/hidrogen. Se poate folosi si aer comprimat, insa calitatea taieturii este net inferioare variantelor care utilizeaza gaze inerte.
Din punct de vedere al calitatii taieturii si a preciziei dimensionale, plasma este inferioara laserului, insa pretul redus de achizitie a unei plasme CNC inca asigura acestei tehnologii un loc in piata debitarii de metale.

Taierea cu apa (jet abraziv)

Taierea cu apa (jet abraziv) este un proces mecanic de debitare care se bazeaza pe actiunea unor particule abrazive aflate intr-un lichid (apa) care sunt propulsate cu ajutorul unor pompe de inalta presiune (100-500 bari) printr-o duza de mici dimensiuni. Principalul avantaj al acestui proces este faptul ca materialul piesei nu este influentat din punct de vedere termic, astfel ca dupa prelucrare, piesa nu prezinta tensiuni interne sau deformari. Un alt mare avantaj este capacitatea acestui proces de a taia aproape orice tip de material (mai putin diamant), fara a fi nevoie de pregatiri aditionale cum ar fi in cazul laserului sau a plasmei. Totodata, cu ajutorul acestui proces se pot taia materiale foarte groase, de pana la 300mm, daca este folosita o pompa mai puternica, obtinandu-se calitati foarte bune ale taieturii.
Trecand la dezavantaje, trebuie amintita aici, viteza redusa de taiere, in medie 250mm/min fata de un laser spre exemplu, care ajunge fara probleme la viteza de 1000mm/min, conicitatea taieturii, dar mai ales mentenanta continua pe care o necesita o masina de debitat cu jet de abraziv. Abrazivul trebuie constant extras din bazinul de taiere si realimentat recipientul de abraziv. Calitatea apei, este un alt factor care de cele mai multe ori este trecut cu vederea. Mai exact, daca apa utilizata este una dura, durata de viata a componentelor masinii de debitat poate fi chiar injumatatita datorita depunerilor de calcar.