Горизонтальное и вертикальное фрезерование и точение:в чем разница?

Когда дело доходит до фрезерных и токарных станков с ЧПУ, существует множество деталей, которые существенно меняют ваш рабочий процесс. Ни одна машина не может справиться со всеми возможными производственными операциями, поэтому будет разумно отметить характеристики, наиболее подходящие для конкретной операции.

Существует много таких расчетов, которые следует иметь в виду, но одно из наиболее важных различий, которое следует учитывать при выборе наладки для обработки, заключается в том, должна ли конфигурация быть вертикальной или горизонтальной.

Горизонтальные обрабатывающие центры (HMC) и вертикально-фрезерные станки (VMC) отличаются по нескольким параметрам, помимо их ориентации. Два типа фрез имеют разные компоненты и подходят для разных операций резания:как показывает практика, горизонтальная фрезерная машина может прорезать глубокие канавки с минимальным вибрацией или деформацией инструмента, в то время как вертикальная фрезерная машина лучше подходит для мелких деталей.

В этой статье рассматриваются ключевые различия между горизонтально-фрезерными и вертикально-фрезерными станками. В нем рассматриваются преимущества и ограничения каждого процесса, перечислены некоторые распространенные на рынке станки и предлагаются советы по выбору между горизонтальной и вертикальной фрезеровкой.

Что такое вертикально-фрезерный станок?

Вертикально-фрезерный станок — это фрезерный станок, в котором шпиндель (который удерживает цангу, которая, в свою очередь, удерживает режущий инструмент) ориентирован вертикально. Это наиболее распространенная конфигурация фрезерного станка с ЧПУ, которую можно использовать для фрезерования, прорезания пазов, сверления или растачивания.

Вертикально-фрезерные станки на самом деле составляют большую часть фрезерного оборудования в таких отраслях, как металлообработка, что можно объяснить их более низкой стоимостью по сравнению с горизонтальными системами. Как следует из названия, вертикально-фрезерные станки имеют вертикальную ориентацию режущей головки или шпинделя. Особенности управления фрезерованием могут различаться от машины к машине.

Популярные вертикально-фрезерные станки включают линейки продуктов Integrex, VCN и VTC от Mazak; серии VF, VR и Universal от Haas (в 3ERP используются модели серий VF и Universal); РОБОДРЕЛЬ FANUC; а также серии CMX V, DMV и NVX от DMG MORI.

Двумя основными типами вертикальных мельниц являются револьверные мельницы и мельницы с лежанкой.

Револьверно-фрезерный станок

В револьверных фрезерных станках шпиндель остается неподвижным, а станина станка удерживает материал. Эта платформа перемещается горизонтально или вертикально, позволяя машине манипулировать положением материала в обоих направлениях. Револьверная мельница — чрезвычайно универсальное устройство, но оно может быть ограничено размером производимых деталей.

Фрезерный станок

Фрезерные станки перемещают материалы вдоль горизонтальной оси с помощью шпинделя, ограниченного вертикальной осью. Шпиндель может двигаться вверх и вниз по мере необходимости и обрабатывать материал в форме. Фрезерные станки с станиной имеют довольно хороший диапазон перемещений, так как часть шпинделя сочетается с горизонтальным движением станины, что позволяет выполнять фрезерование самых разных форм и глубин.

Что такое горизонтальный фрезерный станок?

горизонтальный фрезерный станок может выполнять многие операции, аналогичные вертикальной фрезе, но имеет другую конфигурацию, шпиндель ориентирован горизонтально. Более прочные и прочные, чем вертикальные мельницы, эти машины могут выполнять мощные операции резки и тяжелые детали.

Фрезы горизонтальной фрезы чем-то напоминают полотно циркулярной пилы, с той существенной разницей, что они, как правило, толще, меньше и их форма обеспечивает более быстрое фрезерование, чем шпиндели их вертикальных аналогов.

Использование оправки и ее длины также может означать, что горизонтальная фреза может одновременно использовать несколько фрез.

Для более сложных фрезерных операций некоторые горизонтально-фрезерные станки имеют поворотный стол, поэтому режущий инструмент может подходить к заготовке под разными углами. Эта горизонтальная фрезерная установка называется универсальным столом.

К популярным горизонтально-фрезерным станкам относятся линейки продуктов FF, HCN и MEGA от Mazak; серии EC и Universal от Haas (3ERP использует Universal); а также серии NH, NHX и i от DMG MORI.

Что такое токарная обработка с ЧПУ

Что касается токарных центров с ЧПУ , как и фрезерные станки, их также можно разделить на горизонтальные и вертикальные конфигурации.

Горизонтальный поворот

Горизонтальные токарные станки являются наиболее заметным типом в большинстве отраслей. У них есть шпиндель, ориентированный горизонтально, с инструментами, установленными сбоку держателя инструмента. Это помогает им пересекать обрабатываемый объект. Подобно фрезерному аналогу, этот тип токарного центра также выигрывает от гравитации, поскольку он оттягивает стружку от заготовки.

Вертикальный поворот

Вертикальные токарные станки также называются вертикальными револьверными станками или VTL. Вертикальный и горизонтальный токарные центры очень похожи, но их конфигурация и форма перевернуты, что позволяет передней бабке сидеть на полу, а лицевая панель становится горизонтальным вращающимся столом. Перевернутые вертикальные токарные центры аналогичны обычным, но имеют противоположное положение шпинделя и кулачкового патрона.

Вертикальная обработка — плюсы и минусы

Вертикальное фрезерование наиболее применимо к проектам, где основной акцент рассматриваемого объекта приходится на одну конкретную сторону. Это может быть что-то вроде большой металлической пластины или тонущего штампа.

Преимущества

1. Простота: Вертикально-фрезерные станки также имеют то преимущество, что они, как правило, менее сложны, чем горизонтально-фрезерные станки, по этой причине они дешевле и проще в использовании и обслуживании.
2. Универсальность :Вертикальные обрабатывающие центры могут различаться в зависимости от их типа. Револьверные мельницы обычно ограничиваются проектами меньшего размера из-за того, что двухосевое движение может быть сложным для больших кусков материала. Напротив, мельницы с лежанкой лучше подходят для проектов, требующих более тяжелых и крупных заготовок (но все же гораздо менее эффективны в обработке таких изделий по сравнению с горизонтальными мельницами).
3. След: Вертикально-фрезерные станки занимают гораздо меньше места, чем их вертикальные аналоги. Это, наряду с ценой, делает их привлекательными для небольших магазинов. У них также больше пользователей и, следовательно, больше опытных машинистов.
4. Стоимость :вертикальные фрезерные центры более распространены, чем горизонтальные, и дешевле — как с точки зрения стоимости станка, так и затрат на техническое обслуживание.
5. Подробности :Вертикально-фрезерные станки хорошо подходят для фрезерования мелких деталей на деталях с жесткими допусками.

Недостатки

Чего не хватает VMC, так это способности производить в больших объемах и с большей сложностью. Более тяжелые материалы также могут стать проблемой для работы вертикально-фрезерного станка, поскольку их труднее поднимать и опускать.

1. Доступ :Вертикально-фрезерный станок лучше всего подходит для одностороннего фрезерования (например, погружных плашек), но менее приспособлен для фрезерования со всех сторон детали, что требует новой установки зажимного приспособления.
2. Мощность :Для очень больших и тяжелых деталей могут возникнуть проблемы с вертикально-фрезерными станками, особенно с револьверными станками, которым необходимо постоянно перемещать заготовку.
3. Скорость :Вертикальные фрезерные станки точны, но могут работать медленнее, чем горизонтальные фрезерные станки, когда требуется крупносерийное производство.

Горизонтальное фрезерование – плюсы и минусы

Несмотря на более высокую цену, горизонтальные фрезерные станки являются предпочтительным выбором для более сложных проектов.

Преимущества

Машины более универсальны и могут работать на большем количестве сторон, чем вертикальные. Они также лучше подходят для более тяжелых предметов, и желательна прорезка одной или нескольких канавок материалом. Горизонтальные фрезы также лучше подходят для создания пазов.

Другие преимущества:

1. Мощность :Стабильность оправки позволяет выполнять тяжелые пропилы, обеспечивая быстрое удаление материала на больших участках — даже из твердых материалов.
2. Скорость :быстрый съем материала делает горизонтальные фрезы идеальными для крупносерийного производства (относительно простых деталей).
3. Групповое фрезерование :Станки также позволяют использовать дополнительные фрезы для различных применений, в частности, для более эффективной вставки канавок. На некоторых горизонтальных мельницах станины можно поворачивать, чтобы обеспечить фрезерование под разными углами, а не строго в горизонтальной плоскости. Это движение кровати также добавляет немного больше универсальности в арсенал машины.
4. Зазор от стружки: Горизонтально-фрезерные станки также имеют гораздо лучшую эвакуацию стружки. Это сводится к конфигурации, использующей гравитацию, чтобы позволить фишкам падать. Кроме того, это способствует лучшему качеству поверхности и увеличению срока службы инструмента.

Недостатки

Что касается недостатков, наиболее важным из них является более высокая стоимость. с горизонтально-фрезерными станками.

1. Расходы :Эти затраты могут быть в 3-4 раза выше, чем у вертикальных мельниц. Контролировать HMC также может быть сложнее из-за того, что части перекрываются, а обзор проекта ограничен конструкцией.
2. Сложность :Горизонтально-фрезерный станок может быть сложнее в эксплуатации, чем вертикальный.
3. Отпечаток :горизонтальные фрезерные станки занимают больше места, чем вертикальные, что затрудняет их установку в небольших мастерских.

Горизонтальный поворот – плюсы и минусы

Горизонтальные токарные центры часто довольно гибкие и имеют более длинные станины, что делает их более подходящими для более длинных деталей, таких как валы. Это придает им дополнительную полезность и универсальность. Они также могут использовать такие детали, как устройства подачи прутка, и обычно имеют заднюю бабку, что редко встречается на вертикальных токарных станках.

Горизонтальные токарные центры существуют дольше, и поэтому большинство станков и специалистов склонны работать с этой конфигурацией. Это также означает, что существует более широкий спектр информации об этих машинах и их конкретных операциях. Таким образом, наем и обучение имеют тенденцию ориентироваться на это, что может быть преимуществом самой машины.

Горизонтальные машины могут быть ограничены. При обработке коротких деталей большого диаметра, особенно если это тяжелые детали, вертикальные токарные центры работают лучше. Поток стружки и очистка также являются проблемой для горизонтальных конфигураций.

Вертикальный поворот – плюсы и минусы

Эта конфигурация особенно удобна для обработки больших, тяжелых и коротких предметов. Нисходящая сила тяжести способствует размещению заготовки в рабочем держателе. Другое преимущество заключается в том, что наличие силы тяжести направляет стружку от заготовки в поддон или конвейер.

Многие автомобильные детали изготавливаются вертикально и обычно с использованием двойного шпинделя. Одним из преимуществ этого является то, что гравитация работает на вас; когда вы вставляете деталь в патрон, она садится сама.

Расположение шпинделя вертикально, а не горизонтально, позволяет шпинделю поддерживаться на 360°, устраняя провисание шпинделя и увеличивая максимально допустимую нагрузку на шпиндель. Дополнительная опора также рассеивает силы резания, возникающие при тяжелой и/или прерывистой резке. Устранение провисания шпинделя также позволяет повысить точность плоскостности и перпендикулярности деталей.

Вертикальные токарные центры также занимают гораздо меньше места, чем их горизонтальные собратья, что позволяет магазинам оптимизировать площадь. Часто вертикальный токарный станок занимает половину площади горизонтального станка, что дает ему преимущество в небольших мастерских.

Перевернутые вертикальные машины также являются опцией, поскольку они могут обеспечивать встроенную автоматизацию, которая была бы недоступна с горизонтальными. Здесь шпиндель подходит и поднимает деталь, тогда как в горизонтальном случае вам нужен робот или портал, чтобы загрузить ее.

Стружка может представлять проблему для токарно-карусельных станков и токарных центров, если обрабатываемая деталь вогнутая. Это часто приводит к тому, что стружка оказывается внутри. Другая проблема, которая может возникнуть, заключается в том, что стружка падает в сам шпиндель. Защитные меры и охрана должны быть эффективными.

Как выбрать между вертикальным и горизонтальным фрезерованием?

Выбор вертикально-фрезерного станка по сравнению с горизонтально-фрезерным станком сводится к таким факторам, как:

1. размер детали
2. сложность детали
3. бюджет
4. количество
5. доступность машинного магазина
6. материал

Как правило, вертикальное фрезерование часто лучше для:

• детальные детали
• детали, требующие обработки только с одной стороны,
• более мягкие материалы
• повседневные детали с ограниченным бюджетом

Горизонтальное фрезерование лучше для:

• быстрое удаление материала
• крупные и тяжелые детали
• более твердые материалы
• детали, требующие обработки на нескольких сторонах
• операции, для которых требуются нестандартные или специальные режущие инструменты

Во многих случаях механический цех рассмотрит ваш проект и определит лучшее оборудование для фрезерования.

Для получения дополнительной информации о различных типах фрезерных станков и их применении ознакомьтесь с нашим руководством о том, что такое фрезерование с ЧПУ и как оно работает.

Конечная сноска

Также важно иметь в виду, что существуют различные типы дополнительных деталей и режущих головок, которые можно использовать для модификации горизонтальной фрезы для вертикальной фрезерной обработки или наоборот. Это может служить более дешевым решением, когда один тип машины сталкивается с возможным препятствием.

Однако, хотя такие инструменты великолепны, они по-прежнему являются ограниченным решением по сравнению с наличием реального устройства под рукой. Точно так же стоит обратить внимание на перевернутые вертикальные токарные станки, поскольку они могут добавить в процесс дополнительную автоматизацию.

Надеемся, что предоставленная нами информация поможет. 3ERP предлагает услуги фрезерной обработки с ЧПУ и услуги токарной обработки с ЧПУ как для быстрого прототипирования, так и для производства. Свяжитесь с нашими инженерами, если вам нужны дополнительные производственные предложения.