Вертикальные vs Горизонтальные фрезерные станки: полное сравнение для владельцев цехов

Для операторов цехов, рассматривающих покупку фрезерного станка, один из самых базовых вопросов, на который им нужно ответить, касается конфигурации: вертикальный или горизонтальный фрезерный станок? Ответ зависит от характера их бизнеса — в частности, типа и объема выполняемой работы в цехе, а также стоимости, возможностей их персонала и помещения. Эта статья углубится в разницу между горизонтальными и вертикальными фрезерными станками, чтобы вы могли принять обоснованное решение для вашего бизнеса.

Вертикальные фрезерные станки

В вертикальных фрезерных станках ось шпинделя ориентирована вертикально. Фрезы удерживаются в шпинделе и вращаются вокруг его оси. Обычно шпиндель может быть выдвинут или стол поднят/опущен для получения того же эффекта, позволяя выполнять впайные резы и сверление. Существует два типа вертикальных фрезерных станков: консольно-вертикальные и турельные.

Турельные вертикальные фрезерные станки имеют неподвижный шпиндель, а стол перемещается как перпендикулярно, так и параллельно оси шпинделя для выполнения резания. Часто у них есть шток, позволяющий поднимать и опускать фрезу совсем как на сверлильном станке. Турельные фрезерные станки предоставляют два метода резания в вертикальном (Z) направлении: подъем/опускание штока и перемещение консоли.

В консольно-вертикальных фрезерных станках стол перемещается только перпендикулярно оси шпинделя, тогда как сам шпиндель движется параллельно своей собственной оси.

Горизонтальные фрезерные станки

В горизонтальных фрезерных станках фрезы устанавливаются на горизонтальном шпинделе через стол. Многие горизонтальные фрезерные станки также имеют встроенный вращающийся стол, позволяющий фрезеровать под различными углами; это называется универсальным столом. Хотя концевые фрезы и другие типы инструментов, используемые в вертикальных фрезерных станках, могут использоваться на горизонтальных, у них также есть арбузно-установленные фрезы, называемые торцевыми и лицевыми фрезами, у которых сечение похоже на круглую пилу, но обычно они шире и меньше по диаметру. Поскольку фрезы имеют хорошую поддержку от арбуза и большую площадь поперечного сечения, чем концевые фрезы, можно брать тяжелые резы, обеспечивая высокие скорости удаления материала.

«Если посмотреть на общее использование в отрасли, большинство установленных станков — трехосевые вертикальные фрезерные станки», — говорит Анджело Хурас, специалист по внедрению производства в Autodesk. «Они легки в настройке, и технологиям легко получить доступ к рабочему столу. Также, когда у вас есть заготовка или тиски, легко загрузить и выгрузить, потому что вы просто кладете деталь на стол, и гравитация держит её на месте».

«С горизонтальным фрезерным станком шпиндель направлен горизонтально, что означает, что поверхность, на которой крепится заготовка, вертикальна, поэтому оператору требуется больше усилий для загрузки или выгрузки», — отмечает Хурас. «Но есть преимущества и недостатки каждой конфигурации помимо легкости или сложности использования».

Вертикальные vs Горизонтальные фрезерные станки: Преимущества и недостатки

Из-за своей конфигурации горизонтальные фрезерные станки имеют намного лучшую отход стружки, так как гравитация позволяет им падать. Это приводит к более чистой чистоте поверхности и также продлевает жизнь инструмента.

«Когда вы обрабатываете деталь с глубокой полостью или карманом, все стружка, которую вы генерируете в процессе фрезерования, выпадает прочь», — комментирует Хурас. «Если вы делаете ту же деталь на вертикальном фрезерном станке, вся стружка остается внутри и может создавать проблемные условия резания для управления жизнью инструмента и потока стружки».

Горизонтальные фрезерные станки также имеют емкость четвертой оси «тумбоу» (tombstone). «Когда вы покупаете горизонтальный фрезерный станок, шпиндель направлен горизонтально, и стол горизонтален; но он предназначен для резьбовых отверстий для крепления или ключевых пазов, где устанавливается приспособление или база, называемая «тумбоу». Тумбоу направлен вертикально и представляет заготовку на другой оси», — объясняет Хурас. В этом случае заготовка перпендикулярна шпинделю.

По словам Хураса, если кто-то только начинает цех, в 99 процентах случаев они начинают с базового вертикального фрезерного станка, потому что:

• Они легко доступны
• В них легко войти
• Ценовая точка намного ниже

«Цехи обычно начинают с вертикальных фрезерных станков, затем, по мере поступления работы, они могут добавить горизонтальный фрезерный станок, если это имеет смысл для деталей, которые они обрабатывают», — говорит Хурас.

Он вспоминает свой опыт, когда вел свой собственный цех. «Мы обрабатывали деталь, которая занимала 47 минут», — рассказывает он. «Ей требовалось девять отдельных операций на вертикальном фрезерном станке. В конечном счете, я приобрел горизонтальный фрезерный станок и сократил эти девять операций до двух. Деталь тогда была готова за 22 минуты».

Хурас связывает свой опыт работы в НИОКР для автомобильного производителя, имевшего и вертикальные, и горизонтальные фрезерные станки, в терминах того, как работа влияет на лучшую конфигурацию станка: «Мы делали быстрый оборот компонентов, и каждый требовал, чтобы ряд вопросов был задан и отвечен. Как быстро это нужно? Сколько операций нужно для производства детали? Какова доступность оборудования? Сколько нужно? Все эти вопросы определяли, положим ли мы деталь на вертикальный или горизонтальный фрезерный станок. Обычно в НИОКР это зависит от количества граней, подлежащих обработке; обычно было легче зайти на вертикальные фрезерные станки. Всегда были плюсы и минусы. Так много вытекает из удержания и приспособлений.

Два других фактора делают вертикальные фрезерные станки привлекательными для стартапов: обучение и недвижимость. В эпоху, когда производители кричат о квалифицированных станочниках, гораздо больше из них имеют опыт с вертикальными фрезерными станками, чем с горизонтальными. Инструмент только так хорош, как те, кто им управляет, поэтому, помимо гораздо большей капитальной стоимости горизонтальных фрезерных станков (обычно в три-четыре раза выше стоимости вертикального), владелец цеха должен учитывать время и инвестиции, связанные с обучением персонала для оборудования, с которым у них нет предварительного опыта.

Кроме того, особенно в районах, где стоимость недвижимости высока, меньшая площадь вертикальных фрезерных станков выгодна. «Я видел маленькие горизонтальные и большие вертикальные, но это исключение», — говорит Хурас. «Обычно вертикальные фрезерные станки занимают значительно меньше места, чем горизонтальные».

Итоговые соображения при выборе фрезерного станка

Давайте резюмируем общие преимущества вертикальных vs горизонтальных фрезерных станков:

Вертикальные фрезерные станки

• Значительно дешевле — с вертикальными доступными за $80K и горизонтальными от $250K до $400K, неудивительно, что цехи покупают вертикальные над горизонтальными в соотношении четыре к одному или больше на ежегодной основе.
• Простота использования — легче увидеть, что происходит внутри вертикального фрезерного станка.
• Больший пул станочников знаком с технологией.
• Меньшая площадь — требует меньше полового пространства.

Горизонтальные фрезерные станки

• Позволяют выполнять детали с меньшим количеством операций и более сложные детали и достигать большего времени работы шпинделя за счет меньшего времени на установку и приспособление для множественных операций.
• Большая пропускная способность — горизонтальный фрезерный станок обычно может делать работу трех и более вертикальных фрезерных станков.
• Могут достичь лучшей отхода стружки, улучшить готовую работу и продлить жизнь инструмента.

«В конце концов, это зависит от вашего типа работы и того, как далеко эволюционировал ваш бизнес», — говорит Хурас. «Когда вы начинаете, покупка вертикального фрезерного станка как покупка первого автомобиля. Вам нужно его, чтобы добраться из точки А в точку Б, доехать до работы и т.д. Как только вы поработали некоторое время и улучшили свою ситуацию, вы переходите на лучший автомобиль. Так оно и с цехами. Как только они были в бизнесе и доказали себя — приобрели более сложные детали для обработки, начали производить в объемах и накопили инвестиционный капитал — они могут обнаружить, что добавление или переход на горизонтальный фрезерный станок имеет смысл».

По мере роста вашего бизнеса вам понадобится больше от вашего ЧПУ-оборудования. Fusion 360 позволяет вашей команде эффективно сотрудничать, лучше использовать ресурсы и управлять затратами. Узнайте больше о том, как вы можете максимизировать свои вертикальные и горизонтальные фрезерные станки с Fusion 360 здесь.