Освоение горизонтального фрезерования: повышение производственной эффективности

Фрезерование выполняется широким спектром станков. Фрезерный станок был исходным классом. После внедрения ЦНЦ (1960-е) фрезерные эволюционировали в обработческие центры: фрезерные с автоматическими сменщиками инструментов, магазинами/каруселями, ЦНЦ, СОЖ, обтекателями. Центры делятся на вертикальные (VMC) и горизонтальные (HMC).

Мультизадачные станки (MTM)

Интеграция фрезерования со точением и наоборот началась с приводного инструмента на токарных и редкого использования фрез на токарных. Это породило новый класс — мультизадачные станки (MTM), спроектированные для фрезерования и точения на одной рабочей поверхности.

Фрезерование

Резание, где резак снимает материал с поверхности заготовки. Резак — вращающийся режущий инструмент, часто многорезецковый. В отличие от сверления (движение по оси вращения), фреза обычно движется перпендикулярно своей оси — резание по периметру. При вхождении в заготовку режущие кромки (пазы/зубья) повторно входят в материал и выходят, соскабливая стружку за проход. Резание — сдвиг деформации: материал выталкивается в мелкие комки, образуя стружку. Это делает резание металла механически отличным от резания мягких материалов лезвием.

Процесс удаляет материал множеством мелких срезов: многорезецковый инструмент, высокие обороты или медленная подача материала — чаще комбинация. Скорости и подачи варьируются под комбинацию переменных. Скорость скольжения материала через резак — скорость подачи; часто измеряется длиной материала на полный оборот инструмента.

Два основных класса фрезерного процесса

В торцевом фрезеровании резание происходит преимущественно на торцовых углах резака. Используется для плоских поверхностей (фасонов) или плоскодонных полостей. В периферийном фрезеровании резание — на окружности фрезы, сечение обработанной поверхности принимает форму фрезы. Лезвия можно считать собирающими материал с заготовки. Периферийное фрезерование хорошо для глубоких пазов, резьбы, зубьев шестерен.

Сравнение горизонтальных и вертикальных фрезерных станков

Задача у обоих типов одна, но производственный процесс разный. Главное отличие — ориентация шпинделя. У обоих есть плюсы и минусы, фрезерные функции могут отличаться. Обзор горизонтальных vs вертикальных.

Вертикальный фрезерный станок

Наиболее распространенный тип. Вертикально ориентированная режущая головка/шпиндель держит и вращает резак относительно заготовки. Головка закреплена вертикально — остальные части двигают материал по осям для правильного фрезерования. Шпиндель движется вверх-вниз, удаляя материал давлением на заготовку.

Вертикальные фрезы идеальны для односторонних проектов: большие металлические листы, впаивание матриц. Два основных типа: консольные (bed mill) и револьверные (turret mill) — работают немного по-разному, уникальные преимущества.

Револьверная фреза (Turret mill): стол и шпиндель движутся перпендикулярно и параллельно оси. Очень универсальна — манипулирует позицией материала в обе стороны. Большинство производств инвестируют в револьверные фрезы за способность выполнять широкий спектр операций. Двухосевое движение поддерживает малые проекты.

Консольная фреза (Bed mill): стол движется перпендикулярно оси. Шпиндель на вертикальной оси, движется вверх/вниз. Движение шпинделя + горизонтальное движение стола = фрезерование разной глубины и форм. Идеально для крупных тяжелых компонентов по сравнению с револьверными.

Лучшие черты вертикальных фрезерных станков:

1. Популярность: большинство фрезерных станков в стране. Дешевле горизонтальных — умная инвестиция, окупаемость 10x. Низкая начальная стоимость -> экономия передается клиентам.
2. Простота управления: конструкция дает операторам лучшую видимость. Легче обнаруживать и устранять проблемы. Программирование простое благодаря дружелюбным ЦНЦ-пультам. Операторы не тратят время на настройку — фокус на качестве. Всё равно станки должны управлять эксперты с опытом.
3. Производственные выгоды: видимость отлична для финиша больших листов. Удобство -> лучше для менее сложных задач с малыми объемами. Идеально для быстрой фрезеровки.

Горизонтальный фрезерный станок

Похожая конструкция: шпиндель с вращающимся резаком удаляет материал давлением на заготовку. Отличия от вертикальных. Важное — ориентация шпинделя. Вертикальные: шпиндель вертикален. Горизонтальные: шпиндель горизонтален. Просто: горизонтальная фреза монтирует режущую головку на горизонтально ориентированном шпинделе, способном селективно удалять материал.

Горизонтальные оснащены разными резаками vs вертикальные. Вертикальные — тонкие длинные вертикальные резаки, горизонтальные — толстые короткие. Горизонтальные делают более тяжелые и глубокие срезы. Многие заводы используют для пазов и канавок. Могут фрезеровать под разными углами.

Лучшие черты горизонтальных фрезерных станков

1. Эвакуация стружки: за счет положения горизонтальной фрезы гравитация помогает удалять стружку. Чистые поверхности деталей -> меньше доводки.
2. Жесткая конструкция: горизонтальные тяжелее, выдерживают крупные объемы. Детали служат дольше. Жесткость -> меньше вибраций, изгибов, плавнее работы vs вертикальные.
3. Производительность: интегрированный паллет-ченджер и 4-я ось масштабно экстраполируют производительность — идеально для крупных объемов и сложных нагрузок.

Несмотря на сходство, горизонтальные лучше для сложных конструкций. Выполняют задачи быстрее, но требуют значительных финансовых ресурсов.