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Máquinas CNC Horizontais vs. Verticais: Qual a Diferença?
A fresagem é um dos vários processos utilizados na maquinação. Na fresagem, a ferramenta de corte rotativa remove material da peça de trabalho estacionária ou em movimento. Existem diferentes tipos de fresadoras, incluindo as horizontais e verticais. Neste artigo, discutiremos as diferenças entre estas duas máquinas e como escolher uma.
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O que é uma Máquina CNC Vertical?
Uma máquina CNC vertical é um tipo de máquina CNC em que a ferramenta de corte está orientada verticalmente acima da peça de trabalho. A ferramenta gira e move-se para baixo para cortar material conforme instruído por comandos programados. Atualmente, são utilizados dois tipos de máquinas verticais:
- Fresadoras-torreOs berbequins de torreta são geralmente utilizados na maquinação de peças de precisão mais pequenas. Nos berbequins de torreta, o fuso permanece estacionário, e a mesa move-se nas direções horizontal e vertical. As suas vantagens são a prevenção de vibrações e a excelente rigidez durante a maquinação de características intrincadas.
- Fresadoras de Bancada:O tipo mais comum de máquina CNC vertical encontrada em oficinas é a fresadora de bancada. Nas fresadoras de bancada, o fuso move-se verticalmente e a peça de trabalho move-se horizontalmente. Com esta disposição, pode ser utilizada para eficientemente Máquinas caça-níqueis, bolsas, orifícios e geometrias complexas.
Fonte: HAAS
Vantagens da Máquina CNC Vertical
- Configuração e Operação Fáceis
As máquinas CNC verticais permitem a um operador ver toda a operação de corte. Com uma área de corte aberta, os ajustes de posição e medição da ferramenta podem ser feitos facilmente.
- Versátil
A máquina CNC vertical pode realizar várias funções, incluindo furação, fresagem de topo, fresagem frontal, e tocar.
- Económico
As máquinas CNC verticais são muito menos dispendiosas do que as máquinas horizontais. Ferramentas são mais baratos e mais fáceis de encontrar.
- Precisão
Com uma configuração adequada, as máquinas CNC verticais são capazes de produzir peças com uma tolerância de 0,001 polegadas.
Desvantagens da Máquina CNC Vertical
- Capacidade de corte limitada
Torna-se muito difícil remover grandes volumes de material de uma só vez (rapidamente) com máquinas CNC verticais. Frasadoras verticais têm capacidade de corte limitada.
- Remoção Pobre de Chip
As aparas produzidas durante a maquinação vertical CNC caem, sob a força da gravidade, sobre o componente maquinaçado acabado. As aparas caem em cavidades recém-cortadas e podem criar riscos na superfície maquinaçada da peça final, danificando-a.
- Não Adequado para Produção em Massa
Cada face de cada peça de trabalho tem de ser configurada e posicionada individualmente. Manusear manualmente cada peça causará muitos estrangulamentos na produção ao construir milhares de peças semelhantes.
O que é um Centro de Maquinação CNC Horizontal?
Nas máquinas CNC horizontais, o fuso está paralelo ao chão. A ferramenta de corte estende-se horizontalmente para fora da coluna e aponta para baixo, em direção à peça a trabalhar. Esta simples reorganização pode proporcionar vantagens significativas quando se trata de fabrico.
Uma peça de trabalho é tipicamente montada horizontalmente perpendicular ao fuso numa mesa. A maioria das máquinas CNC horizontais vêm de série com pelo menos uma das quatro mesas rotativas de indexação ou com uma funcionalidade de 4º eixo. A rotação automatizada permite que a ferramenta de corte usine múltiplas faces de uma peça de trabalho sem manuseamento manual. As máquinas CNC horizontais podem usinar quatro e, em alguns casos, cinco lados de uma peça de cada vez.
Fonte:DMG MORI
Vantagens de uma Máquina CNC Horizontal
- Excelente evacuação de cavacos
As aparas caem para longe da peça num ângulo devido ao efeito da gravidade. Isto significa que as aparas não interferem com o processo de maquinação nem se depositam na superfície acabada da(s) peça(s).
- Produção de Alto Volume
Um trocador automático de paletes pode ser usado para produzir a primeira peça enquanto a segunda está a ser carregada externamente. O trocador alterna a palete automaticamente quando a original completou o seu ciclo. Isto reduz drasticamente o tempo de inatividade entre projetos, maximizando a utilização da máquina.
- Alta taxa de remoção de material
A configuração horizontal da máquina permite parâmetros de corte agressivos. Ao permitir que o operador aumente a velocidade de avanço e a profundidade de corte, o tempo de produção de peças grandes é reduzido.
- Acabamento da superfície
A quantidade de vibração gerada pela máquina é mínima devido ao processo de evacuação de cavacos limpo. Isto produz peças com um acabamento superior de forma consistente.
Desvantagens de uma máquina CNC horizontal
- Custo mais elevado
O preço de aquisição inicial é frequentemente três a cinco vezes superior ao de máquinas CNC verticais comparáveis. Ferramentas de instalação, gabaritos e acessórios têm um preço premium, aumentando o custo total de propriedade.
- Configuração Complexa
Requer conhecimentos avançados de programação em posicionamento rotativo e coordenação multi-eixo. As máquinas CNC horizontais têm um processo de conceção de fixação mais complexo e moroso.
Máquinas CNC Horizontais vs. Verticais: Diferenças Principais
Orientação do Fuso
Fresadoras Verticais: O eixo está orientado verticalmente, com a ferramenta de corte apontada para baixo em direção à mesa.
Fresadoras Horizontais: O fuso está orientado horizontalmente, com o fuso a estender-se para fora paralelamente ao chão. A ferramenta de corte aproxima-se da peça pelo lado em vez de pelo topo.
Geometria da ferramenta
Moinhos Verticais: Moinhos verticais usam mais comummente fresas, moinhos de facase brocas. O comprimento da ferramenta pode ser crítico para a eficiência da maquinação. Isto porque, à medida que o comprimento da ferramenta aumenta, a deflexão da ferramenta também aumentará durante a operação.
Fresadoras Horizontais: As fresadoras horizontais utilizam um sistema de eixo em que normalmente montam as suas ferramentas de corte (fresas de face, fresas de disco). O eixo proporciona dois pontos de contacto para apoio e, consequentemente, oferece uma rigidez muito maior do que uma fresadora vertical.
Custo
Moinhos Verticais: Os moinhos verticais são significativamente menos dispendiosos de adquirir do que os moinhos horizontais. Os custos operacionais para moinhos verticais são também razoáveis, uma vez que as ferramentas e as peças de substituição podem ser adquiridas a preços muito competitivos.
Moinhos Horizontais: Os moinhos horizontais geralmente requerem um investimento de capital inicial. Os custos operacionais para moinhos horizontais são elevados devido às ferramentas especializadas, ferramentas de corte e peças de substituição, e à necessidade de manutenção contínua.
Evacuação de chips
Moinhos verticais: As aparas produzidas durante a produção de moinhos verticais caem na superfície de trabalho abaixo. Isto cria vários problemas, incluindo a necessidade de limpeza contínua. Uma vez que podem riscar peças acabadas ou interferir com a peça durante o processo de maquinação.
Moinhos Horizontais: As aparas criadas pela operação de um moinho horizontal não representam um problema. A gravidade remove automaticamente as aparas da área de corte horizontal. Assim, a área de corte horizontal permanece completamente livre de aparas.
Especificações de Corte
Fresadoras Verticais: Adequadas para remoção moderada de material e profundidades de corte. A fresagem vertical funciona bem, produzindo peças complexas para quantidades limitadas de corte, mas não é apropriada para operações de desbaste pesado.
Fresadoras Horizontais: Este tipo de Tornos mecânicos foi concebido para produção em larga escala com profundidades de corte elevadas e altas velocidades de avanço. Além disso, esta máquina foi construída para ser extremamente rígida através da sua configuração. Foi concebido para parâmetros de corte agressivos sem comprometer a precisão dimensional da peça ou a vida útil da ferramenta.
Volume de Produção
Fresadoras Verticais: As fresadoras verticais são mais adequadas para volumes baixos a médios.
Fresadoras Horizontais: A fresadora horizontal é construída para processos de fabrico com elevados volumes de produção. Como uma máquina dedicada com a funcionalidade de trocador automático de paletes, combinada com tempos de ciclo mais rápidos, esta máquina foi concebida para fabricar grandes quantidades de peças idênticas.
Taxa de remoção de material
Fresadoras Verticais: As fresadoras verticais possuem capacidades de remoção de material moderadas a pesadas.
Fresadoras Horizontais: As fresadoras horizontais produzem taxas superiores de remoção de material quando configuradas para corte contínuo. Cortes contínuos proporcionam tempos de ciclo consideravelmente mais curtos ao maquinar muitas peças.
Lados de Maquinagem
Fresadoras Verticais: Só é possível aceder à face superior da peça. Para maquinar completamente uma peça com múltiplos lados, será necessário configurar uma nova fixação de trabalho e indicação para cada operação de maquinação.
Máquinas de Fresar Horizontais: As mesas rotativas permitem aceder a 4 ou 5 lados de uma peça numa única configuração. Uma vez configurada a primeira peça, a máquina inicia automaticamente e executa operações adicionais sem necessitar de qualquer intervenção por parte do operador.
Como escolher entre máquinas CNC horizontais e verticais
Aqui ficam alguns fatores a considerar ao escolher entre máquinas CNC horizontais e verticais:
Complexidade da Peça
É necessário determinar quantas peças pretende fabricar. Como exemplo, as máquinas CNC verticais são mais adequadas para volumes baixos a médios, onde são fabricadas apenas dezenas ou centenas de peças. Se estiver a fabricar milhares de peças idênticas sem interrupção, então vale a pena utilizar uma máquina CNC horizontal com cambiadores de paletes automáticos.
Tamanho da Peça
Se necessitar de maquinar vários lados da peça, a máquina CNC horizontal é a melhor opção. Com uma máquina CNC horizontal, pode fixar uma mesa rotativa para aceder a quatro ou cinco lados da sua peça. Isto permite-lhe eliminar a necessidade de reposicionar a peça várias vezes para garantir que a peça é devidamente maquinaada. Se a peça tiver apenas características num ou dois lados, então uma máquina CNC vertical é a melhor opção. A complexidade adicional envolvida na configuração da peça várias vezes não justifica os benefícios da utilização de uma máquina multi-eixos.
As fresadoras verticais processam eficazmente peças de pequenas e médias dimensões devido à simplicidade de carregamento e ao design compacto. Componentes com menos de 20 polegadas encaixam verticalmente e são ideais para utilização com centros de maquinação verticais.
Tipo de material
Materiais duros (especificamente titânio e aço endurecido) requerem geralmente velocidades e avanços de corte agressivos. Isto é mais bem conseguido utilizando a rigidez adicionada de um centro de maquinação horizontal. Materiais mais moles, como plásticos e alumínio, podem ser maquinados sem as capacidades adicionais de um centro de maquinação horizontal.
Disponibilidade de Espaço
Existem várias razões pelas quais os centros de maquinação verticais são adequados para pequenas oficinas. Ocupam menos espaço no chão e requerem pouca folga para a sua operação. Em contraste, os centros de maquinação horizontais ocupam significativamente mais espaço devido à quantidade de área necessária para um fuso mais comprido, trocadores de paletes e transportadores de aparas.
Perguntas Frequentes Sobre Máquinas CNC Horizontais vs. Verticais
Qual é a diferença entre uma fresadora vertical e uma fresadora horizontal?
A principal diferença entre os tipos horizontal e vertical de fresadoras reside na orientação do fuso. Nas fresadoras verticais, o fuso é perpendicular à superfície da mesa. Nas fresadoras horizontais, o fuso é paralelo à superfície da mesa. O processo de evacuação de cavacos e as capacidades de corte são influenciados por esta diferença na orientação do fuso.
Que materiais podem ser fresados horizontalmente?
As fresadoras horizontais podem ser usadas para maquinar diferentes materiais. Exemplos incluem alumínio, aço, aço inoxidável, titânio, latão e plástico. A fresagem horizontal é particularmente adequada para fresar materiais duros.
Qual é mais preciso: maquinação CNC horizontal vs. vertical?
Tanto as máquinas horizontais como as verticais podem atingir níveis de precisão semelhantes. As máquinas horizontais são mais precisas ao realizar cortes pesados, devido à sua maior rigidez. As máquinas verticais podem atingir o mesmo nível de precisão para operações mais leves.
Quais são as desvantagens da fresagem horizontal?
As desvantagens mais comuns na utilização de uma máquina horizontal são que elas custam muito mais do que as máquinas verticais e requerem uma maior área de ocupação no chão. A configuração e a programação são complexas.
Qual fresadora é rentável?
A maioria das oficinas de fresagem utiliza fresadoras verticais porque estas geralmente oferecem a melhor relação preço-desempenho. As fresadoras verticais custam menos do que as máquinas horizontais. As ferramentas verticais estão prontamente disponíveis e são tipicamente de baixo custo em comparação com as ferramentas horizontais necessárias para uma máquina horizontal.
Conclusão
A escolha de uma fresadora CNC depende em grande parte dos seus requisitos de produção e das suas restrições orçamentais. As fresadoras verticais podem, tipicamente, lidar com muitas aplicações de maquinação diferentes, proporcionar a melhor versatilidade geral e oferecer uma opção económica para a maioria das empresas. As fresadoras horizontais são ideais para a produção em operações de grande escala onde o aumento da produtividade é essencial.
