Перейти к содержимому 
Горизонтальные и вертикальные станки с ЧПУ: в чем разница?
Фрезерование — один из различных процессов, используемых в металлообработке. При фрезеровании вращающийся режущий инструмент снимает материал с неподвижной или движущейся заготовки. Существуют различные типы фрезерных станков, в том числе горизонтальные и вертикальные. В этой статье мы обсудим различия между этими двумя станками и как выбрать один из них.
Проснувшись однажды утром после беспокойного сна, Грегор Замза обнаружил, что он у себя в постели превратился в страшное насекомое.
Что такое вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ?
Вертикальный фрезерный станок с ЧПУ — это тип станка с ЧПУ, в котором режущий инструмент расположен вертикально над заготовкой. Инструмент вращается и перемещается вниз для резки материала в соответствии с запрограммированными инструкциями. В настоящее время используются два типа вертикальных станков:
- Револьверные фрезерные станкиРевольверные фрезерные станки обычно используются при обработке небольших прецизионных деталей. На револьверных фрезерных станках шпиндель остается неподвижным, а стол перемещается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Его преимущества заключаются в том, что он предотвращает вибрацию и обеспечивает превосходную жесткость при обработке сложных элементов.
- Станки консольныеНаиболее распространенным типом вертикального станка с ЧПУ в машинных цехах является станок с подвижным столом. В станках с подвижным столом шпиндель движется вертикально, а заготовка движется горизонтально. При такой компоновке его можно эффективно использовать для слоты для машин, карманы, отверстия и сложные геометрические формы.
Источник HAAS
Преимущества вертикального обрабатывающего центра с ЧПУ
- Простая установка и эксплуатация
Вертикальные станки с ЧПУ позволяют оператору видеть весь процесс резки. Благодаря открытой зоне резания, можно легко вносить коррективы в положение инструмента и размеры.
- Универсальный
Вертикальный обрабатывающий центр с ЧПУ может выполнять различные функции, включая сверление, торцевое фрезерование, торцевое фрезерование, и постукиванием.
- Экономичный
Вертикальные обрабатывающие центры со стойкой и крестовым столом значительно дешевле горизонтальных. Инструменты требуемые для вертикальных фрезерных станков дешевле и более доступны.
- Точность
При правильной настройке вертикальные станки с ЧПУ способны производить детали с допуском 0,001 дюйма.
Недостатки вертикального станка с ЧПУ
- Ограниченная режущая способность
Вертикальные обрабатывающие центры обладают ограниченной производительностью резания, поэтому удалять большие объемы материала за раз (быстро) становится очень сложно.
- Эвакуация чипов
Стружка, образующаяся при вертикальной обработке на станках с ЧПУ, под действием силы тяжести падает на обработанную деталь. Стружка попадает в свежеобработанные полости и может создавать царапины на обрабатываемой поверхности готовой детали, повреждая ее.
- Не подходит для массового производства
Каждая грань каждой заготовки должна быть индивидуально установлена и позиционирована. Ручная обработка каждой детали вызовет множество производственных узких мест при изготовлении тысяч однотипных заготовок.
Что такое горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ?
В горизонтальных станках с ЧПУ шпиндель параллелен полу. Режущий инструмент горизонтально выдвигается из стойки и направлен вниз к заготовке. Это простое изменение может дать значительные преимущества в производстве.
Заготовка обычно устанавливается горизонтально перпендикулярно шпинделю на столе. Большинство горизонтальных станков с ЧПУ стандартно оснащаются как минимум одним из четырех поворотных делительных столов или функцией 4-й оси. Автоматическое вращение позволяет режущему инструменту обрабатывать несколько граней заготовки без ручной перестановки. Горизонтальные станки с ЧПУ могут одновременно обрабатывать четыре, а в некоторых случаях и пять сторон детали.
ИсточникDMG MORI
Преимущества горизонтального обрабатывающего центра с ЧПУ
- Отличный отвод стружки
Стружка отводится от детали под углом под действием силы тяжести. Это означает, что стружка не мешает процессу обработки и не оседает на обработанной поверхности детали (деталей).
- Высокообъемное производство
Автоматический сменщик паллет может использоваться для изготовления первой детали, пока вторая загружается снаружи. Сменщик автоматически переключает паллету, когда первая деталь завершает обработку. Это резко сокращает время простоя между проектами, максимизируя использование станка.
- Высокая скорость удаления материала
Горизонтальная конфигурация станка позволяет применять агрессивные режимы резания. Позволяя оператору увеличить скорость подачи и глубину резания, сокращается время изготовления крупногабаритных деталей.
- Отделка поверхности
Количество вибраций, создаваемых станком, минимально благодаря чистому процессу отвода стружки. Это позволяет стабильно получать детали превосходного качества.
Недостатки горизонтально-фрезерного станка с ЧПУ
- Выше стоимость
Начальная покупная цена часто в три-пять раз выше, чем у сопоставимых вертикальных ЧПУ станков. Инструментарий для монтажа, оснастка и аксессуары имеют более высокую цену, что увеличивает общую стоимость владения.
- Сложная установка
Требуются продвинутые знания программирования роторного позиционирования и многоосевой координации. Горизонтальные станки с ЧПУ имеют более сложный и трудоемкий процесс проектирования оснастки.
Горизонтальные против вертикальных станков с ЧПУ: Ключевые различия
Ориентация шпинделя
Вертикально-фрезерные станки: Шпиндель ориентирован вертикально, при этом режущий инструмент направлен вниз, к столу.
Горизонтально-фрезерные станки: Шпиндель расположен горизонтально, выступая параллельно полу. Режущий инструмент подходит к заготовке сбоку, а не сверху.
Геометрия инструмента
Вертикальные мельницы: Вертикальные мельницы чаще всего используют фрезы, торцовые мельницыи буровые коронки. Длина инструмента может иметь решающее значение для эффективности обработки. Поскольку при увеличении длины инструмента также увеличивается его прогиб во время работы.
Горизонтальные фрезерные станки: Горизонтальные фрезерные станки используют оправку, на которую обычно устанавливаются фрезы (боковые, торцевые). Оправка обеспечивает две точки контакта для опоры и, следовательно, гораздо большую жесткость по сравнению с вертикальным фрезерным станком.
Стоимость
Вертикальные фрезерные станки: Вертикальные станки значительно дешевле в приобретении, чем горизонтальные. Эксплуатационные расходы на вертикальные станки также разумны, поскольку оснастку и запасные части можно приобрести по очень конкурентоспособным ценам.
Горизонтальные фрезерные станки: горизонтальные фрезерные станки, как правило, требуют первоначальных капиталовложений. Эксплуатационные расходы на горизонтальные фрезерные станки высоки из-за специализированных инструментов, оснастки и запасных частей, а также необходимости постоянного технического обслуживания.
Эвакуация чипов
Вертикальные фрезерные станки: Стружка, образующаяся при производстве вертикальных фрезерных станков, попадает на рабочую поверхность под ними. Это создает ряд проблем, включая необходимость постоянной очистки, поскольку стружка может поцарапать готовую продукцию или мешать обработке заготовки.
Горизонтальные фрезерные станки: стружка, образующаяся при работе горизонтального фрезерного станка, не является проблемой. Гравитация автоматически удаляет стружку из горизонтальной зоны резания. Следовательно, горизонтальная зона резания остается полностью свободной от стружки.
Разрезные размеры
Вертикально-фрезерные станки: Подходят для умеренного снятия материала и глубин резания. Вертикальное фрезерование хорошо подходит для изготовления сложных деталей при ограниченных объемах резки, но оно не подходит для черновые операции.
Горизонтально-фрезерные станки: Этот тип фрезерный станок разработана для крупносерийного производства с большими глубинами резания и высокими скоростями подачи. Кроме того, эта машина отличается высокой жесткостью конструкции. Она предназначена для агрессивных режимов резания без ущерба для точности размеров обрабатываемой детали или срока службы инструмента.
Объем производства
Вертикальные фрезерные станки: Вертикальные фрезерные станки наиболее подходят для малых и средних объемов производства.
Горизонтально-фрезерные станки: Горизонтально-фрезерный станок предназначен для производственных процессов с большими объемами выпуска. Как специализированный станок с автоматической сменой паллет, в сочетании с более коротким временем цикла, этот станок лучше всего подходит для производства большого количества идентичных деталей.
Скорость удаления материала
Вертикально-фрезерные станки: вертикально-фрезерные станки обладают возможностями удаления материала от умеренных до тяжелых.
Горизонтально-фрезерные станки: Горизонтально-фрезерные станки обеспечивают превосходные показатели скорости съема материала при настройке на непрерывное фрезерование. Непрерывные резы обеспечивают значительно более короткое время цикла при обработке многих деталей.
Стороны обработки
Вертикально-фрезерные станки: Вы можете получить доступ только к верхней стороне детали. Для полной обработки многосторонней детали вам потребуется настраивать новые приспособления для зажима и индикации для каждой операции механической обработки.
Горизонтально-фрезерные станки: Поворотные столы позволяют обрабатывать 4 или 5 сторон детали за одну установку. Как только первая деталь установлена, станок автоматически запускается и выполняет дополнительные операции без какого-либо вмешательства оператора.
Как выбрать между горизонтальным и вертикальным станком с ЧПУ
Вот некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе между горизонтальными и вертикальными станками с ЧПУ:
Сложность детали
Вам нужно определить, сколько деталей вы хотите изготовить. Например, вертикальные обрабатывающие центры с ЧПУ лучше всего подходят для производства в небольших и средних объемах, когда изготавливаются десятки или сотни деталей. Если вы производите тысячи одинаковых деталей непрерывно, то стоит использовать горизонтальный обрабатывающий центр с ЧПУ с автоматическими сменщиками паллет.
Размер детали
Если вам нужно обрабатывать несколько сторон детали, горизонтально-фрезерный станок с ЧПУ является лучшим выбором. С помощью горизонтально-фрезерного станка с ЧПУ вы можете установить поворотный стол для доступа к четырем или пяти сторонам вашей детали. Это позволяет исключить необходимость многократного перемещения детали, чтобы обеспечить ее правильную обработку. Если деталь имеет особенности только с одной или двух сторон, то вертикально-фрезерный станок с ЧПУ является лучшим выбором. Дополнительная сложность, связанная с многократной установкой детали, не оправдывает преимуществ использования многоосевого станка.
Вертикальные фрезерные станки эффективно обрабатывают малые и средние детали благодаря простоте загрузки и компактной конструкции. Детали размером менее 20 дюймов удобно размещаются вертикально и идеально подходят для использования с вертикальными обрабатывающими центрами.
Тип материала
Твердые материалы (в частности, титан и закаленная сталь) обычно требуют агрессивных скоростей резания и подачи. Это лучше всего достигается при использовании повышенной жесткости горизонтально-фрезерного станка. Более мягкие материалы, такие как пластик и алюминий, могут обрабатываться без дополнительных возможностей горизонтально-фрезерного станка.
Наличие места
Вертикальные обрабатывающие центры хорошо подходят для небольших цехов по нескольким причинам. Они занимают меньше места на полу и требуют небольшой площади для работы. В отличие от них, горизонтальные обрабатывающие центры занимают значительно больше места на полу из-за размеров, необходимых для более длинного шпинделя, сменщиков паллет и конвейеров для стружки.
Часто задаваемые вопросы о горизонтальных и вертикальных станках с ЧПУ
В чем разница между вертикальным и горизонтальным фрезерным станком?
Основное отличие между горизонтальными и вертикальными фрезерными станками заключается в ориентации шпинделя. В вертикальных фрезерных станках шпиндель перпендикулярен поверхности стола. В горизонтальных фрезерных станках шпиндель параллелен поверхности стола. Этот различия в ориентации шпинделя влияют на процесс удаления стружки и возможности резания.
Какие материалы можно фрезеровать горизонтально?
Горизонтальные фрезерные станки могут использоваться для обработки различных материалов. Например, алюминия, стали, нержавеющей стали, титана, латуни и пластика. Горизонтальное фрезерование особенно подходит для фрезерования твердых материалов.
Что точнее: горизонтальный или вертикальный станок с ЧПУ?
Как горизонтальные, так и вертикальные станки могут обеспечивать сопоставимый уровень точности. Горизонтальные станки более точны при выполнении тяжелой резки благодаря увеличенной жесткости. Вертикальные станки могут достигать такого же уровня точности при выполнении более легких операций.
Каковы недостатки горизонтально-фрезерной обработки?
Наиболее распространенными недостатками использования горизонтальных станков являются их более высокая стоимость по сравнению с вертикальными станками и большая занимаемая площадь. Наладка и программирование сложны.
Какой фрезерный станок является экономически выгодным?
Большинство фрезерных цехов используют вертикальные фрезерные станки, поскольку они обычно предлагают наилучшее соотношение цены и производительности. Вертикальные фрезерные станки стоят дешевле горизонтальных. Вертикальная оснастка легкодоступна и, как правило, стоит недорого по сравнению с горизонтальной оснасткой, необходимой для горизонтального станка.
Заключение
Выбор фрезерного станка с ЧПУ в значительной степени зависит от ваших производственных потребностей и бюджетных ограничений. Вертикальные фрезерные станки, как правило, способны выполнять множество различных технологических операций, обеспечивают лучшую универсальность и являются экономичным вариантом для большинства предприятий. Горизонтальные фрезерные станки идеально подходят для крупномасштабного производства, где крайне важна повышенная производительность.
