Введение
Компьютерное числовое управление (ЧПУ), обеспечивающее беспрецедентную скорость, точность и повторяемость, произвело революцию в современном производстве. Фрезерные станки с ЧПУ, ориентированные как вертикально, так и горизонтально, доминируют в цехах по всему миру. Понимая их фундаментальные различия и то, как они влияют на производительность, стоимость и применение, инженеры и менеджеры могут делать обоснованные инвестиции, которые максимально повышают производительность и качество продукции.
Эволюция фрезерной обработки с ЧПУ
Начиная с ручных фрез в начале 20-го века и заканчивая многоцелевыми обрабатывающими центрами сегодня, технология фрезерования неуклонно развивается. Автоматизация ЧПУ позволила использовать такие функции, как автоматическая смена инструмента, смена паллет и интегрированные системы СОЖ. В сочетании с возможностями токарной обработки эти системы теперь правильно называть многозадачными станками, поскольку они могут выполнять как токарные, так и фрезерные задачи за один установ.
Почему ориентация имеет значение
Основное различие между горизонтальным и вертикальным фрезерным станком с ЧПУ заключается в ориентации шпинделя. Это единственное различие влияет на методы резания, отвод стружки, геометрию инструмента, стоимость и требования к оператору. Тщательно проанализировав эти факторы, производители могут согласовать возможности станка с требованиями к продукции.
Горизонтальные и вертикальные фрезерные станки с ЧПУ: Обзор
Определение горизонтального фрезерного станка с ЧПУ
Ось шпинделя горизонтального фрезерного станка с ЧПУ проходит параллельно поверхности рабочего стола. Поскольку фрезы зажимают заготовку сбоку, эти станки идеально подходят для тяжелых работ, резки глубоких пазов и высокой скорости съема материала.
Характеристики
- Ориентация шпинделя:Горизонтальная
- Опора шпинделя:Опора на рычаг и оправка
- Распространенные фрезы:Короткие, прочные фрезы; инструменты, устанавливаемые на оправки
Определение вертикального фрезерного станка с ЧПУ
Шпиндель вертикального фрезерного станка с ЧПУ, напротив, ориентирован перпендикулярно рабочему столу. Благодаря вертикальному погружению в заготовку инструменты отлично справляются со сверлением, одноплоскостными операциями и тонкой обработкой деталей.
Характеристики
- Ориентация шпинделя:Вертикальный
- Опорная конструкция: Пиноль или неподвижная головка
- Распространенные фрезы:Длинные, тонкие концевые фрезы; фрезы типа “ласточкин хвост”.
Обрабатывающий центр против многозадачного станка
Современные фрезерные станки с ЧПУ объединяют в себе фрезерование, сверление и точение. Горизонтальные конструкции часто лучше справляются с переработкой тяжелых заготовок, а вертикальные лучше подходят для тонкой обработки и создания прототипов, хотя и те, и другие могут использоваться в качестве обрабатывающих центров.
Основные различия между горизонтальными и вертикальными фрезерными станками с ЧПУ
Ориентация шпинделя и отвод стружки
- Горизонтальная: гравитация улучшает качество обработки поверхности и минимизирует повторное резание, помогая удалять стружку.
Вертикальный: Стружка часто скапливается в зоне резания, что требует более частой подачи охлаждающей жидкости или ее очистки.
Влияние на скорость удаления материала
Горизонтальные фрезы обычно обеспечивают более высокую скорость съема материала, что делает их идеальными для обработки крупных партий или тяжелых деталей. Несмотря на более низкую скорость съема материала, вертикальные фрезы обеспечивают больший контроль над глубиной и чистотой реза.
Геометрия инструмента и характеристики резания
- Горизонтальные: тяжелые, глубокие резы выполняются без вибрации короткими, толстыми фрезами.
- Вертикальные: Точные, неглубокие пропилы и сложные профили обеспечиваются длинными, тонкими концевыми фрезами.
Точность и чистота обработки
Вертикальные фрезы позволяют достичь более жестких допусков (±0,01 мм) и более тонкой обработки благодаря жесткой настройке инструмента и цифровым датчикам (DRO). Горизонтальные фрезы ориентированы на скорость и производительность и имеют несколько более широкие диапазоны допусков.
Стоимость станка, техническое обслуживание и квалификация оператора
- Первоначальная стоимость:Вертикальные фрезерные станки обычно стоят на 10-20 % меньше.
- Эксплуатационные расходы:Вертикальные фрезерные станки потребляют меньше электроэнергии и охлаждающей жидкости.
- Техническое обслуживание:Горизонтальные фрезы требуют обслуживания опорных стоек и смазки плеч.
- Уровень квалификации:На горизонтальных фрезах обучается меньше операторов, поэтому наличие оператора является решающим фактором.
Опора рычага и оправка
Эти детали, характерные для горизонтальных мельниц, стабилизируют длинные оправки, но требуют точного выравнивания, чтобы избежать отклонения.
Поиск обученных операторов
Учитывая их дефицит, горизонтальные фрезерные станки часто представляют собой более сложную кривую обучения для новых машинистов.
Преимущества и недостатки
Горизонтальные фрезерные станки с ЧПУ
Плюсы
- Лучшая скорость удаления материала
- Эффективный отвод стружки
- Многогранная обработка без необходимости переустановки столов
- Идеально подходит для тяжелого крупносерийного производства
Минусы
- Повышенные эксплуатационные и капитальные расходы
- Требуется больше места на полу.
- Необходим специальный набор навыков для операторов
Вертикальные фрезерные станки с ЧПУ
Плюсы
- Меньше затрат и проще в обслуживании
- Высокая приспособленность к небольшим партиям и изготовлению прототипов
- Лучшая обработка поверхности и точность
- Более простая настройка и смена инструмента
Минусы
- Более медленное удаление материала
- Менее эффективный контроль стружки
- Возможность работы только в одной плоскости
Сравнительная таблица
| Характеристика | Горизонтальный фрезерный станок с ЧПУ | Вертикальный фрезерный станок с ЧПУ |
|---|---|---|
| Ориентация шпинделя | Горизонтальный | Вертикальная |
| Точность | Хорошо подходит для тяжелых резов | Отлично подходит для точных допусков |
| Универсальность | Многогранная, многосторонняя обработка | Одноплоскостная обработка, изготовление прототипов |
| Типичные области применения | Пазы, прорези, скосы, тяжелые детали | Гравировка, сверление, прецизионные детали |
Заключение
Выбор между горизонтальным и вертикальным фрезерным станком с ЧПУ в конечном итоге зависит от ваших производственных целей, требований к съему материала и желаемого уровня точности. Горизонтальные фрезерные станки обеспечивают непревзойденную производительность при обработке тяжелых многогранных деталей, в то время как вертикальные фрезерные станки превосходят по точности, адаптируемости и экономичности сложные детали, изготавливаемые малыми и средними объемами. Поняв эти основные различия и подобрав их в соответствии с возможностями вашего цеха, вы сможете приобрести станок, который оптимизирует производительность, качество и прибыль.
