Содержание статьи:
В современной металлообрабатывающей промышленности ручное фрезерование и фрезерование с ЧПУ являются важнейшими процессами, которые позволяют квалифицированному машинисту вырезать и формировать заготовку в высокоточный компонент или изделие. Независимо от того, используется ли ручной или фрезерный станок с ЧПУ, машиностроительные предприятия выбирают из двух основных типов фрезерных станков: вертикального и горизонтального.
В этой статье мы сравним горизонтальные и вертикальные фрезерные станки, чтобы лучше понять их различия и назначение.
На любом из этих станков материал снимается с заготовки с помощью концевой или другой фрезы, закрепленной в головке. В отличие от токарного станка по металлу, где деталь вращается, а режущий инструмент закреплен, у фрезерного станка режущий инструмент вращается в шпинделе. В то же время деталь закрепляется на рабочем столе в установленных тисках или путем зажима заготовки непосредственно на рабочем столе.
Шпиндель может перемещаться вверх и вниз на вертикально-фрезерном станке по одной или двум осям и часто имеет переменную, высокоскоростную настройку. В зависимости от типа фрезы рабочий стол может быть оснащен силовой подачей, обычно для продольной подачи, и может быть оборудован цифровым отсчетным устройством (DRO) для точного определения размеров. Многие фрезерные станки также оснащены системой охлаждения.
Большинство фрезерных станков относятся к одной из двух категорий в зависимости от ориентации вращающегося шпинделя. Вертикальные и горизонтальные фрезерные станки выполняют примерно одинаковые операции, но производственный процесс отличается. Хотя у каждого из них есть свои преимущества, вертикальный фрезерный станок является более универсальным из двух.
Вот десять основных различий между горизонтально-фрезерными и вертикально-фрезерными станками и краткое объяснение каждого из них.
Ориентация шпинделя
Как следует из названия каждого из них, горизонтальные обрабатывающие центры имеют горизонтальный шпиндель, идущий параллельно поверхности рабочего стола. Режущий инструмент станка снимает материал с заготовки, вращаясь вокруг этой горизонтальной оси.
В вертикальных обрабатывающих центрах вертикальная головка проходит перпендикулярно поверхности рабочего стола, а режущий инструмент вращается в вертикальном шпинделе для снятия материала с заготовки.
Геометрия инструмента
Форма и технические характеристики фрез и режущих инструментов для двух типов фрезерных станков отличаются. Горизонтальные фрезерные станки оснащены более короткими и толстыми инструментами, способными делать более глубокие пропилы и снимать больше материала, чем вертикальные фрезерные станки.
В вертикальных фрезерных станках часто используются длинные цилиндрические инструменты, называемые концевыми фрезами, для более точных, но неглубоких резов на небольших заготовках.
Характеристики и точность резания
Геометрия режущего инструмента напрямую влияет на его характеристики и результаты резания. Поскольку они короче и толще, горизонтальные инструменты обладают устойчивостью, позволяющей им выдерживать глубокие и тяжелые резы. С другой стороны, вертикальные инструменты не могут производить более глубокие резы, поскольку они будут вибрировать, влияя на точность реза, а иногда и ломаться.
Универсальность
Вертикально-фрезерные станки выигрывают приз за универсальность. Машинисты используют их как расточные фрезеры, но они могут быстро превратиться в сверлильный пресс, что является неудобной операцией на горизонтальном фрезерном станке. Оба станка могут выполнять торцевание и пазование, но вертикальный фрезерный станок лучше справляется с прототипированием, индивидуальной работой и гравировкой.
Стоимость станка
Первоначальная стоимость вертикальных фрезерных станков обычно меньше, чем горизонтальных, как и расходы на эксплуатацию и обслуживание, что делает их более популярным выбором, особенно среди небольших мастерских. Больше операторов знакомы с вертикальными станками, поэтому они проще и дешевле в эксплуатации, чем горизонтальные модели.
Коэффициент съема материала при обработке
Поскольку они более устойчивы и могут производить более глубокие резы, горизонтально-фрезерные станки имеют гораздо более высокий коэффициент съема материала, чем вертикально-фрезерные. Машинисты обычно предпочитают вертикальные фрезерные станки для таких операций, как торцевание и прорезание пазов, поскольку резы не такие глубокие и точные. Но этот ограниченный потенциал резания приводит к более низкому коэффициенту съема материала для вертикальной фрезы.
Опора суппорта и оправка
Горизонтально-фрезерный станок имеет два элемента, которых нет в вертикальном фрезерном станке: кронштейн и опора оправки. Надставка — это горизонтальная балка в верхней части колонны. В зависимости от типа обработки горизонтальные фрезерные станки могут удерживать либо режущий инструмент, либо оправку. Если оправка используется для определенного вида фрезерования, то для выравнивания оправки и обеспечения опоры требуется опора. Опоры оправки крепятся к кронштейну. Обе эти детали характерны для горизонтальной фрезы.
Количество сторон для обработки
Горизонтальные фрезерные станки позволяют оператору подходить к заготовке под несколькими углами и с нескольких сторон, в то время как вертикальный фрезерный станок работает в одной плоскости. Кроме того, горизонтальный фрезер лучше подходит для выполнения индивидуальных работ, поскольку специфические дополнения и функции для горизонтальной установки недоступны на вертикальном фрезерном станке.
Удаление стружки
Во время обработки образующаяся металлическая стружка, как правило, остается на поверхности заготовки вертикальной фрезы, плавится и вызывает дефекты, которые могут потребовать последующей обработки. Горизонтальные фрезы сбрасывают стружку с рабочего стола на пол, оставляя более качественную обработку.
Поиск обученных операторов
Помимо высоких первоначальных и эксплуатационных расходов, еще одно различие между двумя типами фрез заключается в поиске обученных операторов, обладающих необходимым опытом и знаниями работы. Поскольку эти станки дефицитны, лишь немногие машинисты имеют практический опыт работы с ними.
Что такое вертикально-фрезерный станок?
Вертикально-фрезерный станок можно увидеть практически в каждом механическом цехе. Как следует из названия, он оснащен вертикально ориентированной режущей головкой или шпинделем. С помощью дышла шпиндель R8 удерживает вращающийся режущий инструмент, используемый для обработки заготовки, а на некоторых станках пиноль перемещает шпиндель вертикально вдоль оси Z. В зависимости от станка рабочий стол перемещается по осям X, Y, а иногда вверх и вниз по оси Z.
Вертикально-фрезерный станок может работать как сверлильный пресс, если пиноль перемещается вертикально по оси Z. Эти станки идеально подходят для проектов, где работа ведется, с одной стороны, включая операции секционирования или финишной обработки, например, снятия фасок. Вертикальные фрезерные станки можно разделить на два типа: коленные (иногда называемые револьверными) и продольно-фрезерные (обычно называемые продольно-фрезерными). Каждый из них функционирует по-своему, и каждый предлагает уникальные преимущества.
Машинисты могут использовать различные инструменты в зависимости от типа реза и материала. Режущий инструмент удерживается в цанге или непосредственно во фрезерной головке, а фрезерная головка перемещается в заготовке по мере вращения режущего инструмента.
Сверла и метчики также могут использоваться для получения отверстий и внутренней резьбы. Различные концевые фрезы и режущие инструменты доступны для обработки материалов от алюминия до титана.
Коленная фреза: Коленчатые фрезы являются предпочтительным инструментом для многих цехов, они имеют неподвижный шпиндель. Колено перемещается вертикально по оси Z, а стол перемещается по продольной оси X и по оси Y. Как упоминалось ранее, вращающийся шпиндель внутри пиноли обеспечивает еще одну ось Z.
Сегодня многие фрезерные станки с ЧПУ являются коленчатыми, и их универсальность повышается за счет того, что они могут быть как отдельно стоящими, так и настольными. В зависимости от размера стола вертикальный фрезер с регулируемой скоростью имеет практически бесконечное количество вариантов обработки. Многие коленные фрезеры имеют конусность шпинделя R8 и доступны в однофазном исполнении для домашних мастерских и любителей, что идеально подходит для тех домашних механиков, у которых есть один станок и ленточная пила для изготовления небольших деталей.
Станина: Стол продольно-фрезерного станка не перемещается вверх и вниз по оси Z. Вместо этого вертикальное движение происходит от шпинделя. В отличие от коленного фрезера, в котором движется пиноль, но не двигатель, в продольно-фрезерном станке вся головка и двигатель движутся вверх и вниз по оси Z. Но также, как и в коленчатом станке, рабочий стол продольно-фрезерного станка перемещается по осям X и Y.
Фрезерные станки со станиной хорошо подходят для обработки больших и тяжелых заготовок.
Для чего используются вертикально-фрезерные станки?
Благодаря своей универсальности вертикальные фрезерные станки находят применение практически в любой отрасли. Вертикальную коленчатую фрезу даже иногда называют «фрезерной дрелью», поскольку она может выполнять операции фрезерования и сверления. Вот лишь некоторые из многочисленных компонентов и продуктов, получаемых с помощью вертикально-фрезерных станков, а также отрасли, в которых они используются:
- Отличный выбор для производства автомобильных деталей, поскольку валы, шестерни, штифты и т.д. требуют нескольких вертикальных фрезерных операций.
- Транспортная промышленность полагается на детали, произведенные на вертикально-фрезерном станке с ЧПУ. Многие из этих компонентов помогают обеспечить безопасность продукции и персонала во время транспортировки.
- Сельское хозяйство зависит от вертикальных фрезерных станков с ЧПУ для изготовления таких деталей, как ворота для скота и различные компоненты сельскохозяйственного оборудования.
- Вертикальные фрезерные станки с ЧПУ могут выполнять торцевание, пазование, сверление и расточку, что делает их неоценимыми в производстве промышленного оборудования и оснастки, используемых во многих производственных процессах.
- Отлично подходят для создания прототипов, работы на заказ или гравировки
- Вертикальные фрезерные станки с ЧПУ, с их переменной скоростью вращения шпинделя и другими функциями, могут выполнять простые и сложные проекты по металлообработке и даже использоваться в качестве фрезерного станка для обработки больших плоских пластин в различных отраслях промышленности.
- Они настолько универсальны, что профессиональные школы и научные лаборатории приобретают их в качестве ценного учебного инструмента для понимания студентами процесса фрезерования.
Что такое горизонтально-фрезерный станок?
Как и вертикальные фрезерные станки, горизонтальные фрезерные станки имеют вращающийся шпиндель. Однако этот шпиндель установлен горизонтально. Режущие инструменты, используемые на этих станках, обычно короче и толще, часто похожи на шлифовальный круг, вместо длинных тонких концевых фрез, которые можно увидеть на вертикальном фрезерном станке.
Хотя горизонтальные фрезерные станки не столь универсальны, как вертикальные коленные фрезерные станки с ЧПУ, они способны выполнять более тяжелые и глубокие резы. Двигатели этих станков часто имеют большую мощность, чтобы перемещать большие станины и тяжелые заготовки.
Для чего используются горизонтально-фрезерные станки?
Горизонтально-фрезерные станки в основном используются для следующих видов обработки:
- Обработка пазов на заготовке
- Обработка пазов
- многостороннее торцевое фрезерование
- Обработка очень тяжелых заготовок и сложных материалов.
- Горизонтально-фрезерные станки являются отличным выбором для конкретных сложных проектов, таких как производство скальпелей и оборудования для диагностической визуализации в медицинской промышленности.
- Сверление, нарезание резьбы и растачивание в горизонтальной плоскости.
Выбор между вертикальным и горизонтальным
Оба фрезерных станка могут иметь свои достоинства, но по общей универсальности, надежности и доступности вертикальный фрезерный станок всегда будет впереди. Если только у вашей компании нет особых потребностей, например, в обработке больших, громоздких или тяжелых изделий, выбор очевиден. Вы можете использовать вертикально-фрезерный станок для многого другого: крупносерийного производства, ремонтных работ, изготовления инструментов и штампов, металлических деталей, гравировки и т.д. Список можно продолжать!
Добавление прецизионного компьютерного числового управления (ЧПУ) к вертикально-фрезерному станку
Фрезерный станок с компьютерным числовым программным управлением (ЧПУ) может производить высококачественные детали при минимальном участии оператора. Специальные двигатели и точные измерительные инструменты, называемые шаговыми двигателями, выбирают инструменты, перемещают стол и головку и обрабатывают детали с точными и повторяющимися размерами. Многие детали, изготовленные на таких машинах, как вертикально-коленный фрезерный станок с ЧПУ, слишком сложны и требуют много времени для ручного фрезерования.
Механик или программист с ЧПУ, следуя чертежу, обрабатывает детали на обрабатывающем центре. Выбирая правильные инструменты и соблюдая правильную последовательность операций, машинист может превратить сырой материал в точную деталь с приемлемыми допусками.
Машинисты, обученные программированию G-кодов, устанавливают правильную последовательность операций для станков с ЧПУ. Даже операторы без продвинутых знаний в области программирования могут быстро освоиться и комфортно работать с удобным программным обеспечением CAM, вносить правки в программу и даже создавать некоторые базовые программы.