Fabricarea CNC — Ghid de selecție a mașinii
Centre de prelucrare orizontale versus verticale: o comparație definitivă
Unul taie de sus, celălalt din lateral - și acea diferență unică de orientare a arborelui remodelează totul, de la fluxul de așchii la strategia de producție.
The centru de prelucrare orizontal este o mașină unealtă CNC în care axul este montat paralel cu solul, tăind piesa de prelucrat din lateral și nu de sus. Această orientare este caracteristica definitorie a a centru de prelucrare cnc orizontal , și conduce aproape orice diferență practică dintre acesta și un centru de prelucrare vertical (VMC), unde axul este îndreptat direct în jos, spre partea superioară a piesei.
Distincția de bază nu este doar geometria, ci schimbă modul în care cad așchiile, cum sunt fixate piesele, câte laturi ale unei piese pot fi atinse într-o singură configurație și, în cele din urmă, modul în care mașina funcționează în producția de volum mediu spre mare.
Pe scurt: un centru de prelucrare orizontal favorizează precizia cu mai multe fețe, producția continuă și îndepărtarea grea de stoc, în timp ce un centru de prelucrare vertical favorizează simplitatea, costurile mai mici și ușurința de utilizare pentru prototipuri sau lucrări cu volum mai mic.
Orientarea axului: rădăcina oricărei diferențe
Pe un centru de prelucrare vertical, axa axului rulează vertical (axa Z se mișcă în sus și în jos), astfel încât unealta de tăiere se apropie de piesa de prelucrat de sus - similar unei prese de burghiu. Pe a centru de prelucrare cnc orizontal , axa axului este orizontală, iar unealta se apropie de piesa din lateral, cu piesa de prelucrat montată de obicei pe o placă frontală verticală sau pe o masă rotativă.
Această diferență unică de orientare se încadrează în orice altceva: comportamentul așchiilor, designul dispozitivului de fixare, accesibilitatea pieselor, cerințele de spațiu pe podea și chiar industriile tipice pe care le deservește fiecare mașină. Înțelegerea acestei cauze fundamentale face restul comparației mult mai ușor de urmărit.
centru de prelucrare orizontal
Evacuarea cipului: Gravitatea lucrează în favoarea HMC
Pe un VMC, așchiile generate în timpul tăierii cad în jos pe suprafața superioară a piesei și în buzunarele de fixare, deoarece unealta taie de sus. Operatorii sau suflantele automate de așchii trebuie să curețe în mod activ aceste resturi, iar în cicluri lungi nesupravegheate, tăierea așchiilor poate degrada finisarea suprafeței și poate accelera uzura sculei.
Pe a centru de prelucrare cnc orizontal , deoarece axul și piesa sunt orientate lateral, așchii cad în mod natural din zona de tăiere prin gravitație și cad pe un transportor de dedesubt. Acest lucru face ca platformele orizontale să fie mult mai potrivite pentru operațiuni de degroșare de mare volum, nesupravegheate sau grele, în care volume mari de așchii sunt generate continuu.
Prelucrare cu mai multe fețe și reducere a setărilor
Una dintre cele mai semnificative diferențe practice este câte laturi ale unei piese pot fi prelucrate fără repoziționare manuală. Un VMC prelucrează de obicei doar fața superioară și, cu un atașament rotativ pentru a patra axă, unele caracteristici laterale - dar accesul complet pe mai multe fețe necesită de obicei mai multe setări separate.
Un centru de prelucrare orizontal este echipat în mod obișnuit cu o masă rotativă încorporată (axa B), care poate indexa piesa de prelucrat - adesea în trepte de până la 0,001 grade - permițând prelucrarea a patru sau mai multe fețe ale unei piese într-o singură configurație. Pentru o carcasă sau un suport complex care necesită caracteristici pe mai multe părți, acest lucru poate reduce numărul de setări de la trei sau patru la doar una sau două, reducând atât timpul de ciclu, cât și acumularea erorilor de toleranță legate de configurare.
Comparație tipică de configurare pentru o piesă cu mai multe fețe
| Tip mașină | Configurații tipice necesare | Risc de toleranță acumulat |
| Centru de prelucrare verticală | 3-4 configurații | Mai înalt, datorită re-referențării fiecărei fețe |
| Centru de prelucrare orizontală | 1–2 configurații | Referință inferioară, unică |
Fixtură și pietre funerare
Filosofia de fixare diferă, de asemenea, foarte mult între cele două tipuri de mașini. VMC-urile folosesc, în general, menghine, cleme sau plăci de fixare dedicate montate plat pe masă, ceea ce este intuitiv și ieftin, dar limitează accesul doar la fața superioară.
A centru de prelucrare cnc orizontal folosește în mod obișnuit dispozitive de fixare pentru pietre funerare - blocuri înalte, adesea pătrate sau dreptunghiulare, montate vertical pe masa rotativă, cu părți fixate pe mai multe fețe ale pietrei funerare simultan. Acest lucru permite încărcarea simultană a mai multor piese identice sau diferite și prelucrate în succesiune pe măsură ce axa B se rotește, crescând dramatic utilizarea axului în comparație cu încărcarea și descărcarea unei singure piese la un moment dat pe o masă VMC.
Volumul producției și compatibilitatea automatizării
Datorită schimbătoarelor de paleți, fixării pietrelor funerare și gestionării superioare a așchiilor, centrele de prelucrare orizontale sunt alegerea preferată pentru producția de volum mediu până la mare și operarea fără lumini sau nesupravegheată. Multe centru de prelucrare cnc orizontal modelele integrează piscine automate de paleți care variază de la 2 la 20 de stații, permițând unui magazin să pună în coadă mai multe lucrări și să ruleze continuu printr-o schimbare de tură, peste noapte sau pe parcursul întregului weekend.
VMC-urile, prin contrast, sunt de obicei mai potrivite pentru lucrări de volum mai mic, prototipare, lucrări de scule și matrițe și lucrări în care geometria pieselor este suficient de simplă încât este nevoie doar de acces la fața superioară. Încărcarea și descărcarea unui VMC necesită, de obicei, o atenție mai directă a operatorului între cicluri, deoarece majoritatea VMC-urilor nu sunt dotate standard cu sisteme de schimbare a paleților, deși unele modele superioare oferă această opțiune.
- VMC-uri: cele mai bune pentru prototipuri, rulări cu volum redus, geometrii simple și bugete reduse
- HMC-uri: cele mai bune pentru producția de volum mediu spre mare, piese complexe cu mai multe fețe și operare nesupravegheată
- VMC-uri: în general, mai ușor de învățat și de programat pentru noii operatori
- HMC-uri: necesită cunoștințe de programare mai avansate pentru indexarea axei B și pietre funerare din mai multe părți
Considerații privind costul, amprenta și spațiul
Costul este una dintre cele mai consistente diferențe practice între cele două platforme. Un VMC de bază cu 3 axe poate fi adesea achiziționat pentru o fracțiune din prețul unui entry-level centru de prelucrare cnc orizontal , deoarece masa rotativă adăugată a HMC, mecanismul de schimbare a paleților și turnarea mai grea pentru rigiditate, toate aduc costuri substanțiale de producție. Este obișnuit ca o mașină orizontală cu un plic de lucru comparabil să coste aproximativ De 1,5 până la 3 ori mai mult decât un echivalent vertical.
Cerințele de spațiu pe podea diferă și ele. HMC-urile au în general o amprentă mai mare din cauza zonei de schimbare a paleților și a carcasei necesare pentru a conține așchii și lichid de răcire în timpul tăierii cu mai multe fețe. Cu toate acestea, deoarece un singur HMC poate înlocui adesea două sau trei VMC-uri care efectuează operațiuni secvențiale, spațiul net și eficiența forței de muncă per parte produsă pot favoriza de fapt mașina orizontală în scenarii cu volum mai mare.
Costuri cheie și factori de amprentă
- Prețul inițial de achiziție al mașinii, care este de obicei mai mare pentru platformele orizontale
- Costurile cu scule, deoarece HMC-urile transportă adesea magazii de scule mai mari cu mai multe scule de rezervă
- Costurile de fixare, deoarece pietrele funerare și dispozitivele cu mai multe fețe necesită mai multă inginerie inițială decât simple menghine
- Economii de forță de muncă în timp, deoarece mai puține setări și durata mai mare de funcționare nesupravegheată reduc costul forței de muncă pe piesă
- Amprenta instalației, luând în considerare spațiul din piscina de paleți și sistemele de transport de așchii
Considerații privind precizia și finisarea suprafeței
Ambele tipuri de mașini pot atinge toleranțe strânse, dar sursa preciziei diferă. Precizia unui VMC depinde în mare măsură de cât de precis este re-referințată piesa între configurații dacă sunt necesare mai multe fețe, deoarece fiecare nouă configurație introduce o potențială eroare de aliniere. A centru de prelucrare cnc orizontal minimizează acest risc prin prelucrarea majorității sau a tuturor fețelor dintr-o singură referință pentru suport de lucru, ceea ce este deosebit de valoros pentru piesele cu toleranțe de poziție strânse între caracteristici pe diferite laturi, cum ar fi modelele de șuruburi care trebuie să se alinieze peste o carcasă.
Info
Calitatea finisajului suprafeței la ambele mașini este în mare parte o funcție de rigiditatea axului, selecția sculei și parametrii de tăiere, mai degrabă decât orientarea. Mașinile orizontale tind să mențină un finisaj mai consistent pe rulări lungi, nesupravegheate, datorită curățării superioare a așchiilor.
Cerințe de programare și competențe ale operatorului
Programarea unui VMC este, în general, mai simplă, deoarece majoritatea operațiilor sunt vizualizate simplu ca trasee de scule pe o suprafață plană, orientată spre sus. Acest lucru face ca VMC-urile să fie un punct de intrare comun pentru magazine și operatori mai nou în prelucrarea CNC.
Programare a centru de prelucrare cnc orizontal este mai complex, deoarece necesită gestionarea rotațiilor axei B, mai multe sisteme de coordonate de lucru pentru fiecare față a unei pietre funerare și, adesea, coordonarea mai multor piese diferite prelucrate în secvență pe același dispozitiv.
Avertisment
Software-ul CAM cu capacitate solidă de simulare pe mai multe axe este recomandat pentru a evita coliziunile între unealtă, dispozitiv de fixare și masa rotativă. Magazinele care adoptă pentru prima dată prelucrarea orizontală ar trebui să bugeteze timp suplimentar de instruire pentru programatori și operatori.
Rezumat al comparației unul lângă altul
| Factorul | Centru de prelucrare verticală | Centru de prelucrare orizontală |
| Orientarea axului | Vertical, tăind de sus | Orizontal, tăiat din lateral |
| Evacuare cip | Căde pe o parte, are nevoie de curățare activă | Cade prin gravitație pe transportor |
| Acces cu mai multe fețe | Limitat, necesită reinstalare manuală | Masă rotativă încorporată pe axa B |
| Costul tipic | Cost de intrare mai mic | 1,5–3 ori mai mare pentru un plic comparabil |
| Cel mai potrivit pentru | Prototipări, piese simple, de volum redus | Volum mediu spre mare, piese complexe |
| Complexitatea programării | Mai jos | Mai înalt, necesită expertiză pe mai multe axe |
Industrii care aleg de obicei prelucrarea orizontală
Industriile care produc componente complexe, cu mai multe fețe, în volume consistente, tind să graviteze spre centru de prelucrare cnc orizontal . Exemplele obișnuite includ componente ale motorului și transmisiei de automobile, suporturi și carcase structurale aerospațiale, cutii de viteze pentru echipamente grele și corpuri de pompe sau supape industriale - toate acestea necesită de obicei caracteristici precise pe mai multe părți ale piesei.
În schimb, magazinele de matrițe și matrițe, atelierele de lucru care manipulează piese unice variate, iar producătorii de componente mai simple plate sau în stil placă găsesc adesea un VMC mai practic, deoarece costul mai mic și programarea mai simplă se potrivesc mai bine cu modelele de producție cu volum mai mic și amestec mare.
Cum să decideți ce mașină se potrivește aplicației dvs
Alegerea între un VMC și o platformă orizontală se reduce în cele din urmă la potrivirea mașinii la piesa și planul de producție. Câteva întrebări practice pot ajuta la ghidarea deciziei:
- Piesa necesită caracteristici pe mai mult de una sau două fețe?
- Este volumul de producție așteptat suficient de mare pentru a justifica costul suplimentar al unui HMC?
- Va trebui mașina să funcționeze nesupravegheată sau în timpul turelor?
- Magazinul are programatori cu experiență în setări cu mai multe axe, cu mai multe date?
- Este spațiul disponibil suficient pentru o mașină de amprentă mai mare și o piscină de paleți?
Succes
Dacă majoritatea răspunsurilor indică o geometrie complexă, un volum mai mare și o nevoie de operare nesupravegheată, a centru de prelucrare cnc orizontal este, în general, cea mai puternică investiție pe termen lung.
Concluzie: Alegerea mașinii potrivite pentru locul de muncă potrivit
Un centru de prelucrare orizontal și un centru de prelucrare vertical nu sunt doar două versiuni ale aceleiași scule - ele reprezintă abordări fundamental diferite ale producției de piese. Orientarea orizontală a arborelui a centru de prelucrare cnc orizontal oferă o evacuare superioară a așchiilor, precizie cu mai multe fețe și capacitate de producție nesupravegheată, făcându-l alegerea preferată pentru producția complexă, de volum mediu spre mare. Centrul de prelucrare vertical, cu un design mai simplu, un cost mai mic și o programare mai ușoară, rămâne alegerea practică pentru prototipare, lucru cu volum redus și geometrii mai simple ale pieselor. Înțelegerea acestor diferențe de bază le permite producătorilor să investească în platforma care se potrivește cu adevărat nevoilor lor de producție, mai degrabă decât să utilizeze în mod implicit orice tip de mașină este cel mai familiar.