Horizontaal versus verticaal frezen en draaien:wat zijn de verschillen?

Als het gaat om CNC-frees- en draaimachines, zijn er veel details die een aanzienlijk verschil maken in uw workflow. Geen enkele machine kan elke mogelijke fabricagehandeling aan, dus het is verstandig om de kenmerken te noteren die het meest geschikt zijn voor iemands bewerkingen.

Er zijn veel van dergelijke berekeningen om in gedachten te houden, maar een van de belangrijkste onderscheidingen die gemaakt moeten worden als het gaat om het kiezen van een bewerkingsopstelling, is of de configuratie verticaal of horizontaal moet zijn.

Horizontale bewerkingscentra (HMC's) en verticale freesmachines (VMC's) verschillen op verschillende manieren, behalve alleen hun oriëntatie. De twee freestypes hebben verschillende componenten en zijn geschikt voor verschillende snijbewerkingen:als vuistregel kan een horizontale freesmachine diepe groeven maken met minimaal geratel of vervorming, terwijl een verticale freesmachine beter kan zijn voor fijne details.

Dit artikel gaat in op de belangrijkste verschillen tussen horizontale frees- en verticale freesmachines. Het kijkt naar de voordelen en beperkingen van elk proces, somt enkele veelvoorkomende machines op de markt op en geeft tips voor het kiezen tussen horizontaal en verticaal frezen.

Wat is een verticale freesmachine?

Een verticale freesmachine is een freesmachine waarbij de spil (die de spantang vasthoudt, die op zijn beurt het snijgereedschap vasthoudt) verticaal is georiënteerd. Het is de meest gebruikelijke configuratie voor een CNC-frees en kan worden gebruikt voor frezen, sleuven, boren of kotteren.

Verticale freesmachines omvat eigenlijk de meeste freesmachines in industrieën zoals metaalbewerking, wat kan worden toegeschreven aan hun lagere kosten in vergelijking met horizontale systemen. Zoals de naam al aangeeft, hebben verticale freesmachines een verticale oriëntatie op hun snijkop of spindel. De bijzonderheden van de freesbediening kunnen van machine tot machine verschillen.

Populaire verticale freesmachines zijn de Integrex, VCN en VTC productlijnen van Mazak; de VF-, VR- en Universal-serie van Haas (3ERP gebruikt modellen uit de VF- en Universal-reeks); de FANUC ROBODRILL; en de CMX V-, DMV- en NVX-reeksen van DMG MORI.

De twee belangrijkste soorten verticale molens zijn torenmolens en bedmolens.

Revolverfrees

Bij revolverfreesmachines blijft de spil op zijn plaats, terwijl het bedgedeelte van de machine het materiaal vasthoudt. Dit bed beweegt horizontaal of verticaal, waardoor de machine de positie van het materiaal in beide richtingen kan manipuleren. De torenmolen is een extreem veelzijdig apparaat, maar het kan worden beperkt door de grootte van de stukken die het produceert.

Bedfreesmachine

Bedfreesmachines verplaatsen de materialen langs de horizontale as met een spindel die beperkt is tot de verticale as. De spindel kan naar behoefte op en neer bewegen en het materiaal in vorm verwerken. Bedfreesmachines hebben een redelijk goed bewegingsbereik, omdat het spilgedeelte in combinatie met de horizontale beweging van het bed het frezen van een grote verscheidenheid aan vormen en diepten mogelijk maakt.

Wat is een horizontale freesmachine?

Een horizontale freesmachine kan veel vergelijkbare bewerkingen uitvoeren als een verticale frees, maar het is anders geconfigureerd, met de spil horizontaal georiënteerd. Deze machines zijn robuuster en steviger dan verticale freesmachines en kunnen krachtige snijbewerkingen en zware onderdelen aan.

De frezen van de horizontale frees lijken enigszins op het blad van een cirkelzaag, met als cruciaal verschil dat ze over het algemeen dikker en kleiner zijn en door hun vorm sneller frezen dan de spindels op hun verticale tegenhangers.

Het gebruik van het prieel en de lengte ervan kan ook betekenen dat een horizontale frees meerdere frezen tegelijk kan gebruiken.

Voor complexere freesbewerkingen hebben sommige horizontale freesmachines een draaitafel, zodat het snijgereedschap het werkstuk vanuit verschillende hoeken kan benaderen. Deze horizontale freesopstelling wordt een universele tafel genoemd.

Populaire horizontale freesmachines zijn onder meer de productlijnen FF, HCN en MEGA van Mazak; de EC en Universal serie van Haas (3ERP gebruikt de Universal); en de NH-, NHX- en i-Series-reeksen van DMG MORI.

Wat is CNC draaien

Als het gaat om CNC draaicentra , net als de freesmachines, kunnen ze ook worden onderverdeeld in horizontale en verticale configuraties.

Horizontaal draaien

Horizontale draaicentra zijn het meest prominente type in de meeste industrieën. Ze hebben een spil die horizontaal is georiënteerd, met gereedschap dat uit de zijkant van de gereedschapshouder is gemonteerd. Dit helpt hen om het object dat wordt verwerkt door te snijden. Net zoals het de tegenhanger van het frezen is, profiteert dit type draaicentrum ook van de zwaartekracht omdat het de spanen wegtrekt van het werkstuk.

Verticaal draaien

Verticale draaicentra worden ook verticale revolverdraaibanken of VTL genoemd. De verticale en horizontale draaicentra lijken erg op elkaar, maar hun configuratie en vorm zijn omgekeerd, waardoor de kop op de grond kan zitten en de voorplaat een horizontale draaitafel kan worden. Omgekeerde verticale draaicentra zijn net als de gewone, maar ze hebben omgekeerde posities voor de spil en de klauwplaat.

Verticale bewerking – voor- en nadelen

Verticaal frezen is het meest van toepassing op projecten waar de focus van het betreffende object op een bepaalde kant ligt. Dit kan zoiets zijn als een grote metalen plaat of een zinkende matrijs.

Voordelen

1. Eenvoud: Verticale freesmachines hebben ook het voordeel dat ze over het algemeen minder complex zijn dan horizontale freesmachines, en daarom zowel goedkoper als gemakkelijker te gebruiken en te onderhouden zijn.
2. Veelzijdigheid :Bij verticale bewerkingscentra zijn er enkele afwijkingen op basis van het type. Turret-molens zijn meestal beperkt tot projecten van kleinere omvang, omdat de beweging met twee assen een uitdaging kan zijn bij grotere stukken materiaal. Bedfrezen daarentegen zijn beter geschikt voor projecten die zwaardere, grotere werkstukken vereisen (maar nog steeds veel minder bekwaam in het verwerken van dergelijke artikelen in vergelijking met horizontale frezen).
3. Voetafdruk: Verticale freesmachines hebben een veel kleinere footprint dan hun verticale tegenhangers. Dit, samen met de prijs, maakt ze wenselijk voor kleinere winkels. Ze hebben ook meer gebruikers en hebben dus een grotere pool van bekwame machinisten.
4. Kosten :Verticale freescentra komen vaker voor dan horizontale en zijn minder duur — zowel in termen van machinekosten als onderhoudskosten.
5. Detail :Verticale freesmachines zijn goed in het frezen van fijne kenmerken op onderdelen met nauwe toleranties.

Nadelen

Waar VMC's ontbreken, is het vermogen om in grotere volumes en complexiteiten te produceren. Zware materialen kunnen ook een probleem zijn voor de bewerkingen van de verticale freesmachine, omdat ze moeilijker omhoog en omlaag kunnen worden gebracht.

1. Toegang :Een verticale freesmachine blinkt uit in enkelvlaks frezen (bijv. zinken matrijzen) maar is minder uitgerust om aan alle kanten van een onderdeel te frezen, waardoor een nieuwe werkstukopstelling nodig is.
2. Kracht :Voor zeer grote en zware onderdelen kunnen verticale freesmachines moeite hebben, vooral revolverfrezen die het werkstuk constant moeten verplaatsen.
3. Snelheid :Verticale freesmachines zijn nauwkeurig, maar kunnen langzamer zijn dan een horizontale freesmachine wanneer een grote productie vereist is.

Horizontaal frezen – voor- en nadelen

Ondanks de hogere prijs zijn horizontale freesmachines de beste keuze voor complexere projecten.

Voordelen

De machines zijn veelzijdiger en kunnen aan meer kanten werken dan de verticale. Ze zijn ook beter voor zwaardere items en het snijden van een of meer groeven met een materiaal is wenselijk. Horizontale molens hebben ook een betere neiging om slots te maken.

Andere voordelen zijn:

1. Kracht :De stabiliteit van de doorn maakt zware zaagsneden mogelijk, waardoor een snelle materiaalverwijdering in grote secties mogelijk is, zelfs van harde materialen.
2. Snelheid :Snelle materiaalafname maakt horizontale freesmachines ideaal voor productie van grote volumes (van relatief eenvoudige onderdelen).
3. Bende frezen :De machines kunnen ook zorgen voor extra frezen voor verschillende toepassingen, met name het efficiënter invoegen van groeven. Op bepaalde horizontale freesmachines kunnen bedden worden gedraaid om frezen onder meerdere hoeken mogelijk te maken in plaats van strikt op een horizontaal vlak. Deze beweging van het bed voegt ook wat meer veelzijdigheid toe aan het arsenaal van de machine.
4. Spaanderopruiming: Horizontale freesmachines hebben ook een veel betere spaanafvoer. Dit komt neer op de configuratie die gebruik maakt van de zwaartekracht om de chips te laten vallen. Bovendien is dit meer bevorderlijk voor een betere oppervlakteafwerking en een langere standtijd.

Nadelen

In termen van nadelen, zijn de meest kritische de hogere kosten die ermee gepaard gaan met horizontale freesmachines.

1. Kosten :Deze kosten kunnen oplopen tot 3 tot 4 keer die van verticale molens. HMC's kunnen ook moeilijker te bewaken zijn, omdat onderdelen worden belemmerd en het zicht op het project wordt beperkt door het ontwerp.
2. Complexiteit :Een horizontale freesmachine kan moeilijker te bedienen zijn dan een verticale frees.
3. Voetafdruk :Een horizontale freesmachine neemt meer vloeroppervlak in beslag dan verticale freesmachines, waardoor ze moeilijk op te zetten zijn in kleinere machinewerkplaatsen.

Horizontaal draaien – voor- en nadelen

Horizontale draaicentra zijn vaak vrij flexibel en hebben langere bedden, waardoor ze meer geschikt zijn voor langere stukken zoals assen. Dit geeft ze extra bruikbaarheid en veelzijdigheid. Ze kunnen ook onderdelen gebruiken zoals staafaanvoer en hebben vaak losse kopstukken, die zeldzaam zijn voor verticale draaibanken.

Horizontale draaicentra bestaan ​​al langer en daarom werken de meeste machines en experts met deze configuratie. Dit betekent ook dat er een grotere schat aan informatie beschikbaar is over deze machines en hun specifieke operaties. Aanwerving en opleiding zijn er dus meestal op gericht, wat een voordeel kan zijn van de machine zelf.

Horizontale machines kunnen worden beperkt. Bij het bewerken van korte onderdelen met een grote diameter, vooral als het zware onderdelen zijn, werken de verticale draaicentra beter. Spaanstroom en reiniging zijn ook een probleem bij horizontale configuraties.

Verticaal draaien – voor- en nadelen

Deze configuratie is vooral gunstig voor het bewerken van grote, zware en korte objecten. De neerwaartse aantrekkingskracht van de zwaartekracht draagt ​​bij aan de plaatsing van het werkstuk in het werkstuk. Een ander voordeel is dat de aanwezigheid van zwaartekracht de spanen wegleidt van het werkstuk en in de pan of transportband.

Veel auto-onderdelen worden verticaal gedaan en meestal met een dubbele spindel. Een voordeel daarvan is dat de zwaartekracht voor je werkt; wanneer u het onderdeel in de boorkop plaatst, zet het zichzelf vast.

Door de spil verticaal in plaats van horizontaal te hebben, kan de spil 360° worden ondersteund, waardoor de spil niet meer gaat hangen en het maximaal toegestane gewicht op de spil wordt verhoogd. De extra ondersteuning verdrijft ook de snijkrachten die ontstaan ​​door zwaar en/of onderbroken snijden. Door het wegvallen van de spindel te elimineren, is het ook mogelijk om een ​​betere vlakheid van het onderdeel en een grotere nauwkeurigheid te bereiken.

Verticale draaicentra hebben ook een veel kleinere voetafdruk dan hun horizontale broeders, waardoor winkels het vloeroppervlak kunnen optimaliseren. Vaak kan een verticale draaibank de helft van de voetafdruk van een horizontale draaibank in beslag nemen, wat hem een ​​voorsprong kan geven in kleinere winkels.

Omgekeerde verticale machines zijn ook een optie omdat ze ingebouwde automatisering mogelijk maken die niet beschikbaar zou zijn met horizontale. Hier komt de spindel langs en pakt het onderdeel op, terwijl je in een horizontale positie een robot of portaal nodig hebt om het te laden.

Spanen kunnen een probleem vormen voor verticale draaibanken en draaicentra als het te bewerken onderdeel concaaf is. Dit heeft vaak tot gevolg dat de chips inwendig vast komen te zitten. Een ander probleem dat zich kan voordoen, is dat de spanen in de spil zelf vallen. Beschermende maatregelen en bewaking moeten efficiënt zijn.

Hoe te kiezen tussen verticaal frezen en horizontaal frezen?

De keuze van een verticale frees versus een horizontale freesmachine komt neer op factoren zoals:

1. onderdeelgrootte
2. deel complexiteit
3. budget
4. hoeveelheid
5. beschikbaarheid machinewerkplaats
6. materiaal

Als vuistregel geldt:verticaal frezen is vaak beter voor:

• gedetailleerde onderdelen
• onderdelen die maar aan één kant bewerkt hoeven te worden,
• zachtere materialen
• alledaagse onderdelen waarvoor een beperkt budget is

Horizontaal frezen is beter voor:

• snelle materiaalverwijdering
• grote en zware onderdelen
• hardere materialen
• onderdelen waaraan op meerdere gezichten moet worden gewerkt
• bewerkingen waarvoor aangepaste of specialistische snijgereedschappen nodig zijn

In veel gevallen zal een machinewerkplaats uw project in overweging nemen en bepalen welke apparatuur het beste voor het frezen kan worden gebruikt.

Raadpleeg onze gids over wat CNC-frezen is en hoe het werkt voor meer informatie over de verschillende soorten freesmachines en hun toepassingen.

Eindnoot

Het is ook belangrijk om in gedachten te houden dat er ook verschillende soorten aanbouwdelen en snijkoppen zijn die kunnen worden gebruikt om een ​​horizontale frees aan te passen om verticaal te frezen, of omgekeerd. Dit kan als goedkopere oplossing dienen wanneer één type machine een mogelijke wegversperring tegenkomt.

Hoewel dergelijke tools geweldig zijn, zijn ze nog steeds een beperkte oplossing in vergelijking met het daadwerkelijke apparaat bij de hand hebben. Evenzo kunnen omgekeerde verticale draaicentra ook iets zijn om naar te kijken, omdat ze extra automatisering aan het proces kunnen toevoegen.

Ik hoop dat de informatie die we verstrekken helpt. 3ERP biedt CNC-freesdiensten en CNC-draaidiensten voor zowel rapid prototyping als productie. Neem contact op met onze technici als u verdere fabricagesuggesties nodig heeft.