Verticaal vs. Horizontaal Frezen: Uitgebreide Vergelijking voor Werkplaats Eigenaren

Voor machinezaakexploitanten die overwegen een freesmachine aan te schaffen, is een van de meest basale vragen die ze moeten beantwoorden gerelateerd aan configuratie: verticaal of horizontaal frezen? Het antwoord hangt af van de aard van hun bedrijf — met name het type en volume werk dat in de zaak wordt gedaan en de kosten, capaciteiten van hun personeel en faciliteit. Dit artikel duikt in het verschil tussen horizontale en verticale freesmachines zodat je een geïnformeerde beslissing kunt nemen voor je bedrijf.

Verticale Freesmachines

In verticale freesmachines is de spinas. Milling cutters worden in de spinas vastgehouden en draaien om zijn as. Typisch kan de spinas uitgezogen worden of de tafel omhoog of omlaag beweegd worden om hetzelfde effect te bereiken, wat inspringende sneden en boren mogelijk maakt. De twee soorten verticale freesmachines zijn bed freesmachines en tourellefreesmachines.

Verticale tourellefreesmachines hebben een stationaire spinas, en de tafel wordt zowel loodrecht als parallel aan de spinasas verplaatst om te snijden. Ze hebben vaak een kwispel waarmee het freesmes omhoog en omlaag kan worden bewogen, heel erg zoals een boorbank. Tourellefreesmachines bieden twee snijmethoden in de verticale (Z) richting: door de kwispel op te tillen of te verlagen en door de knie te verplaatsen.

De tafel beweegt alleen loodrecht op de as van de spinas in verticale bedfreesmachines, terwijl de spinas zelf parallel aan zijn eigen as beweegt.

Horizontale Freesmachines

In horizontale freesmachines zijn de messen gemonteerd op een horizontale spinas over de tafel. Veel horizontale freesmachines hebben ook een ingebouwde draaitafel die frezen onder verschillende hoeken mogelijk maakt; dit wordt een universele tafel genoemd. Hoewel eindfrezen en andere soorten gereedschappen die in verticale freesmachines gebruikt worden, ook op horizontale gebruikt kunnen worden, hebben ze ook asgemonteerde messen, genaamd zij- en vlakfrezen, die een doorsnede hebben als een cirkelzaag maar doorgaans breder en kleiner in diameter zijn. Omdat de messen goede steun hebben van de as en een groter doorsnedeoppervlak dan een eindfrees, kunnen zware sneden worden genomen, wat snelle materiaalverwijderingssnelheden mogelijk maakt.

"Als je kijkt naar algemeen gebruik in de industrie, zijn de meeste geïnstalleerde machines drie-as verticale freesmachines," zegt Angelo Juras, Manufacturing Adoption Specialist bij Autodesk. "Ze zijn makkelijk op te zetten, en het is makkelijk voor technici om toegang te krijgen tot de werktafel. Ook, als je een werkstuk of spanklem hebt, is het makkelijk om te laden en lossen omdat je het onderdeel gewoon op de tafel zet, en de zwaartekracht houdt het op zijn plek."

"Met een horizontale freesmachine wijst de spinas horizontaal, wat betekent dat het oppervlak waarop het werkstuk gemonteerd is, verticaal is, dus het kost de operator meer moeite om te laden of lossen," merkt Juras op. "Maar er zijn voor- en nadelen aan elke configuratie buiten gemak of moeite van gebruik."

Verticaal vs. Horizontaal Freesmachines: Voordelen en Nadelen

Vanwege hun configuratie hebben horizontale freesmachines veel betere spaanafvoer, aangezien de zwaartekracht hen laat vallen. Dit resulteert in een verfijnde oppervlakteafwerking en verlengt ook de levensduur van het gereedschap.

"Als je een onderdeel bewerkt met een diepe caviteit of zak, vallen alle span die je genereert tijdens het freesproces uit de weg," commentarieert Juras. "Als je hetzelfde onderdeel op een verticale freesmachine doet, blijven alle span erin zitten en kunnen ze problematische snijvoorwaarden creëren voor gereedschapslevensduurbeheer en spaanstroom."

Horizontale freesmachines hebben ook een vierde as "grafsteen" capaciteit. "Als je een horizontale freesmachine koopt, wijst de spinas horizontaal, en de tafel is horizontaal; maar het is ontworpen voor draadgaten of sleutelgaten, waar een vastzetstuk of basis op gemonteerd wordt, een 'grafsteen' genoemd. De grafsteen wijst verticaal en presenteert het werkstuk op een andere as," legt Juras uit. In dit geval is het werkstuk loodrecht op de spinas.

Volgens Juras, als iemand net een machinezaak opstart, beginnen 99 procent van de tijd met een basale verticale freesmachine omdat:

• Ze gemakkelijk beschikbaar zijn
• Ze makkelijk te bedienen zijn
• Het prijspunt veel lager is

"Werkplaatsen beginnen typisch met verticale freesmachines, dan naarmate werk binnenkomt, kunnen ze een horizontale freesmachine toevoegen als dat zinvol is voor de werkstukken die ze bewerken," zegt Juras.

Hij herinnert zich zijn ervaring toen hij zijn eigen machinezaak leidde. "We liepen een onderdeel dat 47 minuten duurde," herinnert hij zich. "Het vereiste negen afzonderlijke operaties op een verticale freesmachine. Uiteindelijk verwierf ik een horizontale freesmachine en reduceerde die negen operaties tot twee. Het onderdeel was toen klaar in 22 minuten."

Juras rapporteert zijn ervaring werkend in R&D voor een automobiele fabrikant die zowel verticale als horizontale freesmachines had, in termen van hoe het werk de betere machineconfiguratie beïnvloedt: "We deden snelle omzet van componenten, en elk vereiste dat een reeks vragen gesteld en beantwoord werd. Hoe snel was het nodig? Hoeveel operaties waren nodig om het onderdeel te produceren? Wat was de beschikbaarheid van de apparatuur? Hoeveel waren nodig? Al deze vragen bepaalden of we het onderdeel op een verticale of horizontale freesmachine zouden zetten. Typisch, in R&D, hangt het af van het aantal te bewerken vlakken; over het algemeen was het makkelijker om op en af de verticale freesmachines te komen. Er waren altijd voor- en nadelen. Zoveel komt neer op spannen en vastzetten.

Twee andere kwesties maken verticale freesmachines aantrekkelijk voor startende operaties: training en vastgoed. In een tijdperk waarin fabrikanten om gekwalificeerde machinisten roepen, zijn er veel meer ervaren met verticale freesmachines dan horizontale. Een gereedschap is alleen zo goed als degene die het bedient, dus naast de veel hogere kapitaalkosten van horizontale freesmachines (doorgaans drie tot vier keer de kosten van een verticale freesmachine), moet de werkplatzeigenaar de tijd en investering overwegen die betrokken is bij het trainen van personeel voor apparatuur waar ze geen eerdere ervaring mee hebben.

Verder, met name in gebieden waar vastgoedwaarde hoog is, is de kleinere voetafdruk van verticale freesmachines gunstig. "Ik heb kleine horizontale en grote verticale freesmachines gezien, maar dat is een uitzondering," zegt Juras. "Over het algemeen nemen verticale freesmachines significant minder ruimte in dan horizontale."

Eindoverwegingen Freesmachine

Laten we de algemene voordelen van verticale vs. horizontale freesmachines samenvatten:

Verticale Freesmachines

• Kosten significant minder — Met verticale beschikbaar vanaf $80K en horizontale lopend van $250K tot $400K, is het niet verrassend dat machinezaken verticale over horizontale kopen met een verhouding van vier keer of meer op jaarbasis.
• Gebruiksgemak — Het is makkelijker om te zien wat er binnenin een verticale freesmachine gebeurt.
• Een groter aanbod van machinisten is bekend met de technologie.
• Kleinere voetafdruk — vereist minder vloerruimte.

Horizontale Freesmachines

• Bieden de mogelijkheid om onderdelen met minder operaties en meer ingewikkelde onderdelen uit te voeren en een groter spindle uptime te bereiken door minder tijd te besteden aan opstelling en vastzetten voor meerdere operaties.
• Grotere doorvoer — Een horizontale freesmachine kan typisch het werk van drie of meer verticale freesmachines doen.
• Kunnen betere spaanafvoer bereiken, afgewerkt werk verbeteren, en gereedschapslevensduur verlengen.

"Uiteindelijk hangt het af van je type werk en hoe ver je bedrijf geëvolueerd is," zegt Juras. "Als je begint, is een verticale freesmachine kopen als je eerste auto kopen. Je hebt het nodig om van punt A naar punt B te komen, om je op je werk te brengen, etc. Zolang je een tijdje gewerkt hebt en je situatie verbeterd, ga je naar een betere auto. Dat is hoe het zit met machinezaken. Eenmaal dat ze in business zijn en zich hebben bewijzen — meer gesofistikeerde onderdelen om te bewerken, begonnen met volumeproductie, en investeringskapitaal opgebouwd — kunnen ze vinden dat toevoegen of overstappen naar een horizontale freesmachine zinvol is."

Naarmate je bedrijf groeit, heb je meer nodig van je CNC-bewerkingshardware. Fusion 360 stelt je team in staat om effectief te samenwerken, betere gebruik te maken van je bronnen, en kosten te beheren. Leer meer over hoe je je verticale en horizontale freesmachines kunt maximaliseren met Fusion 360 hier.