Horizontales vs. vertikales Fräsen und Drehen:Was sind die Unterschiede?

Bei CNC-Fräs- und Drehmaschinen gibt es viele Details, die Ihren Arbeitsablauf entscheidend verändern. Keine einzelne Maschine kann jeden möglichen Herstellungsvorgang bewältigen, daher ist es ratsam, die Eigenschaften zu notieren, die für den eigenen Betrieb am besten geeignet sind.

Es gibt viele solcher Berechnungen zu beachten, aber eine der wichtigsten Unterscheidungen bei der Auswahl einer Bearbeitungseinrichtung ist, ob die Konfiguration vertikal oder horizontal sein sollte.

Horizontale Bearbeitungszentren (HMCs) und vertikale Fräsmaschinen (VMCs) unterscheiden sich über ihre Ausrichtung hinaus in mehreren Punkten. Die beiden Fräsertypen haben unterschiedliche Komponenten und eignen sich für unterschiedliche Schneidvorgänge:Als Faustregel gilt, dass eine horizontale Fräsmaschine tiefe Rillen mit minimalem Werkzeugrattern oder Verformung schneiden kann, während eine vertikale Fräsmaschine für feine Details besser geeignet sein kann. P>

Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Unterschieden zwischen horizontalen Fräsmaschinen und vertikalen Fräsmaschinen. Es befasst sich mit den Vorteilen und Einschränkungen jedes Prozesses, listet einige gängige Maschinen auf dem Markt auf und bietet Tipps zur Wahl zwischen horizontalem und vertikalem Fräsen.

Was ist eine vertikale Fräsmaschine?

Eine vertikale Fräsmaschine ist eine Fräsmaschine, bei der die Spindel (die die Spannzange hält, die wiederum das Schneidwerkzeug hält) vertikal ausgerichtet ist. Dies ist die üblichere Konfiguration für eine CNC-Fräse und kann zum Fräsen, Schlitzen, Bohren oder Bohren verwendet werden.

Vertikalfräsmaschinen stellen tatsächlich die Mehrheit der Fräsmaschinen in Branchen wie der Metallbearbeitung dar, was auf ihre geringeren Kosten im Vergleich zu horizontalen Systemen zurückzuführen ist. Wie der Name schon sagt, haben Vertikalfräsmaschinen eine vertikale Ausrichtung an ihrem Schneidkopf oder ihrer Spindel. Die Besonderheiten der Frässteuerung können von Maschine zu Maschine variieren.

Zu den beliebten Vertikalfräsmaschinen gehören die Produktreihen Integrex, VCN und VTC von Mazak; die Serien VF, VR und Universal von Haas (3ERP verwendet Modelle der Serien VF und Universal); der FANUC-ROBODRILL; sowie die CMX V-, DMV- und NVX-Reihen von DMG MORI.

Die zwei Haupttypen von Vertikalmühlen sind Revolvermühlen und Bettmühlen.

Revolverfräsmaschine

Bei Revolverfräsmaschinen bleibt die Spindel fixiert, während der Bettteil der Maschine das Material hält. Dieses Bett bewegt sich horizontal oder vertikal, sodass die Maschine die Position des Materials in beide Richtungen manipulieren kann. Die Revolvermühle ist ein äußerst vielseitiges Gerät, kann jedoch durch die Größe der produzierten Stücke begrenzt sein.

Bettfräsmaschine

Bettfräsmaschinen bewegen die Materialien entlang der horizontalen Achse mit einer Spindel, die auf die vertikale Achse beschränkt ist. Die Spindel kann sich je nach Bedarf auf und ab bewegen und das Material in Form bringen. Bettfräsmaschinen haben einen ziemlich guten Bewegungsbereich, da sich der Spindelteil mit der horizontalen Bewegung des Bettes verbindet, was das Fräsen einer Vielzahl von Formen und Tiefen ermöglicht.

Was ist eine horizontale Fräsmaschine?

Eine horizontale Fräsmaschine kann viele ähnliche Operationen wie eine vertikale Mühle ausführen, ist jedoch anders konfiguriert, wobei die Spindel horizontal ausgerichtet ist. Diese Maschinen sind robuster und robuster als Vertikalmühlen und können leistungsstarke Schneidvorgänge und schwere Teile bewältigen.

Die Fräser der horizontalen Mühle ähneln ein wenig dem Blatt einer Kreissäge, mit dem entscheidenden Unterschied, dass sie im Allgemeinen dicker und kleiner sind und ihre Form ein schnelleres Fräsen ermöglicht als die Spindeln ihrer vertikalen Gegenstücke.

Die Verwendung des Dorns und seiner Länge kann auch bedeuten, dass eine horizontale Mühle mehrere Fräser gleichzeitig verwenden kann.

Für komplexere Fräsoperationen verfügen einige Horizontalfräsmaschinen über einen Drehtisch, sodass das Schneidwerkzeug aus verschiedenen Winkeln an das Werkstück heranfahren kann. Dieser horizontale Fräsaufbau wird als Universaltisch bezeichnet.

Zu den beliebten horizontalen Fräsmaschinen gehören die Produktreihen FF, HCN und MEGA von Mazak; die Serien EC und Universal von Haas (3ERP verwendet Universal); und die NH-, NHX- und i-Series-Reihen von DMG MORI.

Was ist CNC-Drehen

Wenn es um CNC Drehzentren geht , ähnlich wie die Fräsmaschinen können auch sie in horizontale und vertikale Konfigurationen unterteilt werden.

Horizontales Wenden

Horizontale Drehzentren sind in den meisten Branchen die prominenteren Typen. Sie haben eine horizontal ausgerichtete Spindel, wobei die Werkzeuge seitlich aus dem Werkzeughalter montiert sind. Dies hilft ihnen, das zu bearbeitende Objekt zu schneiden. Ähnlich wie das Gegenstück zum Fräsen profitiert auch diese Art von Drehzentrum von der Schwerkraft, da sie die Späne vom Werkstück wegzieht.

Vertikales Drehen

Vertikale Drehzentren werden auch Karusselldrehmaschinen oder VTL genannt. Die vertikalen und horizontalen Drehzentren sind sehr ähnlich, aber ihre Konfiguration und Form sind hochkant, sodass der Spindelstock auf dem Boden sitzt und die Frontplatte zu einem horizontalen Drehtisch wird. Umgekehrte vertikale Drehzentren sind wie die normalen, aber sie haben umgekehrte Positionen für die Spindel und das Backenfutter.

Vertikale Bearbeitung – Vor- und Nachteile

Vertikalfräsen ist am besten für Projekte geeignet, bei denen der Schwerpunkt des betreffenden Objekts auf einer bestimmten Seite liegt. Das kann so etwas wie eine große Metallplatte oder ein sinkender Würfel sein.

Vorteile

1. Einfachheit: Vertikalfräsmaschinen haben auch den Vorteil, dass sie im Allgemeinen weniger komplex als Horizontalfräsmaschinen sind und aus diesem Grund sowohl billiger als auch einfacher zu bedienen und zu warten sind.
2. Vielseitigkeit :Bei vertikalen Bearbeitungszentren gibt es je nach Typ einige Abweichungen. Revolverfräser sind normalerweise auf kleinere Projekte beschränkt, da die zweiachsige Bewegung bei größeren Materialstücken eine Herausforderung darstellen kann. Im Gegensatz dazu eignen sich Bettmühlen besser für Projekte, die schwerere, größere Werkstücke erfordern (aber im Vergleich zu horizontalen Mühlen immer noch weit weniger geübt in der Verarbeitung solcher Gegenstände).
3. Fußabdruck: Vertikalfräsmaschinen haben eine viel geringere Standfläche als ihre vertikalen Pendants. Dies macht sie zusammen mit dem Preispunkt für kleinere Geschäfte wünschenswert. Sie haben auch mehr Benutzer und somit einen größeren Pool an qualifizierten Maschinisten.
4. Kosten :Vertikale Fräszentren sind weiter verbreitet als horizontale und kostengünstiger – sowohl in Bezug auf die Maschinenkosten als auch auf die Wartungskosten.
5. Detail :Vertikalfräsmaschinen eignen sich gut zum Fräsen feiner Merkmale auf Teilen mit engen Toleranzen.

Nachteile

Was VMCs fehlt, ist die Fähigkeit, in höheren Volumina und Komplexitäten zu produzieren. Schwerere Materialien können auch ein Problem für den Betrieb der Vertikalfräsmaschine darstellen, da sie schwieriger zu heben und zu senken sind.

1. Zugriff :Eine vertikale Fräsmaschine zeichnet sich durch einseitiges Fräsen aus (z. B. Senkmatrizen), ist jedoch weniger für das Fräsen auf allen Seiten eines Teils ausgestattet, was eine neue Einrichtung der Werkstückhalterung erfordert.
2. Macht :Bei sehr großen und schweren Teilen können Vertikalfräsmaschinen Probleme haben, insbesondere Revolverfräsmaschinen, die das Werkstück ständig bewegen müssen.
3. Geschwindigkeit :Vertikale Fräsmaschinen sind genau, können aber langsamer sein als eine horizontale Fräsmaschine, wenn eine Massenproduktion erforderlich ist.

Horizontales Fräsen – Vor- und Nachteile

Trotz des höheren Preises sind horizontale Fräsmaschinen die bevorzugte Wahl für komplexere Projekte.

Vorteile

Die Maschinen sind vielseitiger und können auf mehr Seiten als die vertikalen arbeiten. Sie sind auch besser für schwerere Gegenstände geeignet und diejenigen, bei denen das Schneiden einer oder mehrerer Rillen mit einem Material wünschenswert ist. Horizontale Mühlen haben auch eine bessere Neigung, Schlitze zu erzeugen.

Weitere Vorteile sind:

1. Macht :Die Stabilität des Dorns erlaubt schwere Schnitte und ermöglicht einen schnellen Materialabtrag in großen Abschnitten – selbst bei harten Materialien.
2. Geschwindigkeit :Der schnelle Materialabtrag macht Horizontalfräser ideal für die Massenproduktion (von relativ einfachen Teilen).
3. Gruppenfräsen :Die Maschinen können auch zusätzliche Fräser für verschiedene Anwendungen zulassen, insbesondere zum effizienteren Einbringen von Nuten. Bei bestimmten horizontalen Mühlen können die Betten gedreht werden, um das Mahlen in mehreren Winkeln zu ermöglichen, anstatt ausschließlich auf einer horizontalen Ebene. Diese Bewegung des Betts fügt dem Arsenal der Maschine auch etwas mehr Vielseitigkeit hinzu.
4. Spänefreiheit: Horizontalfräsmaschinen haben auch eine weitaus bessere Spanabfuhr. Dies läuft auf die Konfiguration hinaus, die die Schwerkraft nutzt, um die Späne fallen zu lassen. Außerdem trägt dies zu einer besseren Oberflächengüte und einer längeren Standzeit bei.

Nachteile

Was die Nachteile betrifft, so sind die höheren damit verbundenen Kosten die kritischsten mit horizontalen Fräsmaschinen.

1. Kosten :Diese Kosten können das 3- bis 4-fache der Kosten von Vertikalmühlen betragen. HMCs können auch schwieriger zu überwachen sein, da Teile behindert und die Sicht auf das Projekt durch das Design eingeschränkt wird.
2. Komplexität :Eine horizontale Fräsmaschine kann schwieriger zu bedienen sein als eine vertikale Fräse.
3. Fußabdruck :Eine horizontale Fräsmaschine benötigt mehr Stellfläche als eine vertikale Fräsmaschine, was ihre Aufstellung in kleineren Werkstätten erschwert.

Horizontales Drehen – Vor- und Nachteile

Horizontale Drehzentren sind oft recht flexibel und haben längere Betten, wodurch sie sich besser für längere Teile wie Wellen eignen. Dies verleiht ihnen zusätzlichen Nutzen und Vielseitigkeit. Sie können auch Teile wie Stangenlader verwenden und haben üblicherweise Reitstöcke, die für vertikale Drehmaschinen selten sind.

Horizontale Drehzentren gibt es schon länger und daher arbeiten die meisten Maschinen und Experten mit dieser Konfiguration. Dies bedeutet auch, dass eine größere Fülle von Informationen über diese Maschinen und ihre spezifischen Operationen verfügbar ist. Einstellung und Ausbildung neigen dazu, sich darauf auszurichten, was ein Vorteil der Maschine selbst sein kann.

Horizontale Maschinen können begrenzt werden. Bei der Bearbeitung von kurzen Teilen mit großem Durchmesser, insbesondere wenn es sich um schwere Teile handelt, arbeiten die vertikalen Drehzentren besser. Spänefluss und -reinigung sind auch bei horizontalen Konfigurationen ein Thema.

Vertikaldrehen – Vor- und Nachteile

Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft für die Bearbeitung großer, schwerer und kurzer Objekte. Die nach unten gerichtete Schwerkraft trägt zur Platzierung des Werkstücks in der Werkstückhalterung bei. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Späne durch die Schwerkraft vom Werkstück weg und in die Wanne oder das Förderband geleitet werden.

Viele Autoteile werden vertikal und typischerweise mit einer Doppelspindel hergestellt. Ein Vorteil davon ist, dass die Schwerkraft für Sie arbeitet; Wenn Sie das Teil in das Spannfutter einsetzen, sitzt es von selbst.

Wenn die Spindel vertikal statt horizontal ist, kann die Spindel um 360° gestützt werden, wodurch ein Durchhängen der Spindel beseitigt und das maximal zulässige Gewicht auf der Spindel erhöht wird. Die zusätzliche Abstützung leitet auch die Schnittkräfte ab, die durch starkes und/oder unterbrochenes Schneiden entstehen. Die Eliminierung des Spindelabfalls ermöglicht auch die Erzielung besserer Ebenheits- und Rechtwinkligkeitsgenauigkeiten der Teile.

Vertikale Drehzentren haben auch eine viel geringere Standfläche als ihre horizontalen Brüder, was es den Geschäften ermöglicht, die Bodenfläche zu optimieren. Oft nimmt eine vertikale Drehmaschine die Hälfte der Grundfläche einer horizontalen Drehmaschine ein, was ihr in kleineren Werkstätten einen Vorteil verschaffen kann.

Umgekehrte vertikale Maschinen sind ebenfalls eine Option, da sie eine integrierte Automatisierung ermöglichen, die bei horizontalen Maschinen nicht verfügbar wäre. Hier kommt die Spindel herüber und nimmt das Teil auf, während Sie in einer horizontalen Position einen Roboter oder ein Portal benötigen, um es zu laden.

Späne können ein Problem für vertikale Drehmaschinen und Drehzentren darstellen, wenn das zu bearbeitende Teil konkav ist. Dies führt häufig dazu, dass die Späne intern eingeschlossen werden. Ein weiteres Problem, das auftreten kann, ist das Herunterfallen der Späne in die Spindel selbst. Schutzmaßnahmen und Bewachung müssen effizient sein.

Wie wähle ich zwischen vertikalem und horizontalem Fräsen?

Die Wahl zwischen vertikaler Fräsmaschine und horizontaler Fräsmaschine hängt von Faktoren ab wie:

1. Teilegröße
2. Teilkomplexität
3. Budget
4. Menge
5. Verfügbarkeit der Maschinenwerkstatt
6. Material

Als Faustregel gilt:Senkrechtfräsen ist oft besser für:

• detaillierte Teile
• Teile, die nur auf einer Seite bearbeitet werden müssen,
• weichere Materialien
• alltägliche Teile, für die es ein begrenztes Budget gibt

Horizontales Fräsen ist besser für:

• schneller Materialabtrag
• große und schwere Teile
• härtere Materialien
• Teile, die an mehreren Flächen bearbeitet werden müssen
• Operationen, die benutzerdefinierte oder spezielle Schneidwerkzeuge erfordern

In vielen Fällen prüft eine Maschinenwerkstatt Ihr Projekt und bestimmt die beste Ausrüstung zum Fräsen.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Arten von Fräsern und ihren Anwendungen finden Sie in unserem Leitfaden darüber, was CNC-Fräsen ist und wie es funktioniert.

Endnote

Es ist auch wichtig zu bedenken, dass es auch verschiedene Arten von Anbauteilen und Schneidköpfen gibt, mit denen eine horizontale Fräse zum vertikalen Fräsen oder umgekehrt umgebaut werden kann. Dies kann als kostengünstigere Lösung dienen, wenn ein Maschinentyp auf eine mögliche Straßensperre stößt.

Obwohl solche Tools großartig sind, sind sie immer noch eine begrenzte Lösung im Vergleich dazu, das eigentliche Gerät zur Hand zu haben. In ähnlicher Weise können auch umgekehrte vertikale Drehzentren in Betracht gezogen werden, da sie den Prozess zusätzlich automatisieren können.

Wir hoffen, dass die von uns bereitgestellten Informationen hilfreich sind. 3ERP bietet CNC-Fräsdienste und CNC-Drehdienste für Rapid Prototyping und Produktion. Wenden Sie sich an unsere Ingenieure, wenn Sie weitere Herstellungsvorschläge benötigen.