Die Grundlagen eines vertikalen Bearbeitungszentrums (VMC)

Einführung in die vertikale Bearbeitung

Vertikale Bearbeitung gibt es in ihrer einfachsten Form seit mehr als 150 Jahren. Dennoch ist es immer noch eine der neuesten Formen der Bearbeitungstechnologie (Drehen/Drehen ist die älteste). Der Vorgang des „Fräsens“ umfasst einen rotierenden Fräser oder Bohrer und einen beweglichen Arbeitstisch, an dem das Werkstück befestigt ist.

Der Schneider ist an einem als "Spindel" bezeichneten Gehäuse befestigt und wird darin gedreht. Durch die Schärfe des Werkzeugs und die Kraft des Tisches, der das Material in den Schneider drückt, gibt das Material nach und wird wie gewünscht geschnitten oder weggeschabt. Die Kraftachse kann oben/unten (als Z-Achse bezeichnet), links/rechts (als X-Achse bezeichnet) oder von vorne nach hinten (als Y-Achse bezeichnet) verlaufen.

Die Original-Fräsmaschine

Diagramm einer Fräsmaschine (Quelle)

VMCs können mit mehreren Anpassungen ausgestattet werden. Beispielsweise stehen viele Anstellwinkel sowie Dreh- und andere Positioniervorrichtungen auf dem Arbeitstisch zur Verfügung. Spätere Versionen des VMC-Designs fügten Leistungs- und hydraulische Vorschubvorrichtungen hinzu, um das System stärker zu automatisieren, und schließlich wurden computergestützte Steuerungen hinzugefügt, um eine stärkere Automatisierung des Betriebs, der Wiederholbarkeit, der Werkzeugauswahl / des Werkzeugwechsels und der Kontursteuerung zu ermöglichen. Diese neuen CNCs brachten die „Fräsmaschine“ auf ein neues Produktivitätsniveau und so wurde der Begriff VMC (Vertical Machining Center) geboren.

Vertikal-Bearbeitungszentrum:Unter der Decke

Die CNC-VMC:Grundlagen des Prozesses

VMCs werden hauptsächlich (aber nicht ausschließlich) als Metallschneidemaschinen verwendet, die Stahl, Aluminium oder andere harte Materialien entfernen und so einen Rohmaterialblock in eine präzisionsgeformte oder „bearbeitete“ Oberfläche formen.

VMCs können nicht nur zum Schneiden, sondern auch zum Bohren, Schnitzen, Gravieren, Gewindeschneiden, Senken, Anfasen und für viele andere Anwendungen verwendet werden. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und relativ niedrigen Kosten sind sie äußerst beliebte Maschinen, die in Geschäften auf der ganzen Welt zu finden sind. Tatsächlich stehen die Chancen gut, dass nur wenige Kilometer von dem Ort entfernt, an dem Sie dies gerade lesen, eine Maschine in Betrieb ist.

VMCs verwenden alle eine Gemeinsamkeit von Komponenten, die wie folgt sind:

1. Rotierende Spindel — Die Spindel, die senkrecht zur Arbeitsfläche oder zum Tisch steht, kann eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen (oder Mühlen, wie sie manchmal genannt werden) aufnehmen. Die Spindelkartusche ist in einem Gehäuse montiert, das sich auf und ab bewegt – diese Bewegungsrichtung wird als Z-Achse bezeichnet.
2. Tabelle — Der Tisch ist eine Plattform, auf der Werkstücke montiert werden können – entweder direkt oder über eine Vielzahl von Vorrichtungen wie gefräste Aluminiumplatten oder harte Spannstöcke. Der Tisch hat eine Bewegung von links und rechts, die wir die X-Achse nennen, und von vorne nach hinten, die die Y-Achse genannt wird. Diese beiden Bewegungsachsen, gekoppelt mit der Z-Achse, ermöglichen eine praktisch unbegrenzte Konturierung über die Bewegungsebenen hinweg.

Zusätzliche gemeinsame Komponenten

3. Werkzeugwechsler — Ein Werkzeugwechsler erhöht die Produktivität eines VMC erheblich, indem er die automatische, computergesteuerte Auswahl von Werkzeugen für eine Vielzahl von Aufgaben vom Grobschneiden bis zum Feinbohren ermöglicht.
4. Kühlsystem — Um Teile und Schneidwerkzeuge kühl und geschmiert zu halten, verwenden die meisten VMCs eine Art Umlaufkühlsystem; Das ist normalerweise eine Mischung aus löslichem Öl und Wasser, kann aber auch eine Vielzahl anderer Flüssigkeiten sein.
5. Späne-/Schneckenförderer— Um die Späne aus dem Arbeitsbereich zu evakuieren, können verschiedene Späneförderer und Späneschnecken eingesetzt werden, um die Produktivität zu steigern und Ausfallzeiten durch manuelles Ausschaufeln von Abfallspänen zu reduzieren.
6. Vollständige Abdeckungen/Gehäuse— Diese können hinzugefügt werden, um die durch Fräsvorgänge verursachten Spritzer/Spritzer zu reduzieren und die Bediener und die Umgebung vor dem Bearbeitungsprozess zu schützen.
7. Rotierende Tische — Das Hinzufügen zusätzlicher Achsen zur Maschine kann ihre Produktivität erheblich steigern, indem eine einfache dreiachsige Maschine in ein vier- oder sogar fünfachsiges System umgewandelt wird, das komplexe Komponenten mit unterschiedlichen Oberflächen (z. B. Turbinenschaufeln) bearbeiten kann.
8. Schnelllade-Loader — Eine weitere großartige Ergänzung zur deutlichen Steigerung der Produktivität ist der Einsatz von Wechseltischen oder anderen automatischen Teileladesystemen. Diese können die Ausfallzeit verkürzen und die „EIN“-Zeit der Spindel der meisten VMC-Systeme erheblich verlängern.

Gemeinsame Verwendungen von VMCs umfassen: Bearbeitung von Teilen für die Herstellung von Baugruppen, Gussteilen, im Automobilbau, im Formen-/Gesenkbau und für viele andere Metallzerspanungsaufgaben.

Häufige Branchen, die diese Prozesse verwenden:

• Automobilindustrie,
• Schiffbau,
• Werkstätten
• Maschinenbauer und
• Fertigungsindustrie.

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