Вертикални, портални и хоризонтални CNC обработващи центрове – Сравнение

CNC машините от класа „обработващ център“ позволяват извършването на множество операции по струговане при едно закрепване на детайла. В зависимост от ориентацията на шпиндела и носещата конструкция се разграничават три основни типа: вертикални, портални и хоризонтални. Всеки от тях притежава определени характеристики, произтичащи от кинематичната система, което пряко се отразява върху вида на обработваните детайли и характера на производството. В настоящата статия са представени характеристиките на всеки тип и са съпоставени в сравнителна таблица, за да се улесни ориентирането в предлаганите решения.

CNC машините от класа „обработващ център“ позволяват извършването на множество операции по струговане при едно закрепване на детайла. В зависимост от ориентацията на шпиндела и носещата конструкция се разграничават три основни типа: вертикални, портални и хоризонтални. Всеки от тях притежава определени характеристики, произтичащи от кинематичната система, което пряко се отразява върху вида на обработваните детайли и характера на производството. Следващата статия представя характеристиките на всеки тип и ги сравнява, за да улесни ориентирането в предлаганите решения.

Съдържание

• Вертикални CNC обработващи центрове
  • Конструкция и принцип на работа
  • Типични операции
  • Типични приложения и отрасли
• Портови обработващи центрове с ЦПУ
  • Конструкция и принцип на работа
  • Типични операции
  • Типични приложения и отрасли
• Хоризонтални CNC обработващи центрове
  • Конструкция и принцип на работа
  • Типични операции
  • Типични приложения и отрасли
• Сравнителна таблица
• Обобщение

Вертикални CNC обработващи центрове

Конструкция и принцип на работа

В вертикалните обработващи центрове шпинделът е разположен вертикално, перпендикулярно на работната маса. Режещият инструмент работи отгоре върху детайла, закрепен на хоризонталната маса. Системата от оси X и Y осигурява подаващо движение в хоризонталната равнина, а ос Z отговаря за приближаването на инструмента. Корпусът на машината обикновено е излят от чугун, което осигурява гасене на вибрациите и твърдост по време на струговането. Линейните водачи и шариковите винтове осигуряват точност на позициониране от порядъка на няколко микрометра. Въртящите се валове достигат скорости от няколко до няколко десетки хиляди оборота в минута, в зависимост от модела.

Работната маса е оборудвана с Т-образни канали или палетен система, позволяваща бързо закрепване на държачи и менгемета. Автоматичният сменяч на инструменти (ATC) позволява извършването на последователни операции без намеса на оператора. Много от моделите, предлагани от CORMAK, са оборудвани със системи за управление Siemens Sinumerik или Fanuc, които осигуряват работа с усъвършенствани цикли на обработка и съвместимост със софтуер за CAD/CAM.

Типични операции

• Фрезоване на повърхности, джобове, контури и криви

• Пробиване на отвори в различни конфигурации

• Машинно нарязване на резби

• Разширяване и задълбочаване на отвори

• Обработка на форми и матрици

• 5-осова обработка при модели с накланяща се глава или въртящо-накланящ се стіл

Типични приложения и отрасли

Вертикалните обработващи центрове са особено широко разпространени навсякъде, където се изисква прецизна обработка на детайли с умерени размери и сложна геометрия. Те са стандартно оборудване в предприятията от автомобилната индустрия, където се произвеждат компоненти за двигатели, скоростни кутии, елементи на окачването и корпуси. В авиационната индустрия се използват за обработка на детайли с високи изисквания към размерните допуски. Известни са и приложенията им в машиностроенето, инструменталните цехове, при производството на форми за леене под налягане и матрици за щамповане, както и в мебелната промишленост при обработката на метални елементи.

Обработваните материали са предимно въглеродна стомана, легирана стомана, чугун, алуминий, месинг, мед и пластмаси. Вертикалният център за обработка се представя добре при единично и малки серийни производство, както и при създаването на прототипи.

Портови CNC обработващи центрове

Конструкция и принцип на работа

Портоалните центрове за механична обработка се характеризират със специфична носеща конструкция във формата на портал: два вертикални стълба, свързани с хоризонтална напречна греда, образуват портал, по който се придвижва супортът със шпиндела. Работната маса с голяма повърхност е неподвижна или извършва надлъжно движение. Шпинделът може да бъде вертикален или хоризонтален в зависимост от модела, а главата му често е накланяема, което позволява обработка под различни ъгли. Масивната, твърда портална конструкция минимизира прогибите и вибрациите при големи сили на струговане, което е от ключово значение при обработката на тежки детайли.

Машините от тази група предлагат значително по-голямо работно пространство в сравнение с вертикалните обработващи центрове. Допустимото тегло на закрепената детайла е многократно по-голямо. Масата с Т-образни канали или с вградена система за закрепване приема детайли с нестандартни размери и тегло.

Типични операции

• Фрезоване на големи повърхности и контури

• Пробиване и нарязване на резба в големи детайли

• Обработка на джобове и канали в тежки отливки и ковани детайли

• Многоплоскостна обработка с използване на накланяща се глава

• Струговане при модели с функция за струговане на въртяща се маса

Типични приложения и отрасли

Портовите обработващи центрове са предназначени предимно за тежка промишленост. Те се използват в предприятия, занимаващи се с обработка на големи отливки и ковани детайли, елементи на машини, носещи рамки, плъзгащи лагери, корпуси на предавки и кутии. Използват се при производството на форми за пресоване и леене, както на метални, така и на пластмасови, с големи размери. Отраслите, в които се използват най-често, са: енергетика (турбини, генератори), производство на тежко машиностроене, корабостроене, железопътен транспорт и отбранителната промишленост.

Обработваните материали са предимно конструкционна и легирана стомана, чугун, алуминий с големи сечения, както и специални отливки. Портоалният център за механична обработка е предназначен за единично и малкосерийно производство на детайли, чието тегло и размери не позволяват обработка на машини от друг тип.

Хоризонтални CNC обработващи центрове

Конструкция и принцип на работа

При хоризонталните обработващи центрове оста на шпиндела е разположена хоризонтално. Детайлът се закрепва върху масата, която обикновено разполага с четвърта ос на въртене (ос B), позволяваща индексиране или непрекъсната периферна обработка без необходимост от преместване на детайла. Стружките падат под действието на гравитацията далеч от зоната на рязане, което ограничава тяхното влияние върху качеството на повърхността и намалява риска от повреда на инструмента вследствие на вторично рязане. Конструкцията на машината е масивна, а използването на линейни водачи и прецизни винтови двойки осигурява висока повторяемост на позиционирането. Системите за управление Siemens или Fanuc позволяват изпълнението на сложни многоосови цикли.

Хоризонталните обработващи центрове от серията PREMIUM LINE, предлагани в гамата машини за металообработка на CORMAK, като H-MILL 320, H-MILL 500, H-MILL 630 и H-MILL 800, са изработени от компоненти на водещи производители (HIWIN, FANUC, Siemens, Bosch Rexroth, FAG), което гарантира надеждност при непрекъснато производство.

Типични операции

• Многоплоскостно фрезоване при едно закрепване благодарение на въртящата се маса

• Пробиване, нарязване на резба и разширяване на отвори по различни стени на детайла

• Обработка на дълги валове, втулки и цилиндрични елементи

• Серийно производство на детайли с повтарящи се допуски

• Обработка на тежки детайли с ефективно отстраняване на стружките

Типични приложения и отрасли

Хоризонталните обработващи центрове се избират най-често там, където производството е серийно или масово и изисква многостранна обработка при кратък цикъл. Въртящата се маса позволява достъп до четирите страни на детайла, без да се налага преместването му, което значително намалява броя на закрепванията и съкращава производственото време. Гравитационното отстраняване на стружки ги прави особено подходящи за дълбока обработка на чугун и стомана, където количеството на генерираните стружки е значително.

Приложенията обхващат автомобилната промишленост (двигателни блокове, глави, скоростни кутии), хидравличната промишленост (разпределители, клапани, корпуси на помпи), машиностроителната промишленост (корпуси на машини, предавки) и авиационната промишленост. Хоризонталният център за обработка е стандартен елемент от автоматизираните производствени линии със системи за палети и роботизирано зареждане.

Сравнителна таблица

Обобщение

Вертикалните, порталните и хоризонталните обработващи центрове са три отделни класа машини, като всяка от тях отговаря на различни производствени нужди. Вертикалните центрове за механична обработка са подходящи за прецизна обработка на детайли със средни размери в широк спектър от отрасли. Портовите обработващи центрове са отговор на нуждите на тежката промишленост, където размерите и теглото на детайлите надхвърлят възможностите на стандартните машини. Хоризонталните обработващи центрове са предназначени за серийно производство с многостранна обработка при едно закрепване и ефективно отстраняване на стружките.

Изборът на конкретно решение зависи от характера на производството, размерите и теглото на обработваните детайли, необходимия брой закрепвания и планирания мащаб на производството. Пълната гама от всички типове може да бъде разгледана в категорията „CNC обработващи центрове“. Ако изборът на подходящ модел за конкретно приложение изисква техническа консултация, специалистите на CORMAK са на разположение на контактните данни, посочени на страниците на отделните продукти, и с удоволствие ще ви помогнат да подберете машина, отговаряща на изискванията на вашия завод.