Ein Vertikal-Bearbeitungszentrum ist eine komplexe Produktionsmaschine, die auf ebenen Flächen arbeitet, um Löcher zu erzeugen. Die moderne CNC-Technologie ist auf Vertikal-Bearbeitungszentren (VMCs) angewiesen, um als wichtige Industrieausrüstung zu funktionieren. Eine vertikale Spindel ermöglicht es den VMCs, die Werkstücke in einer erhöhten Position zu bearbeiten.
Diese Maschinen sind für ihre Stabilität und Genauigkeit bekannt. VMCs eignen sich hervorragend für die Formgebung von Metallen, das Schneiden, Bohren und Fräsen von Industrieteilen. Sie vereinen fortschrittliche Technologie mit einem multifunktionalen Design und bieten außergewöhnliche Genauigkeit und Effizienz.
In diesem Artikel werden wir uns mit diesen industriellen Arbeitspferden beschäftigen. Wir werden ihre Komponenten und Anwendungen kennenlernen und erfahren, wie Sie sie für Ihr Projekt auswählen.
Was ist eine VMC-Maschine?
Vertikale Bearbeitungszentren - auch Vertikalfräsmaschinen genannt - verwenden ein computergesteuertes System, um Metalle und andere Materialien zu formen.
Der Begriff "vertikal" bezieht sich auf die Spindelachse, die sich auf und ab bewegt. Die Konstruktion positioniert das Schneidewerkzeug über dem Werkstück, das auf einem beweglichen Tisch ruht, der auf der X- und Y-Achse arbeitet, während sich die Spindel entlang der Z-Achse bewegt.
VMCs unterscheiden sich von anderen Bearbeitungsmaschinen durch ihre vertikale Spindelanordnung. Diese Anordnung ermöglicht es, dass die Schwerkraft die Spanabfuhr und den Kühlmittelfluss unterstützt. Dadurch wird der Bearbeitungsprozess effizienter. Die vertikale Ausrichtung ermöglicht dem Bediener außerdem eine bessere Sicht und einen leichteren Zugang zum Werkstück während des Einrichtens und des Betriebs.
Die Maschinen führen automatisierte Prozesse zur Bewältigung komplexer Fertigungsaufgaben durch. Sie verwenden computergesteuerte Automatisierungsmethoden und automatische Werkzeugwechsler sowie Konturenkontrolle, um Wiederholbarkeit zu gewährleisten. Der Produktionsprozess erreicht eine höhere Effizienz, was zu einer besseren Produktkonsistenz und kürzeren Lieferzeiten führt.
Es gibt eine breite Palette von Bearbeitungszentren. Sie unterscheiden sich durch ihre Achsen, Funktionsmöglichkeiten und andere Ausstattungsmerkmale.
Wie viele Achsen haben die VMC-Maschinen?
VMC-Maschinen haben in der Regel drei Achsen (x-, y- und z-Achse), wobei der Fräser in der z-Achse arbeitet.
Einige VMC-Maschinen können mit zusätzlichen Achsen aufgerüstet werden. Eine 4-Achsen-VMC-Maschine fügt eine Drehachse (normalerweise die A-Achse) hinzu, die eine Drehung entlang der X-Achse ermöglicht. Dadurch kann die Maschine vier Seiten eines Teils bearbeiten, ohne es neu positionieren zu müssen.
Für komplexere Teile sind 5-Achsen-VMC-Maschinen erhältlich. Diese fügen den drei linearen Achsen zwei Drehachsen hinzu. Ein vertikales Bearbeitungszentrum, das mit einem schwenkbaren Drehtisch ausgestattet ist, ermöglicht die Bewegung über die A- und B-Achse. Das Maschinenkonzept ermöglicht es, jedes Werkstückteil in einer einzigen Aufspannung zu erreichen.
Die Anzahl der Achsen wirkt sich direkt auf die Menge der Teile aus, die ein VMC herstellen kann. Mehr Achsen bedeuten komplexere Teile, aber auch höhere Maschinenkosten. Viele Betriebe verwenden 3-Achsen-VMCs für die meisten Arbeiten, da sie gängige Aufgaben gut bewältigen. Nur spezialisierte Branchen, die komplizierte Teile benötigen, investieren in der Regel in 5-Achsen-Maschinen.
Komponenten eines Vertikal-Bearbeitungszentrums
Rotierende Spindel
Die Frässpindel steht senkrecht auf dem Arbeitstisch. Sie dreht sich und nimmt Werkzeuge oder Werkstücke auf. Diese Welle dient als Positionshalter und Drehantrieb für die Werkstücke. Die Spindel fährt von oben an das Werkstück heran, um Zerspanungsarbeiten durchzuführen.
Arbeitstisch
Der Arbeitstisch ist flach und nimmt Werkstücke direkt oder mit Vorrichtungen wie Klemmen auf. Er bewegt sich entlang der X-Achse (links und rechts) und der Y-Achse (vorne und hinten). In Kombination mit der Z-Achse ermöglichen diese Bewegungen eine unbegrenzte Anzahl von Merkmalen in allen Bewegungsebenen.
Werkzeugwechsler
Der Werkzeugwechsler steigert die Produktivität der VMC. Er ermöglicht der Maschine die automatische Auswahl von Werkzeugen für verschiedene Aufgaben, vom Schruppen bis zum Feinbohren. Werkzeugwechsler gibt es als Scheibenwechsler (für weniger als 30 Werkzeuge) und als Kettenwechsler (für mehr als 30 Werkzeuge). Diese Automatisierung reduziert die Werkzeugwechselzeit und gewährleistet eine hohe Positioniergenauigkeit.
Drehbare Tische
Durch das Hinzufügen von Drehtischen wird eine einfache 3-Achsen-Fräsmaschine zu einer 4-Achsen- oder 5-Achsen-Maschine aufgerüstet. Diese Erweiterung ermöglicht die Bearbeitung komplexer Teile mit unterschiedlichen Oberflächen wie Turbinenschaufeln. Bei einigen Konstruktionen werden abgewinkelte Drehtische mit einem Winkel von 44,5 Grad verwendet, um die Steifigkeit bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung zu verbessern.
Kühlmittel-System
Die meisten VMCs verwenden Kühlmittelumlaufsysteme, um die Teile und Schneidwerkzeuge zu schmieren. Diese Systeme verwenden in der Regel Wasser, das mit löslichem Öl oder anderen Flüssigkeiten gemischt wird. Ein komplettes Kühlmittelsystem besteht aus Behältern, Pumpen, Filtern, Rohren, Düsen und Steuerventilen.
Abdeckungen/Vollverkleidungen
Die an den Maschinen angebrachten Abdeckungen minimieren die Menge an Material, die bei Fräsarbeiten verspritzt wird. Bearbeitungsgehäuse dienen dem Schutz der Arbeiter, die die Maschinen bedienen, und der Umgebung vor dem industriellen Prozess. Kontrollierte Abdeckungen halten sowohl das Kühlmittel als auch die Späne zurück.
Schnellladegeräte
Automatisierte Teileladesysteme und Wechseltische erhöhen die Produktivität von VMC, indem sie die Maschinenstillstandszeiten verringern. Diese Systeme ermöglichen es der Spindel, häufiger zu arbeiten, indem sie die Be- und Entladezeiten verkürzen.
Schnecke/Chip-Förderer
Schnecken und Späneförderer sammeln die Späne aus den Fertigungsbereichen und transportieren sie aus dem Arbeitsbereich heraus. Dadurch wird die Produktionseffizienz durch den Wegfall der Zeit für die manuelle Späneentsorgung gesteigert. Verschiedene Arten von Förderern mit Ketten- oder Schneckenmechanik sorgen für eine reibungslose Räumung der Bearbeitungsräume.
Vertikales vs. Horizontales Bearbeitungszentrum
Ausrichtung der Spindel
Bei vertikalen Bearbeitungszentren sind die Spindeln vertikal angeordnet. Das Werkstück liegt flach auf einem Tisch unter der Spindel. Bei dieser Konstruktion hilft die Schwerkraft, schwere Teile zu sichern. Die Position der horizontalen Bearbeitungszentren dreht sich parallel zum Boden. Das Werkstück befindet sich zwischen den Spindeln oder in einem Spannfutter entlang dieser horizontalen Achse.
Handhabung von Werkstücken
Vertikale Bearbeitungszentren eignen sich hervorragend für große, schwere Teile. Sie können Gewichte bis zu mehreren Tonnen bewältigen. Das Gewicht des Werkstücks drückt gerade nach unten in das Maschinenfundament. Dadurch entstehen keine außermittigen Belastungen für die Spindel. Horizontale Bearbeitungszentren eignen sich besser für längere, schlankere Teile wie Wellen und Rohre. Bei sehr schweren Teilen haben sie aufgrund der ungleichmäßigen Gewichtsverteilung Schwierigkeiten.
Platzbedarf
Vertikale Bearbeitungszentren beanspruchen weniger Platz. Ihr Design ist eher nach oben als nach außen gerichtet. Ein vertikales Bearbeitungszentrum kann die Hälfte der Stellfläche einer vergleichbaren horizontalen Maschine beanspruchen. Dies ist in engen Werkstätten von Bedeutung. Horizontale Bearbeitungszentren können in kleinen Räumen schwer zu bedienen sein.
Chip-Verwaltung
In horizontalen Bearbeitungszentren fallen die Späne aufgrund der Schwerkraft von selbst ab. Dies verbessert die Oberflächengüte und verringert den Werkzeugverschleiß. Da die Späne nicht von selbst abfallen, benötigen vertikale Bearbeitungszentren komplexere Späneabfuhrsysteme.
Kosten-Faktoren
Vertikale Bearbeitungszentren kosten in der Regel weniger als horizontale Modelle. Ihre Konstruktion und Wartung erfordern weniger Material und sind einfacher zu handhaben. Horizontale Bearbeitungszentren sind komplexer und schwer zu überwachen. Ihre Teile können verdeckt werden, und die Sicht auf das Projekt wird eingeschränkt.
Anwendungen von VMC-Maschinen
VMC-Maschinen sind in der Fertigungsindustrie weit verbreitet. Nachfolgend sind einige der Hauptanwendungen dieser Maschinen aufgeführt:
Luft- und Raumfahrtindustrie
VMC-Maschinen stellen wichtige Flugzeugteile her. Sie schneiden Turbinenschaufeln, Triebwerkskomponenten und Strukturteile mit engen Toleranzen. Diese Maschinen bearbeiten komplexe Formen, die für Rumpfteile und Fahrwerke benötigt werden. Die Luft- und Raumfahrt benötigt extreme Präzision, die VMCs durchgängig liefern. Ein einziger Fehler kann zu katastrophalen Ausfällen führen, daher verlassen sich die Hersteller bei der Qualitätskontrolle auf VMCs.
Automobilherstellung
Automobilhersteller verwenden VMCs zur Herstellung von Motorblöcken, Getriebegehäusen und Bremssystemen. Diese Maschinen schneiden komplexe Teile in einer Aufspannung, was Zeit spart. Kastenförmige Teile mit mehreren Hohlräumen, wie sie in Autos üblich sind, profitieren von der VMC-Bearbeitung. Motorblöcke erfordern präzise Bohr- und Plandrehvorgänge, die von VMC-Maschinen problemlos bewältigt werden können. Die Maschinen führen 60-95% Bearbeitungen in einer einzigen Aufspannung aus.
Produktion medizinischer Geräte
VMCs stellen medizinische Instrumente, Implantate und Prothesen her. Die Hersteller in der Medizinbranche erwarten hohe Präzision und Qualität der Endprodukte, da dies die Sicherheit der Patienten gewährleistet. Diese Maschinen fräsen Titan und andere biokompatible Materialien mit Präzision. Medizinische Geräte mit gekrümmten Oberflächen erfordern mehrachsige Bearbeitungsmöglichkeiten, die VMCs effektiv bieten. Private Hersteller von medizinischen Werkzeugen nutzen VMC-Maschinen wegen ihrer vielfältigen Möglichkeiten.
Elektronikindustrie
Die Herstellung von Leiterplatten und Steckverbindern erfordert die Herstellung von winzigen, präzisen Löchern und Kanälen. VMCs liefern präzise Bohrungen in empfindlichen Materialien. Die Maschinen führen komplexe Mustererstellung für die Herstellung elektronischer Komponenten durch. VMCs führen heikle Operationen aus, die für die Leiterplattenproduktion erforderlich sind. Mit Hochgeschwindigkeitsspindeln, die glatte Kanten erzeugen, können elektronische Bauteile mit hoher Geschwindigkeit hergestellt werden.
Formen- und Gesenkbau
VMCs zeigen außergewöhnliche Fähigkeiten bei der Herstellung von Spritzgießwerkzeugen und Stanzwerkzeugkomponenten. Die Maschinen stellen auf effiziente Weise komplexe Kavitäten her, die glatte, für Kunststoffteile geeignete Oberflächen bieten. Der Formenbau wird durch die Fähigkeit unterstützt, mit gehärteten Stählen zu arbeiten. Die von den Maschinen hergestellten Formteile erreichen präzise Abmessungen, die für die korrekte Platzierung der Bauteile erforderlich sind. VMCs ermöglichen es den Anwendern, Formkavitäten mit speziellen Maßkombinationen einschließlich versteckter Merkmale herzustellen.
Entwicklung von Prototypen
Neue Teile in der Versuchsproduktion profitieren von der Flexibilität der VMC. Die Software ermöglicht die schnelle Änderung von Programmen zwischen verschiedenen Produktversionen. Durch die Zoom-Funktion können Bediener mehrere Teile in verschiedenen Größen erzeugen. Die Produktionsvorbereitungszeit für neue Produkte wird kürzer. Die Kleinserienfertigung läuft auf VMCs effizienter, da sie für Prototyping-Prozesse von Vorteil sind.
Wie wählt man das richtige Bearbeitungszentrum für sein Projekt?
Vertikale Bearbeitungszentren sind zu unverzichtbaren Werkzeugen geworden, und es besteht kein Zweifel daran, dass ihre Auswahl in modernen Fertigungseinrichtungen wichtig ist. Die Auswahl der geeigneten VMC erfordert jedoch eine sorgfältige Prüfung Ihrer spezifischen Projektanforderungen.
Bei der Untersuchung von VMCs müssen die verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Maschinenfunktionen berücksichtigt werden. Die Maschine eignet sich für mehrere Arbeitsgänge, darunter Fräsen, Bohren, Gewindeschneiden und Ausbohren. Verschiedene Maschinen erfüllen bestimmte Funktionen, z. B. exakte Arbeiten oder anspruchsvolle Materialanforderungen.
VMCs erreichen eine verbesserte Fertigungsleistung durch ihr mehrachsiges Betriebssystem, das den Bedarf an Einstellungsanpassungen reduziert und somit die betriebliche Effizienz erhöht. Investoren müssen eine detaillierte Bewertung ihrer Projektspezifikationen durchführen, die sowohl die Abmessungen der Teile als auch die Materialarten, das Produktionsvolumen und die Toleranzanforderungen umfassen. BORUI CNC hat es sich zur Aufgabe gemacht, seine Kunden mit hochwertigen Vertikal-Bearbeitungszentren zu beliefern. Kontaktieren Sie uns heute für weitere Informationen oder Unterstützung.