Keyboard ALT + g to toggle grid overlay

深入了解立式和卧式铣床

Autodesk

CAM 编程

对于正在考虑选用铣床的机床车间操作员而言,必须弄清楚的一个基本配置相关问题是:选择立式还是卧式铣削?答案取决于业务性质,特别是要在车间进行的工作类型和工作量,还有成本、员工能力和设施本身。考虑好所有这些因素将有助于做出明智的决策。

立式铣床

在立式铣床中,主轴线呈垂直定向。铣刀固定在主轴中并绕轴线旋转。通常,通过延伸主轴或者升高或降低工作台能达到同样的效果,可以进行下刀切削和铣削。有两种立式铣床,即床身式铣床和刀塔铣床。

vertical-cnc-milling-machine

立式刀塔铣床的主轴保持固定,工作台在与主轴线平行和垂直的方向上移动来执行切削。它们通常会有一个凸起,以便铣刀按照与钻床极为类似的方式升高和降低。刀塔铣床提供了两种在垂直 (Z) 方向上进行切削的方法:升高/降低凸起和移动弯头。

在立式床身式铣床中,工作台仅垂直于主轴线移动,而主轴本身平行于轴线移动。

卧式铣床

在卧式铣床中,刀具安装在工作台的水平主轴上。许多卧式铣床还有一个内置转台,允许以不同的角度进行铣削;这称为万能工作台。尽管立式铣床中所用的立铣刀和其他类型的刀具可用于卧式铣床,但卧式铣床心轴上还装有平铣刀,称为侧铣刀和面铣刀,其横截面类似于圆锯,但通常更宽、直径更小。由于心轴能够很好地支撑平铣刀,而且平铣刀的横截面积大于立铣刀,因此可以进行重切削,从而提高了材料切削速率

horizontal-cnc-milling-machine

Fusion 360 CAM 产品经理 Angelo Juras 说:“纵观整个行业的普遍使用情况,您会发现,安装的大多数机床都是三轴立式铣床。这些机床易于安装,而且方便技术人员进入工作台。此外,如果您有工件或虎钳,装卸也很简单 - 您只需将零件放在工作台上,重力会让它放置到位。”

Juras 指出:“卧式铣床的主轴呈水平方向,这意味着安装工件的面处于垂直方向;因此,操作员在装卸时会更费力。但是,除了易于或难以使用之外,每种配置还各有一些其他的优缺点。”

铣床的优缺点

卧式铣床因其配置特性而具有更好的排屑力,因为重力作用让切屑只能往下落。这有助于改善表面光洁度并延长刀具的寿命。

Juras 评价道:“加工带深腔或挖槽的零件时,铣削过程中生成的所有切屑会掉落到一边。如果在立式铣床上处理同一零件,所有切屑会留在原处,可能会产生不利于刀具寿命管理和切屑流的切削情况。”

卧式机床还具有四轴“碑式夹具”功能。Juras 解释道:“卧式铣床的主轴指向水平方向,工作台呈水平状态;但它被设计用于螺纹安装孔或键槽,其上可以安装夹具或底座,这种结构被称为‘碑式夹具’。碑式夹具指向垂直方向,同时显示另一个轴线方向的工件。”在这种情况下,工件垂直于主轴。

据 Juras 所说,如果有人刚刚建立了一个机床车间,有 99% 的可能他们会从基本立式铣床入手,因为这类机床:

  • 轻松可用
  • 易于进入
  • 价格更低

Juras 说道:“通常,车间最开始会使用立式铣床。之后随着工作量增加,如果卧式铣床适合加工他们的零件,他们可以添加此类铣床。”

他回忆了自己过去运作机床车间的经历。他说:“开始时,我们加工一个零件需耗时 47 分钟。我们需要在立式铣床上执行 9 项独立的操作。最终,我购买了卧式铣床,9 项操作减少至 2 项。然后,我们在 22 分钟内就完成了零件加工。”

Juras 还讲述了自己在一家同时采用立式和卧式铣床的汽车制造商处从事研发工作的经历,阐述了自己的工作如何优化铣床配置:“我们希望实现组件的快速周转,针对每个组件,我们需要提出并解答一系列问题:它需要多快的速度?生产出零件需要多少项操作?设备的可用性如何?需要多少个?所有这些问题决定了我们是将零件放在立式铣床还是卧式铣床上。通常,在研发阶段,这取决于要加工的面数;但上下立式铣床往往更容易装卸。事物总是有利有弊。归根结底,一切取决于工件夹紧和定位。”

还有两个因素也使得从立式铣床入手极具吸引力,那就是培训和占用空间的大小。当今时代,制造商都急需寻觅合格的机械师,更多的机械师具备立式铣床经验,而卧式铣床方面的经验相对匮乏。一种工具能否充分发挥功效,很大程度上取决于操作人员,因此,卧式铣床除了成本更高(通常是立式铣床的三到四倍),车间所有者还必须考虑为之前没有使用过此类设备的人员提供培训所需的时间和资金投入。

此外,尤其是在房租高昂的地区,体积更小的立式铣床更占优势。Juras 表示:“我曾见过一些小型卧式铣床和大型立式铣床,但那属于个别现象。通常情况下,立式铣床占用的空间明显小于卧式铣床。”

铣床的最终注意事项

重申一下每种铣床配置的整体优势:

立式铣床

  • 成本明显更低。立式铣床的成本为 8 万美元,而卧式铣床的成本从 25 万到 40 万美元不等。因此,我们不难理解为何机床车间购买立式铣床的数量远超卧式铣床,并以每年 4 倍或以上的速度增长
  • 易于使用。更易于看清立式铣床内在执行什么操作
  • 更多机械师熟悉这项技术
  • 体积更小,占地面积更少

卧式铣床

  • 能够以更少的操作生产出更复杂的零件;可通过缩短多个操作的设置和定位时间来延长主轴的正常运行时间
  • 吞吐量更大。一台卧式铣床通常可以完成相当于 3 台或更多立式铣床的工作量
  • 可以改善排屑、改进完工件并延长刀具寿命

Juras 表示:“最终,这取决于具体工作和业务发展速度。最初购买立式铣床就好像购买您的第一辆车。您需要驾驶这辆车四处奔波以及上班等。工作一段时间之后,情况有所改善,您换了一台更好的车。机床车间的情况也是这样。当机库车间业务好转、得到更多认可时,它们将获得加工更多复杂零件的机会,开始批量生产并实现投资资本盈利,这时他们可能会发现需要添加或改为使用卧式铣床。”

当新资源可用时收到通知。
立即订阅
订阅最新资料
始终使用最新资源。