Memilih Antara Pemesinan Horizontal dan Vertikal: Perbedaan Utama Dijelaskan

Ketika datang ke mesin milling dan bubut CNC, ada banyak detail yang membuat perbedaan signifikan dalam alur kerja Anda. Tidak ada satu mesin yang dapat menangani setiap operasi manufaktur yang mungkin jadi bijaksana untuk mencatat karakteristik yang paling cocok untuk operasi Anda.

Ada banyak perhitungan seperti ini yang harus diingat, tetapi salah satu perbedaan paling penting yang harus dibuat ketika memilih setup pemesinan adalah apakah konfigurasi harus vertikal atau horizontal.

Mesin pemesinan horizontal (HMCs) dan mesin milling vertikal (VMCs) berbeda dalam beberapa cara di luar orientasi mereka. Jenis milling ini memiliki komponen yang berbeda dan cocok untuk operasi pemotongan yang berbeda: sebagai aturan jempol, mesin milling horizontal dapat memotong groove dalam dengan getaran atau deformasi alat minimal, sementara mesin milling vertikal mungkin lebih baik untuk detail halus.

Artikel ini melihat perbedaan utama antara milling horizontal dan vertikal. Ini melihat manfaat dan keterbatasan setiap proses, mencantumkan beberapa mesin umum di pasar, dan menawarkan tips memilih antara milling horizontal dan vertikal.

Apa itu Mesin Milling Vertikal?

Mesin milling vertikal adalah mesin milling di mana spindle (yang memegang collet, yang kemudian memegang alat potong) diorientasikan secara vertikal. Ini adalah konfigurasi yang lebih umum untuk mesin milling CNC, dan dapat digunakan untuk milling, slotting, drilling, atau boring.

Mesin milling vertikal sebenarnya terdiri dari mayoritas mesin milling di seluruh industri seperti logam, yang dapat dikaitkan dengan biaya lebih rendah dibandingkan sistem Horizontal. Seperti yang namanya implikasikan, mesin milling vertikal memiliki orientasi vertikal pada kepala pemotong atau spindlenya. Spesifik kontrol milling dapat bervariasi dari mesin ke mesin.

Mesin milling vertikal populer mencakup rentang produk Integrex, VCN, dan VTC dari Mazak; seri VF, VR, dan Universal dari Haas (3ERP menggunakan model dari rentang VF dan Universal); FANUC ROBODRILL; dan rentang CMX V, DMV, dan NVX dari DMG MORI.

Dua jenis utama dari vertikal mills adalah turret mills dan bed mills.

Mesin milling turret

Dengan mesin milling turret, spindle tetap berada di tempat, sementara bagian bed dari mesin memegang material. Bed ini bergerak secara horizontal atau vertikal, memungkinkan mesin untuk memanipulasi posisi material ke dua arah. Turret mill adalah perangkat yang sangat serbaguna tetapi dapat terbatas oleh ukuran bagian yang dihasilkannya.

Mesin milling bed

Mesin milling bed memindahkan material sepanjang sumbu horizontal dengan spindle yang terbatas pada sumbu vertikal. Spindle dapat bergerak naik dan turun sesuai kebutuhan dan memproses material menjadi bentuk. Mesin milling bed memiliki rentang gerakan yang cukup baik, karena bagian spindle digabungkan dengan gerakan horizontal dari bed yang memungkinkan milling berbagai bentuk dan kedalaman.

Apa itu Mesin Milling Horizontal?

Sebuah mesin milling horizontal dapat melakukan banyak operasi yang mirip dengan vertikal mill, tetapi dikonfigurasi berbeda, dengan spindle diorientasikan secara horizontal. Lebih kokoh dan kuat dari vertikal mills, mesin ini dapat menangani operasi pemotongan yang kuat dan bagian berat.

Cutter milling horizontal mirip dengan blada gergaji lingkar sedikit, dengan perbedaan krusial bahwa mereka umumnya lebih tebal, lebih kecil dan bentuknya menawarkan milling yang lebih cepat daripada spindle di vertikal counterparts mereka.

Penggunaan arbor dan panjangnya juga dapat berarti bahwa mesin milling horizontal dapat menggunakan beberapa cutter pada saat yang sama.

Untuk operasi milling yang lebih kompleks, beberapa mesin milling horizontal memiliki rotary table, sehingga alat potong dapat mendekati workpiece dari sudut yang berbeda. Setup milling horizontal ini disebut universal table.

Mesin milling horizontal populer mencakup rentang produk FF, HCN, dan MEGA dari Mazak; seri EC dan Universal dari Haas (3ERP menggunakan Universal); dan rentang NH, NHX, dan i-Series dari DMG MORI.

Apa itu CNC Turning

Ketika datang ke turning centers CNC, sama seperti mesin milling, mereka juga dapat dibagi menjadi konfigurasi horizontal dan vertikal.

Turning Horizontal

Turning centers horizontal adalah jenis yang lebih prominent di sebagian besar industri. Mereka memiliki spindle yang diorientasikan secara horizontal, dengan alat dipasang di luar sisi tool holder. Ini membantu mereka memotong melintasi objek yang sedang diproses. Sama seperti milling counterpartnya, jenis turning center ini juga mendapat manfaat dari gravitasi saat menarik chip jauh dari workpiece.

Turning Vertikal

Turning centers vertikal juga disebut vertical turret lathes atau VTL. Turning centers vertikal dan horizontal sangat mirip tetapi konfigurasi dan bentuknya terbalik memungkinkan headstock untuk duduk di lantai dan faceplate untuk menjadi rotating table horizontal. Inverted vertical turning centers seperti yang biasa tetapi mereka memiliki posisi terbalik untuk spindle dan jaw chuck.

Pemesinan Vertikal – Keuntungan & Kerugian

Pemesinan vertikal paling berlaku untuk proyek di mana fokus utama dari objek pada satu sisi tertentu. Ini dapat berupa plat logam besar atau die tenggelam.

Keuntungan

1. Kesederhanaan: Mesin milling vertikal juga mendapat manfaat dari umumnya kurang kompleks daripada mesin milling horizontal, lebih murah dan lebih mudah digunakan dan dirawat karena alasan ini.
2. Fleksibilitas: Dengan machining centers vertikal ada beberapa variansi berdasarkan jenis. Turret mills umumnya terbatas pada proyek ukuran kecil karena bagaimana gerakan dua sumbu dapat menjadi tantangan dengan potongan material yang lebih besar. Di sisi lain, bed mills lebih cocok untuk proyek yang memerlukan workpiece lebih berat dan lebih besar (masih jauh kurang terampil dalam memproses item tersebut dibandingkan horizontal mills).
3. Footprint: Mesin milling vertikal memiliki footprint jauh lebih rendah daripada vertikal counterparts mereka. Ini, bersama dengan titik harga, membuatnya diinginkan untuk bengkel kecil. Mereka juga memiliki lebih banyak pengguna dan oleh karena itu memiliki pool yang lebih besar dari tukang mesin yang terampil.
4. Biaya: Mesin pemesinan vertikal lebih umum daripada horizontal dan lebih murah—baik dalam hal biaya mesin dan biaya pemeliharaan.
5. Detail: Mesin milling vertikal baik dalam memesin detail halus pada bagian dengan toleransi ketat.

Kerugian

Di mana VMCs kurang adalah kemampuan untuk memproduksi dalam volume dan kompleksitas yang lebih tinggi. Material yang lebih berat juga dapat menjadi masalah untuk operasi mesin milling vertikal karena mereka dapat lebih sulit untuk diangkat dan diturunkan.

1. Akses: Mesin milling vertikal unggul dalam milling satu wajah (mis. die tenggelam) tetapi kurang cocok untuk milling di semua sisi bagian, membutuhkan setup workholding baru.
2. Daya: Untuk bagian yang sangat besar dan berat, mesin milling vertikal dapat kesulitan, terutama turret mills yang perlu terus-menerus memindahkan workpiece.
3. Kecepatan: Vertikal mills akurat tetapi dapat lebih lambat daripada mesin milling horizontal ketika produksi volume tinggi diperlukan.

Pemesinan Horizontal – Keuntungan dan Kerugian

Meskipun titik harga lebih tinggi, mesin milling horizontal adalah pilihan yang lebih disukai untuk proyek yang lebih kompleks.

Keuntungan

Mesin ini lebih serbaguna dan dapat bekerja pada lebih banyak sisi dibandingkan vertikal. Mereka juga lebih baik untuk item yang lebih berat dan yang memotong satu atau lebih groove dengan material diinginkan. Horizontal mills memiliki kecenderungan yang lebih baik untuk membuat slot juga.

Manfaat lainnya adalah:

1. Daya: Stabilitas arbor memungkinkan potongan berat, memungkinkan pengosongan material cepat dalam bagian besar—bahkan dari material yang keras.
2. Kecepatan: Pengosongan material cepat menjadikan horizontal mills ideal untuk produksi volume tinggi (bagian yang relatif sederhana).
3. Gang milling: Mesin ini juga dapat memungkinkan cutter tambahan untuk berbagai aplikasi, terutama memasukkan groove secara lebih efisien. Pada horizontal mills tertentu, bed dapat diputar untuk memungkinkan milling pada banyak sudut alih-alih ketat pada bidang horizontal. Gerakan bed ini juga menambahkan sedikit lebih banyak fleksibilitas ke senjata mesin.
4. Chip clearance: Mesin milling horizontal juga memiliki evakuasi chip yang jauh lebih baik. Ini tersusun pada konfigurasi yang memanfaatkan gravitasi untuk biarkan chip jatuh. Selain itu, ini lebih conducive untuk finishing permukaan yang lebih baik dan umur alat yang lebih panjang.

Kerugian

Dalam hal kerugian, yang paling kritis adalah biaya yang lebih tinggi yang terkait dengan mesin milling horizontal.

1. Biaya: Biaya ini dapat setinggi 3 hingga 4 kali dari vertikal mills. HMCs mungkin juga lebih sulit untuk dipantau, dengan bagian yang terhalang dan pandangan proyek terbatas oleh desain.
2. Kompleksitas: Mesin milling horizontal dapat lebih sulit dioperasikan daripada vertikal mill.
3. Footprint: Mesin milling horizontal memakan lebih banyak ruang lantai daripada vertikal mills, yang membuatnya sulit diatur di mesin bengkel kecil.

Turning Horizontal – Keuntungan dan Kerugian

Turning centers horizontal sering cukup fleksibel dan memiliki bed yang lebih panjang, yang membuatnya lebih cocok untuk potongan panjang seperti poros. Ini memberikan utilitas dan fleksibilitas tambahan. Mereka juga dapat menggunakan bagian seperti bar feeders dan umumnya memiliki tailstocks, yang jarang untuk vertical lathes.

Turning centers horizontal telah ada lebih lama dan oleh karena itu mayoritas mesin dan ahli cenderung beroperasi dengan konfigurasi ini. Ini juga berarti ada kekayaan informasi yang lebih luas yang tersedia tentang mesin ini dan operasi spesifik mereka. Pemasok dan pelatihan cenderung menuju arah itu, yang dapat menjadi keuntungan dari mesin itu sendiri.

Mesin horizontal dapat terbatas. Saat memesin bagian pendek diameter besar, terutama jika mereka bagian berat, turning centers vertikal bekerja lebih baik. Aliran chip dan pembersihan juga merupakan masalah dengan konfigurasi horizontal.

Turning Vertikal – Keuntungan dan Kerugian

Konfigurasi ini sangat bermanfaat untuk memesin objek besar, berat dan pendek. Tarikan gravitasi ke bawah berkontribusi pada penempatan workpiece ke dalam work holding. Keuntungan lain adalah kehadiran gravitasi mengarahkan chip jauh dari workpiece dan ke dalam pan atau conveyor.

Banyak bagian mobil dilakukan secara vertikal dan biasanya dengan twin spindle. Satu manfaatnya adalah Anda memiliki gravitasi bekerja untuk Anda; saat Anda memasukkan bagian ke dalam chuck, itu duduk sendiri.

Memiliki spindle vertikal, alih-alih horizontal, memungkinkan spindle untuk didukung 360°, menghilangkan spindle droop dan meningkatkan bobot maksimum yang diizinkan pada spindle. Dukungan tambahan juga menyebarkan gaya pemotongan yang diciptakan oleh pemotongan berat dan atau terganggu. Menghilangkan spindle droop juga memungkinkan kemampuan untuk mencapai akurasi flatness dan perpendicularity bagian yang lebih baik.

Turning centers vertikal juga memiliki footprint jauh lebih rendah daripada saudara horizontal mereka, memungkinkan bengkel untuk mengoptimalkan ruang lantai. Kadang-kadang vertical lathe dapat mengambil setengah dari footprint dari horizontal lathe, yang dapat memberikan keunggulan di bengkel kecil.

Inverted vertical machines juga merupakan opsi karena mereka dapat memungkinkan otomatisasi bawaan yang tidak akan tersedia dengan horizontal. Di sini, spindle datang dan mengambil bagian, sedangkan dalam horizontal Anda membutuhkan robot atau gantry untuk memuatnya.

Chip dapat menjadi masalah untuk vertical lathes dan turning centers jika bagian yang diproses adalah cekung. Ini sering menghasilkan chip menjadi terjebak secara internal. Masalah lain yang bisa timbul adalah chip jatuh ke dalam spindle itu sendiri. Tindakan pelindung dan pengaman harus efisien.

Bagaimana memilih antara milling vertikal dan horizontal?

Pilihan milling vertikal vs horizontal mesin milling tergantung pada faktor-faktor seperti:

1. ukuran bagian
2. kompleksitas bagian
3. anggaran
4. kuantitas
5. ketersediaan mesin benghel
6. material

Sebagai aturan jempol, milling vertikal sering lebih baik untuk:

• bagian detail
• bagian yang hanya perlu pekerjaan di satu sisi,
• material lebih lunak
• bagian sehari-hari untuk yang ada anggaran terbatas

Milling horizontal lebih baik untuk:

• pengosongan material cepat
• bagian besar dan berat
• material lebih keras
• bagian yang perlu pekerjaan di banyak wajah
• operasi yang memerlukan alat potong custom atau spesialis

Dalam banyak kasus, mesin benghel akan mempertimbangkan proyek Anda dan menentukan peralatan terbaik untuk digunakan untuk milling.

Untuk informasi lebih lanjut tentang berbagai jenis mesin milling dan aplikasinya lihat panduan kami tentang apa itu CNC milling dan bagaimana cara kerjanya.

Catatan Akhir

Penting juga untuk diingat bahwa ada berbagai macam bagian tambahan dan kepala pemotong yang dapat digunakan untuk memodifikasi mesin horizontal untuk melakukan milling vertikal, atau sebaliknya. Ini dapat menjadi solusi yang lebih murah ketika satu jenis mesin menemukan hambatan yang mungkin.

Namun, sementara alat-alat ini hebat, mereka masih merupakan solusi terbatas dibandingkan dengan memiliki perangkat sebenarnya di tangan. Demikian pula, inverted vertical turning centers juga bisa menjadi sesuatu untuk dilihat, karena mereka dapat menambahkan otomatisasi tambahan ke dalam proses.

Semoga informasi yang kami berikan membantu. 3ERP menawarkan layanan pemesinan CNC milling dan CNC turning untuk prototipe cepat dan produksi. Hubungi insinyur kami jika Anda memerlukan saran manufaktur lebih lanjut.