Fresagem e torneamento horizontal versus vertical:quais são as diferenças?

Quando se trata de fresadoras e tornos CNC, existem muitos detalhes que fazem uma diferença significativa no seu fluxo de trabalho. Nenhuma máquina pode lidar com todas as operações de fabricação possíveis, por isso é aconselhável observar as características que seriam mais adequadas às operações de cada um.

Existem muitos cálculos desse tipo a serem lembrados, mas uma das distinções mais importantes a serem feitas quando se trata de escolher uma configuração de usinagem é se a configuração deve ser vertical ou horizontal.

Centros de usinagem horizontal (HMCs) e fresadoras verticais (VMCs) diferem de várias maneiras além de sua orientação apenas. Os dois tipos de fresas têm componentes diferentes e são adequados para diferentes operações de corte:como regra geral, uma fresadora horizontal pode cortar ranhuras profundas com vibração ou deformação mínima da ferramenta, enquanto uma fresadora vertical pode ser melhor para detalhes finos.

Este artigo analisa as principais diferenças entre fresadoras horizontais e fresadoras verticais. Ele analisa os benefícios e limitações de cada processo, lista algumas máquinas comuns no mercado e oferece dicas sobre como escolher entre fresamento horizontal e vertical.

O que é uma Fresadora Vertical?

Uma fresadora vertical é uma fresadora na qual o fuso (que segura a pinça, que por sua vez segura a ferramenta de corte) é orientado verticalmente. É a configuração mais comum para uma fresadora CNC e pode ser usada para fresamento, rasgo, furação ou mandrilamento.

Fresadoras verticais na verdade, compreendem a maioria das máquinas de fresagem em indústrias como a metalurgia, o que pode ser atribuído aos seus custos mais baixos em comparação com os sistemas horizontais. Como o nome indica, as fresadoras verticais têm uma orientação vertical em sua cabeça de corte ou fuso. As especificidades dos controles de fresamento podem variar de máquina para máquina.

As fresadoras verticais populares incluem as linhas de produtos Integrex, VCN e VTC da Mazak; as séries VF, VR e Universal da Haas (3ERP usa modelos da linha VF e Universal); o FANUC ROBODRILL; e as gamas CMX V, DMV e NVX de DMG MORI.

Os dois principais tipos de moinhos verticais são moinhos de torre e moinhos de leito.

Máquina de fresagem de torre

Com fresadoras de torre, o fuso permanece fixo no lugar, enquanto a parte do leito da máquina mantém o material. Esta cama se move horizontalmente ou verticalmente, permitindo que a máquina manipule a posição do material em ambas as direções. O moinho torre é um dispositivo extremamente versátil, mas pode ser limitado pelo tamanho das peças que produz.

Fresadora de leito

As fresadoras de leito movem os materiais ao longo do eixo horizontal com um fuso restrito ao eixo vertical. O fuso pode se mover para cima e para baixo conforme necessário e processar o material em forma. As fresadoras de leito possuem uma amplitude de movimento bastante boa, pois a parte do fuso combina com o movimento horizontal do leito permitindo a fresagem de uma grande variedade de formas e profundidades.

O que é uma fresadora horizontal?

Uma fresadora horizontal pode realizar muitas operações semelhantes a uma fresadora vertical, mas é configurada de forma diferente, com o fuso orientado horizontalmente. Mais robustas e robustas que os moinhos verticais, essas máquinas podem lidar com operações de corte potentes e peças pesadas.

Os cortadores do moinho horizontal lembram um pouco a lâmina de uma serra circular, com uma diferença crucial sendo que eles geralmente são mais grossos, menores e sua forma oferece um fresamento mais rápido do que os fusos em suas contrapartes verticais.

O uso do mandril e seu comprimento também podem significar que uma fresadora horizontal pode usar várias fresas ao mesmo tempo.

Para operações de fresamento mais complexas, algumas fresadoras horizontais possuem mesa rotativa, de modo que a ferramenta de corte pode se aproximar da peça de trabalho de diferentes ângulos. Essa configuração de fresamento horizontal é chamada de mesa universal.

As fresadoras horizontais populares incluem as linhas de produtos FF, HCN e MEGA da Mazak; as séries EC e Universal da Haas (3ERP usa o Universal); e as gamas NH, NHX e i-Series da DMG MORI.

O que é Torneamento CNC

Quando se trata de centros de torneamento CNC , assim como as fresadoras, elas também podem ser divididas em configurações horizontais e verticais.

Giro horizontal

Centros de torneamento horizontais são o tipo mais proeminente na maioria das indústrias. Possuem fuso orientado horizontalmente, com ferramentas montadas na lateral do porta-ferramentas. Isso os ajuda a cortar o objeto que está sendo processado. Assim como a contraparte de fresamento, esse tipo de centro de torneamento também se beneficia da gravidade, pois afasta os cavacos da peça de trabalho.

Torneamento Vertical

Centros de torneamento verticais também são chamados de tornos de torre vertical ou VTL. Os centros de giro vertical e horizontal são muito semelhantes, mas sua configuração e forma são invertidas, permitindo que o cabeçote fique no chão e o painel frontal se torne uma mesa rotativa horizontal. Os centros de torneamento verticais invertidos são como os regulares, mas possuem posições invertidas para o fuso e o mandril de mandíbula.

Usinagem Vertical – Prós e Contras

A fresagem vertical é mais aplicável a projetos onde o foco principal do objeto em questão está em um determinado lado. Isso pode ser algo como uma grande placa de metal ou um molde de afundamento.

Vantagens

1. Simplicidade: As fresadoras verticais também têm a vantagem de serem geralmente menos complexas do que as fresadoras horizontais, sendo mais baratas e fáceis de usar e manter por esse motivo.
2. Versatilidade :Com centros de usinagem verticais existem algumas variações com base no tipo que é. Os moinhos de torre geralmente são limitados a projetos de tamanho menor devido à forma como o movimento de dois eixos pode ser desafiador com peças maiores de material. Em contraste, os moinhos de leito são mais adequados para projetos que exigem peças maiores e mais pesadas (mas ainda muito menos proficientes no processamento desses itens quando comparados aos moinhos horizontais).
3. Pegada: As fresadoras verticais têm uma pegada muito menor do que suas contrapartes verticais. Isso, juntamente com o preço, os torna desejáveis ​​para lojas menores. Eles também têm mais usuários e, portanto, têm um grupo maior de maquinistas qualificados.
4. Custo :Os centros de fresagem verticais são mais comuns que os horizontais e são mais baratos, tanto em termos de custo de máquina quanto de manutenção.
5. Detalhes :As fresadoras verticais são boas para fresar recursos finos em peças com tolerâncias apertadas.

Desvantagens

Onde faltam VMCs é a capacidade de produzir em maiores volumes e complexidades. Materiais mais pesados ​​também podem ser um problema para as operações da fresadora vertical, pois podem ser mais difíceis de levantar e abaixar.

1. Acesso :Uma fresadora vertical se destaca no fresamento de face única (por exemplo, matrizes de afundamento), mas é menos equipada para fresar em todos os lados de uma peça, exigindo uma nova configuração de fixação.
2. Potência :Para peças muito grandes e pesadas, as fresadoras verticais podem ter dificuldades, especialmente as fresadoras de torre que precisam mover constantemente a peça.
3. Velocidade :As fresadoras verticais são precisas, mas podem ser mais lentas do que uma fresadora horizontal quando é necessária uma produção de alto volume.

Fresagem horizontal – prós e contras

Apesar do preço mais alto, as fresadoras horizontais são a escolha preferencial para projetos mais complexos.

Vantagens

As máquinas são mais versáteis e podem trabalhar em mais lados que as verticais. Eles também são melhores para itens mais pesados ​​e aqueles que cortam uma ou mais ranhuras com um material é desejável. Os moinhos horizontais também têm uma melhor propensão para criar ranhuras.

Outros benefícios são:

1. Poder :A estabilidade do mandril permite cortes pesados, permitindo a remoção rápida de material em grandes seções, mesmo de materiais duros.
2. Velocidade :A remoção rápida de material torna as fresas horizontais ideais para produção de alto volume (de peças relativamente simples).
3. Moagem de grupo :As máquinas também podem permitir fresas extras para várias aplicações, particularmente inserindo ranhuras com mais eficiência. Em certas fresadoras horizontais, os leitos podem ser girados para permitir a fresagem em vários ângulos, em vez de estritamente em um plano horizontal. Esse movimento da cama também adiciona um pouco mais de versatilidade ao arsenal da máquina.
4. Liberação de chip: As fresadoras horizontais também têm uma evacuação de cavacos muito melhor. Isso se resume à configuração que faz uso da gravidade para deixar os cavacos caírem. Além disso, isso é mais propício para um melhor acabamento superficial e maior vida útil da ferramenta.

Desvantagens

Em termos de desvantagens, a mais crítica são os maiores custos associados com fresadoras horizontais.

1. Custos :Esses custos podem ser de 3 a 4 vezes maiores que os dos moinhos verticais. Os HMCs também podem ser mais difíceis de monitorar, com peças obstruídas e a visão do projeto limitada pelo design.
2. Complexidade :uma fresadora horizontal pode ser mais difícil de operar do que uma fresadora vertical.
3. Pegada :uma fresadora horizontal ocupa mais espaço do que as fresadoras verticais, o que dificulta a instalação em oficinas menores.

Torneamento horizontal – prós e contras

Os centros de torneamento horizontais costumam ser bastante flexíveis e possuem leitos mais longos, o que os torna mais adequados para peças mais longas, como eixos. Isso lhes dá utilidade e versatilidade adicionais. Eles também podem usar peças como alimentadores de barras e geralmente possuem contrapontos, que são raros em tornos verticais.

Os centros de torneamento horizontais existem há mais tempo e, portanto, a maioria das máquinas e especialistas tendem a operar com essa configuração. Isso também significa que há uma maior riqueza de informações disponíveis sobre essas máquinas e suas operações específicas. A contratação e o treinamento tendem, assim, a se direcionar para isso, o que pode ser uma vantagem da própria máquina.

As máquinas horizontais podem ser limitadas. Ao usinar peças curtas de grande diâmetro, especialmente se forem peças pesadas, os centros de torneamento verticais funcionam melhor. O fluxo e a limpeza de cavacos também são um problema nas configurações horizontais.

Torneamento Vertical – Prós e Contras

Esta configuração é particularmente vantajosa para a usinagem de objetos grandes, pesados ​​e curtos. A tração descendente da gravidade contribui para a colocação da peça de trabalho no suporte de trabalho. Outra vantagem é que a presença da gravidade direciona os cavacos para longe da peça de trabalho e para dentro da panela ou transportador.

Muitas peças de automóveis são feitas verticalmente e normalmente com um fuso duplo. Um benefício disso é que você tem a gravidade trabalhando para você; quando você coloca a peça no mandril, ela se encaixa.

Ter o fuso na vertical, em oposição à horizontal, permite que o fuso seja apoiado em 360°, eliminando a queda do fuso e aumentando o peso máximo permitido no fuso. O suporte adicional também dissipa as forças de corte criadas pelo corte pesado e/ou interrompido. A eliminação da inclinação do fuso também permite recursos para obter melhores precisão de planicidade e perpendicularidade da peça.

Os centros de torneamento verticais também ocupam um espaço muito menor do que seus irmãos horizontais, permitindo que as oficinas otimizem o espaço físico. Muitas vezes, um torno vertical pode ocupar metade do espaço de um torno horizontal, o que pode dar uma vantagem em lojas menores.

As máquinas verticais invertidas também são uma opção, pois podem permitir automação integrada que não estaria disponível com a horizontal. Aqui, o fuso vem e pega a peça, enquanto na horizontal você precisa de um robô ou pórtico para carregá-la.

Os cavacos podem representar um problema para tornos verticais e centros de torneamento se a peça que está sendo processada for côncava. Isso geralmente faz com que os chips fiquem presos internamente. Outro problema que pode surgir é o dos cavacos caindo no próprio fuso. As medidas de proteção e guarda devem ser eficientes.

Como escolher entre fresagem vertical e fresagem horizontal?

A escolha da fresadora vertical versus fresadora horizontal se resume a fatores como:

1. tamanho da peça
2. complexidade da parte
3. orçamento
4. quantidade
5. disponibilidade da loja de máquinas
6. materiais

Como regra geral, fresamento vertical geralmente é melhor por:

• peças detalhadas
• peças que só precisam ser trabalhadas em um lado,
• materiais mais macios
• peças do dia a dia para as quais há um orçamento limitado

O fresamento horizontal é melhor por:

• remoção rápida de material
• peças grandes e pesadas
• materiais mais difíceis
• peças que precisam ser trabalhadas em várias faces
• operações que exigem ferramentas de corte personalizadas ou especializadas

Em muitos casos, uma oficina mecânica considerará seu projeto e determinará o melhor equipamento a ser usado para fresamento.

Para mais informações sobre os diferentes tipos de fresadoras e suas aplicações consulte nosso guia sobre o que é fresagem CNC e como funciona.

Nota final

Também é importante ter em mente que também existem vários tipos de peças complementares e cabeçotes de corte que podem ser usados ​​para modificar uma fresadora horizontal para fazer fresamento vertical ou vice-versa. Isso pode servir como uma solução mais barata quando um tipo de máquina se depara com um possível obstáculo.

No entanto, embora essas ferramentas sejam ótimas, elas ainda são uma solução limitada em comparação com o dispositivo real à mão. Da mesma forma, centros de torneamento verticais invertidos também podem ser algo a ser observado, pois podem adicionar automação adicional ao processo.

Espero que as informações que fornecemos ajudem. A 3ERP oferece serviços de fresamento CNC e serviços de torneamento CNC para prototipagem e produção rápidas. Entre em contato com nossos engenheiros se precisar de mais sugestões de fabricação.