Насколько скорость ускоренного перемещения этого вертикального обрабатывающего центра сравнима со скоростью горизонтального обрабатывающего центра аналогичного размера?

Вертикальные обрабатывающие центры (VMC) и горизонтальные обрабатывающие центры (HMC) одинакового размера обычно обеспечивают одинаковые скорости ускоренного перемещения на бумаге — обычно от 30 до 60 м/мин на современных станках. — но реальная производительность значительно отличается из-за конструкции конструкции, ориентации оси и настройки заготовки. Для большинства стандартных 3-осевых VMC с диапазоном хода 500–800 мм скорость быстрого хода 36–48 м/мин типичны, в то время как сопоставимые HMC часто достигают 40–60 м/мин , а некоторые модели высокого класса превышают этот показатель. Разница особенно важна в условиях крупносерийного производства, где время, необходимое для резки, накапливается в течение тысяч циклов.

Что на самом деле означает скорость быстрого хода на практике

Скорость ускоренного хода — это максимальная скорость, с которой движутся оси станка, когда он не режется — во время смены инструмента, изменения положения или перехода к новому элементу. Оно измеряется в метрах в минуту (м/мин) или дюймах в минуту (дюйм в минуту) и напрямую влияет на общее время цикла, особенно в деталях со множеством функций или частой сменой инструмента.

Однако скорость ускоренного хода сама по себе не определяет производительность. Скорость ускорения и замедления (контроль рывков) , системы привода осей (шариковинтовая передача или линейный двигатель) и жесткость машины влияют на то, насколько эффективно машина достигает и поддерживает номинальную высокую скорость. Вертикальный обрабатывающий центр со скоростью 48 м/мин с плохим ускорением может обеспечить менее эффективную производительность, чем центр со скоростью 40 м/мин с превосходным управлением движением.

Типичные диапазоны скоростей ускоренного хода: VMC и HMC

В таблице ниже сравниваются скорости ускоренного хода для машин основных категорий и размеров ведущих производителей:

Как показано, высокопроизводительные HMC постоянно превосходят эквивалентные VMC по номинальной скорости ускоренного перемещения на 10–30% в том же классе обслуживания. Этот разрыв еще больше увеличивается, когда учитываются системы смены паллет, поскольку HMC могут загружать следующую заготовку во время обработки, что фактически полностью исключает время наладки из цикла.

Почему конструкция вертикального обрабатывающего центра ограничивает высокую скорость

В конфигурации вертикального обрабатывающего центра с колонной и шпиндельной головкой шпиндель размещается над заготовкой, при этом перемещение по оси Z обычно осуществляется шпиндельной головкой или столом. Такая вертикальная ориентация накладывает определенные механические ограничения:

• Гравитационная нагрузка по оси Z: Шпиндельная головка должна работать против силы тяжести или под действием силы тяжести по оси Z. Высокоскоростное движение по оси Z требует надежных систем противовеса, которые увеличивают вес и ограничивают достижимые высокие скорости.
• Консольная масса: На VMC с C-образной рамой нависающая конструкция колонны ограничивает агрессивное ускорение осей, не вызывая вибрации.
• Масса стола: Большие столы VMC, перевозящие тяжелые детали, увеличивают инерцию, напрямую снижая эффективное ускорение и, следовательно, реальную производительность ускоренного хода.

Напротив, в горизонтальном обрабатывающем центре используется горизонтальный шпиндель с поворотным столом оси B, управляющим ориентацией заготовки. Такая компоновка распределяет массу более симметрично, обеспечивая более агрессивное движение оси и, во многих случаях, более высокие устойчивые скорости быстрого перемещения.

Где вертикальный обрабатывающий центр по-прежнему выигрывает по эффективности цикла

Несмотря на в целом более низкие характеристики быстрого хода, Вертикальный обрабатывающий центр имеет явные преимущества в конкретных производственных условиях:

Одноустановочные детали с простой геометрией

Для плоских пластин, кронштейнов и деталей, требующих обработки только с одной стороны, более низкая скорость VMC не имеет значения — расстояния перемещения короткие, а смена инструмента нечастая. Более низкая стоимость VMC и более простое крепление делают его более эффективным выбором.

Производство малых и средних объемов

В цехах, где обрабатываются партии из 10–100 деталей, разрыв в производительности между VMC и HMC редко бывает достаточно большим, чтобы оправдать более высокие капитальные затраты HMC — обычно в 2-4 раза дороже для эквивалентного размера путешествия. Современный вертикальный обрабатывающий центр стоимостью 80 000–150 000 долларов США экономически эффективно конкурирует с HMC стоимостью 300 000–600 000 долларов США в большинстве рабочих процессов цеха.

Высокие или большие заготовки

VMC обеспечивают превосходный зазор для высоких заготовок, поскольку шпиндель приближается сверху. Горизонтальный шпиндель горизонтального обрабатывающего центра ограничивает эффективную высоту деталей, которые он может разместить без специального крепления.

Когда разница в скорости ускоренного хода становится узким местом производства

Разница в скорости ускоренного перемещения между вертикальным обрабатывающим центром и горизонтальным обрабатывающим центром становится настоящим узким местом при следующих условиях:

1. Высокая сложность детали: Детали с 50 траекториями инструмента, требующие частого изменения положения, увеличивают временные затраты на медленный ускоренный ход в каждом цикле.
2. Многосторонняя обработка: Когда заготовка требует обработки с 4–5 сторон, HMC с поворотным палетным столом выполняет работу за один установ; VMC требует нескольких настроек, каждая из которых увеличивает время фиксации и перемещения.
3. Крупносерийное производство (1000 деталей/месяц): Даже 10-секундное сокращение времени цикла на деталь равно экономия более 166 машино-часов в месяц при таком объеме — значительный прирост пропускной способности.
4. Автоматическая или автоматическая обработка: HMC с устройствами смены паллет обеспечивают непрерывную работу с минимальным вмешательством оператора, что делает их более высокую скорость ускоренного перемещения частью более широкого преимущества автоматизации по сравнению со стандартными VMC.

Ключевые факторы, подлежащие оценке за пределами номинальной скорости

При сравнении вертикального обрабатывающего центра с горизонтальным обрабатывающим центром по характеристикам ускоренного хода не полагайтесь исключительно на номинальное значение м/мин. Оцените эти дополнительные параметры:

• Скорость ускорения (G-сила): Машина, ускоряющаяся с ускорением 0,5G, достигает высокой скорости быстрее, чем машина с ускорением 0,3G, даже если обе имеют скорость 48 м/мин. Проверьте характеристики для этого значения.
• Система привода: Линейные моторные приводы (присутствующие на VMC премиум-класса, таких как Makino V56i) обеспечивают более быстрое ускорение и более высокую точность позиционирования, чем традиционные системы с шарико-винтовой парой.
• Время ATC от чипа к чипу: При этом измеряется общее время смены инструмента, включая быстрое перемещение к месту смены инструмента, что является более реалистичным показателем производительности, чем просто высокая скорость.
• Время смены поддона: Для HMC время смены поддонов (обычно 10–20 секунд) должно сочетаться со скоростью ускоренного перемещения при расчете эффективного времени цикла.

Скорость ускоренного перемещения вертикального обрабатывающего центра составляет обычно на 10–30% ниже чем аналогичный горизонтальный обрабатывающий центр того же класса размеров, но эта разница приводит только к значительной потере производительности в сценариях производства больших объемов, многогранных или сложных деталей. Для большинства мастерских, подрядных производителей и предприятий по производству прототипов более низкая стоимость Вертикального обрабатывающего центра, простота настройки и достаточная высокая скорость делают его более практичным и экономичным выбором. Инвестируйте в более высокую скорость перемещения HMC только тогда, когда объем вашего производства и сложность детали могут полностью оправдать значительно более высокие капитальные затраты.