立式銑削中心:基礎知識、用途和比較

藍白色立式銑削中心的圖片

立式銑削中心

立式銑削中心是最常見的加工中心類型之一,是現代製造業的核心,是一種高效多功能的機器。該加工中心以其垂直主軸定位而聞名,可切割和成型各種類型和尺寸的材料。 

立式銑削中心通常採用 3 軸或 5 軸設計,並配備多種便利功能,包括 主軸轉速 旋轉、整合式冷卻系統、自動換刀裝置以及堅固可靠的製造材料。這些特性以及其他特性使此工具機適用於眾多需要高品質加工零件和短生產時間的製造工廠。 

CNC 加工中心 普羅林科技 為各行各業提供精準的零件。汽車、航空航太、電子和醫療產業在零件製造方面高度依賴這項技術。 

因此,考慮到立式銑削中心的動態性能和久經考驗的可靠性,選擇立式銑削中心來加工零件是一個絕佳的選擇。在本文中,我們將深入探討這類工具機的基礎知識,並著重於其應用、類型和功能。 

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什麼是立式銑削中心?

立式銑削中心 (VMC) 是一種具有垂直主軸方向的 CNC 銑床類型。 

各種特性使 VMC 能夠執行許多功能,其中最顯著的是旋轉工作台、CNC 技術和自動換刀裝置 (ATC)。 

與旋轉工作台整合後,立式加工中心 (VMC) 性能強勁。加工過程的效率、多功能性和精度都達到了極高的水平。這種類型的工作台使銑削中心能夠一次完成複雜的多面銑削。 

直立式加工中心還配備了數控技術,這大大增強了多軸切削刀具的操控能力。借助此技術,可以加工孔、槽、形狀以及許多其他3D特徵。 

當然,ATC是立式銑削中心的支柱之一。 ATC使機器能夠快速且有效率地更換切削刀具,從而縮短循環時間並提高製造效率。  

 

立式加工中心的角色是什麼?

雖然銑削是主要功能,但該機器還設計用於執行其他幾項功能,包括 CNC加工服務;

  • 鑽孔 
  • 竊聽 
  • 鏜
  • 雕刻 
  • 一些轉折 
  • 有限齒輪切削 

VMC 上的銑刀在金屬塊的凹陷部分形成精密孔

立式銑削中心的加工過程

 

立式銑削中心的工作原理

立式銑削中心的工作原理很簡單,主軸上的切削刀具與工作台上的工件嚙合。主要步驟概述如下。

步驟1:設定機器

在 VMC 上開始加工作業之前,請清除工作台上的任何碎屑、冷卻液殘留物、污垢等。將工件安裝在工作台上並進行必要的調整。 

步驟2:CNC編程 

如果立式銑削中心採用 CNC 控制,則需要透過控制面板載入程式碼。因此,在這一步驟中 G代碼和M代碼 已新增用於該操作的 

CNC 螢幕快照影像,在黑色背景下顯示不同顏色的銑削程式碼

加工程式碼

立式銑削有許多程式碼,包括平面選擇指令、點定位和高速 深孔鑽削。不要擔心這個,經驗豐富的機械師/程式設計師可以毫無問題地創建程式。 

此外,現代 VMC 具有對話式程式設計功能,因此機械師無需輸入代碼。 

第 3 步:工具選擇 

由於立式銑削中心可以完成許多工序,因此刀具選擇是加工過程中至關重要的一環。通常,銑刀包括立銑刀、面銑刀、板坯銑刀和粗加工立銑刀。 

考慮這些刀具類型以及其他適用於您的垂直加工中心 (VMC) 的刀具類型,並選擇最合適的刀具。除了刀具材料外,其他導引因素還包括刀具直徑、刀具塗層和螺旋角。 

步驟4:調整切割參數

為了達到 VMC 所需的切割精度,必須調整所有相關的切割參數 - 進給速率、切割速度、角度等。 

整體而言,這些調整應基於切削刀具的類型、表面光潔度要求、工件材料和機器監控系統等。 

步驟5:銑削過程

在此階段,立式加工中心執行加工指令,嚴格遵循程序。從機械師的站立位置來看,承載工件的工作台沿著X軸左右移動。工作台的前後移動則由Y軸完成。 

這些工作台運動、進給速度和切削深度等切削參數的組合產生了預期的最終零件的尺寸和形狀。 

第 6 步:質量控制 

立式銑削完成後,加工後的零件將接受品質檢查,以確保其符合所有設計和標準要求。如果檢驗流程有需要,零件可以調整或完全重做。 

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立式銑削中心的部件

上面描述的立式銑削中心的工作原理提到了一些組件,它們與其他組件一起組合以實現加工操作。讓我們深入了解VMC的具體部件,包括主軸、工作台和自動換刀裝置(ATC)。 

立式銑削中心的標記圖

立式銑削中心

工作台

這是一個固定工作台,用於在加工過程中固定工件。現代立式加工中心的工作台具有自動化功能,可實現橫向和線性移動。 

旋轉桌

除了標準工作台外,立式銑削中心還可配備旋轉工作台。這些功能為選配,但在工件多面加工和複雜的多軸加工方面,它們可顯著提昇機床的性能。 

立式銑削中心剖面圖,顯示旋轉/傾斜工作台

旋轉/傾斜台

冷卻系統 

本系統包含工具機的切削液供給系統。它不僅對冷卻工件和切削刀具,而且對增強排屑效果也起著重要作用。 

自動門操作機構

自動門操作機構是立式銑削中心的安全機制之一。它還能促進整台工具機的自動化,並透過更快的自動化循環提高生產效率。它透過編程命令和執行器的組合來工作。 

自動托盤交換系統(APC)

托盤是立式銑床中可互換且可移動的部件,用於在裝卸過程中移動成品或毛坯零件。優質的垂直加工中心配備自動托盤交換系統,以最大程度地減少停機時間。 

主軸部分

垂直加工中心的主軸區域由主軸本身、動力鎖、馬達以及其他部件組成。其基本功能是固定切削刀具並以所需的速度旋轉。 

根據 VMC 的設計,主軸的馬達系統可以直接或間接連接到主軸。 

自動換刀裝置(ATC)

自動換刀系統無需手動更換刀具,從而提高了加工效率。該機構有鏈條式和滾筒式兩種設計。 

垂直加工中心刀具更換器,刀具朝下排列在編號的圓盤轉盤上

自動換刀裝置

鍊式ATC設計包含鏈條、鏈輪和鎖緊機構。鼓式ATC設計的特色是採用鼓式刀庫。鼓式刀庫的刀具數量較少,但換刀速度相對較快。 

 

立式銑削中心的應用與用途

透過上述對立式加工中心(VMC)主要零件的介紹,我們很容易理解這些工具機的廣泛應用。這些令人難以置信的加工工具機廣泛應用於精密工具、汽車、航空航太和許多其他行業。 

這些應用再次證明了垂直加工中心在快速成型、複雜金屬加工和大規模製造相關關鍵零件製造中的應用價值。許多供應商和最終用戶 探索 CNC 加工及其優勢 與 VMC 相關,並選擇將其用於以下應用”

  • 精密模具 

精密加工是指在輪廓和型腔上鑽孔,例如快速加工、模具製造和壓模製造。這些工藝廣泛使用立式加工中心 (VMC) 進行精密銑削,以幫助製造所需的產品。 

  • 汽車產業 

立式銑床尤其適用於加工汽車產業中形狀獨特的曲面部件。無論是鋼、鋁或其他任何材質,此技術都能生產進氣歧管、懸吊零件和引擎支架等汽車零件。 

使用垂直加工中心 (VMC) 生產的精密加工汽車懸吊零件

CNC銑削汽車懸吊零件 

  • 航空航天業

立式加工中心 (VMC) 的多功能性、成本效益和精度對於航空航天工業至關重要,因為該行業以複雜零件為主。不同尺寸和設計的飛機框架和引擎零件是製造商青睞這種加工技術的部分領域。 

  • 醫用器材 

現代醫療設備產業是精準與品質的象徵。要滿足這項要求,沒有比使用多功能、精準且可靠的技術——立式加工中心 (VMC) 更好的方法了。 

此方法廣泛用於生產植入物、手術器械、義肢和許多其他醫療器械,使用不銹鋼和鈦等材料。 

醫療用 CNC 加工塑膠和金屬零件,部分在立式銑削中心加工

醫療零件

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CNC 和 VMC 之間有什麼區別?

有些人,尤其是第一次尋找VMC服務的人,很容易混淆這兩個術語。雖然CNC和VMC在機械加工領域很常見,但它們指的是完全不同的東西。

CNC 指的是電腦數控,它是自動化機械加工的一個基本概念。許多類型的機器都具備 CNC 功能,其中包括 VMC(垂直加工中心)。 

 

VMC 和 HMC 哪個比較好?

在討論了立式銑削中心的幾個方面以及VMC和HMC之間的差異之後,值得一提的是,該工具機與臥式工具機相比如何。差異體現在配置、功能、加工效率以及其他一些方面。 

這種比較很重要,因為不同的設計適合不同的製造需求。下面的比較表更生動地概述了每種設計:

Property  立式加工中心 水平加工中心
主軸設計  上下 左右 
設定和應用  易於設置,適合快速加工作業 設定要求相對較高;適合較複雜的工作
CNC加工效率  支援小批量、簡單的加工作業 可以輕鬆處理大量複雜的工作
工具存取 基本上為 3 軸構建,但旋轉附件允許擴展  4 個或更多軸,因此更加動態 
空間要求 緊湊的設計 更大的空間需求
最佳用例 生產量更小,幾何形狀更簡單 多面加工,更大產量

從立式銑削中心與水平銑削中心的表格可以看出,兩種機器的設計在許多方面有所不同,包括主軸方向、空間要求、生產量和加工零件的複雜性。 

4 軸臥式銑削中心圖,顯示標示的進給軸、旋轉 B 軸工作台和核心結構部件。

臥式銑削中心

進一步閱讀: 3軸與5軸CNC

 

立式加工中心的優點和缺點是什麼?

立式加工中心易於安裝,加工精度高,這也是中小型製造工廠青睞此技術的原因。立式加工中心通常比水平加工中心更經濟實惠,但臥式加工中心更適合加工更重、更大的工件。 

以下是 VMC 的優點總結;

  • 在設置和加工過程中更容易訪問
  • 更緊湊的設計
  • 更實惠 
  • 更小的工件更精確

VMC 的缺點是;

  • 不太適合較大的部件
  • 晶片管理不佳 
  • 主軸功率較小

 

選擇最佳立式銑削中心

比較立式銑削中心與水平銑削中心後,您現在可以查看以下因素 中國CNC加工服務 供應商在選擇理想機器時需要考慮的因素包括原材料類型、生產量、零件複雜性和公差要求。

原料 

CNC加工參數因材料而異,因此我們必須考慮每次設定中的差異。在考慮立式加工中心的產能時,必須考慮以下因素: 機械加工性 待加工材料。

例如,加工鋁材時,切削力和主軸轉速與加工淬硬鋼時明顯不同。加工淬硬鋼時,需要較低的轉速,而加工鋁材時,則需要較高的轉速。 切削速度. 

立式銑削中心旋轉工作台上具有複雜幾何形狀和兩個圓形凹槽的鋁製零件

銑削鋁工件

生產量 

立式加工中心 (VMC) 的生產量決定了特定工序中應使用哪種類型的垂直加工中心。例如,如果要加工數百個引擎缸體,理想的配置是配備自動門和刀具切換裝置的垂直加工中心——這可以減少人工幹預,提高效率。

大型白色立式銑削中心,這種類型通常配備多個主軸,用於大量生產

大型立式銑削中心

對於更少的零件,更靈活的設備 小批量數控加工 可以輕鬆完成工作,即使夾具和工具更換需要手動操作。 

零件複雜度 

在加工高度複雜的零件時,選擇垂直加工中心 (VMC) 至關重要。與常見的 五軸機,更先進的 5 軸版本更受歡迎,因為它可以輕鬆切割輪廓、底切、凹槽等。

加工摩托車引擎外殼時就是這種情況,這需要大量的多面加工。 

公差要求 

水平 工具校準不同立式銑削中心的強度、堅固性和穩定性可能有所不同。這意味著您遇到的每台機器的公差性能都不相同。 

當精確要求是首要考慮因素時,例如對於航空航太支架,VMC 的選擇就很重要。 

閱讀: 以及 熱塑性塑膠的CNC加工

立式銑床的安全規則是什麼?

立式銑床是可靠的動力裝置,但在其周圍工作需要嚴格遵守以下安全規則:

  • 始終配戴個人防護裝備(PPE)
  • 使用優質、正確的虎鉗來固定工具和工件
  • 複查設定和旋轉
  • 熟悉緊急程序
  • 根據上鎖/掛牌程序進行性能維護 
  • 在加工過程中始終監控 VMC

 

Boda 的銑削中心操作

Boda 的 CNC 加工中心擁有最新的設計和卓越的加工能力。我們擁有多種類型的工具機,能夠加工不同產業所需的各種精密零件。 

這些機器採用最新的控制系統,具有無與倫比的剛性,提供可靠、準確的性能,從而生產出具有成本效益的零件。 

聯絡我們 今天就來詳細了解我們的立式銑削中心的功能以及它們如何適合您的業務。