Der Fräsprozess ermöglicht die Herstellung von Teilen mit unterschiedlichen Formen und Größen. Die gebräuchlichste Version einer Metallfräsmaschine ist eine, bei der die Spindel vertikal angeordnet ist. Diese Maschinen sind unter dem Namen Vertikalfräsmaschinen bekannt geworden.

Freitragende Vertikalfräsmaschinen werden auf der Grundlage von Horizontalfräsmaschinen hergestellt, wobei das Getriebe und das Bett leicht verändert werden.

Inhalt des Artikels:

  • 1 Entwicklungsstand der Werkzeugmaschinen vor dem Aufkommen der CNC
    • 1.1 Freischwinger und freischwingerähnliche Modelle
  • 2 Vertikalfräsmaschinen im Zeitalter der Informationstechnologie
  • 3 Moderne Vertikalfräsmaschinen
  • 4 Schlussfolgerung

Die Entwicklung der Werkzeugmaschinen vor der CNC-Steuerung.

Alle Werkzeugmaschinen werden in zwei Gruppen unterteilt:

  • Die Gruppe, in der die Einstellung der Betriebsarten, die Fütterung und andere Vorgänge von Menschen durchgeführt werden.
  • Eine Gruppe von Metallbearbeitungsmaschinen, deren Betrieb ganz oder teilweise durch eine numerisch gesteuerte Einheit automatisiert ist.

CNC-Fräsmaschinen mit vertikal montierter Spindel sind seit mehreren Jahrzehnten im Einsatz. Die beliebtesten Modelle sind 6T12, 6M12P, 6R12, 6R12B. Diese Vertreter der Gruppe der Fräsmaschinen waren in der ehemaligen UdSSR sehr verbreitet. Erst als sich die Überlegenheit der CNC-Steuerung in wirtschaftlicher und anderer Hinsicht durch Berechnung und Praxis herausstellte, wurden diese Metallbearbeitungsmaschinen durch neue Modelle ersetzt. Der 6R12 ist bei fast allen großen Werkzeugmaschinenherstellern zu finden.

Wenn wir kurz die Merkmale dieses Geräts beschreiben, können die folgenden Eigenschaften hervorgehoben werden:

  • Sie bearbeiten fast alle Metalle und Legierungen, einschließlich Gusseisen. In diesem Index wird die Widerstandsfähigkeit des verwendeten Schneidwerkzeugs gegen Abrieb und Zerstörung während der Bearbeitung einer bestimmten Art von Material definiert.
  • Ähnliche Konstruktion: Frässpindelstock, Tisch, Schlitten, Spindel, Bett.
  • Zuverlässigkeit und geringer Wartungsaufwand sind Eigenschaften, die zur Beliebtheit der genannten Maschinen beigetragen haben. Zum Zeitpunkt der Herstellung wurden diese Maschinen in viele Länder der Welt exportiert.
  • Sie können zum Fräsen, Bohren und Aufbohren verwendet werden. Ein 45°-Schwenkmechanismus wurde eingeführt, um den Kopf im Verhältnis zum Tisch zu drehen. Diese Funktion ermöglichte es, Elemente zu erstellen, die in einem bestimmten Winkel zur Ebene des Sockels stehen.

Ein besonderes Merkmal der Maschinen ist die Möglichkeit, bestimmte Bearbeitungsparameter zu verwenden: Vorschub, Werkzeugdrehzahl usw. Darüber hinaus unterscheiden sich alle Modelle in der Größe des Tisches. Dieser Parameter definiert die Möglichkeit der Bearbeitung von Werkstücken einer bestimmten Größe und eines bestimmten Gewichts.

Die Erläuterung der Bezeichnung zeigt die erste Ziffer als Gruppe von Fräsmaschinen, den nächsten Buchstaben als Erweiterung des Grundmodells, die zweite Ziffer als Untergruppe einer Vertikalfräsmaschine und die letzte Ziffer als Tischgröße. Die übrigen Spezifikationen sind dem Datenblatt zu entnehmen.

Säulenmodelle und freitragende Modelle

Der Hauptunterschied zwischen allen vertikalen Metallfräsmaschinen ist das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Konsole. Fast alle modernen CNC-Modelle sind vom Typ Konsole. Früher waren konsolenlose Geräte aus folgenden Gründen beliebt:

  • Das Fehlen einer Konsole bedeutete, dass die Basis für den Tisch der Fabrikboden oder eine Betonplatte war.
  • Die Verwendung des Fußbodens oder der Betonplatte als Basis für die Kufen erhöhte die Steifigkeit der Konstruktion erheblich und machte sie billiger.
  • Die erhöhte strukturelle Steifigkeit ermöglichte die Bearbeitung großer und schwerer Werkstücke.

Säulenfräsmaschine

Säulenlose Fräsmaschine

Da der Tischfuß in den erzeugten Bearbeitungsprogrammen nicht berücksichtigt werden kann, war die Bearbeitungsgenauigkeit weit geringer als bei den Modellen mit Konsolen. Aus diesem Grund wird die numerische Steuerung bei dieser Art von Werkzeugmaschine nur sehr selten eingesetzt.

Vertikalfräsmaschinen im Zeitalter der Informationstechnologie

Das Funktionsprinzip dieser Metallfräsmaschinen bestand darin, dass der Spindelstock nur in die richtige Position gebracht werden konnte. Das Fräsen von ebenen Flächen erfolgt durch Veränderung der Position des Tisches mit einem starr fixierten Werkstück relativ zur Ausgangskoordinate. Genau diese Besonderheit verursacht eine geringe Bearbeitungsgenauigkeit.

Von der Einstellung der Schnittdaten bis zur Kontrolle der Tischposition überwacht der Fräsmaschinenbediener den gesamten Prozess. Der menschliche Faktor ist für eine nach modernen Maßstäben hohe Ausschussquote und für Produktivitätsverluste verantwortlich.

Was den Produktivitätsfaktor betrifft, so wurde bei der Konstruktion der Maschinen vor Jahrzehnten die Verwendung von Schneidwerkzeugen aus superharten Materialien nicht berücksichtigt, und viele Modelle sind nicht mit einem Kühlmittelsystem ausgestattet. Daher ist es nicht möglich, die Produktivität mit diesen Maschinen zu steigern.

Die Vertikalfräsmaschinen 6T12, 6M12P, 6R12, 6R12B wurden in den Fabriken der UdSSR hergestellt. Diese Fabriken haben im Laufe der Jahre aufgehört zu existieren, und die fraglichen Modelle werden von anderen Werkzeugmaschinenherstellern nicht mehr produziert, weil sie wirtschaftlich unrentabel sind.

Moderne Vertikalfräsmaschinen

Trotz des unbestreitbaren Vorteils der Einführung von CNC produzieren immer noch vertikale Fräsmaschinen mit mechanischer Steuerung, zum Beispiel JET JVM-836 TS. Bei der Konstruktion und Herstellung werden moderne Anlagen eingesetzt, die eine hohe Positionierungsgenauigkeit aller Strukturelemente und ihre Steifigkeit ermöglichen, was sich positiv auf die beim Fräsen erreichte Genauigkeit auswirkt. Fast alle Elemente werden durch elektrische Antriebe angetrieben. Die einzigen Ausnahmen sind die Tisch- und Spindelantriebe. Es gibt sie in mechanischer Ausführung (allerdings mit elektrischem Antrieb, so dass konstante Vorschubgeschwindigkeiten eingestellt werden können).

Besonderes Augenmerk sollte auf CNC-Varianten, z.B. Haas TM-2, gelegt werden. Die Anwendung moderner Technologien ermöglichte es, praktisch den gesamten Prozess zu automatisieren (nach der Eingabe eines Programms und der Fixierung eines Rohlings vor seiner Entfernung ist kein Eingriff des Bedieners erforderlich). Die Beschreibung solcher Mahlkomplexe umfasst die folgenden Merkmale:

  • Der Betrieb mit hohen Spindeldrehzahlen, die Verwendung hoher Vorschubgeschwindigkeiten, die Spindelbewegung in zwei Ebenen, die hohe Positioniergeschwindigkeit sowie die Prozessautomatisierung ermöglichen die Herstellung hochpräziser Teile in kürzester Zeit.
  • Hochentwickeltes Kühlmittelsystem und Spanabfuhr aus der Schneidzone.
  • Maximaler Schutz der Menschen in der Umgebung.
  • Möglichkeit des Fräsens entlang komplexer Pfade.

Bei der Betrachtung der Vor- und Nachteile, der Eigenschaften der modernen Metallfräsmaschinen mit vertikaler Spindel lohnt es sich, bestimmte Modelle zu spezifizieren, da sie viele Unterschiede aufweisen und die Beschreibungen unterschiedliche Inhalte haben. Ihre einzigen gemeinsamen Nachteile, die fast allen Konstruktionen eigen sind, sind die hohen Kosten und die geringe garantierte Lebensdauer, und im Falle einer Störung ist es äußerst schwierig, einen Spezialisten zu finden (und die Reparaturkosten können hoch sein).

Schlussfolgerung

Die in diesem Abschnitt beschriebene Metallfräsmaschine gehört trotz ihres komplexen Aufbaus zur Gruppe der Vertikalfräsen, da sich die Spindel in der vertikalen Ebene befindet. Sie kostet rund 50.000 Dollar und ist in der Lage, fertige Werkstücke mit einer einzigen Neupositionierung zu erzeugen, d. h. das Werkstück muss einmal neu positioniert werden, damit die Fläche, die die Grundlage für den vorherigen Frässchritt war, bearbeitet werden kann.