En lo que respecta a las fresadoras y tornos CNC , existen muchos detalles que marcan una diferencia significativa en el flujo de trabajo. Ninguna máquina puede realizar todas las operaciones de fabricación posibles, por lo que es importante comprender qué configuración es la más adecuada para las operaciones de mecanizado CNC y los requisitos de producción específicos.
Hay muchos cálculos de este tipo que conviene tener en cuenta, pero una de las distinciones más importantes a la hora de elegir una configuración de mecanizado es si esta debe ser vertical u horizontal.
Los centros de mecanizado horizontales (HMC) y las fresadoras verticales (VMC) se diferencian en varios aspectos, más allá de su orientación. Ambos tipos de fresadoras tienen componentes distintos y se adaptan a diferentes operaciones de corte: por lo general, una fresadora horizontal puede cortar ranuras profundas con mínimas vibraciones o deformaciones de la herramienta, mientras que una fresadora vertical es más adecuada para detalles finos.
Este artículo analiza las principales diferencias entre las fresadoras horizontales y verticales. Examina las ventajas y limitaciones de cada proceso, enumera algunas de las máquinas más comunes del mercado y ofrece consejos para elegir entre fresado horizontal y vertical.
¿Qué es una fresadora vertical?
Una fresadora vertical es una fresadora cuyo husillo (que sujeta la pinza, la cual a su vez sujeta la herramienta de corte) está orientado verticalmente. Es la configuración más común para una fresadora CNC y se puede utilizar para fresar, ranurar, taladrar o mandrinar.
Las fresadoras verticales constituyen la mayor parte de la maquinaria de fresado en industrias como la metalúrgica, debido a su menor coste en comparación con los sistemas horizontales. Como su nombre indica, las fresadoras verticales tienen el cabezal de corte o husillo en posición vertical. Las especificaciones de los controles de fresado pueden variar según el modelo.
Entre las fresadoras verticales más populares se encuentran las gamas de productos Integrex, VCN y VTC de Mazak; las series VF, VR y Universal de Haas (3ERP utiliza modelos de las gamas VF y Universal); la FANUC ROBODRILL; y las gamas CMX V, DMV y NVX de DMG MORI.
Los dos tipos principales de molinos verticales son los molinos de torreta y los molinos de bancada.
Fresadora de torreta
En las fresadoras de torreta, el husillo permanece fijo, mientras que la bancada sostiene el material. Esta bancada se mueve horizontal o verticalmente, lo que permite a la máquina manipular la posición del material en ambas direcciones. La fresadora de torreta es una herramienta extremadamente versátil, pero su versatilidad puede verse limitada por el tamaño de las piezas que produce.
Fresadora de bancada
Las fresadoras de bancada mueven el material a lo largo del eje horizontal mediante un husillo cuyo eje vertical está restringido. El husillo puede moverse verticalmente según sea necesario para dar forma al material. Estas fresadoras ofrecen un amplio rango de movimiento, ya que la combinación del husillo con el movimiento horizontal de la bancada permite fresar una gran variedad de formas y profundidades.
¿Qué es una fresadora horizontal?
Una fresadora horizontal puede realizar muchas operaciones similares a las de una fresadora vertical, pero su configuración es diferente, con el husillo orientado horizontalmente. Más robustas y resistentes que las fresadoras verticales, estas máquinas pueden manejar operaciones de corte potentes y piezas pesadas.
Las cuchillas de la fresadora horizontal se asemejan en cierto modo a la hoja de una sierra circular, con la diferencia crucial de que generalmente son más gruesas, más pequeñas y su forma ofrece un fresado más rápido que los husillos de sus homólogas verticales.
El uso del eje y su longitud también pueden significar que una fresadora horizontal pueda utilizar varias fresas a la vez.
Para operaciones de fresado más complejas, algunas fresadoras horizontales cuentan con una mesa giratoria, lo que permite que la herramienta de corte se acerque a la pieza desde diferentes ángulos. Esta configuración de fresado horizontal se denomina mesa universal.
Entre las fresadoras horizontales más populares se encuentran las gamas de productos FF, HCN y MEGA de Mazak; las series EC y Universal de Haas (3ERP utiliza la serie Universal); y las gamas NH, NHX e i-Series de DMG MORI.
¿Qué es un centro de torneado CNC?
En lo que respecta al torneado CNC , las máquinas generalmente se pueden dividir en configuraciones horizontales y verticales, de forma similar a las fresadoras.
Torneado horizontal
Los centros de torneado horizontales son los más comunes en la mayoría de las industrias. Cuentan con un husillo horizontal y herramientas montadas en el lateral del portaherramientas. Esto facilita el corte transversal del objeto que se está mecanizando. Al igual que su contraparte de fresado, este tipo de centro de torneado también se beneficia de la gravedad, ya que esta arrastra las virutas lejos de la pieza de trabajo.
Torneado vertical
Los centros de torneado vertical también se denominan tornos revólver verticales o VTL. Los centros de torneado vertical y horizontal son muy similares, pero su configuración y forma están invertidas, lo que permite que el cabezal se apoye en el suelo y el plato se convierta en una mesa giratoria horizontal. Los centros de torneado vertical invertido son como los convencionales, pero con posiciones invertidas para el husillo y el mandril.
Mecanizado vertical: ventajas y desventajas
El fresado vertical es más adecuado para proyectos en los que el elemento principal del objeto en cuestión se encuentra en un lado en particular. Esto puede ser, por ejemplo, una placa de metal grande o una matriz de embutición.
Ventajas
- Sencillez: Las fresadoras verticales también tienen la ventaja de ser, en general, menos complejas que las fresadoras horizontales, siendo por ello más económicas y fáciles de usar y mantener.
- VersatilidadEn el caso de los centros de mecanizado vertical, existen algunas variaciones según el tipo. Las fresadoras de torreta suelen limitarse a proyectos de menor tamaño debido a que el movimiento en dos ejes puede resultar complicado con piezas de material grandes. Por el contrario, las fresadoras de bancada son más adecuadas para proyectos que requieren piezas de trabajo más pesadas y grandes (aunque siguen siendo mucho menos eficientes para procesar este tipo de piezas en comparación con las fresadoras horizontales).
- Huella: Las fresadoras verticales ocupan mucho menos espacio que sus contrapartes verticales. Esto, junto con su precio, las hace atractivas para talleres pequeños. Además, tienen más usuarios y, por lo tanto, cuentan con una mayor disponibilidad de operarios cualificados.
- CostoLos centros de fresado verticales son más comunes que los horizontales y son menos costosos, tanto en términos de costo de la máquina como de costos de mantenimiento.
- DetailLas fresadoras verticales son ideales para fresar detalles finos en piezas con tolerancias ajustadas.
Desventajas
La principal limitación de las fresadoras verticales radica en su capacidad para producir volúmenes y piezas de mayor complejidad. Los materiales más pesados también pueden suponer un problema para su funcionamiento, ya que resultan más difíciles de elevar y descender.
- AccesoUna fresadora vertical destaca en el fresado de una sola cara (por ejemplo, el fresado de matrices), pero está menos equipada para fresar todos los lados de una pieza, lo que requiere una nueva configuración de sujeción de la pieza.
- PotenciaPara piezas muy grandes y pesadas, las fresadoras verticales pueden tener dificultades, especialmente las fresadoras de torreta, que necesitan mover constantemente la pieza de trabajo.
- VelocidadLas fresadoras verticales son precisas, pero pueden ser más lentas que una fresadora horizontal cuando se requiere una producción de alto volumen.
Fresado horizontal: ventajas e inconvenientes
A pesar de su precio más elevado, las fresadoras horizontales son la opción preferible para proyectos más complejos.
Ventajas
Las máquinas horizontales son más versátiles y pueden trabajar en más direcciones que las verticales. Además, son más adecuadas para piezas pesadas y para trabajos en los que se requiere cortar una o más ranuras en un material. Las fresadoras horizontales también tienen mayor facilidad para crear ranuras.
Otros beneficios son:
- PotenciaLa estabilidad del mandril permite realizar cortes profundos, facilitando la rápida eliminación de material en grandes secciones, incluso en materiales duros.
- VelocidadLa rápida eliminación de material hace que las fresadoras horizontales sean ideales para la producción en grandes volúmenes (de piezas relativamente sencillas).
- fresado en grupo: Estas máquinas también permiten el uso de fresas adicionales para diversas aplicaciones, en particular para insertar ranuras con mayor eficiencia. En ciertas fresadoras horizontales, la bancada puede girar para permitir el fresado en múltiples ángulos, en lugar de hacerlo únicamente en un plano horizontal. Este movimiento de la bancada también aporta mayor versatilidad a la máquina.
- Eliminación de chips: Las fresadoras horizontales también ofrecen una evacuación de virutas mucho mejor. Esto se debe a que su configuración aprovecha la gravedad para que las virutas caigan. Además, esto favorece un mejor acabado superficial y una mayor vida útil de la herramienta.
Desventajas
En cuanto a las desventajas, la más importante son los costes más elevados asociados a las fresadoras horizontales.
- CostesEstos costos pueden ser de 3 a 4 veces mayores que los de las fresadoras verticales. Además, las máquinas de mecanizado horizontal pueden ser más difíciles de supervisar, ya que las piezas quedan obstruidas y la visibilidad del proyecto se ve limitada por el diseño.
- Complejidad: Una fresadora horizontal puede ser más difícil de operar que una fresadora vertical.
- FootprintLas fresadoras horizontales ocupan más espacio que las fresadoras verticales, lo que dificulta su instalación en talleres mecánicos pequeños.
Giro horizontal: ventajas y desventajas
Los centros de torneado horizontales suelen ser bastante flexibles y tener bancadas más largas, lo que los hace más adecuados para piezas largas como ejes. Esto les confiere mayor utilidad y versatilidad. Además, pueden utilizar alimentadores de barras y, por lo general, cuentan con contrapuntos, algo poco común en los tornos verticales.
Los centros de torneado horizontal llevan más tiempo en el mercado, por lo que la mayoría de las máquinas y los expertos suelen trabajar con esta configuración. Esto también significa que existe una mayor cantidad de información disponible sobre estas máquinas y su funcionamiento específico. Por consiguiente, la contratación y la formación tienden a orientarse hacia este tipo de configuración, lo que puede ser una ventaja de la propia máquina.
Las máquinas horizontales pueden tener limitaciones. Al mecanizar piezas cortas de gran diámetro, especialmente si son pesadas, los centros de torneado vertical funcionan mejor. El flujo y la limpieza de las virutas también representan un problema en las configuraciones horizontales.
Giro vertical: ventajas y desventajas
Esta configuración resulta especialmente beneficiosa para el mecanizado de objetos grandes, pesados y cortos. La fuerza de la gravedad contribuye a la correcta colocación de la pieza en el soporte. Otra ventaja es que la gravedad dirige las virutas lejos de la pieza, hacia la bandeja o la cinta transportadora.
Muchas piezas de automóviles se mecanizan verticalmente y, por lo general, con un husillo doble. Una ventaja de esto es que la gravedad juega a nuestro favor; cuando colocamos la pieza en el mandril, se asienta por sí sola.
Al colocar el husillo en posición vertical, en lugar de horizontal, se logra un soporte de 360°, eliminando la inclinación y aumentando el peso máximo que puede soportar. Este soporte adicional también disipa las fuerzas de corte generadas por operaciones pesadas o interrumpidas. Además, la eliminación de la inclinación del husillo permite obtener una mayor precisión en la planitud y perpendicularidad de las piezas.
Los centros de torneado vertical también ocupan mucho menos espacio que sus homólogos horizontales, lo que permite a los talleres optimizar el espacio disponible. A menudo, un torno vertical puede ocupar la mitad del espacio que ocupa un torno horizontal, lo que puede suponer una ventaja en talleres pequeños.
Las máquinas verticales invertidas también son una opción, ya que permiten una automatización integrada que no estaría disponible en las horizontales. En este caso, el husillo se desplaza y recoge la pieza, mientras que en una horizontal se necesita un robot o un pórtico para cargarla.
Las virutas pueden suponer un problema para los tornos verticales y los centros de torneado si la pieza que se procesa es cóncava. Esto suele provocar que las virutas queden atrapadas en el interior. Otro problema que puede surgir es que las virutas caigan dentro del propio husillo. Es fundamental que las medidas de protección sean eficaces.
¿Cómo elegir entre fresado vertical y fresado horizontal?
La elección entre una fresadora vertical y una fresadora horizontal depende de factores como:
- tamaño de pieza
- complejidad de la pieza
- presupuesto
- la cantidad
- Disponibilidad del taller mecánico
- materiales
Como regla general, el fresado vertical suele ser mejor para:
- piezas detalladas
- piezas que solo necesitan trabajo en un lado,
- materiales más blandos
- piezas de uso diario para las que existe un presupuesto limitado
El fresado horizontal es mejor para:
- eliminación rápida de material
- piezas grandes y pesadas
- materiales más duros
- piezas que necesitan trabajo en múltiples caras
- operaciones que requieren herramientas de corte personalizadas o especializadas
En muchos casos, un taller mecánico estudiará su proyecto y determinará el mejor equipo para el fresado.
Para obtener más información sobre los diferentes tipos de fresadoras y sus aplicaciones, consulte nuestra guía sobre qué es el fresado CNC y cómo funciona.
Nota final
También es importante tener en cuenta que existen diversos tipos de accesorios y cabezales de corte que permiten modificar una fresadora horizontal para realizar fresado vertical, o viceversa. Esto puede resultar una solución más económica cuando un tipo de máquina presenta algún problema.
Sin embargo, si bien estas herramientas son excelentes, siguen siendo una solución limitada en comparación con tener el dispositivo en sí a mano. De igual manera, los centros de torneado vertical invertido también pueden ser una opción a considerar, ya que pueden añadir automatización adicional al proceso.
Esperamos que la información que le proporcionamos le sea útil. 3ERP ofrece servicios de fresado y torneado CNC tanto para prototipado rápido como para producción en serie. Contáctenos si necesita más sugerencias de fabricación.
