Een CNC horizontaal bewerkingscentrum (HMC) wordt gedefinieerd door zijn horizontale spil en, in de meeste gevallen, een roterende B-astafel. Die lay-out geeft hem drie voordelen ten opzichte van een verticale machine. Ten eerste maakt de draaitafel het mogelijk een werkstuk aan vier zijvlakken plus de bovenkant in één keer te bewerken - geen opnieuw opspannen, geen opnieuw aangeven, geen stapelfouten. Ten tweede wijst de horizontale spil in de zijkant van het onderdeel, wat de natuurlijke richting is voor het boren van diepe gaten en het frezen van diepe kamers. Ten derde vallen de spanen door de zwaartekracht weg van de snijzone in plaats van dat ze zich ophopen op het onderdeel, waardoor het gereedschap koeler blijft, het opnieuw snijden van spanen wordt verminderd en het werk in diepe holtes veel betrouwbaarder wordt. Deze drie kenmerken definiëren de onderdelen waarvoor een HMC is gebouwd.
Doostype en behuizingsonderdelen
Kast- en behuizingscomponenten zijn het klassieke HMC-werkstuk, en met goede reden. Een versnellingsbakhuis, reductiekast, motorhuis of pomplichaam heeft aan meerdere zijden lagerboringen, montagevlakken en boutgaten, en de boringen moeten vaak over het onderdeel worden uitgelijnd. Een HMC met draaitafel bewerkt alle vier de zijden en het blad in één opstelling, waardoor de relatie tussen een boring aan de voorkant en een boring aan de zijkant trouw blijft aan de tekening. De horizontale spil kan ook het diepe kotteren aan dat de lagerzittingen vereisen, en de stijve machinestructuur houdt toleranties vast bij zware voorbewerkingssneden op gietijzer of gietstaal. Voor elk onderdeel dat eruitziet als een doos met gaten erin, is de HMC meestal de eerste keuze.
Componenten van aandrijflijn voor auto's
De auto-industrie is een van de grootste gebruikers van HMC's en de onderdelen zijn bekend: motorblokken, cilinderkoppen, transmissiehuizen, koppelingshuizen en differentieelhuizen. Dit zijn gietijzeren of aluminium onderdelen met een groot volume, diepe cilinderboringen, klepzittingen, nokkenastunnels en meerdere montagevlakken. Een HMC kan de boven- en ondervlakken voorbewerken met een grote vlakfrees en vervolgens de cilinderboringen naboren tot een IT6-tolerantie met een cilindriciteit van minder dan 0,01 mm - en dat allemaal zonder het onderdeel te verplaatsen. Voor nieuwe-energievoertuigen verwerken dezelfde machines motorbehuizingen, reductiekasten, accubakken en ECU-behuizingen, vaak grote aluminium spuitgietstukken met koelkanalen en meerdere afdichtingsvlakken. De combinatie van meervlaksbewerking, hoog spilkoppel en automatische gereedschapswissel maakt de HMC tot de standaard voor de productie van aandrijflijnen.
Hydraulische en pneumatische kleplichamen
Hydraulische kleppenblokken, spruitstukken met geïntegreerde circuits, pomplichamen en eindkappen van cilinders zijn eveneens een vanzelfsprekendheid. Deze onderdelen zijn doorgaans gemaakt van gietijzer, staal of roestvrij staal en zitten vol met diepe kruisgeboorde gaten, spoelboringen en montageholtes - precies het soort diepgat- en diepholtewerk waarbij de spaanafvoer van een HMC de moeite waard is. Een verticale machine die een diep kruisgat in een kleppenblok boort, kan spanen in het gat achterlaten, wat breuk van het gereedschap en een slechte oppervlakteafwerking veroorzaakt; een HMC laat de spanen eruit vallen terwijl het gat wordt geboord. De draaitafel betekent ook dat een kleppenblok met poorten aan vier zijden in één opstelling kan worden geboord, geboord en getapt, waarbij de posities van de kruisgaten op één lijn blijven. Vooral bij roestvrijstalen kleplichamen kunnen de stijve HMC-structuur en de spindel met hoog koppel het zware snijwerk zonder klapperen aan.
Lucht- en ruimtevaart- en defensiestructuren
Luchtvaartonderdelen zijn vaak groot, dunwandig en gemaakt van titanium of hogetemperatuurlegeringen die materiaal langzaam verwijderen en gereedschap opvreten. De stijve structuur van een HMC en de spindel met hoog koppel zijn zeer geschikt voor dit werk, en dankzij de draaitafel kan een groot structureel frame of schot aan alle toegankelijke zijden in één opstelling worden bewerkt. Sommige schotten in de lucht- en ruimtevaart beginnen als een massief titanium- of aluminiumblok waaruit tot 80% van het materiaal is verwijderd; De goede spaanafvoer en het hoge metaalverwijderingspercentage van de HMC maken dat praktisch. Onderdelen van het landingsgestel, rompframes, motorbehuizingen en raketlichaamssecties profiteren allemaal van de veelzijdige mogelijkheden en het vermogen om nauwe toleranties aan te houden op grote, dure onderdelen waarbij een afgedankt werkstuk een grote kostenpost is.
Vormbases en groot gereedschap
Matrijsbodems, matrijzensets en grote opspanplaten worden vaak op HMC's bewerkt omdat ze groot en zwaar zijn en aan meerdere zijden voorzieningen vereisen. Een typische malbasis heeft gaten voor geleidepennen, gaten voor geleidepennen, koelkanalen en montagegaten aan de boven-, onderkant en zijkanten, en de gaten moeten vierkant en uitgelijnd zijn. Een HMC met draaitafel boort en boort dit allemaal in één opstelling, en de horizontale spil verwerkt de diepe koelkanaalgaten zonder spanenpakking. Grote basisplaten, gietstukken van machinebedden en precisiebevestigingen vallen ook in deze categorie. Ze zijn niet altijd complex van vorm, maar ze zijn groot en zwaar en vereisen consistente nauwkeurigheid over meerdere vlakken, en dat is precies wat de HMC levert.
Energie, zware industrie en grote gietstukken
Voor het grootste en zwaarste werk zijn HMC’s vaak de enige praktische keuze. Versnellingsbakbehuizingen voor windturbines, reductiekasten voor mijnbouwmachines, behuizingen voor stoomturbines, generatoronderdelen, scheepsdieselmotorblokken en structurele onderdelen van grote schepen zijn allemaal gegoten of gesmede onderdelen die honderden of duizenden kilo's wegen, met lagerboringen, afdichtingsvlakken en boutpatronen over meerdere zijden. HMC's met grote verplaatsingen verwerken deze onderdelen met verlengde X/Y/Z-assen, draaitafels met hoge belasting en spindels die tot 1,5 meter of meer diep kunnen boren. Dankzij de draaitafel is het niet meer nodig om een gietstuk van meerdere ton tussen bewerkingen door met een kraan om te draaien, wat insteltijd bespaart en een grote bron van positioneringsfouten wegneemt. Voor de zware industrie is het HMC niet zozeer een luxe als wel een noodzaak.
Wat maakt dat deze onderdelen goed passen
In al deze sectoren hebben de onderdelen die op een HMC horen een aantal kenmerken gemeen. Ze moeten op meer dan één zijde worden bewerkt (idealiter vier zijden plus de bovenkant), dus de draaitafel bespaart opstellingen. Ze hebben vaak diepe gaten, diepe boringen of diepe zakken waar de spaanafvoer van belang is. Ze zijn meestal groot of zwaar, dus de stijve machinestructuur en de tafel met hoge belasting zijn een voordeel. Ze worden vaak in voldoende hoeveelheden geproduceerd zodat de cyclustijdbesparingen door machinale bewerking in één opstelling de machine kunnen terugverdienen. En ze zijn vaak gemaakt van gietijzer, gietstaal, roestvrij staal of titanium – materialen die een stijve machine met een hoog koppel nodig hebben. Onderdelen die plat, enkelzijdig of klein en licht zijn, kunnen meestal beter worden bediend door een verticaal bewerkingscentrum; alles in de bovenstaande lijst is waar de HMC zijn geld verdient.
Conclusie
Een CNC-horizontaal bewerkingscentrum is gebouwd voor onderdelen die multi-face bewerking, diepe gaten en kamers, zwaar snijwerk en een hoog volume nodig hebben. De draaitafel bewerkt vier zijden plus de bovenkant in één opstelling, de horizontale spil boort diepe gaten en freest diepe holtes zonder spanenophoping, en de stijve structuur verwerkt gietijzer, staal, roestvrij staal en titanium met hoge verspaningssnelheden. Dat maakt het de logische keuze voor versnellingsbakhuizen, motorblokken, transmissiekasten, hydraulische kleplichamen, lucht- en ruimtevaartconstructies, malbasissen, windturbinebehuizingen en grote gietstukken voor de mijnbouw en de scheepvaart. Als een onderdeel doosvormig, zwaar, veelzijdig of vol diepe gaten is, hoort het vrijwel zeker thuis op een horizontaal bewerkingscentrum.
