Horizontale Bearbeitungszentren vs. Vertikal- und Portalbearbeitungszentren: Wie B2B-Käufer auswählen sollten

Viele Käufer vergleichen CNC-Maschinen anhand von Größe, Preis, Spindeldrehzahl und Marke. Diese Faktoren sind wichtig, beantworten aber nicht die wichtigste Frage: Welche Maschinenarchitektur passt zum Werkstück? Horizontale , vertikale und Portal-Bearbeitungszentren können zwar alle Metall bearbeiten, sind aber für unterschiedliche Produktionsprobleme konzipiert.

Zhihe CNC fertigt vertikale, horizontale, Portal-, Bohr- und Gewindeschneidzentren sowie 5-Achs-Bearbeitungszentren für die Automobilindustrie, die 3C-Elektronik, Lithiumbatterien, Photovoltaik, Robotik und die Fertigung von Präzisionsmetallteilen. Auf seiner Homepage positioniert das Unternehmen seine horizontalen Bearbeitungszentren als optimal für Kastenbauteile, Automobilkomponenten und die Mehrseitenbearbeitung. Zu ihren Kernkompetenzen zählen die stabile Mehrseitenbearbeitung und die kontinuierliche Produktionseffizienz.

Auf der Produktseite des horizontalen Bearbeitungszentrums werden außerdem eine feste Säulenintegralstruktur, ein Kreuzschlittentisch, ein extra großer monolithischer Sockel, eine weitspannende A-förmige Säule, ein geschlossener Schutz, ein präziser CNC-Drehtisch, eine Positionierung in beliebigen Winkeln, eine optionale Fünf-Achs-Verbindungserweiterung und die Möglichkeit der Mehrseiten-Verbundbearbeitung in einer Aufspannung beschrieben.

Für B2B-Einkäufer erklärt dieser Artikel, wann ein horizontales Bearbeitungszentrum sinnvoller ist als eine vertikale oder Portalmaschine.

Beginnen Sie mit der Werkstückform

Die Werkstückform bestimmt in der Regel die Bearbeitungsrichtung. Eine flache Platte oder eine kleine Form eignet sich für ein vertikales Bearbeitungszentrum. Eine große Form oder eine schwere Platte ist eher für ein Portalbearbeitungszentrum geeignet. Ein kastenförmiges Gehäuse, ein Ventilkörper, eine Antriebskomponente oder ein Industriegehäuse lassen sich unter Umständen besser auf einem horizontalen Bearbeitungszentrum bearbeiten.

Auf der Homepage von Zhihe findet sich eine praktische Auswahlübersicht: Vertikale Bearbeitungszentren eignen sich am besten für Formen, Platten, Präzisionsmetallteile und kleine bis mittelgroße Bauteile; horizontale Bearbeitungszentren eignen sich am besten für kastenförmige Teile, Automobilkomponenten und die Mehrseitenbearbeitung; Portalbearbeitungszentren eignen sich am besten für große Formen, schwere Platten, übergroße Teile und Strukturbauteile; Bohr- und Gewindeschneidzentren eignen sich am besten für das Bohren und Gewindeschneiden in großen Stückzahlen; und Fünf-Achs-Maschinen eignen sich am besten für komplexe gekrümmte Oberflächen und hochwertige Bauteile.

Dies ist ein hilfreicher Ausgangspunkt, da er Käufer vor zu weitreichenden Verallgemeinerungen bewahrt. Ein horizontales Bearbeitungszentrum ist nicht in jeder Situation „besser“. Es ist dann besser, wenn die Bearbeitung mehrerer Seiten, reduzierte Rüstzeiten und kontinuierliche Produktionseffizienz wichtig sind.

Horizontales Bearbeitungszentrum vs. Vertikales Bearbeitungszentrum

Ein vertikales Bearbeitungszentrum ist oft leichter verständlich. Die Spindel bewegt sich vertikal, das Werkstück wird üblicherweise auf einem Tisch eingespannt, und die Maschine eignet sich gut für viele Fräs-, Bohr- und Gewindeschneidarbeiten. Sie ist flexibel, weit verbreitet und für viele kleine bis mittelgroße Teile geeignet.

Ein horizontales Bearbeitungszentrum ist besonders leistungsstark, wenn Werkstücke von mehreren Seiten mit hoher Bezugsgenauigkeit bearbeitet werden müssen. Da die Spindel horizontal angeordnet ist und der Drehtisch das Werkstück neu positionieren kann, lassen sich oft mehrere Flächen in einer Aufspannung bearbeiten. Auf der Produktseite von Zhihe wird angegeben, dass der CNC-Drehtisch die Mehrseiten- und Mehrprozessbearbeitung in einer einzigen Aufspannung ermöglicht, wodurch Positionierungsfehler reduziert und die Produktivität gesteigert werden.

Der Unterschied wird bei kastenförmigen Bauteilen deutlich. Man denke an ein Gehäuse oder einen Ventilkörper. Muss jede Fläche auf einer Vertikalmaschine separat bearbeitet werden, ist unter Umständen wiederholtes Spannen erforderlich. Jeder erneute Spannvorgang erhöht den Zeitaufwand und das Risiko. Auf einer Horizontalmaschine hingegen können mehrere Flächen durch Drehen des Tisches bearbeitet werden, wobei das Werkstück in einer einzigen Vorrichtung verbleibt.

Das bedeutet nicht, dass Vertikalmaschinen leistungsschwächer sind. Sie können wirtschaftlicher sein, einfacher zu bestücken und besser für Bleche, kleinere Formen und Standardteile geeignet sein. Der Käufer sollte die Maschine anhand der Teilefamilie auswählen.

Horizontales Bearbeitungszentrum vs. Portalbearbeitungszentrum

Ein Portalbearbeitungszentrum löst ein anderes Problem. Es wird häufig für große Formen, dicke Platten, übergroße Werkstücke und Strukturbauteile eingesetzt. Auf der Homepage von Zhihe werden Portalbearbeitungszentren als optimale Lösung für diese Bereiche hervorgehoben, da sie über eine robuste Portalkonstruktion, hohe Schnittsteifigkeit und Stabilität bei großen Werkstücken verfügen.

Für kastenförmige Teile und die Bearbeitung mehrerer Seiten wird hingegen üblicherweise ein horizontales Bearbeitungszentrum gewählt. Der Drehtisch spielt dabei eine zentrale Rolle. Wenn das Werkstück um eine zentrale Vorrichtung von mehreren Seiten bearbeitet werden muss, kann die horizontale Bearbeitung effizienter sein. Bei extrem großen, breiten, schweren oder plattenförmigen Werkstücken ist die Portalbearbeitung unter Umständen sinnvoller.

Eine Formbasis passt möglicherweise besser auf einen Portaltisch. Ein Getriebegehäuse passt möglicherweise besser auf einen horizontalen Drehtisch. Eine große Strukturplatte benötigt möglicherweise eine Portalstütze. Ein Ventilkörper mit mehreren Anschlüssen profitiert möglicherweise von einem horizontalen Mehrseitenzugang.

Der richtige Vergleichsmaßstab ist nicht die Maschinengröße, sondern die Werkstückauflage und die Bearbeitungsreihenfolge.

Vergleichstabelle der Maschinentypen

Dieser Vergleich hilft Käufern, sich nicht allein vom Aussehen leiten zu lassen. Jede Maschinenarchitektur existiert, weil unterschiedliche Werkstücke unterschiedliche Probleme verursachen.

Warum horizontale Maschinen häufig für kastenförmige Teile verwendet werden

Kastenförmige Bauteile stellen verschiedene Herausforderungen an die Bearbeitung. Sie können Merkmale an mehreren Seiten aufweisen. Möglicherweise sind rechtwinklige Flächen erforderlich. Sie benötigen unter Umständen Bohrungen, Öffnungen, Dichtflächen, Montageflächen und Gewinde. Wiederholtes Rüsten kann zeitaufwendig und riskant sein.

Ein CNC-Bearbeitungszentrum für kastenförmige Teile trägt durch den Einsatz eines Drehtisches und einer horizontalen Spindelanordnung zur Reduzierung dieses Problems bei. Das Werkstück kann von verschiedenen Seiten positioniert werden, während es eingespannt bleibt. Dies verbessert die Bezugskontrolle und verkürzt die Rüstzeiten.

Auf der Produktseite von Zhihe werden mittelgroße und große Gehäuse, Ventilkomponenten, Industriegehäuse, Antriebsteile für Kraftfahrzeuge, Baumaschinenkomponenten, hochwertige Formen, Teile für Energieanlagen und allgemeine Industriemaschinen als Anwendungsbereiche aufgeführt. Diese Anwendungsliste verweist eindeutig auf Teile, bei denen die Bearbeitung mit nur einer oder wenigen Aufspannungen einen praktischen Nutzen bietet.

Für die Fertigung hochbelastbarer Präzisionsanwendungen ist mehr erforderlich als nur Indexierung.

Der Drehtisch ist wichtig, aber nicht die einzige Voraussetzung. Für die Fertigung von Schwerlastkonstruktionen sind außerdem Steifigkeit, thermische Stabilität, Spindelleistung und die Konstruktion des Maschinengestells entscheidend.

Zhihe beschreibt die Maschine als eine Konstruktion mit feststehender Säule und einem Kreuzschlitten. Auf der Produktseite werden außerdem ein besonders großer monolithischer Sockel für Vibrationsfestigkeit und Tragfähigkeit sowie eine weitspannende, A-förmige Säule für Steifigkeit und thermische Stabilität hervorgehoben.

Diese Merkmale sind wichtig, wenn die Maschine schwere Zerspanungsarbeiten über lange Zyklen durchführen muss. Eine Horizontalmaschine muss möglicherweise ein Gussteil vorbearbeiten, präzise bohren, eine Dichtfläche fertigen, mehrere Merkmale bohren und Gewinde schneiden, bevor das Werkstück die Aufspannung verlässt. Bei instabilen Strukturen garantiert die Bearbeitung von mehreren Seiten allein keine hohe Qualität.

Deshalb sollte ein Hochleistungs-CNC-Bearbeitungszentrum als Gesamtsystem betrachtet werden. Käufer sollten Konstruktion, Spindel, Tisch, Steuerung, Gehäuse, Prüfverfahren und Kundendienst sorgfältig prüfen.

Wann Käufer sich für ein horizontales Bearbeitungszentrum entscheiden sollten

Ein Betrieb sollte ein horizontales Bearbeitungszentrum in Betracht ziehen, wenn:

Das Bauteil weist mehrere Flächen auf, die bearbeitet werden müssen.
Wiederholtes Einspannen führt zu Genauigkeitsverlusten oder langen Rüstzeiten.
Kastenförmige Gehäuse oder Ventilkörper sind üblich.
Die Fabrik benötigt eine bessere Datenkonsistenz.
Das Teil ist so schwer, dass wiederholtes Hantieren unpraktisch ist.
Die Serienfertigung erfordert eine stabile Wiederholgenauigkeit.
Die Späneabfuhr und die Kühlmittelrückhaltung sind wichtig.
Das Werk strebt eine höhere kontinuierliche Produktionseffizienz an.

Auf der Homepage von Zhihe findet sich eine Fallstudie, in der ein horizontales Bearbeitungszentrum für die Bearbeitung großer Strukturbauteile aus Gusseisen und Kohlenstoffstahl konfiguriert wurde. Dazu gehören Kastengehäuse, Montagebasen und mehrseitig bearbeitbare Strukturbauteile. Die Verbesserung bestand in einer reduzierten Rüstfrequenz und einer um etwa 35 % gesteigerten Effizienz bei der mehrseitig bearbeitbaren Bearbeitung wichtiger Kastenbauteile.

Dieser Fall untermauert die grundlegende Auswahllogik: Horizontale Bearbeitungszentren sind dann von Vorteil, wenn wiederholte Ausrichtungs- und Mehrseitenbearbeitungen Engpässe verursachen.

Wann ein vertikales Bearbeitungszentrum besser sein kann

Ein vertikales Bearbeitungszentrum kann die bessere Wahl sein, wenn die Teile kleiner, einfacher oder überwiegend ein- oder zweiseitig bearbeitet werden. Es eignet sich auch besser, wenn die Produktionsfläche begrenzt ist oder der Käufer eine universellere Maschine benötigt.

Bei Werkstücken wie Platten, Halterungen, kleinen Formeinsätzen oder einfachen Aluminiumkomponenten kann der Einsatz einer Horizontalmaschine die Kosten und die Komplexität erhöhen, ohne den Prozess zu verbessern. Ein guter Hersteller von industriellen CNC-Maschinen sollte Ihnen dies gerne erläutern. Eine Überdimensionierung der Ausrüstung kann genauso schädlich sein wie eine Unterdimensionierung.

Der beste Lieferant empfiehlt nicht immer die größte Maschine. Er empfiehlt die Maschine, die zum Werkstück, zum Produktionsvolumen und zu den Genauigkeitsanforderungen passt.

Wann ein Portalbearbeitungszentrum besser sein kann

Ein Portalbearbeitungszentrum kann die bessere Wahl sein, wenn das Werkstück zu groß, zu schwer oder zu breit für ein horizontales Bearbeitungszentrum ist. Große Formen, übergroße Platten, schwere Rahmen, Flansche und Bauteile erfordern unter Umständen einen großen Tisch und eine Portalstütze.

Wenn das Werkstück überwiegend breit und flach ist und die Herausforderung eher im Arbeitsbereich oder der starken Abstützung als in der Rotation auf mehreren Seiten liegt, kann die Portalbearbeitung die bessere Wahl sein. Auf der Homepage von Zhihe werden Portalbearbeitungszentren für große Formen, schwere Platten, übergroße Teile und Strukturbauteile vorgestellt.

Der Käufer sollte sich fragen: Liegt der Hauptengpass in der Mehrseitenbearbeitung oder in der Werkstückgröße und -abstützung? Bei wiederholter Mehrseitenbearbeitung empfiehlt sich eine horizontale Bearbeitung. Bei großformatiger Abstützung ist eine Portalbearbeitung ratsam.

Kaufentscheidungstabelle

Die Genauigkeitsprüfung sollte dem Maschinentyp entsprechen.

Unterschiedliche Maschinenarchitekturen erfordern unterschiedliche Abnahmekriterien. Bei einem horizontalen Bearbeitungszentrum sollten Käufer besonders auf die Genauigkeit der Linearachsen, die Positionierung des Drehtisches, die Rechtwinkligkeit, die Bohrstabilität und die Ergebnisse der Probebearbeitung achten.

Zhihe gibt auf seiner Homepage an, dass Maschinen je nach Modell und Konfiguration vor der Auslieferung mittels Laserinterferometerkalibrierung, Kugelstabprüfung und Probeschnitt geprüft werden können. ISO 230-2 beschreibt Verfahren zur Prüfung und Bewertung der Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit von CNC-Werkzeugmaschinenachsen, einschließlich Linear- und Drehachsen.

Bitten Sie den Lieferanten vor dem Kauf um folgende Definition:

Welche Tests sind enthalten?
Wird die Genauigkeit des Drehtisches überprüft?
Ist eine Probeschnittmöglichkeit vorhanden?
Welches Prüfstück wird verwendet?
Welche Toleranz ist nach der Installation realistisch?
Wer ist für die Geometrieprüfung nach der Installation zuständig?

Dadurch wird der Kauf objektiver.

Häufige Fehler bei der Maschinenauswahl

Der erste Fehler besteht in der Annahme, dass eine einzige CNC-Architektur jedes Problem lösen kann. Horizontal-, Vertikal-, Portal-, Bohr- und Gewindeschneidmaschinen sowie Fünf-Achs-Maschinen erfüllen jeweils unterschiedliche Produktionsanforderungen.

Der zweite Fehler besteht darin, die Wahl anhand der sichtbaren Maschinengröße zu treffen. Größer ist nicht immer besser.

Der dritte Fehler besteht darin, die Vorrichtungsplanung zu vernachlässigen. Eine Horizontalmaschine benötigt eine sorgfältige Vorrichtungsplanung, um ihren Vorteil der Mehrseitenbearbeitung voll auszuschöpfen.

Der vierte Fehler besteht darin, die optionale Fünf-Achs-Erweiterung als automatisch notwendig anzusehen. Sie sollte nur dann ausgewählt werden, wenn die Bauteilgeometrie dies erfordert.

Der fünfte Fehler besteht darin, nur den Kaufpreis zu vergleichen. Rüstzeiten, Ausschuss, Nacharbeit, Bedienerabhängigkeit und Kundendienst können über die gesamte Lebensdauer der Maschine eine größere Rolle spielen.

Häufig gestellte Fragen

Wann sollte sich ein Betrieb für ein horizontales Bearbeitungszentrum entscheiden?

Wählen Sie ein horizontales Bearbeitungszentrum, wenn das Werkstück mehrere Flächen hat, wiederholte Aufspannungen Fehler verursachen oder kastenförmige Teile und Gehäuse eine stabile Mehrprozessbearbeitung erfordern.

Ist ein horizontales Bearbeitungszentrum besser als ein vertikales Bearbeitungszentrum?

Nur für die richtigen Teile. Horizontale Maschinen eignen sich besser für mehrseitige, kastenförmige Teile. Vertikale Maschinen sind besser geeignet für Platten, kleine Formen und allgemeine Präzisionsbauteile.

Ist ein Portalbearbeitungszentrum besser für die Schwerzerspanung geeignet?

Ein Portalbearbeitungszentrum eignet sich besser für große, schwere oder breite Werkstücke sowie für solche, die eine großflächige Unterstützung erfordern. Ein Horizontalbearbeitungszentrum ist besser geeignet, wenn die Hauptaufgabe die Mehrseitenbearbeitung eines eingespannten Werkstücks ist.

Welche Anwendungsbereiche listet Zhihe für horizontale Bearbeitungszentren auf?

Zhihe führt mittelgroße und große Gehäuse, Ventilkomponenten, Industriegehäuse, Scheiben- und Hülsenkomponenten, Antriebsstrangteile für Kraftfahrzeuge, Baumaschinenkomponenten, hochwertige Formen, Teile für Energieanlagen und allgemeine Industriemaschinen auf.

Welche Fragen sollten Käufer vor der Bestellung stellen?

Käufer sollten sich nach der Werkstückpassung, der Leistungsfähigkeit des Drehtisches, der Spindelkonfiguration, der Vorrichtungskonstruktion, der Genauigkeitsprüfung, der Gehäusekonstruktion, der Installationsunterstützung und dem Kundendienst erkundigen.

Abschluss

Ein horizontales Bearbeitungszentrum ist nicht einfach nur eine weitere CNC-Fräsmaschine. Es ist eine praktische Lösung für Betriebe, die eine stabile Mehrseitenbearbeitung, reduzierte Rüstzeiten und eine bessere Bezugskontrolle für kastenförmige Teile, Gehäuse, Ventilkörper, Automobilkomponenten, Industriegehäuse, Formen und Teile für Energieanlagen benötigen.

Im Vergleich zu einem vertikalen Bearbeitungszentrum ist es robuster, wenn wiederholtes Spannen ein Risiko darstellt. Im Vergleich zu einem Portalbearbeitungszentrum eignet es sich besser für Werkstücke, die den Zugang zu einem Drehtisch und die Bearbeitung mehrerer Seiten erfordern, als für die Unterstützung großer Formate. Im Vergleich zu einem Bohr- und Gewindeschneidzentrum ist es für schwerere und komplexere Werkstücke ausgelegt, weniger für das schnelle Bohren leichter Werkstücke.

Auf der Produktseite des horizontalen Bearbeitungszentrums von Zhihe werden eine feste Säulenintegralstruktur, ein Kreuzschlittentisch, ein monolithischer Sockel, eine „A“-förmige Säule, eine hohe thermische Stabilität, ein vollständig geschlossener Schutz, ein CNC-Drehtisch, eine Positionierung in beliebigen Winkeln, eine optionale Fünf-Achsen-Erweiterung und die Möglichkeit der Mehrseitenbearbeitung in einer Aufspannung hervorgehoben.

Für B2B-Käufer beginnt die richtige Wahl mit dem Werkstück. Definieren Sie zunächst die Teilefamilie, das Material, die Flächen, die Toleranzen, die Einrichtungsmethode, den Vorrichtungsplan und das Produktionsvolumen. Wählen Sie anschließend die Maschinenarchitektur, die zum realen Prozess passt. Ein guter Lieferant von horizontalen Bearbeitungszentren sollte Sie bei dieser Entscheidung unterstützen und nicht nur ein Angebot unterbreiten.