CNC-frezen onder de loep: Kiezen tussen valfrezen en tegenfrezen voor optimale resultaten

Experts gebruiken talloze CNC-freestechnieken om het meest uit hun CNC-machine te halen, afhankelijk van de grootte, vorm, kenmerken en het materiaal van het te bewerken onderdeel. Een van deze technieken die in de bewerkingsindustrie wordt toegepast, is het gebruik van verschillende snijbenaderingen, namelijk valfrezen (down milling) en tegenfrezen (back milling/up milling). Het kiezen van de juiste snijbenadering voor een specifieke toepassing speelt een cruciale rol in het succes van uw bewerkingsproces. Om alles in het juiste perspectief te plaatsen, hier de definities van beide methoden:

Valfrezen (Down Milling / Climb Milling)

Ook wel climb milling genoemd. Bij deze benadering wordt het werkstuk in dezelfde richting gevoerd als de rotatie van het snijgereedschap, wat resulteert in een neerwaartse snijkracht. De inval van de frees in het werkstuk bij de insteek snijdt het maximale materiaal en neemt dan geleidelijk af naar nul naarmate de frees roteert. Omdat de voedingsrichting en de rotatie van het snijgereedschap overeenkomen, ontstaat er minder weerstand tussen de frees en het werkstuk. Dit kan betekenen dat er minder warmte ontstaat tijdens het bewerkingsproces.

Tegenfrezen (Back Milling / Up Milling)

Ook wel up milling genoemd. Dit is de conventionele manier van frezen waarbij het werkstuk tegen de rotatierichting van het snijgereedschap wordt gevoerd, wat een opwaartse snijkracht veroorzaakt. Hierbij wordt het snijgereedschap tegen het werkstuk geduwd bij inval, wat relatief hoge wrijving en dus meer warmteproductie tot gevolg heeft. In tegenstelling tot valfrezen, begint de frees bij tegenfrezen met het wegnemen van het minimale materiaal tot het geleidelijk het maximale materiaal wegneemt naarmate de frees roteert.

WayKen biedt een breed scala aan CNC-bewerkingsservices aan, waaronder frezen, draaien, EDM en draad-EDM, en vlakschlijpen.

Wat is het verschil tussen up en down milling?

Deze twee methoden verschillen in de manier waarop ze worden gevoerd. Hieronder volgt een vergelijking op basis van tandinval, spanafvoer, snijkrachten, gereedshapslijt en koeling.

1. Tandinval

Vanwege de tegengestelde snijrichting bij tegenfrezen is de spanafmeting op de tanden bij de inval minimaal. Dit betekent dat de breedte van de spaan toeneemt van nul naar het maximum naarmate een tand ingaat op het werkstuk. Bij valfrezen begint een tand van het snijgereedschap een spaan van maximaal materiaal af te snijden, die vervolgens afneemt naar nul bij elke tandinval.

Ideaal is, om een uitstekende oppervlaktekwaliteit te garanderen, de laagst mogelijke spaandikte aan het einde van de snede te hanteren. Daarom wordt tegenfrezen bevorzugd voor ruwfrezen, en valfrezen voor afwerkbewerkingen.

2. Spanafvoer

Een ander belangrijk verschil is hoe de resulterende spanen zich van het werkstuk losmaken. Bij tegenfrezen worden de spanen in een opwaartse beweging afgeworpen, terwijl ze bij valfrezen in een neerwaartse richting loskomen. Bij up milling neigen spanen ertoe zich in de snijzone te accumuleren en kunnen ze verstopt raken of meegenomen worden door de snijrand, wat leidt tot een minder goede oppervlaktekwaliteit. Bij valfrezen vertrekken de spanen gemakkelijk van het werkstuk zonder veel interferentie met het snijproces. Daarom wordt valfrezen als geschikter beschouwd voor spanbeheer.

3. Snijkrachten

In relatie tot de in- en uitval van het snijgereedschap bij beide benaderingen, variëren de snijkrachten ook. De snijkracht bij tegenfrezen begint bij nul en loopt op naar het maximum, terwijl bij valfrezen het maximum bereikt wordt bij de insteek en daarna afneemt naar nul. Door de manier waarop het materiaal wordt afgesneden bij valfrezen, kan een relatief laag stroomverbruik worden bereikt.

Daarnaast is de snijkracht bij tegenfrezen gericht naar de tegenovergestelde kant, met de neiging om het werkstuk uit zijn klemming te tillen. Bij valfrezen is de snijkracht neerwaarts gericht, wat de klemming van het werkstuk bevestigt en de kans verkleint dat het werkstuk losgetrokken wordt.

4. Gereedshapslijt

Omdat tegenfrezen in een tegengestelde richting snijdt, ondervindt het hogere wrijving, wat resulteert in een grotere kans op slijtage van de snijrand. Bij valfrezen is gereedshapslijt relatief geminimaliseerd omdat het het materiaal in dezelfde richting als de voeding afsneedt.

Wanneer gebruik je tegenfrezen en valfrezen?

In CNC-frezen bieden zowel val- als tegenfrezen een voordeel in een gegeven situatie en toepassing. Hieronder worden hun voordelen en de omstandigheden waarin ze het beste worden gebruikt beschreven:

Voordelen van tegenfrezen

Tegenfrezen is de traditionele manier van frezen uit de tijd dat machines nog niet uitgerust waren met achterlash-eliminators. De tegengestelde krachten in deze benadering elimineren fouten die machine-achterlash kan veroorzaken.

Deze freesmethode wordt bevorzugd voor de zware eisen van ruwfrezen van werkstukken met zware en bros materiaal (bijv. gehard, gegoten of gesmeed). Naast de toepassing voor ruwfrezen, stellen machinisten hun snijbenadering vaak in op tegenfrezen bij het frezen van dunwandige en uitgebreide oppervlakken. De reden hiervoor is dat uithoek geminimaliseerd wordt door de tegengestelde krachten tijdens het snijden.

Voordelen van valfrezen

Naarmate de technologie achter CNC-freesmachines zich ontwikkelde, werden achterlash-eliminators geïntegreerd in hun mechanismen, waardoor machinisten valfrezen in hun processen konden gebruiken.

Valfrezen wordt beschouwd als de meest efficiënte manier om onder normale omstandigheden onderdelen te bewerken, omdat het in het algemeen:

• Een verminderde belasting op de snijrand heeft, wat resulteert in minder gereedshapslijt en langere standtijd.
• Een gladde oppervlaktekwaliteit produceert door de snijbenadering (dik naar dun).
• Minder warmte genereert dan tegenfrezen.
• Minder kritische werkstukklemming vereist.
• Betere spanafvoer heeft.

Met al deze voordelen zijn er bij valfrezen nog wel punten van aandacht: machine-achterlash en de uithoek van zowel de frees als het werkstuk.

Conclusie:

Valfrezen en tegenfrezen zijn verschillende benaderingen die worden gebruikt bij het leveren van CNC-freesdiensten, beide bieden een voordeel in een gegeven situatie of toepassing. Het fundamentele verschil ligt in hun snij- en voedingsrichting. Bij valfrezen wordt het materiaal in dezelfde richting gevoerd als de rotatie van het snijgereedschap. Bij tegenfrezen wordt het materiaal in de tegenovergestelde richting gevoerd ten opzichte van de rotatie van het snijgereedschap.

Uit de bovenstaande discussie kunnen we het volgende concluderen:

• Valfrezen is een bevorzugd proces wanneer een gladde oppervlaktekwaliteit gewenst is, terwijl tegenfrezen bedoeld is voor ruwfrezen.
• Valfrezen heeft betere warmteproductie, lagere belasting en betere spanafvoer.
• Tegenfrezen is een goed proces wanneer het gaat om het minimaliseren van machine-achterlash en uithoek.