Zijfrezen:typen, parameters en belangrijkste toepassingen

Wat is zijfrezen?

Laten we beginnen met een technisch antwoord op de gestelde vraag. Zijkantfrezen is in essentie een bewerkingsproces, vooral frezen, waarbij de zijranden van een frees materiaal van een werkstuk verwijderen. Hierdoor ontstaan verticale of hoekige vlakken aan de werkstukzijde.

Dit staat in contrast met vlakfrezen, waarbij de vlaksnijkanten het snijwerk verrichten en de zijranden niet in elkaar grijpen.

Zijfrezen wordt veel gebruikt bij CNC-bewerkingen om 3D-kenmerken zoals schouders, sleuven, treden, kamers en andere complexe geometrieën met hoge precisie te produceren.

De mechanica en prestaties van zijfrezen worden, zoals bij elke bewerking, bepaald door een aantal bewerkingsparameters. Omdat het een standaard freesbewerking betreft, zijn de snijparameters voor zijfrezen vrij eenvoudig.

1. Snijsnelheid

Snijsnelheid (m/min of ft/min) heeft betrekking op hoe snel de snijkant over het werkstukoppervlak beweegt. De keuze van de snijsnelheid hangt af van factoren zoals werkstukmateriaal, freesmateriaal, freesgeometrie zoals helixhoek en kwaliteitseisen zoals doorvoer en oppervlakteafwerking.

2. Invoersnelheid

De voedingssnelheid (mm/omw) bepaalt hoe snel het gereedschap over het werkstuk beweegt. Dit moet niet worden verward met de snijsnelheid, wat de lokale snelheid is op het grensvlak van snijkant en materiaal, terwijl voeding de manier is waarop het hele gereedschap als geheel beweegt. Hogere voedingen hebben betrekking op een hogere productiviteit, maar een lagere oppervlaktekwaliteit en thermische stabiliteit.

3. Axiale snedediepte

De axiale snedediepte (mm) is hoe diep het gereedschap in axiale richting in het werkstuk gaat. Een grotere snedediepte verhoogt de materiaalverwijderingssnelheid, maar ook de snijkrachten. Doorgaans beperkt de sterkte van het gereedschap de axiale snedediepte, omdat diepere sneden gereedschapsdoorbuigingen en zelfs breuken kunnen veroorzaken.

4. Radiale snedediepte

De radiale snedediepte (mm) geeft aan hoeveel van de diameter van het gereedschap in het ongesneden oppervlak van het werkstuk dringt. Net als bij de axiale snedediepte verhogen diepere radiale snedediepten de krachten, temperatuur en productiviteit. Het kan variëren van slechts 5-10% van de freesdiameter bij het afwerken van zijwandsneden tot 100% bij sleuffrezen.

5. Overstap

De overstap is meer een gereedschapspadplanningsparameter dan een directe bewerkingsparameter. Het is een maat voor hoeveel het gereedschap na elke snijgang in het werkstuk beweegt. Kleinere overstapjes zijn tijdrovend, maar zorgen voor een gladdere oppervlakteafwerking.

Formules voor het frezen van de hoofdzijde

Kantfrezen is een zeer systematisch proces met fundamentele vergelijkingen die ingenieurs en technici helpen bij de besluitvorming op de werkvloer.
Enkele van deze formules voor zijdelings frezen vindt u hieronder.

Spilsnelheid

Het is belangrijk om het juiste spiltoerental te bepalen volgens de richtlijnen voor snijsnelheid.

• n =Spilsnelheid (RPM)
• Vc =Snijsnelheid (m/min)
• D =Freesdiameter (mm)

Voedingssnelheid

De voedingssnelheid is een noodzakelijke invoer voor een CNC-freesprogramma. De berekening is dus afhankelijk van de freesgeometrie en de gewenste voeding per tand.

• fz =Voeding per tand (mm/tand)
• n =Spilsnelheid (RPM)
• z =aantal spaangroeven in frees

Materiaalverwijderingspercentage

Fabrikanten maken zich grote zorgen over de materiaalverwijderingssnelheid, die een directe indicatie is van de doorvoersnelheid van hun productielijn. Het berekenen van de MRR en het optimaliseren ervan voor maximale resultaten is een kwestie van winst en verlies voor productiebedrijven.

• MRR =Materiaalverwijderingssnelheid (mm3/min)
• Ap =Axiale snedediepte (mm)
• Ae =Radiale snedediepte (mm)
• F =Voedingssnelheid (mm/min)

Zijfrezen versus andere freestechnieken

Kantfrezen onderscheidt zich op verschillende manieren van andere CNC-freestechnieken. Laten we een korte vergelijking maken van zijfrezen met enkele veel voorkomende freesprocessen om deze verschillen te benadrukken.

 FreesaangrijpingOppervlakafwerkingToepassingenZijkantfrezenAlleen de zijranden van de frees met gedeeltelijke radiale aangrijping.Goede afwerking (beter bij meelopend frezen)Verticale wanden, treden en schoudersVlakfrezenAlleen de onderranden van de frees.Uitstekende afwerking.Vlakke vlakken/vlakkenGleuven makenBeide zijden en de onderranden van de frees met volledige radiale aangrijping.Vereist optimalisatie en zorgvuldige planningGleuven over de volledige breedte, spiebaansleuvenEindfrezenBeide zijden en de onderranden van de frees met gedeeltelijke radiale aangrijping. Variabel, afhankelijk van procesplan en gereedschapspad Universele contouren

Soorten zijfreesbewerkingen

Kantfrezen is een veelzijdig bewerkingsproces. Machinisten gebruiken het in verschillende configuraties voor een verscheidenheid aan functies. In de volgende paragrafen worden dit soort zijfreesbewerkingen besproken.

Vlakfrezen

Vlakfrezen, ook wel plaatfrezen genoemd, is de meest basale vorm van zijfrezen. Er wordt gebruik gemaakt van een zijfrees om een ​​vlak zijoppervlak te bewerken. Over het algemeen wordt er gebruik gemaakt van een recht gereedschapspad, en de uitvoer is een groot, vlak oppervlak in verticale richting of een hoekig vlak.

Hoek zijfrezen

Hoekig zijfrezen produceert een vlak oppervlak, maar met het gereedschap in een andere hoek dan 90 ° ten opzichte van het referentiewerkstukvlak. Dit is erg handig bij het produceren van hoekige elementen zoals afschuiningen, afschuiningen of hoekige geleiders.

In veel gevallen zijn gespecialiseerde hoekfrezen nodig waarbij de gewenste hoek al in het gereedschapsontwerp is ingebouwd.

Zijkant- en vlakfrezen

Zijkantfrezen is een soort hybride freesproces waarbij de zij- en omtreksranden van de frees tegelijkertijd de verticale en horizontale oppervlakken van het werkstuk snijden. Het is vrij efficiënt voor het zagen van sleuven/groeven, omdat deze zowel vloer- als wandkenmerken hebben.

Contourfrezen

Contourfrezen is vergelijkbaar met gewoon frezen, maar dan langs complexe, gebogen gereedschapsbanen. Deze techniek van zijfrezen is handig bij het bewerken van onderdelen met onregelmatige contouren in hun verticale vlakken, zoals vormholtes.

Straddle-frezen

Bij spreidzijdig frezen wordt gebruik gemaakt van twee frezen die aan weerszijden van het werkstuk zijn gemonteerd. Deze configuratie bewerkt tegelijkertijd twee verticale vlakken, waardoor een goede parallelliteit en symmetrie wordt bereikt en tijd wordt bespaard.

Vereisten en opstelling voor zijfrezen

Een typische zijfreesbewerking, hoewel eenvoudig van aard, vereist een bepaalde opstelling van de machine voor een juiste uitvoering. Machinisten gebruiken over het algemeen checklistpunten zoals hieronder voordat ze een onderdeel CNC-frezen.

• Machinetype :CNC-machines zijn er in verschillende soorten en maten. Verticale freescentra bieden bijvoorbeeld doorgaans een hogere manoeuvreerbaarheid, maar zijn niet zo stijf als horizontale bewerkingscentra. Moeilijk te verspanen materialen vereisen hoge spilsnelheden en kracht, die niet in elk bewerkingscentrum beschikbaar zijn.
• Tools :Het snijgereedschap en de opstelling van de gereedschapshouder zijn van cruciaal belang bij nauwkeurig zijfrezen. Het materiaal van het snijgereedschap (HSS, hardmetaal), de geometrie (lengte, diameter, spiraalhoek, aantal spaankamers) en montageconfiguratie (uitsteeklengte van het gereedschap, krimppassing of spantang) zijn de belangrijkste factoren die bijdragen aan de stijfheid van de gereedschappunt en het snijvermogen.
• Armatuur :Werkstukopspanning is belangrijk om het onderdeel stevig vast te houden. Dit kan een speciale opspanning vereisen en het controleren van de verkeerde uitlijning van de onderdelen vóór de bewerking. Slecht gemonteerde onderdelen zijn gevoelig voor ongewenste vervormingen en trillingen.

Voordelen en beperkingen van CNC zijfrezen

CNC-zijfrezen is een universele bewerking. Het is echter niet altijd de eerste keuze voor het genereren van verticale prismatische geometrieën. Het heeft zijn voor- en nadelen.
Het begrijpen hiervan is noodzakelijk om de voordelen ervan af te wegen tegen alternatieve bewerkingen.

Voordelen 

CNC-zijfrezen verdient de voorkeur vanwege de volgende redenen:

• Hoge precisie :Het is een eenvoudige bediening met minimale externe verstoringen. Het is ideaal voor het nauwkeurig bewerken van eenvoudige geometrische kenmerken zoals sleuven, treden en schouders.
• Procesveelzijdigheid :Zijfrezen is vrij universeel. Het is van toepassing op zware onderdelen met verticale wanden/sleuven en kleine onderdelen met delicate dunne wanden.
• Materiaalflexibiliteit :Met de voortschrijdende zijfreestechnologie kan zijfrezen moeilijk te snijden materialen verwerken, zoals titanium- en nikkellegeringen, met agressieve snelheden en dieptes.
• Goede oppervlaktekwaliteit :Optimale snijparameters, meelopend frezen en fijne CNC-niveauregeling maken zeer nauwkeurige, fijne wandafwerkingen mogelijk voor precisietoepassingen.

Beperkingen

De volgende factoren beperken de prestaties van CNC-zijfrezen:

• Gereedschapsafbuiging :Diepere sneden vergroten de snijkrachten op het gereedschap, dat vanwege de slanke geometrie gevoelig is voor buiging tijdens het snijden. Dit verslechtert de maat- en vormnauwkeurigheid en de standtijd.
• Chatter-trillingen :Het is bekend dat dynamische flexibiliteit ongewenste trillingen en geratel veroorzaakt tijdens het bewerken. Het is waarschijnlijker dat deze trillingen optreden bij zijfreesbewerkingen vanwege de hoge gereedschapaangrijping en snedediepte.
• Complexe toolpaths :Gereedschapsbanen voor zijfrezen zijn vaak tijdrovender en moeilijker te plannen en uit te voeren. CAM-software heeft meer tijd nodig om veranderende kenmerken langs de diepte van een onderdeel te verwerken, die vaak meer variatie vertonen dan de gezichtskenmerken.

Belangrijke overwegingen bij zijfrezen

De kwaliteit van een CNC-kantfreesbewerking is afhankelijk van verschillende factoren. Ingenieurs en technici moeten hun procesplan vanuit meerdere invalshoeken bekijken en ervoor zorgen dat er geen kwaliteitsverslechterende eigenaardigheden zijn.

1. Parameterselectie

De selectie van snijparameters is de eerste en belangrijkste factor als het gaat om CNC-bewerkingsprocessen. Het kiezen van de optimale combinatie van snijsnelheid, voeding en snedediepte is noodzakelijk voor de onderdeelkwaliteit, MRR en het beheer van de standtijd.

In productieomgevingen is het gebruikelijk om geavanceerde theorieën, software en technische ervaring te gebruiken om deze beslissingen te nemen.

2. Materiaalkeuze

Machinisten kunnen kiezen uit een reeks zijfreesmaterialen en coatings. Over het algemeen is snelstaal (HSS) geschikt voor gemakkelijk te snijden materialen, terwijl hardmetaal de voorkeur heeft voor moeilijk te snijden materialen zoals staal en titaniumlegeringen.

3. Snijmachineselectie

Een zijfrees heeft tal van specificaties. Afgezien van de gebruikelijke aspecten zoals lengte, diameter en fluiten, is de geavanceerde geometrie van groot belang. Dit omvat eigenschappen zoals de spiraalhoek, spaanhoek, flankrand, spaanbrekers en randradius.

Deze specificaties zijn van invloed op het snijmechanisme op het grensvlak van frees en werkstuk, en bepalen de grootte en richting van de snijkrachten, spanen en warmteafvoer, en de vermogensvereisten van de spil.

4. Koelvloeistof-/smeerstrategie

Koel-/smeermiddelen verbeteren de oppervlakte-eigenschappen van de frees en het werkstuk, waardoor wrijving en warmteontwikkeling worden verminderd. Ze koelen ook het snijvlak af en voeren spanen af.

5. Toolpath-strategie

De gereedschapspadstrategie definieert hoe het gereedschap tijdens de bewerking over het werkstuk beweegt. CAM-programmeurs beheersen dit met technieken zoals klimmen/conventioneel frezen, meerdere gangen, gereedschapspadtechnieken (spiraalvormig, zigzag, trochoïdaal, enz.) en snijparameters.

Beste praktijken voor zijfrezen

Experts delen de volgende tips voor optimale zijfreesprestaties:

• Klimfrezen :Meelopend frezen zorgt voor een betere oppervlakteafwerking en vermindert gereedschapslijtage in vergelijking met conventioneel frezen.
• Minimaliseer de overhang van het gereedschap :Een kleinere gereedschapsuitsteeklengte houdt de gereedschapsconstructie stijf, waardoor doorbuigings- en trillingsproblemen worden voorkomen.
• Gereedschapsgeometrie: Het kiezen van de juiste freesdiameter, aantal spaankamers en spiraalhoek is essentieel voor het maximaliseren van de productiviteit, oppervlaktekwaliteit en standtijd.
• Vlotte in-/uitgangspaden :CAM-experts adviseren het gebruik van geleidelijke in-/uittreding voor gladdere sneden en een langere standtijd.
• Gebruik een lichte afwerkingspas :Het kan verleidelijk zijn om het materiaal snel te verwijderen, maar een lichte en langzame nabewerking is de sleutel tot het behalen van de gewenste kwaliteitseisen, vooral bij toepassingen zoals dunwandige bewerking.

Met jarenlange expertise op het gebied van CNC-freesdiensten biedt WayKen geavanceerde zijfreesoplossingen voor het creëren van nauwkeurige sleuven, trappen, schouders en complexe contouren. Onze 3-assige en 5-assige mogelijkheden, gecombineerd met geoptimaliseerde gereedschapsstrategieën en professionele opspanning, zorgen voor een hoge nauwkeurigheid, gladde afwerking en efficiëntie bij metalen en kunststof onderdelen. Van snelle prototypes tot productie in kleine volumes:wij leveren kosteneffectieve en betrouwbare resultaten die voldoen aan de strenge technische en productievereisten.

Kantfrezen is een fundamentele bewerking met verschillende typen, parameters en overwegingen. De activiteiten van het bedrijf hebben een breed scala aan industriële toepassingen op gebieden als de automobielsector, defensie, luchtvaart en fabricage.