Ontdek alle freesbewerkingen:een uitgebreide gids voor freestypen

Hoe werkt CNC-frezen?

Frezen is een bewerkingsproces waarbij complexe geometrische vormen uit massieve blokken materiaal worden vervaardigd met behulp van een CNC-freesmachine en frezen. Het freesproces bestaat uit een stationair werkstuk en een roterend snijgereedschap. Bovendien heeft een CNC-freesmachine lineaire en roterende asbewegingen om complexe gereedschapspaden tussen het werkstuk en de frees te genereren.

De CNC-freestechnologie is automatisch en dus uiterst nauwkeurig. De beweging van het gereedschap op het werkstuk (het gereedschapspad) wordt geprogrammeerd via CAD/CAM-software. In een typische CAM-softwareomgeving kunnen ingenieurs kiezen uit een groot aantal soorten freesbewerkingen, die allemaal hun functionele nut hebben.

Laten we beginnen met enkele van de meest voorkomende basisbewerkingen in een machinewerkplaats.

Typisch zijn deze freesbewerkingen ook te karakteriseren door de onderdeelgeometrie, omdat elk proces specifieke geometrische kenmerken op het werkstuk bereikt.

Vlakfrezen

Vlakfrezen, of plaatfrezen, is een kernfreesproces waarbij een horizontale frees vlakke oppervlakken op het werkstuk bewerkt. Bij vlakfrezen komt de draairichting van de frees overeen met de voedingsrichting. Met andere woorden:de gereedschapsas loopt parallel aan het snijvlak.

Normaal gesproken is vlakfrezen erg handig voor voorbewerkingscycli aan het begin van een productieplan. Het is effectief bij het omzetten van ruwe materiaalvoorraden naar fijne prismatische, vierkante geometrieën met nauwkeurige afmetingen en gladde afwerkingen, klaar voor verdere freesbewerkingen.

Bovendien biedt het plaatfrezen een goede materiaalafname en een hoge processtabiliteit dankzij de horizontale oriëntatie van het snijgereedschap.

Vlakfrezen

Vlakfrezen produceert, net als vlakfrezen, vlakke en gladde oppervlakken op het werkstuk. Het verschil zit in de gereedschapsoriëntatie. Het snijgereedschap bij vlakfrezen staat loodrecht op het snijoppervlak, wat betekent dat het grootste deel van de snijactie plaatsvindt aan de voorkant van het snijgereedschap en niet aan de zijkanten.

Dit maakt vlakfrezen een ideale bewerking voor het bereiken van fijne oppervlaktekwaliteiten en hoge maatnauwkeurigheid. Omdat de gereedschapsas loodrecht op het snijvlak staat, is deze minder gevoelig voor geometrische afwijkingen en gereedschapstrillingen, wat leidt tot een hoge parallelliteit van het werkstuk.

Zijfrezen

Zijkantfrezen is een van de meest voorkomende freesprocessen die worden gebruikt om de zijkanten van een werkstuk te snijden. Het maakt voornamelijk gebruik van de omtrek of zijranden van de snijder om materiaal te verwijderen. Over het algemeen is zijfrezen nuttig om profielen, sleuven en verticale wanden in het werkstuk te frezen.

Vanwege de snijkrachten die loodrecht op de gereedschapsas werken, moeten machinisten voorzichtig zijn bij het beheersen van de snijbelasting op het gereedschap. Overmatige snijkrachten of zeer diepe sneden kunnen doorbuigingen en zelfs breuken van het gereedschap veroorzaken.

Schouderfrezen

Hoekfrezen is een freesproces dat verticale wanden en vlakke vloeren/bodems produceert met nauwkeurige, loodrechte schouders ertussen. Het maakt gebruik van zowel de voorkant als de omtreksranden van de frees, meestal een vingerfrees. Met dit soort zagen is het mogelijk om tegelijkertijd de vloer en de muur te zagen, waardoor scherpe hoeken in de schoudergeometrie kunnen worden gesneden.

Het nut van hoekfrezen bij het produceren van uiterst nauwkeurige onderdelen met prismatische kenmerken zoals mallen en matrijzen, waarbij scherpe hoeken essentieel zijn om stijve samenstellingen te behouden.

Hoekfrezen

Hoekfreesmachines maken hoeksneden en kenmerken in het werkstuk. Meestal omvatten dergelijke hoekige kenmerken afschuiningen of groeven langs de rand van het werkstuk.

Machinisten kunnen meerdere freestechnieken gebruiken om hoekfreesbewerkingen uit te voeren. Ze kunnen bijvoorbeeld een hoekbevestiging gebruiken om het werkstuk in de gewenste hoek te houden, of ze kunnen speciaal gebouwde frezen met schuine snijkanten gebruiken, of zelfs machines met meerdere assen.

Over het algemeen is hoekfrezen een nabewerking om scherpe randen te verwijderen of esthetische kenmerken te creëren. Voor onderdelen met hoge precisie, zoals mallen en matrijzen, is dit erg handig bij het nauwkeurig produceren van de juiste trekhoeken in de werkstukken.

Vormfrezen

Vormfrezen is een freesproces waarbij specifiek gevormde frezen worden gebruikt om kenmerken met speciale geometrieën te produceren. Vormfreesgereedschappen kunnen complexe contouren produceren, zoals rondingen, bogen en andere niet-conventionele vormen. De onderstaande afbeelding toont bijvoorbeeld een vormfrees met een ronde omtrek, die een boogvormige holte in het werkstuk kan produceren.

Een veel voorkomende toepassing van vormfrezen is het maken en bewerken van matrijzen, waarbij ingenieurs hun eigen vormfrezen ontwerpen om op maat gemaakte geometrische profielen in matrijzen en matrijzen te snijden.

Profielfrezen

Profielfrezen is een geavanceerd freesproces dat complexe contouren op het werkstuk produceert. Deze contouren bestaan ​​doorgaans uit een combinatie van rondingen, bogen en lijnen. Profielfrezen is over het algemeen een CNC-freesmachine, omdat het onmogelijk is om ingewikkelde profielen handmatig te realiseren.

Er zijn verschillende toepassingen van profielfrezen bij de industriële productie van geometrisch complexe onderdelen. Voor turbinebladprofielen in de lucht- en ruimtevaart en voor de buitenkant van auto's zijn bijvoorbeeld uitgebreide profielfreesbewerkingen nodig.

Gangfrezen

Gangfrezen is een freesproces dat de productiviteit maximaliseert door meerdere snijgereedschappen tegelijkertijd te gebruiken. Deze gereedschappen worden op een specifieke manier op een enkele doorn gemonteerd. Deze enkele as roteert vervolgens alle messen, die elk een ander deel van het werkstukoppervlak bewerken. Onderstaande figuur illustreert dit.

Het groepsgewijs frezen is heel gebruikelijk voor onderdelen met meerdere sneden in dezelfde richting. Het vermindert de totale bewerkingstijd en verbetert de doorvoer.

Tandwielfrezen

Tandwielfrezen is, zoals de naam al doet vermoeden, een exclusief freesproces voor het produceren van tandwielen. Tandwielen hebben zeer ingewikkelde geometrische profielen die moeilijk te realiseren zijn met standaard frezen.

Daarom gebruiken tandwielfabrikanten speciale tandwielfrezen met het exacte profiel dat ze nodig hebben. Deze aanpak helpt de precisie en productiviteit te maximaliseren.

Draadfrezen

Draadfrezen behoort, net als tandwielfrezen, tot de exclusieve vormen van freesbewerkingen. Het wordt gebruikt om schroefdraad in een gat in het werkstuk te snijden. Bij draadfrezen worden speciale frezen gebruikt in de specifieke vorm van het draadprofiel.

Bovendien is draadfrezen een freesproces met hoge nauwkeurigheid, omdat er een spiraalvormig gereedschapspad voor nodig is om de draad op de juiste spoed te snijden. Normaal gesproken voeren machinisten draadfrezen uit op een CNC-freesmachine met behulp van gespecialiseerde gereedschapspadgeneratiecycli.

Het produceren van schroefdraad met behulp van freestechnieken in plaats van traditionele methoden zoals tappen, biedt meer flexibiliteit omdat het proces gemakkelijk kan worden aangepast aan elke gatgrootte, spoed en profiel.

Sleuffrezen

Sleuffrezen is een veelgebruikt freesproces dat nuttig is bij het maken van sleuven in werkstukken. Het kan werken met een verscheidenheid aan freestypes, waaronder T-gleuffrezen, vingerfrezen of schijffrezen, afhankelijk van de geometrie van de sleuf.

Enkele veel voorkomende toepassingen van sleuffrezen zijn het bewerken van spiebanen, kamers en groeven in structurele componenten.

Speciale soorten freesbewerkingen

Freesbewerkingen zijn niet beperkt tot de hierboven besproken standaardprocessen. Met de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van CNC-technologie en gereedschappen is het frezen aanzienlijk geëvolueerd. Een moderne CNC-freesmachine kan zeer complexe onderdeelgeometrieën met ingewikkelde kenmerken aan.

In dit gedeelte worden enkele geavanceerde soorten freestechnieken besproken.

Meerassig CNC-frezen

Meerassig CNC-frezen is een geavanceerde freestechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van een meerassige CNC-freesmachine. 5-assige CNC-freescentra zijn de meest populaire keuze voor geavanceerde productiewerkplaatsen, die over het algemeen drie lineaire assen (X, Y, Z) en twee roterende assen (twee willekeurige van A, B, C) omvatten, die de machinist tegelijkertijd kan manipuleren. De onderstaande afbeelding illustreert deze configuratie.

CNC-frezen met meerdere assen is in staat onderdelen met hoge precisie te bewerken met geometrische kenmerken zoals spline-curven, profielen, oppervlakken en ondersnijdingen. Het is een cruciale rol voor veeleisende industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en medische apparatuur, waar niet-prismatische onderdelen en nauwe toleranties gebruikelijk zijn.

Draaifrezen

Draaifrezen is een hybride bewerkingstechniek die functies van zowel draaien als frezen in dezelfde machine combineert, ook wel draaifrezen genoemd. Draaifreescentra hebben doorgaans een klauwplaat en een losse kop om het werkstuk te monteren en te roteren, zoals bij een draaimachine. Daarnaast beschikken ze ook over gespecialiseerde gereedschapshouders met roterende snijgereedschappen, zoals bij een freesproces.

De frees in draaifreescentra is in meerdere richtingen manoeuvreerbaar, zowel parallel als loodrecht op de werkstukas (zie onderstaande figuur).

Dankzij dit soort dubbele functionaliteit kunnen draaifreescentra onderdelen met zowel cilindrische als prismatische kenmerken in dezelfde opstelling produceren. Dit verhoogt de productiviteit en nauwkeurigheid en bespaart kosten.

Dunwandig frezen

Dunwandig frezen is een bijzondere tak van geavanceerde freestechnieken. Bepaalde onderdelen, zoals turbinebladen en productbehuizingen, hebben dunwandige kenmerken. Dunne wanden worden gekenmerkt door hun lage hoogte-breedteverhouding.

De delicate geometrie van deze dunwandige onderdelen maakt ze gevoelig voor zaken als trillingen, permanente vervormingen en trillingen bij het bewerken. Om deze problemen te voorkomen, gebruiken machinisten speciale freestechnieken zoals dynamisch frezen, adaptieve voedingssnelheden en gereedschapsbanen met variabele aangrijping voor maximale precisie en oppervlaktekwaliteit.

Twee typische freesbewerkingen:conventioneel versus meelopend frezen

Conventioneel frezen en meelopend frezen zijn twee soorten freesbewerkingen die bepalen hoe de frees in het werkstuk aangrijpt. Het belangrijkste verschil tussen beide is hoe de werkstukaanvoerrichting is ten opzichte van de rotatie van het snijgereedschap.

Bij conventioneel frezen, of tegenlopend frezen, is de voedingsrichting tegengesteld aan de rotatie van de frees. Dit zorgt ervoor dat de snijkant het snijden begint als wrijven en vervolgens langzaam overgaat naar pure afschuiving. Als gevolg van de snijrichting begint de spaanbreedte vanaf nul en is deze maximaal wanneer de frees het werkstuk verlaat. Over het algemeen is conventioneel frezen stabieler wat betreft trillingen en het omgaan met machinespeling.

Bij meelopend of tegenlopend frezen daarentegen ligt de voedingsrichting in lijn met de rotatie van de frees. De spaanbreedte begint op het maximum en gaat geleidelijk naar nul, wat leidt tot een gelijkmatige trend van de snijbelasting. Meelopend frezen is de geprefereerde freestechniek omdat het een betere standtijd, oppervlakteafwerking en lage snijbelastingen oplevert.

Belangrijke factoren bij het selecteren van het juiste freestype

Met zoveel soorten freesbewerkingen waaruit u kunt kiezen, kan het maken van de optimale keuze een uitdagende taak zijn. Over het algemeen zijn er verschillende factoren waarmee ingenieurs rekening moeten houden bij het selecteren van freesbewerkingen voor hun productieplannen.

Geometrie van onderdelen

De geometrische kenmerken van het onderdeel zijn het eerste waar u op moet letten bij het selecteren van freesprocessen voor een onderdeel. Specifieke kenmerken zoals schuine oppervlakken, kromming en schroefdraad kunnen helpen het freesproces tot een beheersbaar aantal te beperken.

Een autopaneel zou vanwege zijn complexe kromming bijvoorbeeld zeker geavanceerde freestechnieken vereisen, zoals profielfrezen met een CNC-freesmachine.

Machinegereedschapsmogelijkheden

Verschillende freesmachines hebben verschillende bewerkingsmogelijkheden. Een handmatige freesmachine met 3 assen is perfect voor eenvoudige klussen zoals het vierkant maken van voorraden, het snijden van schuine oppervlakken of het produceren van vlakke oppervlakken. Een complexere bewerking, zoals profielfrezen, is echter misschien niet mogelijk zonder een meerassige CNC-freesmachine.

Op dezelfde manier is een draaimolencentrum een gespecialiseerde werktuigmachine die op efficiënte wijze voornamelijk cilindrische onderdelen met prismatische kenmerken kan produceren.

Kwaliteitsvereisten

Ook kwaliteitseisen als oppervlakteafwerking en toleranties bepalen de keuze van het freesproces. Meelopend frezen zou bijvoorbeeld geschikter zijn als hoogwaardige productie gewenst is. Als nauwe toleranties vereist zijn, heeft een CNC-freesmachine de voorkeur.

Snijparameters bij verschillende freesbewerkingen

Het freesproces wordt gedefinieerd door frees-snijparameters, die ingenieurs gebruiken om factoren zoals snijkrachten, oppervlaktekwaliteit en productietoleranties te controleren. De drie belangrijkste snijparameters bij het frezen zijn als volgt:

Voeden

De voedingssnelheid bepaalt de snelheid waarmee het snijgereedschap en het werkstuk ten opzichte van elkaar bewegen. Ingenieurs gebruiken verschillende manieren om het weer te geven. De gebruikelijke eenheden zijn afstand/tijd (mm/min), afstand/omwenteling (mm/omwenteling) en afstand/tanden (mm/tanden). Hogere voedingen bij freesbewerkingen zorgen voor een hoge productiviteit, maar verminderen de standtijd en de oppervlaktekwaliteit.

Snelheid

De snijsnelheid bepaalt hoe snel het gereedschap over het oppervlak van het werkstuk roteert. De typische meeteenheden zijn mm/min of RPM. Een hogere snijsnelheid bij freestechnieken bevordert de productiviteit en oppervlaktekwaliteit, maar kan leiden tot overmatige gereedschapsslijtage en thermische problemen.

Snijdiepte

De snedediepte bepaalt hoe diep het snijgereedschap in het werkstukoppervlak dringt. Omdat de frees vaak in zowel de radiale als de axiale richting snijdt, zijn er bij een freesproces twee parameters voor de snedediepte, namelijk de radiale snedediepte (RDOC) en de axiale snedediepte (ADOC). Een grote snedediepte verhoogt de snijkrachten, trillingen en warmteontwikkeling, maar leidt ook tot een grotere productiviteit.

WayKen biedt precisie-CNC-freesdiensten met geavanceerde 3-, 4- en 5-assige bewerkingscentra. Ons team is gespecialiseerd in het produceren van onderdelen met hoge tolerantie van zowel metalen als kunststoffen, waarbij complexe geometrieën efficiënt worden verwerkt. Of het nu gaat om prototypes of productie in kleine volumes, wij leveren snelle doorlooptijden, fijne oppervlakteafwerkingen en consistente kwaliteit in sectoren zoals de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart en de medische sector.

CNC-frezen is onmiskenbaar een zeer veelzijdig productieproces met enorme mogelijkheden. Met een verscheidenheid aan freesbewerkingen om uit te kiezen, biedt het ingenieurs veel flexibiliteit op het gebied van ontwerp en maakbaarheid.