CNC-frezen uitgelegd:productie van precisieonderdelen

CNC-frezen is een subtractief productieproces dat door ingenieurs wordt gebruikt om precisieonderdelen te verkrijgen via uitbestede CNC-bewerking. In dit artikel wordt uitgelegd hoe CNC-freesmachines werken, welke soorten onderdelen met frezen kunnen worden geproduceerd en ontwerprichtlijnen die de maakbaarheid van onderdelen helpen optimaliseren.

CNC-frezen combineert een numeriek computerbesturingssysteem met een roterend meerpuntssnijgereedschap of frees. Bij dit proces wordt het werkstuk op een machinebed gemonteerd en wordt materiaal uit een massief blok verwijderd om de uiteindelijke geometrie te creëren. CNC-frezen wordt gebruikt om onderdelen te produceren uit materialen zoals glas, metaal, plastic, hout en andere gespecialiseerde materialen. 

Deze gids schetst hoe CNC-freesmachines werken, geeft een overzicht van veelvoorkomende typen CNC-freesmachines en geeft ontwerpadvies om het meeste uit uitbestede CNC-productie te halen. 

Hoe werken CNC-freesmachines?

Op een hoog niveau volgt CNC-frezen een proces in vier stappen. 

Stap 1:Maak een CAD-model

Machinisten gebruiken CAD-software zoals Autodesk Fusion 360 om een CAD-model van een specifiek onderdeel te maken. 

Stap 2:CAD-model converteren naar CNC-machine

Het CAD-model wordt geïmporteerd in CAM-software. De uitvoer is een reeks digitale instructies, of G-code, die gereedschapspaden, posities en snelheden definieert om het onderdeel te bewerken. 

Stap 3:Stel de CNC-freesmachine in

Het werkstuk of materiaalblok wordt op het machinebed bevestigd en uitgelijnd met metrologiegereedschap of tasttasters. Het spilgereedschap is geïnstalleerd en alle instelstappen voor de freesmachine zijn voltooid. 

Stap 4:Begin met het maalproces 

Het programma wordt geladen en de CNC-cyclus start. Gespecialiseerde snijgereedschappen roteren met de geprogrammeerde spilsnelheid om materiaal van het werkstuk te verwijderen totdat de geometrie overeenkomt met het gewenste onderdeel. 

Wat is het verschil tussen CNC-frezen en CNC-draaien?

Zowel CNC-frezen als CNC-draaien maken gebruik van numerieke computerbesturing, maar de processen verschillen. CNC-draaien produceert cilindrische of conische oppervlakken. Het werkstuk roteert op een draaibank om te snijden, boren, draaien en draadsnijden. Een enkelpuntsdraaigereedschap blijft gedurende de hele bewerking in contact met het werkstuk.  

CNC-frezen genereert vlakke oppervlakken met behulp van een freesmachine. Een roterend meerpuntssnijgereedschap verwijdert materiaal en het snijden gebeurt met tussenpozen in meerdere stappen. 

Wat zijn 3-, 4- en 5-assige freesmachines?

3-assige freesmachines beweeg het snijgereedschap langs de X-, Y- en Z-assen om materiaal te verwijderen. Deze methode is gebruikelijk vanwege de lagere opstartkosten en wordt gebruikt voor eenvoudige onderdelen met een eenvoudige geometrie. 

Een 4-assige freesmachine voegt een roterende as toe, vaak de A-as, die het werkstuk roteert voor het snijden rond een cilinder of langs de zijkanten van onderdelen. Het omvat alle 3-assige mogelijkheden met extra rotatie. 

Een 5-assige freesmachine biedt beweging langs de drie lineaire assen plus rotatie en kanteling voor in totaal vijf assen. Deze opstelling produceert complexe geometrieën zoals lucht- en ruimtevaartcomponenten, titaniumonderdelen, medische apparaten en onderdelen voor gasapparatuur. Het vermindert de noodzaak voor meerdere opstellingen en ondersteunt bewerking in één stap voor een hogere productiviteit. 

Welke soorten onderdelen kun je maken met CNC-freesmachines?

CNC-freesmachines produceren complexe ontwerpen met zeer nauwe toleranties. Het is een van de meest nauwkeurige productiemethoden die beschikbaar zijn. 

Voorbeelden hiervan zijn: 

• Lucht- en ruimtevaartcomponenten zoals onderdelen van landingsgestellen en rompconstructies 

• Auto-onderdelen zoals bedieningspanelen, assen en mallen 

• Componenten voor consumentenelektronica, zoals behuizingen 

• Medische componenten zoals chirurgische instrumenten en orthesen 

• Onderdelen van olie- en gasmachines, zoals kleppen, stangen, pennen 

• Prototyping en modellering

• Sculpturen

• Meubilair

• Houtbewerking

CNC-freesmachines kunnen een breed scala aan materialen snijden, waaronder aluminiumbrons, koper, keramiek, multiplex, verschillende soorten staal, steen, hout, zink en andere technische materialen. Dit maakt het proces geschikt voor prototypes in de productontwikkeling. Nauwkeurige en snelle aanpassingen zijn mogelijk totdat het definitieve ontwerp is bereikt. 

Hoewel flexibel, zijn er grenzen met betrekking tot asbeweging, prototypegrootte en gereedschapsgrootte. De meeste machines hebben vorm- en groottebeperkingen. Grote CNC-machines kunnen prototypes maken van maximaal 30 bij 6 meter.  

De kleinste machines zijn beperkt tot beweging van maximaal 9 inch langs de X-as, 5,125 inch langs de Y-as en 6,5 inch langs de Z-as. Vanwege vormbeperkingen kunnen sommige machines problemen ondervinden bij het boren van gaten met vierkante randen. 

Hoe ontwerp je onderdelen voor CNC-frezen?

Er zijn veel ontwerpfactoren waarmee u rekening moet houden bij het maken van onderdelen voor CNC-frezen. Over het algemeen omvatten de aanbevelingen van onze interne mechanische ingenieurs het volgende: 

• Minimaliseer instellingen: Minder opstellingen verminderen de cyclustijd en kosten, waardoor de efficiëntie bij uitbestede CNC-productie wordt verbeterd. 

• Interne hoekradii: Om kosten te besparen moeten de interne hoekradiussen minimaal een kwart van de snedediepte bedragen en bij voorkeur ongeveer de helft van de snedediepte, of zo groot als het ontwerp toelaat. Minimaliseer de zakdiepte waar mogelijk en gebruik geboorde gaten in plaats van het frezen van interne vormen. 

• Dunne wanden en dunne secties: Dunne delen kunnen door de bewerkingskrachten doorbuigen en kromtrekken, zelfs bij zachte metalen. Waar de functionaliteit dit toelaat, verhogen dikkere secties de doorvoer, verlagen ze de kosten en verbeteren ze de oppervlakteafwerking. 

• Onderdeelgrootte: Kleine functies vereisen kleine, kwetsbare gereedschappen die langzamer werken en de kosten verhogen. Waar de functie het toelaat, verbeteren grotere kenmerken de maakbaarheid. 

• Standaardisatie: Standaard draadmaten, standaard hoekradii, standaard materialen en standaard toleranties verlagen de kosten en doorlooptijd bij leveranciers. 

Materialen voor CNC-bewerking vallen over het algemeen in drie groepen:kunststoffen, zachte metalen en harde metalen. 

Zachte metalen en sommige harde metalen hebben nauwe toleranties en zijn relatief eenvoudig te bewerken. Wanneer een materiaal buiten het optimale hardheidsbereik beweegt en te hard of te zacht wordt, kan het tijdens de productie onvoorspelbaar reageren en neemt de snijnauwkeurigheid af. 

Als gevolg hiervan worden bepaalde legeringen vaker gebruikt en beschouwd als industriestandaarden. Aluminium 6061-T6 en diverse zachte staalsoorten zijn populair omdat ze gemakkelijk te bewerken zijn en uitgebalanceerde eigenschappen bieden. 

Zijn er softwaretrucs die ingenieurs moeten kennen om te ontwerpen met het oog op maakbaarheid?

CAD-tools sluiten goed aan bij onderdelen die eenvoudig te vervaardigen zijn met uitbestede CNC-bewerkingen.  

Hole Wizard genereert bijvoorbeeld gaten van standaardformaat. Basisfuncties gemaakt met Extrude of Revolve zijn doorgaans voorspelbaarder dan complexe Loft- of Sweep-oppervlakken.  

Onderdelen die met eenvoudiger kenmerken zijn gemodelleerd, zijn over het algemeen gemakkelijker in massa te produceren dan onderdelen met complexe oppervlakken. Als een complex kenmerk niet vereist is, verlaagt een eenvoudiger aanpak vaak de kosten en vermindert het de kwaliteitsrisico's. 

Hoe haalt u het meeste uit CNC-frezen met Protolabs Network?

Er zijn veel manieren om de kosten te verlagen en de doorlooptijd voor CNC-frezen te verkorten. Over het algemeen komt een groot deel van de winst voort uit het ontwerpen van eenvoudige en standaardonderdelen. Ontwerpen die gebruik maken van eenvoudige functies en gereedschappen van standaardformaat leveren doorgaans consistente resultaten op. 

Complexiteit is acceptabel wanneer dat nodig is, maar verhoogt de doorlooptijd en de kosten. Een eenvoudig onderdeel met relatief nauwe toleranties of een complex kenmerk kan in aluminium hanteerbaar zijn, terwijl dezelfde geometrie in kunststof moeilijk kan zijn voor volumeproductie. 

Samenvattend wordt de voorkeur gegeven aan ontwerpen die waar mogelijk eenvoudig en standaard blijven. In bepaalde fasen kunnen complexe kenmerken of gespecialiseerde materialen nodig zijn, maar ze maken het frezen intensiever. 

Protolabs Network biedt een wereldwijd netwerk van 3-assige, 3+2-assige en volledige 5-assige freescentra die nauwkeurige onderdelen van hoge kwaliteit vervaardigen. Er zijn gratis, directe offertes beschikbaar. 

Veelgestelde vragen

Welke materialen worden gebruikt bij CNC-frezen?

Materialen voor CNC-frezen vallen in drie categorieën:kunststoffen, zachte metalen en harde metalen. Veel voorkomende opties zijn aluminium, brons, koper, keramiek, multiplex, staal, steen, hout en zink. Bij uitbestede CNC-productie kiezen ingenieurs doorgaans voor materialen die gemakkelijk te bewerken zijn en uitgebalanceerde eigenschappen hebben. 

Wat zijn de ideale toepassingen voor aluminium?

Aluminium is zeer geschikt voor CNC-frezen omdat het gemakkelijk afbreekt en bestand is tegen corrosie. Typische toepassingen zijn onder meer vliegtuigfittingen, architecturale hardware, medische componenten, tandwielen en assen. 

Wat zijn de beste alternatieven voor aluminium?

Staal en roestvrij staal zijn veel voorkomende alternatieven voor CNC-bewerking. Ze bieden een hogere sterkte en temperatuurbestendigheid en zijn betrouwbaar te bewerken. 

Is CNC-bewerking hetzelfde als frezen?

CNC-frezen is een vorm van CNC-bewerking. Het werkstuk wordt op het machinebed gemonteerd en een roterende meerpuntsfrees verwijdert materiaal om precieze onderdelen te creëren. 

Is CNC-frezen duur?

Er zijn manieren waarop u de kosten van CNC-frezen kunt verlagen. Als u eenvoudige onderdelen ontwerpt en gereedschap van standaardformaat gebruikt, vergroot u de kans op een succesvolle productie van een onderdeel tegen minimale kosten. Andere ontwerptips voor CNC-bewerkingen zijn onder meer het toevoegen van interne hoekradii aan de onderdelen, het vermijden van dunne wanden en secties van een onderdeel en het kiezen voor grotere kenmerken in plaats van kleinere.

Wat zijn veel voorkomende toepassingen voor CNC-frezen?

CNC-frezen is een van de meest nauwkeurige productietechnieken, waardoor het ideaal is om complexe ontwerpen te maken. Het kan worden gebruikt om producten te maken zoals lucht- en ruimtevaartcomponenten, meubels, medische componenten, prototypes, titaniumstukken en houtbewerking. 

Wat zijn enkele veelgebruikte molens die bij de productie worden gebruikt? 

De meest voorkomende molens die bij de productie worden gebruikt, zijn CNC-lasers, CNC-draaibanken, CNC-frezen, CNC-plasmasnijders en CNC-routers. Welke CNC-machine u kiest, hangt af van uw voorkeursproces en het type product dat u wilt bouwen. 

Wat is een CNC-freesmachine?

CNC-frezen is een nauwkeurige productiemethode voor het maken van complexe ontwerpen met nauwe toleranties. Veel voorkomende toepassingen zijn onder meer lucht- en ruimtevaartcomponenten, medische componenten, prototypes, titaniumcomponenten, meubelelementen en houtbewerkingsonderdelen. 

Waar wordt een CNC-freesmachine voor gebruikt?

Veel voorkomende CNC-apparatuur die bij de productie wordt gebruikt, omvat CNC-frezen, CNC-draaibanken, CNC-routers, CNC-lasersnijders en CNC-plasmasnijders. De keuze is afhankelijk van het proces en het te produceren onderdeel. 

Meer bronnen voor ingenieurs

CNC-bewerking voor kleine onderdelen

Lees artikel

Een gids voor CNC-bewerking van acryl

Lees artikel

CNC-draaimachines:hoe ze werken en wanneer ze in de productie moeten worden gebruikt

Lees artikel

Precisie CNC-bewerking voor ruimtevaarttoepassingen

Lees artikel

Waar is CNC-bewerking het beste voor? Hoe ingenieurs het in de praktijk gebruiken

Lees artikel

De voordelen van 5-assige CNC-bewerking

Lees artikel

Wat zijn de hardste materialen voor de meest uitdagende toepassingen?

Lees artikel

Wat is Delrin (POM-H) en wat zijn de materiaaleigenschappen ervan?

Lees artikel

Wat is CNC-frezen?

Lees artikel

Wat is onderdeelmarkering voor CNC-bewerking? Praktische tips voor lasergraveren, zeefdrukken en meer

Lees artikel

Een technische tekening voorbereiden voor CNC-bewerking

Lees artikel

Wat is CNC-bewerking?

Lees artikel

CNC-bewerking voor kleine onderdelen

Leer hoe u kleine CNC-onderdelen ontwerpt en produceert met nauwe toleranties, de juiste materialen en betrouwbare DFM-praktijken.

Lees artikel

Een gids voor CNC-bewerking van acryl

Ontdek alles over CNC-bewerking van acryl:materiaalkwaliteiten, ontwerprichtlijnen, oppervlakteafwerkingen, toepassingen en kostenfactoren voor precisie PMMA-onderdelen.

Lees artikel

CNC-draaimachines:hoe ze werken en wanneer ze in de productie moeten worden gebruikt

Leer hoe CNC-draaimachines werken, hun toepassingen en wanneer u voor draaien versus frezen moet kiezen. Volledige technische gids voor cilindrische onderdelen

Lees artikel

Precisie CNC-bewerking voor ruimtevaarttoepassingen

Van het lanceren van satellieten en het vervaardigen van autonome vliegtuigen tot het verfijnen van vluchtsystemen:ruimtevaartteams hebben onderdelen nodig die zonder compromissen presteren. CNC-bewerkingen zorgen voor ideeën die klaar zijn voor de start.

Lees artikel

Waar is CNC-bewerking het beste voor? Hoe ingenieurs het in de praktijk gebruiken

Heeft u een onderdeel nodig dat goed past, betrouwbaar presteert en geen weken nodig heeft om te produceren? CNC-bewerking maakt het mogelijk. Ingenieurs rekenen erop vanwege de nauwe toleranties, de brede materiaalcompatibiliteit en de snelle doorlooptijden – er is geen gereedschap nodig. Of u nu prototypes maakt of productieorders opschaalt, CNC-bewerking geeft u volledige controle over de geometrie, functionaliteit en oppervlakteafwerking.

Lees artikel

De voordelen van 5-assige CNC-bewerking

Vijfassige CNC-bewerking geeft ingenieurs veel meer vrijheid als het gaat om het maken van complexe, uiterst nauwkeurige onderdelen. In plaats van vanuit één richting tegelijk te zagen, kan de machine het gereedschap of onderdeel draaien en roteren om lastige hoeken te bereiken. Dat betekent minder opstellingen, gladdere afwerkingen en meer ontwerpmogelijkheden. In dit artikel leggen we uit hoe het werkt, wanneer u het moet gebruiken en hoe u er het beste van kunt maken in uw volgende project.

Lees artikel

Wat zijn de hardste materialen voor de meest uitdagende toepassingen?

Lees artikel

Wat is Delrin (POM-H) en wat zijn de materiaaleigenschappen ervan?

Wat is Delrin en waarom is het uniek? Delrin, of POM-H (homopolymeeracetaal), is een semi-kristallijn technisch thermoplastisch materiaal dat wordt gebruikt voor CNC-bewerking, 3D-printen en spuitgieten om duurzame, precisiecomponenten te produceren. Dit artikel onderzoekt de belangrijkste eigenschappen en richtlijnen van Delrin om het meeste uit het materiaal te halen.

Lees artikel

Wat is CNC-frezen?

CNC-frezen is een subtractief productieproces dat door ingenieurs wordt gebruikt om precisieonderdelen te verkrijgen via uitbestede CNC-bewerking. In dit artikel wordt uitgelegd hoe CNC-freesmachines werken, welke soorten onderdelen met frezen kunnen worden geproduceerd en ontwerprichtlijnen die de maakbaarheid van onderdelen helpen optimaliseren.

Lees artikel

Wat is onderdeelmarkering voor CNC-bewerking? Praktische tips voor lasergraveren, zeefdrukken en meer

Hoe voegt u logo's, letters, serienummers en andere aangepaste ontwerpen toe aan uw aangepaste onderdelen? Onderdeelmarkering is een kosteneffectieve manier om onderdelen die extra identificerende en/of cosmetische details te geven. Leer de gebruikelijke technieken voor het markeren van onderdelen die momenteel op de markt zijn, waaronder lasergraveren en zeefdruk.

Lees artikel

Een technische tekening voorbereiden voor CNC-bewerking

Hoe maak je technische tekeningen voor CNC-bewerkingen en waarom zijn ze belangrijk? Technische tekeningen zijn standaarddocumenten die bij de productie worden gebruikt om technische vereisten tussen de ontwerper, het technische team en de fabrikant te communiceren. Duidelijke tekeningen verminderen de onduidelijkheid, versnellen de productie en zorgen ervoor dat onderdelen volgens de vereiste specificaties worden geproduceerd.

Lees artikel

Wat is CNC-bewerking?

Wat is CNC-bewerking en hoe werkt het? In dit overzicht worden de basisprincipes en fundamentele mechanismen uitgelegd, samen met de belangrijkste voordelen en beperkingen, van dit subtractieve productieproces.

Lees artikel

Klaar om uw CAD-bestand om te zetten in een onderdeel op maat? Upload uw ontwerpen voor een gratis, directe offerte.

Ontvang direct een offerte