Wat is CNC-frezen? Een basisgids
- Geschreven door: Gavin Leo
- Bijgewerkt door: CoCo
- Gepubliceerd:
- Bijgewerkt
CNC-frezen heeft een sterke dominantie verworven in verschillende industrieën dankzij de veelzijdigheid, consistentie en hoge precisie. Ik zal deze kenmerken gedetailleerd toelichten aan de hand van een beschrijving van de werking en de verschillende CNC-freesmachines die er zijn.
Wat is CNC-frezen
CNC-frezen is een subtractief productieproces, waarbij gebruik wordt gemaakt van computergestuurde, meersnijdende snijgereedschappen die zijn bevestigd aan een sneldraaiende spindel om werkstukken nauwkeurig vorm te geven.
Het systeem start met digitale CAD-ontwerpen die worden omgezet in machineleesbare G-code-instructies. Vervolgens voert het geautomatiseerde, nauwkeurige bewerkingen uit om voorraadmaterialen om te zetten in voltooide componenten.
Dit proces wordt hoofdzakelijk toegepast voor het snelle maken van prototypes van kunststof- en metalen onderdelen en voor de efficiënte en grootschalige productie van componenten.
CNC-frezen is een onderdeel van de bredere CNC-bewerkingsdiensten, waartoe ook andere aspecten behoren, zoals CNC-boren, CNC-draaien en CNC-frezen.
Hoe werkt CNC-frezen?
Vier fasen van CNC-frezen:
Ontwerp (CAD): CNC-frezen begint met de ontwikkeling van een 3D CAD-bestand (Computer Aided Design) dat informatie bevat over hoe het uiteindelijke onderdeel eruit moet zien.
Programmeren (CAM): Vervolgens wordt het ontwerp met behulp van computer-aided manufacturing-software (CAM-software) omgezet in een machinaal leesbaar formaat. Het machineprogramma is doorgaans in G-code-formaat, wat helpt bij het schetsen van de bewegingen die de machine tijdens de werking moet maken, rekening houdend met een hoge nauwkeurigheid en precisie.
Setup: De volgende stap is het instellen van de machine, waarbij de operator het materiaal op een werktafel plaatst en vastzet.
Bewerking en afwerking: De CNC-machine voert vervolgens de G-code-instructies uit en zorgt ervoor dat het cilindrische snijgereedschap (frees) een gewenst product uitsnijdt op basis van het oorspronkelijke CAD-ontwerp. Afhankelijk van de gebruikte freesmachine kunnen we verschillende hoeken en assen voor het eindproduct realiseren. Tot slot wordt het eindproduct ontbraamd en gepolijst om een gladde oppervlakteafwerking te garanderen.
Wat is een CNC-freesmachine? Belangrijkste componenten en typen
Een CNC-freesmachine is een computergestuurde freesmachine die wordt gebruikt tijdens het CNC-freesproces. De freesmachine bestaat uit verschillende onderdelen en componenten. Er zijn verschillende typen en variaties. In dit gedeelte worden de belangrijkste onderdelen en typen als volgt beschreven:
Onderdelen van een freesmachine
Hoewel de onderdelen van een freesmachine per type verschillen, zijn dit de belangrijkste:
Kolom: De primaire ondersteunende structuur van de machine, die helpt de andere componenten te versterken.
Knie: Dit is een verstelbaar onderdeel dat aan de kolom is bevestigd. Het ondersteunt het zadel en de werktafel. Het vergemakkelijkt ook de beweging over de Z-as.
Saddle: Het zadel, dat zich boven de knie en onder de werktafel bevindt, helpt het werkstuk horizontaal te verplaatsen. Het kan ook parallel aan de spindelas bewegen.
Werktafel: Dit gebied houdt het werkstuk vast tijdens het freesproces. Het is verstelbaar afhankelijk van het machinetype en kan dus zowel verticaal als horizontaal worden gebruikt.
Spindel: Hiermee wordt het draaiende onderdeel bedoeld dat de machine of de as vasthoudt, normaal gesproken aangedreven door een elektromotor.
Prieel: Dit is een as waarlangs het snijgereedschap in horizontale freesmachines beweegt.
Frame: Dit onderdeel verbindt de spindel en ondersteunt verticale bewegingen binnen de Z-as. Het komt vooral voor in verticale freesmachines.
werktuigmachine: Dit is het essentiële onderdeel voor freesbewerkingen. Het wordt op zijn plaats gehouden door de spindel en zorgt voor een efficiënte verwijdering van materiaal van het werkstuk. Gereedschapsmachines bestaan in verschillende vormen en typen.
Soorten CNC-freesmachines
We kunnen CNC-freesmachines in verschillende typen indelen op basis van hun grootte, bouw en snijrichting. De meest voorkomende indeling is echter die met betrekking tot het aantal assen. Op basis daarvan kunnen we 3-assige, 4-assige en 5-assige freesmachines onderscheiden. Hieronder vindt u een beschrijving van elk type:
3-assige freesmachines
Bij 3-assige freesmachines beweegt het snijgereedschap langs de lineaire X-, Y- en Z-assen. Concreet staat "X" voor een zijwaartse beweging, "Y" voor een voor-achterwaartse beweging en "Z" voor een op-en-neerwaartse beweging.
3-assige freesmachines worden meestal gebruikt voor eenvoudige onderdelen die geen ingewikkelde details nodig hebben. Ze worden gebruikt om basiscontouren, sleuven of gaten te maken.
4-assige freesmachines
Naast de lineaire X-, Y- en Z-assen heeft de 4-assige freesmachine een extra rotatieas, de zogenaamde A-as. Deze extra as helpt bij het roteren van het werkstuk tijdens het frezen rond een cilinder of langs de zijkanten van een onderdeel, bijvoorbeeld gaten of groeven.
Het voordeel van een 4-assige CNC-freesmachine is dat u aan meerdere zijden kunt bewerken zonder dat u een onderdeel opnieuw hoeft af te stellen, waardoor u efficiënter kunt werken.
5-assige freesmachines
De 5-assige freesmachine combineert de lineaire X-, Y- en Z-assen, een rotatieas en een extra kantelas. Deze complexe 5-assige opstelling maakt het produceren van geavanceerde geometrieën zoals onderdelen van gasapparatuur, lucht- en ruimtevaartcomponenten en medische apparatuur eenvoudig.
Het belangrijkste voordeel van 5-assige freesmachines is dat ze continue en geïndexeerde bewerking van complexe geometrieën ondersteunen, waardoor de noodzaak voor meervoudige opstellingen wordt geminimaliseerd en de nauwkeurigheid wordt verbeterd.
Wat zijn de verschillen tussen 3-assig, 4-assig en 5-assig frezen?
Het belangrijkste verschil tussen 3-assig, 4-assig en 5-assig frezen is het aantal richtingen waarin het snijgereedschap en het werkstuk ten opzichte van elkaar bewegen om complexe onderdeelgeometrieën te ontwikkelen. Een 3-assige machine beweegt op het X-, Y- en Z-vlak; de 4-assige machine voegt een extra rotatieas toe aan de drie, terwijl de 5-assige machine er twee rotatieassen aan toevoegt om complexere en uiterst nauwkeurige componenten te ontwikkelen.
CNC-freestechnieken/bewerkingen (tabel)
De meest voorkomende CNC-freesbewerkingen zijn:
Gewoon frezen.
Hoekfrezen.
Vlakfrezen.
Vormfrezen.
Ik zal ze hieronder elk bespreken.
1. Gewoon frezen
Deze CNC-freestechniek verwijdert materiaal van het oppervlak van een werkstuk parallel aan de freesas, met als doel brede maar vlakke oppervlakken met een uniforme dikte te produceren. Het meest gebruikte gereedschap voor dit proces is een cilindrische frees. Deze bewerking wordt vaak gebruikt om vierkante of rechthoekige oppervlakken te ontwikkelen op grote metalen platen.
2. Hoekig frezen
Deze vorm van CNC-frezen houdt in dat oppervlakken onder een hoek (anders dan 90 graden) ten opzichte van de snijas worden gesneden. Het doel is om schuine vormen te creëren, zoals groeven, afschuiningen of zwaluwstaarten. De gereedschappen die hiervoor het meest worden gebruikt, zijn de hoekfrees of de enkelhoekfrees.
Een toepassingsgebied voor deze freestechniek is het bewerken van componenten waarbij schuine randen of nauwkeurige verbindingen nodig zijn.
3. Vlakfrezen
Een van de meest populaire CNC-freestechnieken is vlakfrezen. Hierbij wordt een vlak oppervlak loodrecht op de as van de frees gefreesd. Dit proces wordt voornamelijk gebruikt om vlakke en gladde oppervlakken te creëren, maar kan ook worden gebruikt om het vlak van een onderdeel af te werken.
Het gereedschap dat hiervoor wordt gebruikt, is een vlakfrees met meerdere snijkanten. Vlakfrezen wordt vaak toegepast in de oppervlakteafwerking van metaal/kunststof, voordat de secundaire bewerking plaatsvindt.
4. Vormfrezen
Deze freesbewerking wordt voornamelijk gebruikt voor het bewerken van contouren, gebogen oppervlakken of onregelmatige vormen. Het omvat het gebruik van frezen met speciaal ontworpen profielen die helpen bij het creëren van complexe 3D-profielen. Veelvoorkomende toepassingsgebieden van dit CNC-freesproces zijn onder andere het ontwerpen van tandwielen, turbinebladen en decoratieve materialen.
Tabel: Vergelijking van CNC-freestechnieken
| Freestechniek | Hoofddoel | Gebruikt hulpmiddel | Gemeenschappelijke toepassingen |
| Gewoon frezen | Vlakke oppervlakken evenwijdig aan de snijas | Cilindrische snijder | Stalen platen |
| Hoekig frezen | Schuine sneden | Hoekfrees | V-groeven, afschuiningen |
| Gezichtsfrezen | Vlakke oppervlakteafwerking | Vlakfrees | oppervlaktebewerking |
| Vormfrezen | Complexe vormen | Vormfrees | Tandwielen, mallen |
Voor-en nadelenvan CNC-frezen
Computergestuurd frezen is een veelgebruikt bewerkingsproces geworden in de moderne productie. Het heeft de volgende voordelen en beperkingen:
Voordelen van CNC-frezen:
Efficiënte en geautomatiseerde werking, aangezien er minimale tussenkomst van de operator nodig is.
Hoge precisie en nauwkeurigheid dankzij het gebruik van computergestuurde commando's.
Kan complexe geometrie produceren, zoals ingewikkelde vormen, hoeken of 3D-contouren.
Kan met verschillende materialen werken, waaronder metalen, kunststoffen en hout.
Ondersteunt consistentie en herhaalbaarheid, waardoor identieke onderdelen gereproduceerd kunnen worden.
Nadelen van CNC frezen
Vereist een hoge initiële investering.
Brengt hoge onderhoudskosten met zich mee.
Heeft een hoog energieverbruik.
Vereist vakkundige programmering en installatie.
Het kan leiden tot materiaalverspilling omdat het een subtractief proces is.
Hoeveel kost CNC-frezen?
De kosten voor CNC-frezen variëren afhankelijk van het type machine, het aantal assen, de machinetijd, de materiaalkeuze, de complexiteit van het onderdeel en het productievolume. Zo is het gebruik van een eenvoudige 3-assige freesmachine goedkoper dan een geavanceerde 5-assige.
Aan de andere kant zijn gemakkelijk te bewerken materialen goedkoper dan hardere materialen. Bovendien kan het duurder zijn om één enkel item te produceren dan een serieproductie. Er is dus geen standaardprijs voor het uitvoeren van een CNC-freestaak.
Klik hier voor een uitgebreide Offerte voor CNC-frezen van ons toegewijde team bij Aria Manufacturing. U kunt ook meer te weten komen over onze CNC-bewerkingsdiensten hier.