EU
CNC-frezen is het meest populaire type CNC-bewerkingsproces dat door fabrikanten wereldwijd wordt gebruikt om driedimensionale onderdelen met complexe geometrieën en vormen te produceren. CNC-frezen is een subtractief productieproces waarbij gebruik wordt gemaakt van een roterende spindel waaraan een snijgereedschap met meerdere tanden is bevestigd om materiaal te verwijderen wanneer het in contact komt met het werkstuk.
CNC-freesmachines zijn automatische snijmachines die nauwkeurige sneden, kenmerken en dunne geometrieën in een onderdeel aanbrengen door een vooraf geprogrammeerd pad te volgen dat is gegenereerd door CAM-software.
Hoewel CNC-frezen veel aspecten kent, is het belangrijkste inzicht in Computer Numerical Control (CNC) en hoe CNC-bewerkte onderdelen worden geproduceerd met behulp van verschillende CNC-freesprocessen. In deze blog leert u over CNC-frezen vanuit een verspanend perspectief en aan het einde vindt u een handige tip voor het kiezen van het juiste freesproces voor uw onderdeel.
Een overzicht van CNC-bewerking
CNC-frezen is een onderdeel van CNC-bewerkingsprocessen zoals CNC-draaien, CNC-boren en CNC-EDM Machines, die allemaal deel uitmaken van het subtractieve productieproces. CNC-bewerking maakt gebruik van computer numerieke besturing (CNC) om de beweging van het snijgereedschap te regelen.
Moderne CNC's kunnen de snijsnelheid, de spilsnelheid, de draairichting van het gereedschap, de voedingssnelheden en gereedschapswisselingen aanpassen. Al deze informatie wordt opgeslagen in de CNC-instructies, die de vorm hebben van een G-code of M-code.
Belangrijkste kenmerken van CNC-bewerking:
Hoge precisie
Nauwe toleranties
Herhaalbaarheid
Meerassige bewerking
CAD en CAM geoptimaliseerd
Onderdelen voor productie in lage tot hoge volumes
Wat is een CNC-freesmachine?
Een CNC-freesmachine is een geavanceerde productiemachine die gebruikmaakt van computer numerieke besturing om een roterende spindel te besturen die aan een frees is bevestigd. CNC-freesmachines bestaan uit verschillende belangrijke componenten.
Spindel: rechte staaf met een taps toelopende vorm die het snijgereedschap vasthoudt
Werktafel: Gemaakt van bevestigingen en mallen met klemmen om het werkstuk stevig vast te houden
assen: 3 of meer assen, inclusief de spindelas, maken beweging van het gereedschap in de X-, Y- en Z-as mogelijk.
Besturingseenheid: Een kleine microprocessor die in de machine is ingebouwd en die de machinecode kan interpreteren
Gereedschapswisselaar: Een module die het snijgereedschap kan veranderen
Bed: Het freesbed is gemaakt van gietijzer of constructiestaal om het gewicht van de machine en de draaiende en bewegende onderdelen te dragen.
Sonde: Geavanceerde CNC-freesmachines zijn voorzien van tasters die de afmetingen van het werkstuk kunnen meten of de machine kunnen kalibreren voordat het werkstuk wordt gesneden.
Hoe werkt CNC-frezen?
Het CNC-freesproces begint met de voorbereiding van het werkstuk. Het ruwe materiaal wordt met behulp van mallen en klemmen of standaardklemmen op de werktafel vastgezet om trillingen of losse bewegingen te voorkomen.
Gereedschapsselectie: Er zijn verschillende soorten CNC-frezen die geschikt zijn voor verschillende soorten sneden, zoals holtes, holtes en contouren. Bovendien beïnvloedt het type snijgereedschap ook de algehele afwerking en de gereedschapsmarkeringen op het onderdeel. U kunt kiezen uit een breed scala aan frezen, boren en vlakfrezen, afhankelijk van uw ontwerpvereisten.
De ingebouwde controller van de CNC-freesmachine interpreteert de geüploade G-code om de beweging van het snijgereedschap te regelen. De controller kan het snijgereedschap aansturen en de bewegingen van de werktafel regelen. In geavanceerde CNC-freesmachines kan de controller de werktafel of het snijgereedschap rond de spindelas roteren. Deze machines worden 5-assige freesmachines genoemd en hebben extra roterende assen, de A- en B-assen.
Materiaal verwijderen
Het materiaal wordt in lagen gesneden door het roterende snijgereedschap, aangestuurd door het bewerkingsprogramma. Hardere materialen en hoge snijsnelheden vereisen een koelvloeistofspray of een koelvloeistofstroom over het werkstuk om het snijgereedschap koel te houden en de levensduur te verlengen.
De CNC-freesmachine voert de G-code uit, die het toerental van de spindel, de gereedschapsbeweging, de voedingssnelheid, de snijdiepte en het aantal snijbewegingen regelt. Zodra de volledige G-code is uitgevoerd, heeft het onderdeel een "as-machinaal" oppervlakteafwerking met een ruwheidswaarde van Ra 3.2. Nabewerkingstechnieken zoals ontbramen, polijsten en slijpen kunnen de oppervlakteruwheid verder verbeteren en aan nauwe toleranties voldoen.
CNC-frezen is een proces met een hoge herhaalbaarheid waarmee grotendeels identieke onderdelen kunnen worden geproduceerd. De automatische gereedschapswisselaars in freesmachines beperken de hoeveelheid menselijke tussenkomst, handmatige arbeid en stilstand.
Verschillende soorten CNC-freesprocessen
Met CNC-frezen kunnen verschillende vormen en complexe geometrieën worden bereikt, zoals vlakke oppervlakken, gebogen contouren en ronde hoeken, door middel van verschillende CNC-freesprocessen.
Perifeer (plaat) frezen
Bij perifeer frezen verwijdert het snijgereedschap materiaal van de buitenrand van het werkstuk, waardoor vlakke oppervlakken en vlakke vormen zoals platen of contouren ontstaan. Perifeer frezen of plaatfrezen is een van de startprocessen van het frezen en kan worden gebruikt om het werkstuk voor te bereiden op het volgende freesproces.
De rotatieas van het snijgereedschap loopt parallel aan het werkstukoppervlak en de omtrek (buitenrand) van het gereedschap raakt het materiaal. De snijdiepte is klein en de snijbreedte is niet groter dan de diameter van het gereedschap.
Snijgereedschappen voor omtrekfrezen: plaatfrezen, schijffrezen en frezen met uitwendige snijgereedschapgeometrie.
Toepassingen van perifeer frezen
Vlakke oppervlakten
schouders
Gokkasten
Vlakke gebieden
Gewoon frezen
Vlakfrezen is een bewerking waarbij een cilindrisch snijgereedschap materiaal van het werkstukoppervlak verwijdert om een glad oppervlak te creëren. Vlakfrezen kan ook worden beschouwd als een vorm van perifeer frezen.
Het snijgereedschap draait parallel aan het snijvlak van het werkstuk en creëert een vlak oppervlak. Vlakfrezen vereist ook geringe snijdieptes en de snijbreedte is gelijk aan de gereedschapsdiameter.
Er zijn twee manieren om vlak te frezen: meelopend frezen en conventioneel frezen. Beide processen kunnen de vereiste toleranties bereiken, maar meelopend frezen levert een betere oppervlakteafwerking op.
Vlakfrezen heeft veel voordelen, met name het efficiënt produceren van vlakke oppervlakken
Toepassingen
Bewerken van metalen blokken
Nieuwe metalen gietstukken
Bewerken van grotere onderdelen en oppervlakken
Gezichtsfrezen
Vlakfrezen is een CNC-freesproces waarbij de frees materiaal in lagen verwijdert om een vlak oppervlak te creëren. De snijrichting staat loodrecht op de rotatieas van het gereedschap. De onderkant van het gereedschap werkt samen met het werkstuk en beitelt materiaal van het werkstuk af. Bij sommige snijprocessen grijpt zelfs de zijkant in op het werkstuk.
Het materiaal wordt parallel aan het werkstukoppervlak verwijderd, waardoor een uniform oppervlak ontstaat. Het CNC-freesgereedschap dat voor vlakfrezen wordt gebruikt, is een vlakke frees met meerdere tanden aan de onder- en zijkant. Gereedschappen zoals mantelfrezen, vliegfrezen en vlakfrezen zorgen voor een gladde afwerking bij vlakfrezen.
Met vlakfrezen kunt u onderdelen produceren met nauwe toleranties (tot +/- 0.001″) en het is een veelzijdige CNC-freesbewerkingsservice die gebruikmaakt van een CNC-programma om automatisch de snijdiepte, voeding en snelheid aan te passen.
Toepassingen
Vlakke oppervlakten
Fijne oppervlakteafwerkingen
Einde frezen
Frezen is een specifieke freesbewerking gebaseerd op een type gereedschap, een zogenaamde frees, met ronde, taps toelopende of rechte uiteinden. Frezen maakt gebruik van de zijkant en onderkant van het gereedschap, afhankelijk van de bewerking (profileren of sleuven frezen). Veelgebruikte freesgereedschappen zijn onder andere vlakke frezen voor sleuven en uitsparingen, bolvormige frezen voor gebogen oppervlakken en frezen met een hoekradius.
Toepassingen
Gokkasten
Zakken
contouren
3D-kenmerken in metalen en kunststoffen
Frezen kunnen bewerkingen uitvoeren zoals sleuven frezen, uitsparingen maken, profileren en induiken. Frezen zijn verkrijgbaar met verschillende freesgroeven die de snijprestaties en prestaties kunnen optimaliseren.
Zak frezen
Pocketfrezen definieert de freeszone binnen bepaalde parameters en verwijdert materiaal uit dat afgesloten gebied binnen een werkstuk. Het is een type frees dat holtes kan creëren en wordt gebruikt om snel materiaal van het werkstuk te verwijderen.
Pocketfrezen produceert precieze en exacte kenmerken zoals uitsparingen en matrijsholtes voor industriële productieonderdelen. Het gereedschap dat bij pocketfrezen wordt gebruikt, is over het algemeen een frees. Het materiaal wordt in meerdere bewerkingen verwijderd in een combinatie van 3-assige bewerkingen om de gewenste diepte en vorm te bereiken.
Toepassingen
Het creëren van holtes in roestvrijstalen of aluminium blokken
Vorm maken
Het creëren van uitsparingen
Hoekig frezen
Hoekfrezen is vergelijkbaar met andere vormen van CNC-frezen, met dit verschil dat het snijgereedschap het werkstuk onder een hoek ten opzichte van het werkstukoppervlak aangrijpt. Dit betekent dat, als het werkstuk een plat vlak heeft, het gereedschap onder een hoek tussen de verticale en de horizontale as in contact kan komen.
Hoekfrezen wordt gebruikt om schuine kenmerken op onderdelen aan te brengen en is een van de weinige processen die consistent en herhaaldelijk op een CNC-freesmachine kan worden uitgevoerd, en niet op een handmatige freesmachine.
Bij hoekfrezen worden verschillende typen frezen gebruikt: enkelhoekfrezen, dubbelhoekfrezen en frezen met een kop.
Toepassingen
Bewerken van schuine oppervlakken
Groeven bewerken
Afgeschuinde randen
Het hoekige deel is te zien in de tandwielen
Mallen en matrijzen
3D-contourfrezen
Met 3D-contourfrezen kunt u complexe 3D-kenmerken in een werkstuk creëren. 3D-contouren volgen complexe, nauwkeurige gereedschapspaden die zijn gegenereerd via computerondersteunde ontwerp- en productieprocessen. Deze processen, in tegenstelling tot conventionele freesprocessen, richten zich op vrij gevormde sneden en gecontourde geometrieën zoals rondingen, hellingen en organische vormen.
Bij 3D-contourfrezen worden kleine stukjes materiaal verwijderd en wordt het werkstuk geleidelijk gevormd. Meestal wordt hiervoor een bolfrees gebruikt, die ideaal is voor gladde, gebogen oppervlakken.
Bij 3D-contourfrezen is het type gereedschapspadstrategie doorslaggevend.
Z-niveau contouren: Het gereedschap beweegt in de verticale dieptelaag volgens de 3D-vorm.
Flowline frezen: Het gereedschap volgt de natuurlijke rondingen van het oppervlak voor een vloeiende overgang
Spiraalvormige paden: Het gereedschap volgt een spiraal voor een doorlopend, gebogen oppervlak.
Wat zijn de verschillende soorten CNC-freesmachines?
Er zijn verschillende soorten CNC-freesmachines, elk ontworpen om herhaalde taken efficiënt en nauwkeurig uit te voeren. CNC-freesmachines, zoals 3- of 5-assige freesmachines, kunnen bijna alle freesbewerkingen uitvoeren, zelfs bewerkingen die op verticale en horizontale freesmachines worden uitgevoerd.
Verticale freesmachines
Verticale freesmachines ontlenen hun naam aan de oriëntatie van het snijgereedschap. De spindelas staat loodrecht op het werkstuk en het gereedschap beweegt op en neer om materiaal van het werkstuk te verwijderen.
Verticale freesmachines hebben beperkte toegang tot het werkstuk voor het frezen van complexe geometrieën en ingewikkelde ontwerpen. De meeste verticale freesmachines zijn bedfreesmachines, waarbij de tafel alleen in de X- en Y-as beweegt, terwijl de spindel langs de Z-as beweegt.
Horizontale freesmachines
Horizontale freesmachines zijn vergelijkbaar met verticale freesmachines, maar de spindelas en het snijgereedschap staan parallel aan de werktafel. Horizontale freesmachines hebben een draaitafel die meerzijdige bewerking mogelijk maakt.
Horizontale freesmachines kunnen freesbewerkingen uitvoeren op grote onderdelen en zware materialen zoals roestvrij staal en gietijzer.
Horizontale freesmachines zijn grote CNC-machines die duurder zijn en een complexere opstelling vereisen.
3-assige freesmachines
3-assige CNC-freesmachines zijn de standaard freesmachines die kleine tot middelgrote en in sommige gevallen grote onderdelen kunnen bewerken. De machine werkt in 3 lineaire assen, terwijl het werkstuk vast zit. 3-assige freesmachines hebben een gebruiksvriendelijke machine-interface en veel freesmachines kunnen door niet-technische mensen worden bediend vanwege het automatische karakter van de machines.
Een 3-assige freesmachine is eenvoudig te programmeren, betaalbaar en breed inzetbaar in de industrie. Het enige nadeel van 3-assige CNC-freesmachines is de hoekcomplexiteit van onderdelen, die de machines niet kunnen bewerken.
5-assige freesmachines
CNC-freesmachines met 5 assen kunnen hun gereedschapsmachine over 3 lineaire assen (X, Y en Z) verplaatsen en kunnen het gereedschap over 2 lineaire assen (A + B-assen) roteren. Hierdoor kan de machine in totaal over 5 assen bewegen.
De kantelbare machine maakt het mogelijk om complexe geometrieën te creëren, zoals turbines en medische implantaten. Over het algemeen vormen 5-assige CNC-freesmachines een complexe machineset die is gereserveerd voor gespecialiseerde gereedschappen. Ze zijn duur, complex in de programmering en vereisen een technisch expert voor de bediening.
Freesmachines van het schaaftype
Vlakfreesmachines hebben een brug met een rail waaraan de machine hangt. Vlakfreesmachines kunnen meer dan één spindel hebben. De machine kan bij de meeste vlakfreesmachines in de Z-as bewegen en de werktafel kan het werkstuk in de X- en Y-as bewegen. Bij sommige vlakfreesmachines kan het gereedschap in 3 of meer assen bewegen.
Door het gebruik van meer dan één freesspil is vlakfrezen efficiënt voor het verwijderen van materiaal van lange werkstukken met automatische gereedschapswisseling.
Universele freesmachine
Een universele freesmachine combineert de mogelijkheden van zowel verticale als horizontale freesmachines en biedt CNC-bewerking voor gereedschapskamers, werkplaatsen en kleine tot middelgrote productieprocessen.
De constructie van een universele freesmachine bestaat uit een grote basis en spindel die verticaal of horizontaal kan worden geplaatst. Een universele freesmachine heeft een draaibare tafel die kan draaien, wat hoekbewerking mogelijk maakt.
De meeste universele freesmachines worden gebruikt voor het maken van gereedschap- en matrijzengeometrieën, het frezen van tandwielen en het maken van prototypes van grote onderdelen.
Gantry-freesmachines
Portaalfreesmachines zijn grote CNC-freesmachines met een brugconstructie. De machine en de spindel zijn op een rail gemonteerd die van links naar rechts aan de brug hangt.
Portaalfreesmachines zijn gespecialiseerde CNC-freesmachines voor grote metalen constructies en onderdelen zoals scheepsonderdelen, vliegtuigvleugels en mallen. Portaalfreesmachines zijn duur in gebruik, maar geschikt voor zware bewerkingen.
Voordelen van CNC-frezen:
Precisie en herhaalbaarheid
CNC-freesmachines kunnen identieke onderdelen produceren met een zekere tolerantie. Ze kunnen nauwe toleranties bereiken (binnen +/- 0.0001 inch), wat consistente en hoogwaardige onderdelen garandeert. Dankzij de CNC-freesmogelijkheden kan vrijwel elke vorm worden gemaakt met minimale menselijke tussenkomst en minimale kans op fouten.
Hoge productieruns
CNC-freesmachines maken gebruik van computerondersteunde productie (CAI) om gereedschapspaden te genereren en de bewerkingen te sequencen, tot aan het aantal gereedschapspassen. Dit stelt ontwerpers in staat om onderdelen precies naar wens te creëren door de freesbeweging en parameters zoals toerental, snijsnelheid, snijdiepte, aanloophoek, enz. te regelen.
CNC-freeswerkzaamheden kunnen 24/7 zonder pauze worden uitgevoerd, waardoor de productie-efficiëntie en de schaalbaarheid van de bewerkingen toenemen.
Complexe geometrie
CNC-frezen kan complexe kenmerken en onderdeelontwerpen voor uw werkstuk produceren. Het is ook mogelijk om het onderdeelontwerp op elk moment te wijzigen en het onderdeelmodel aan te passen, wat snelle prototyping en ontwerpaanpassing mogelijk maakt.
Mogelijkheden
Moderne CNC-bewerking maakt gebruik van CNC-frezen en een combinatie van frezen en CNC-draaien, een zogenaamde draai-frees, die complexe onderdelen en ondersnijdingen in rechthoekige blokken kan produceren. De mogelijkheden van CNC-frezen zijn eindeloos, maar de kosten van CNC-frezen nemen toe met de CNC-technologie en de complexiteit van de onderdelen.
Machines Diverse Materialen
Handmatige snij- en vormmachines zijn materiaalgebonden. Veel handbediende machines worden bijvoorbeeld specifiek bediend om roestvrij staal of zachtere metalen zoals brons te snijden.
Een CNC-freesmachine vereist slechts een gereedschapswissel om verschillende materialen te bewerken, van acryl tot kunststof tot titanium. Voor hardere materialen kunt u kiezen voor een freesmachine die hoge en lage toerentallen aankan, waardoor u het voordeel heeft dat u zowel zachte als harde materialen CNC-bewerkt.
Wat zijn de kosten van CNC-frezen?
De kosten van CNC-frezen zijn afhankelijk van het type CNC-bewerking (3 of 5 assen), het materiaal en de productieomvang. Bij grotere aantallen wordt de prijs gemiddeld over de onderdelen, wat resulteert in een lagere prijs per onderdeel.
De kosten voor CNC-frezen zijn ook afhankelijk van de vereiste tolerantie en de complexiteit van het onderdeel.
De uurtarieven voor bewerkingen beginnen bij minimaal $ 40 voor 3-assige CNC-bewerkingen. Hierbij zijn materiaal, programmering en speciaal gereedschap niet inbegrepen.
Conclusie
CNC-frezen heeft de CNC-bewerkingsindustrie veranderd door veelzijdigheid en flexibiliteit in ontwerp te bieden. Van CNC-freesmachines die complexe ontwerpen kunnen graveren tot revolverfreesmachines die verschillende bewerkingen en gereedschapswisselingen mogelijk maken, blinken deze machines uit in het maken van onderdelen van roestvrij staal, titanium en aluminium met een uitstekende corrosiebestendigheid voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie.
De machinespindel is een belangrijk onderdeel van de CNC-freesmachine en drijft gereedschappen zoals hoekafrondfrezen, frezen met schacht, vlakfrezen en vele andere multi-frezen aan voor een gladde afwerking. Of het nu gaat om het produceren van prototypes of mallen voor spuitgieten, CNC-frezen is ideaal voor de productie van kleine tot middelgrote series.
Veelgestelde Vragen / FAQ
V: Wat wordt bedoeld met CNC-frezen?
A: Bij CNC-frezen worden computergestuurde machines gebruikt om materialen als metaal of kunststof te snijden en te vormen. Zo ontstaan nauwkeurige onderdelen met complexe ontwerpen.
V: Is CNC-frezen eenvoudig?
A: CNC-frezen vereist kennis van de basisprincipes van programmeren, CAD- en CAM-vaardigheden en het instellen van machines. Het kan maanden tot jaren duren om CNC-operator te worden.