Hvis du er ny eller ikke kender til CNC-maskiner og ikke ved, hvad de er, er det ret basalt. CNC står for Computer Numerical Control. I bund og grund findes der mange forskellige CNC-maskiner. Enhver maskine, der styres af en computer, er teknisk set en CNC-maskine, men i dag vil vi tale om CNC-fræsere. 

Fræsning har mange anvendelsesmuligheder inden for flere områder, fra moderne produktion til ingeniørarbejde. Hvilket omfang dækker det i 2024? Der er forskellige faktorer, der skal tages i betragtning, baseret på teknologisk vækst og kravene fra forskellige industrier.

Her er en kort oversigt over fræseanvendelser i andre fremstillingsindustrier.

• Bilindustrien og luft- og rumfartsindustrien
• Medicin- og sundhedsindustrien
• Elektronik- og halvlederindustrien
• Energisektoren 
• Værktøjs- og værktøjsindustrien
• Forbrugsgoder, byggeri og tunge maskiner
• Forsvar og militær

CNC, kunstig intelligens og intelligent produktion er med til at udvide deres anvendelse i alle disse brancher.

Hvad er fræsning?

Ligesom CNC-bearbejdning med høj præcisionEn fræsemaskine er en del af de maskiner, der bruges i bearbejdningsprocessen. Fræsning er en fremstillingsproces, der bruger et roterende skæreværktøj til at fjerne materiale fra et emne. Fræsning bruger et roterende skæreværktøj til at fjerne materiale fra et emne. 

Her er en oversigt over fræsning:

• Roterende skæreværktøj: Forestil dig et bor med flere skærekanter langs omkredsen i stedet for en spids spids. Dette værktøj drejer rundt ved høj hastighed.
• Arbejdsemnet: Dette er det stykke materiale, du former. Det kan være lavet af metal, plast, træ eller skum.
• Fjernelse af materiale: Når den roterende fræser kommer i kontakt med arbejdsemnet, skærer den små stykker materiale væk og bringer det tættere på den ønskede endelige form.

Anvendelser af CNC-fræsning

Luft- og rumfart: CNC-bearbejdning har udviklet sig inden for forskellige områder af luft- og rumfart på grund af sin nøjagtighed, tilpasningsevne og evne til at bearbejde en lang række materialer. Fræsning er meget nyttigt i rumfartsindustrien, f.eks:

• Dele til turbiner 
• Strukturelle dele

Elektronik: Præcision og miniaturisering er vigtigt i den elektriske industri. Fræsemaskiner tilbyder alsidighed til at udføre indviklede udskæringer og former til forskellige elektroniske komponenter, f.eks:

• Komponenter
• Indhegninger

Medicinsk: I den medicinske sektor kræves der stor nøjagtighed og præcision. Fræsning spiller en afgørende rolle i medicinsk udstyr og instrumenter som f.eks:

• Proteser
• Ortoser
• Implantater
• Andre kirurgiske instrumenter.

Biler: Fræsning har mange anvendelsesmuligheder i bilindustrien. Det er en alsidig proces, fordi den kan bruges til både små mængder og store produktionskørsler. Producenterne fremstiller forskellige dele, f.eks:

• Motordele
• Tilpassede flanger

Hvordan fungerer fræsning?

Som allerede nævnt er fræsning en subtraktiv fremstillingsproces. Den fjerner materiale fra et råt substrat ved hjælp af forskellige skæreværktøjer, indtil den fremstiller den ønskede del. Arbejdsemnet roteres kontinuerligt for at give præcise snit i forskellige vinkler. Det er dog praktisk at nævne, at hele fræseprocessen tager et par trin, før emnet er færdigt. 

Her er de:

Oprettelse af CAD-model

Du skal starte med en CAD-modeltegning af måldelens geometri. Du kan skabe CAD-designet/modellen for råmaterialerne til din ønskede del ved hjælp af software til computerstøttet design. Det giver dig mulighed for at udvikle 2D- eller 3D-modeller til forskellige produktkoncepter.

Konvertering af CAD til CNC

Du er nødt til at konvertere CAD-modellen til et CNC-program, fordi CNC-fræserne ikke forstår en CAD-model. Det er dog ikke en vanskelig opgave at konvertere CAD-modellen til CNC-programmet. De fleste CAD-programmer har denne funktion; du skal følge instruktionerne for at opnå optimale resultater.

Opsætning af CNC-fræsemaskiner

For det første skal du sikre dig, at fræsemaskinerne er sat rigtigt op, før du starter. Opsætningstrinnene kan variere afhængigt af maskinens mærke og model. Sørg for at tjekke producenten og modellen, før du bruger maskinen. gå til brugerdefineret CNC-bearbejdning for at få mere at vide.

Udførelse af programmet

Efter opsætning af maskinen kan operatøren starte CNC-maskinprogrammet. Maskinen håndterer derefter selv hele fræseprocessen. Når programmet er færdigt, giver maskinen den nødvendige del med den korrekte specifikation.

Fræsemaskiner og komponenter

Typer af fræsemaskiner

Forskellige CNC-fræsere tjener specifikke formål. Det er vigtigt at forstå disse forskelle for at kunne opfylde dine produktionsbehov, f.eks. emnets kompleksitet, produktionsvolumen eller krav til præcision.

Vertikale møller

Lodrette fræsere er alsidige maskiner. Disse maskiner har mange anvendelsesmuligheder i metalindustrien. Vertikalfræsere har vertikalt orienterede spindler, som giver mulighed for præcis og effektiv materialefjernelse.

Nogle standardfunktioner ved lodrette møller er angivet nedenfor:

• Lodrette fræsere tilbyder en bred vifte af bearbejdningsopgaver med deres fleraksede konfigurationer, 
• Lodrette fræsere har lodrette spindler, der giver mulighed for både boring og fræsning. 
• Flere akser giver mulighed for kompleks bearbejdning af indviklede dele.
• Lodrette fræsere er ideelle til opgaver, der kræver høj dimensionsnøjagtighed og snævre tolerancer. 
• CNC-vertikalfræsere muliggør automatiseret og præcis bearbejdning. 

Vandrette møller

De har spindler i vandret position. De er gode til at skære i tunge materialer og store opgaver.

Nogle almindelige træk ved horisontale møller er angivet nedenfor:

• Vandrette møller er bedre end lodrette møller til komplekse projekter
• Disse møller har tykke og kortklippede værktøjer
• Vandrette møller er gode til komplekse projekter
• Vandrette møller er ekstremt robuste og solide maskiner.
• Meget stabil rektangulær styreskinne
• Disse møller er det ideelle valg til fjernelse af bulkmateriale på kort tid.
• 45 graders rotation af fræsehovedet med og mod uret

Revolvermøller

Disse møller kaldes også tårnmøller. Disse møller har et bord, der kan bevæges i parallelle og lodrette retninger, mens en spindel er i position til at skære materiale. De bruges normalt til specifikke typer af fræsning, der involverer snit på en mølle.

Nogle af standardfunktionerne i revolvermøller er angivet nedenfor:

• Revolverfræsere anses for at være de mest alsidige fræsemaskiner i dag.
• De kan flyttes for at forbedre maskinens funktionalitet.
• Har en robust struktur og et unikt design.
• Indeholder flere brugervenlige funktioner med større funktionalitet
• Velkendte maskiner er kendt for deres høje ydeevne og lave vedligeholdelse.
• I stand til at fremstille et væld af produkter.
• Billigere sammenlignet med horisontale fræsere.

Sengemøller

Sengefræsere ligner revolverfræsere, fordi de har justerbare spindler, men kun flytter bordet vinkelret på dem. I mellemtiden bevæger spindlen sig parallelt.

Nogle fælles træk ved sengemøller er angivet nedenfor:

• Sengefræsere er designet til hårdt arbejde
• Disse maskiner kan håndtere større og tungere arbejdsemner end andre typer fræsemaskiner.
• Disse maskiner bruges også til matricer og forme.
• De bruges ofte til fremstilling af store dele til flere sektorer.

Hvad er de vigtigste dele af en CNC-fræsemaskine?

De fem vigtigste dele af CNC-fræseren omfatter:

Søjlebase

Støbejernssøjlen og basen understøtter de operationer, der udføres på fræsemaskinerne. Basen, som søjlen er monteret på, indeholder smøreolie og kølemiddel. Søjlen understøtter knæet langs arbejdsbordet. Basen bærer vægten, som fungerer som maskinens fundament.

Knæ

Knæet er bundet til søjlen gennem svalehalesnittet. Der er en lodret indstillingsskrue, som hjælper og holder positionen. Denne type skrue kaldes også en hæveskrue. Den skal bevæge sig op og ned til sin base. Gearmekanismen er placeret inde i knæet, mens sadlen, som er placeret oven på søjlen, kan krydse horisontalt og bruges til at give emnet en lineær horisontal bevægelse.

Power Feed-mekanisme

Denne fremføring er placeret i knæet og bruges for det meste til at styre langsgående, tværgående og lodrette fremføringer. Fremføringshastighederne indstilles enten via en g-kode eller ved hjælp af et håndtag til valg af hastighed på enheden.

Arbejdsbord

Det ligner mere et rektangulært bord, som er lavet af støbejern. Det har T-spor, hvor arbejdsemnet kan spændes fast direkte på bordet. Der kan monteres en skruestik eller et andet værktøj til fastholdelse af mindre dele, så de kan bearbejdes sikkert og effektivt. Arbejdsbordet omfatter den langsgående fremføring med variabel hastighed og håndtag. På samme måde er en anden blyskrue på X-aksen placeret under bordet og fungerer ved at gå i indgreb med møtrikken for at skubbe bordet sidelæns.

Spindel

Spindlen er også en af de kritiske komponenter i fræsemaskinen. Den spiller en afgørende rolle i maskinen. Når den er i hvile, driver den de skærende værktøjer. Den fungerer også som holder for borestykker, spændetænger og mange andre. På grund af disse forskellige former og mekaniske måder at anvende fræsere på, kan en fræsemaskine bruges til mange former for fræsning.

Fræsningsprocessen (trin for trin)

Her er en trinvis gennemgang af arbejdsprocessen for fræsemaskiner:

Indlæsning af arbejdsemner: Det første trin i den indledende opsætning er at placere arbejdsemnet på maskinens bord, mens den anden ende fastholdes. En unøjagtig placering af opspændingsanordningen vil føre til vibrationer, især når man bruger høj hastighed til at skære eller forme arbejdsemnet. Dette vil føre til unøjagtigheder.

Valg af værktøj: På grund af den teknologiske udvikling bruges der i dag forskellige typer værktøjer i en fræsemaskine. Vælg den rigtige type værktøj ud fra det materiale, der skal bearbejdes, og hvor stor en ændring, der ønskes.

Opsætning af maskine: Maskinindstilling henviser til ændring af visse maskinaspekter, som f.eks. spindelens hastighed, kølevæskestrømmen til værktøjsmaskinen og tilspændingshastigheden, skæredybden osv.

Udførelse af fræsning: Når opsætningen er færdig, starter operatøren den egentlige fræsning.

Grovhed: Drejning er en proces, hvor man forbedrer arbejdsemnets materialeegenskaber ved at udsætte det for mekanisk belastning. Dette bringer emnet til en ubestemt tilstand, der nærmer sig den skitserede form. Det sker ved en høj skærehastighed og tilspænding for at reducere værktøjets levetid og dermed øge risikoen for brud.

Halvfærdiggørelse: Efter grovbearbejdningen reduceres hastigheden på fræsemaskinen. Normalt har den formen på den endelige del, der skal produceres på den som et resultat af arbejdet.

Efterbehandling: Sammenlignet med grovbearbejdning sker sletbearbejdning ved en lav tilspænding og skæredybde. For at optimere eller minimere fejlen er målet at opnå det arbejdsemne, der ligger tættest på maskinens tilsigtede dimensioner.

Aflæsning: Operatøren aflæsser den færdige del fra fræsemaskinen.

Inspektion og kvalitetskontrol: På dette tidspunkt kontrolleres det færdige produkt for at sikre, at der ikke er nogen fejl. Hvis der er uregelmæssigheder, eller hvis der er behov for ekstra materialefjernelse, sætter operatøren normalt emnet tilbage på maskinen og udfører endnu en færdiggørelsescyklus. Dette trin udføres, indtil emnet er acceptabelt.

Efterbehandling: Emnet kan have andre sekundære bearbejdninger efter fræsningen. Nogle af de almindelige efterbehandlingsteknikker er:

• Afgratning
• Rengøring
• Overfladeslibning
• Fonishing osv.

Typer af fræseoperationer

Der findes mange forskellige typer af fræsning. Nogle af dem bruges til at øge operationens kapacitet, andre til at forbedre operationens effektivitet og nogle til forskellige andre formål.

Disse typer kan skabe dele af figurer, men de er forskellige alt efter, hvordan figuren er sammensat.

Disse forskellige typer er:

Planfræsning

En planfræser bruges, hvor der er behov for at skabe overfladefinish på et emne. Planfræsere gør en overflade flad eller frembringer en ru overflade på en jævn eller glat overflade. Den kan også lave fremragende overfladefinish uden bølger. Planfræsning kan udføres automatisk eller årligt. Der er forskellige valg af fræsere til rådighed for hver type.

Perifer fræsning

Ved periferifræsning er fræseren placeret, så den skærer gennem arbejdsemnet fra siden. Derfor glider skæreværktøjets kanter på arbejdsfladen i kontakt med værktøjsspidsen. Dette er det omvendte af planfræsningsprocessen. Det indebærer brug af en almindelig fræser med lige mange tænder og samme bredde som fladen. Periferifræsning foretrækkes, når der skal fjernes en stor skæredybde eller meget materiale på én gang.

Endefræsning

En endefræser bruges på samme måde som et bor, men den har en anden geometri. Ikke desto mindre er endefræsere designet til at udføre radiale og aksiale snit. De boremaskiner, der skal bruges, kan kun udføre aksiale boreoperationer.

Gevindfræsning

Gevindfræsning bruges til at skære gevind for at skabe dem på indersiden af et emne. Gevindfræsere bruges kun til forborede gevind. I deres struktur er gevindfræsere i en tilstand af rotation og omkredsrotation inden for den indre periferi. Det bemærkes også, at gevinddrejning er at foretrække i forhold til gevindfræsere.

Fordele og begrænsninger ved fræsning

Vi ved alle, at fræsning er en alsidig bearbejdningsproces inden for produktion. Den har mange fordele, men også nogle begrænsninger.

Nogle almindelige fordele og begrænsninger er angivet nedenfor.

Fordele ved fræsning

• Fræsning er en meget alsidig proces. Den understøtter forskellige materialer.
• Fræsning er ideelt til produktion af store mængder.
• Fræsning er en hurtig produktionsproces.
• Computerstyring for at sikre, at de færdige dele er nøjagtige og præcise.
• Fræsning øger evnen til at designe komplicerede strukturer.
• Automatisering hjælper med at reducere lønomkostningerne ved fræsning. 
• Denne CNC-fræsning viser god tilpasningsevne og fleksibilitet.

Begrænsninger ved fræsning

• Fræsemaskiner og opsætninger kræver højere omkostninger.
• Fræsning er ikke egnet til sarte dele.
• Det er nødvendigt med ordentlig træning af medarbejdere og operatører for at sikre sikkerhedsforanstaltninger med værktøj og flyers.

 Faktorer, der påvirker fræsningsnøjagtigheden

Det skyldes, at det er afgørende at opnå præcise resultater i CNC-fræsning. Nedenfor er nogle faktorer, der kan påvirke nøjagtigheden.

Værktøjsmaskinens kvalitet:

 Dette bidrager væsentligt til den generelle tilstand og præcision af selve CNC-fræseren. Oven i det hele kan man blive nødt til at overveje faktorer som spindeludløb (wobble), tilbageslag (slør i tandhjulene) og bordets planhed, da de også kan resultere i unøjagtigheder.

Valg af skæreværktøj 

Det er vigtigt at vælge et passende skæreværktøj til det pågældende materiale og dets anvendelse. Overfladeskader kan opstå, hvis man bruger stumpe eller beskadigede værktøjer. Korrekt værktøjsvedligeholdelse og rettidig udskiftning er afgørende.

Fastspænding af arbejdsemnet: 

Arbejdsemnet skal spændes sikkert fast på maskinbordet for at forhindre bevægelse under fræsningen. Vibrationer og unøjagtigheder kan opstå med forkerte fastspændingsteknikker.

Skæreparametre: 

Det er blevet fastslået, at det er vigtigt at vælge den rigtige hastighed, tilspænding og skæredybde. Nøjagtigheden kan påvirkes af forkerte parametre, som f.eks. værktøjsafbøjning, chattermærker eller endda værktøjsbrud.

Materialeegenskaber:

Forskellige materialer har forskellige bearbejdningsegenskaber. Uventet afbøjning eller værktøjsslid kan forekomme på grund af uforudset materialeadfærd og dermed påvirke nøjagtigheden.

Programmeringsfejl: 

Der kan opstå unøjagtige værktøjsbaner eller bearbejdningsoperationer, når der begås fejl i CNC-programmeringen. Grundig programverifikation er afgørende.

Miljømæssige forhold: Termisk udvidelse som følge af temperatursvingninger kan føre til unøjagtigheder i maskinens og arbejdsemnets dimensioner. Der skal opretholdes et stabilt miljø.

Almindelige udfordringer i forbindelse med fræsning

CNC-fræsning har sine egne udfordringer, selv om det kan bruges til mange forskellige formål:

Brud på værktøjet: 

Det er muligt, at der opstår værktøjsbrud på grund af forkert valg af værktøj, for stor skærekraft eller slid på værktøjet. Det resulterer i forsinkelser i produktionen og øgede omkostninger.

Chatter Marks: 

Når der opstår vibrationer under bearbejdningen, bliver overfladefinishen på arbejdsemnet uensartet. Optimering af skæreparametre og sikring af korrekt værktøjsskarphed kan hjælpe med at minimere rystelser.

Forvrængning af arbejdsemnet: Tynde eller ikke-understøttede emner kan bøjes eller deformeres under skærekræfterne, hvilket fører til unøjagtigheder i dimensionerne. Strategisk placerede klemmer og fiksturer kan afhjælpe dette.

Restspænding:

 Fræsning efterlader spændinger i det materiale, der bearbejdes. Disse påvirker dets ydeevne og kræver yderligere trin som f.eks. aflastning og udglødning.

Valg og håndtering af kølevæske:

Et dårligt valg af kølemiddel kan føre til nedslidning af værktøjet, dårlig spånevakuering og problemer med overfladefinishen. Derfor er det vigtigt at vælge den rigtige type kølevæske og vedligeholde den korrekt.

Komplekse bearbejdningsfunktioner: Det er svært at lave indviklede geometrier eller holde snævre tolerancer uden at bruge særlige værktøjer og programmeringsteknikker.

Fremtiden for fræsning

Fremtiden for fræsning er lys. Ved hjælp af avancerede teknologier har fræsning også udviklet sig. 

Se på nogle moderne teknologier, der har ændret fræseprocessen fuldstændigt.

Kunstig intelligens (AI) og maskinlæring

De fortsatte fremskridt inden for kunstig intelligens og maskinlæring har for nylig revolutioneret CNC-fræsning. Disse teknologier kan bruges til at identificere nødvendige mønstre i data indsamlet fra CNC-fræsemaskiner, hvilket muliggør vedligeholdelse. Disse teknologier kan forbedre fræsemaskinernes samlede driftseffektivitet.

Tingenes internet (IoT)

Intelligente teknologier som IoT muliggør hurtigt dataindsamling og -analyse på CNC-fræsere. Denne teknologi giver producenterne mulighed for at observere deres maskiners status, løse eventuelle problemer og foretage hurtige justeringer.

Automatisering

I dag er CNC-fræseprocesser ved at blive fuldt automatiserede. Alle former for avanceret udstyr, som f.eks. værktøjsvekslere til håndtering af forskellige værktøjer og arbejdsemner og endda systemer til overvågning af værktøjsslitage, bliver stadig mere populære.

Avancerede materialer

CNC-fræsning udvikler sig ved hjælp af nye avancerede materialer, herunder kulfiberkompositter og højstyrke- og letvægtslegeringer.

Konklusion

Fræsning er en afgørende produktionsmetode. Den spiller en vigtig rolle i mange industrier til fremstilling af en række kvalitetsdele. Den indebærer efterbehandling af flade og buede overflader, hvilket gør den meget alsidig.

Moderne teknologier og avancerede værktøjer som spiralformede fræsere, fræsere med variabel stigning og savtakkede fræsere har yderligere forbedret fræseoperationerne med hensyn til materialefjernelseshastighed, størrelsesnøjagtighed, formstruktur og overfladetolerancer.  

Hvis du har noget CNC-fræsningskrav, er du velkommen til at kontakte os, vi citerer dig inden for 24 timer, GC-skimmel er en af ... top 10 CNC-bearbejdningstjenester i verden.