Als je nieuw of onbekend bent met CNC machines en je weet niet wat ze zijn, dan is het vrij eenvoudig. CNC staat voor Computer Numerical Control. In wezen zijn er heel veel verschillende CNC machines. Elke machine die bestuurd wordt door een computer is technisch gezien een CNC machine, maar vandaag bespreken we CNC freesmachines. 

Frezen heeft veel toepassingsmogelijkheden op verschillende gebieden, van moderne productie tot engineering. Welk bereik heeft het in 2024? Er zijn verschillende factoren waarmee rekening moet worden gehouden op basis van technologische groei en de eisen van verschillende industrieën.

Hier volgt een kort overzicht van freestoepassingen in andere productiesectoren.

• Auto-industrie en luchtvaartindustrie
• Medische en gezondheidszorgindustrie
• Elektronica- en halfgeleiderindustrie
• Energiesector 
• Gereedschaps- en matrijzenindustrie
• Consumentengoederen, bouw en zware machines
• Defensie en militairen

CNC, kunstmatige intelligentie en intelligente productie dragen bij aan de uitbreiding van hun toepassingen in deze sectoren.

Wat is frezen?

Zoals CNC precisiebewerkingEen freesmachine maakt deel uit van de machines die worden gebruikt in het bewerkingsproces. Frezen is een productieproces waarbij een roterend snijgereedschap wordt gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Bij frezen wordt een roterend snijgereedschap gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen. 

Hier volgt een uitsplitsing van frezen:

• Roterend snijgereedschap: Stel je een boor voor met meerdere snijkanten langs de omtrek in plaats van een spitse punt. Dit gereedschap draait op hoge snelheid.
• Werkstuk: Dit is het stuk materiaal dat je gaat vormen. Het kan gemaakt zijn van metaal, plastic, hout of schuim.
• Materiaalverwijdering: Terwijl de draaiende frees in contact komt met het werkstuk, snijdt het kleine stukjes materiaal weg, waardoor het dichter bij de gewenste uiteindelijke vorm komt.

Toepassingen van CNC-frezen

Ruimtevaart: CNC-verspaning heeft zich ontwikkeld in verschillende gebieden van de lucht- en ruimtevaart vanwege de nauwkeurigheid, het aanpassingsvermogen en de mogelijkheid om een breed scala aan materialen te bewerken. Frezen is zeer nuttig in de luchtvaartindustrie, zoals:

• Turbine onderdelen 
• Structurele onderdelen

Elektronica: Precisie en miniaturisatie zijn belangrijk in de elektrische industrie. Freesmachines bieden veelzijdigheid om ingewikkelde sneden en vormen uit te voeren voor verschillende elektronische componenten, zoals:

• Onderdelen
• behuizingen

Medisch: In de medische sector zijn hoge nauwkeurigheid en precisie vereist. Frezen speelt een cruciale rol in medische apparatuur en instrumenten, zoals:

• Prothesen
• Orthesen
• Implantaten
• Andere chirurgische instrumenten.

Automobiel: Frezen heeft enorme toepassingen in de automobielsector. Het is een veelzijdig proces omdat het kan worden gebruikt voor zowel kleine hoeveelheden als grote productieruns. Fabrikanten vervaardigen verschillende onderdelen, zoals:

• Motor Onderdelen
• Aangepaste flenzen

Hoe werkt frezen?

Zoals reeds vermeld, is frezen een subtractief productieproces. Het verwijdert materiaal van een ruw substraat met behulp van verschillende snijgereedschappen totdat het gewenste onderdeel geproduceerd is. Het werkstuk wordt continu gedraaid om precieze sneden onder verschillende hoeken te maken. Het is echter wel handig om te vermelden dat het hele freesproces een paar stappen in beslag neemt voordat het werkstuk klaar is. 

Hier zijn ze:

CAD-model maken

Je moet beginnen met een CAD-modelblauwdruk voor de geometrie van het doelonderdeel. Je kunt het CAD-ontwerp/model voor de grondstoffen van het gewenste onderdeel maken met behulp van computerondersteunde ontwerpsoftware. Hiermee kunt u 2D- of 3D-modellen ontwikkelen voor verschillende productconcepten.

CAD omzetten naar CNC

Je moet het CAD model omzetten in een CNC programma omdat CNC freesmachines een CAD model niet begrijpen. Het omzetten van het CAD model naar het CNC programma is echter geen moeilijke taak. De meeste CAD software heeft deze functie; je moet te werk gaan volgens de instructies om optimale resultaten te behalen.

Instellen van CNC-freesmachines

Zorg er ten eerste voor dat de freesmachines goed zijn ingesteld voordat je begint. De instelstappen kunnen verschillen afhankelijk van het merk en model van de machine. Zorg ervoor dat u de maker en het model controleert voordat u de machine gebruikt. ga naar CNC-bewerking op maat voor meer informatie.

Het programma uitvoeren

Na het instellen van de machine kan de operator het CNC machineprogramma starten. De machine voert dan het hele freesproces zelf uit. Als het programma klaar is, levert de machine het benodigde onderdeel met de juiste specificatie.

Freesmachines en componenten

Soorten freesmachines

Verschillende CNC freesmachines dienen specifieke doelen. Het is belangrijk om deze verschillen te begrijpen om te voldoen aan uw productiebehoeften, zoals de complexiteit van onderdelen, productievolume of precisievereisten.

Verticale molens

Verticale frezen zijn veelzijdige machines. Deze machines worden veel gebruikt in de metaalverwerkende industrie. Verticale frezen hebben verticaal georiënteerde spindels, die een precieze en efficiënte materiaalafname mogelijk maken.

Hieronder volgen enkele standaardkenmerken van verticale molens:

• Verticale frezen bieden met hun meerassige configuraties een breed scala aan bewerkingstaken, 
• Verticale frezen hebben verticale spindels die zowel boren als frezen mogelijk maken. 
• Meerdere assen maken complexe bewerkingen mogelijk voor ingewikkelde onderdelen.
• Verticale frezen zijn ideaal voor toepassingen die een hoge maatnauwkeurigheid en nauwe toleranties vereisen. 
• CNC verticale frezen maken geautomatiseerde en nauwkeurige bewerkingen mogelijk. 

Horizontale molens

Deze hebben horizontale spindels. Deze zijn goed voor het zagen van zware materialen en grote bewerkingen.

Hieronder volgen enkele algemene kenmerken van horizontale molens:

• Horizontale molens zijn beter dan verticale molens voor complexe projecten
• Deze molens hebben dik en kort snijgereedschap
• Horizontale molens zijn geweldig voor complexe projecten
• Horizontale molens zijn uiterst robuuste en stevige machines.
• Zeer stabiele rechthoekige geleiderail
• Deze molens zijn de ideale keuze voor het verwijderen van bulkmateriaal in korte tijd
• 45 graden rechtsom en linksom draaien van de freeskop

Revolvermolens

Deze molens worden ook wel torenmolens genoemd. Deze molens hebben een tafel die in parallelle en verticale richting kan worden bewogen terwijl er een spindel in positie is om materiaal te snijden. Ze worden meestal gebruikt voor specifieke soorten freeswerk waarbij op een molen wordt gesneden.

Hieronder volgen enkele standaardkenmerken van revolverfrezen:

• Revolverfrezen worden beschouwd als de meest veelzijdige freesmachines van dit moment.
• Ze kunnen worden verplaatst om de functionaliteit van de machine te verbeteren.
• Hebben een stevige structuur en een uniek ontwerp.
• TIntegreer verschillende gebruiksvriendelijke functies met meer functionaliteit
• Bekende machines staan bekend om hun hoge prestaties en lage onderhoudskosten.
• In staat om een overvloed aan producten te maken.
• Goedkoper in vergelijking met horizontale freesmachines.

Beddenmolens

Bedfrezen zijn vergelijkbaar met revolverfrezen omdat ze verstelbare spindels hebben, maar de tafel er alleen loodrecht op bewegen. Ondertussen beweegt de spindel parallel.

Hieronder staan enkele algemene kenmerken van bedmolens:

• Bedfrezen zijn ontworpen voor zwaar werk
• Deze machines kunnen grotere en zwaardere werkstukken aan dan andere soorten freesmachines.
• Deze machines worden ook gebruikt voor matrijzen en mallen.
• Ze worden vaak gebruikt bij de productie van grote onderdelen voor verschillende sectoren.

Wat zijn de belangrijkste onderdelen van een CNC-freesmachine?

Vijf belangrijke onderdelen van de CNC freesmachine zijn:

Kolom Basis

De gietijzeren kolom en basis ondersteunen de bewerkingen op de freesmachines. De basis waarop de kolom is gemonteerd bevat smeerolie en koelvloeistof. De kolom ondersteunt de knie langs de werktafel. Het voetstuk draagt het gewicht, dat werkt als de fundering van de machine.

Knie

De knie wordt door de zwaluwstaartuitsparing aan de kolom bevestigd. Er is een verticale stelschroef die helpt en de positie vasthoudt. Dit type schroef wordt ook wel een stelschroef genoemd. Hij moet op en neer bewegen naar zijn basis. Het tandwielmechanisme is in de knie geplaatst, terwijl het zadel, dat bovenop de kolom is geplaatst, horizontaal kan transverseren en wordt gebruikt om lineaire horizontale beweging aan het werkstuk te geven.

Vermogensaanvoermechanisme

Deze aanzet bevindt zich in de knie en wordt meestal gebruikt om langs-, dwars- en verticale aanzetten te regelen. De aanzetten worden ingesteld via een g-code of met behulp van een snelheidsselectiehendel op het toestel.

Werktafel

Het is meer een rechthoekige tafel die gemaakt is van gietijzer. Hij is voorzien van T-gleuven, waar het werkstuk direct op de tafel geklemd kan worden. Er kan een bankschroef of ander gereedschap worden gemonteerd om kleinere onderdelen vast te houden en ze veilig en efficiënt te bewerken. De werktafel bevat de langsinstelbare voeding en handgrepen. Op dezelfde manier bevindt zich een andere voorloopschroef op de X-as onder de tafel, die werkt door in te grijpen op de moer om de tafel zijwaarts te verschuiven.

Spindel

De spindel is ook een van de kritieke onderdelen van de freesmachine. Hij speelt een cruciale rol in de machine. In rust bedient hij het snijgereedschap. Hij dient ook als houder voor boorkoppen, spantangen en vele andere. Door deze verschillende vormen en mechanische manieren om de frezen toe te passen, kan een freesmachine op vele manieren werken.

Het freesproces (stap voor stap)

Hier volgt een stapsgewijs overzicht van het werkproces van freesmachines:

Werkstuk laden: De eerste stap tijdens het vooraf instellen is het plaatsen van het werkstuk op de voeding van de machinetafel terwijl het andere uiteinde wordt vastgezet. Een onnauwkeurige plaatsing van de opspanning leidt tot trillingen, vooral bij het gebruik van hoge snelheden om het werkstuk te snijden of te vormen. Dit leidt tot onnauwkeurigheden.

Gereedschapsselectie: Door de technologische vooruitgang worden er tegenwoordig verschillende soorten gereedschap gebruikt in een freesmachine. Kies het juiste type gereedschap op basis van het te bewerken materiaal en de gewenste mate van aanpassing.

Machine instellen: Machine-instelling verwijst naar het wijzigen van bepaalde machine-aspecten, zoals het toerental van de spindel, de toevoer van koelvloeistof naar de bewerkingsmachine, de voedingssnelheid, de snedediepte, enzovoort.

Frezen Uitvoering: Als het instellen klaar is, begint de operator met de eigenlijke freesbewerkingen.

Ruw: Draaien is het proces waarbij de materiaaleigenschappen van het werkstuk worden verbeterd door het aan mechanische spanning bloot te stellen. Dit brengt het werkstuk in een onbepaalde toestand die de geschetste vorm benadert. Dit wordt gedaan met een hoge snijsnelheid en voedingssnelheid om de levensduur van het gereedschap te verkorten en daarmee de kans op breuk te vergroten.

Halffabricage: Na het opruwen vermindert de snelheid van de freesmachine. Gewoonlijk heeft de machine de vorm van het uiteindelijke onderdeel dat als resultaat van het werk geproduceerd moet worden.

Afwerking: Vergeleken met de voorbewerkingsstappen wordt nabewerken gedaan met een lage voedingssnelheid en snedediepte. Om de fout te optimaliseren of te minimaliseren, is het doel om het werkstuk zo dicht mogelijk bij de beoogde afmetingen van de machine te krijgen.

Lossen: De operator verwijdert het afgewerkte onderdeel van de freesmachine.

Inspectie en kwaliteitscontrole: In dit stadium wordt het eindproduct gecontroleerd om er zeker van te zijn dat er geen defecten zijn. Als er afwijkingen zijn of als er extra materiaal moet worden verwijderd, plaatst de operator het onderdeel terug op de machine en voert hij nog een afwerkingscyclus uit. Deze stap wordt uitgevoerd tot het onderdeel aanvaardbaar is.

Post-processing: Het onderdeel kan na het frezen nog andere secundaire bewerkingen ondergaan. Enkele van de standaard nabewerkingstechnieken zijn:

• Ontbramen
• Schoonmaken
• Vlakslijpen
• Fonishing, enz.

Soorten freesbewerkingen

Er zijn veel verschillende soorten freesbewerkingen. Sommige worden gebruikt om de capaciteit van de bewerking te verhogen, andere om de efficiëntie van de bewerking te verbeteren en weer andere voor diverse andere doeleinden.

Deze types kunnen delen van vormen maken, hoewel ze verschillen naargelang hoe de vorm is samengesteld.

Deze verschillende soorten zijn:

Vlakfrezen

Een vlakfrees wordt gebruikt wanneer de oppervlakteafwerking van een werkstuk moet worden gemaakt. Vlakfrezen vlakt een oppervlak af of produceert een ruw oppervlak op een vlak of glad oppervlak. Het kan ook uitstekende oppervlakteafwerkingen maken zonder golvingen. Vlakfrezen kan automatisch of jaarlijks worden uitgevoerd. Er zijn verschillende freeskeuzes beschikbaar voor elk type.

Perifeer frezen

Bij perifeer frezen wordt de frees gepositioneerd om vanaf de zijkant door het werkstuk te snijden. Daarom glijden de randen van het snijgereedschap over het werkoppervlak in contact met de gereedschapspunt. Dit is het omgekeerde van het vlakfrezen. Hierbij wordt een gewone frees gebruikt met een gelijk aantal tanden en de breedte van de voorkant. Perifeer frezen heeft de voorkeur als er een grote snijdiepte of veel materiaal in één keer moet worden verwijderd.

Eindfrezen

Een frees wordt op dezelfde manier gebruikt als een boor, maar heeft een andere geometrie. Toch zijn frezen ontworpen om radiale en axiale sneden uit te voeren. De gebruikte boormachines kunnen alleen axiaal boren.

Draad frezen

Schroefdraadfrezen wordt gebruikt om schroefdraad te maken aan de binnenkant van een werkstuk. Draadfrezen worden alleen gebruikt op voorgeboorde schroefdraad. In hun structuur zijn de draadfrezen in een toestand van rotatie en omtrekrotatie binnen de interne omtrek. Er wordt ook opgemerkt dat draadsnijden de voorkeur heeft boven draadfrezen.

Voordelen en beperkingen van frezen

We weten allemaal dat frezen een veelzijdig bewerkingsproces is in de productie. Het heeft veel voordelen, maar ook enkele beperkingen.

Hieronder staan enkele algemene voordelen en beperkingen.

Voordelen van frezen

• Frezen is een zeer veelzijdig proces. Het ondersteunt verschillende materialen.
• Frezen is ideaal voor de productie van grote hoeveelheden.
• Frezen is een snel productieproces.
• Computercontroles om ervoor te zorgen dat afgewerkte onderdelen nauwkeurig en precies zijn.
• Frezen vergroot de mogelijkheid om structuren ingewikkeld te ontwerpen.
• Automatisering helpt bij het frezen om de arbeidskosten te verlagen. 
• Deze CNC freesbewerking toont een goed aanpassingsvermogen en flexibiliteit.

Beperkingen van frezen

• Freesmachines en -opstellingen vragen hogere kosten.
• Frezen is niet geschikt voor kwetsbare onderdelen.
• Werknemers en operators moeten de juiste training krijgen om veiligheidsmaatregelen met gereedschap en vliegers te garanderen.

 Factoren die de freesnauwkeurigheid beïnvloeden

Dit komt omdat het verkrijgen van nauwkeurige resultaten bij CNC frezen cruciaal is. Hieronder staan enkele factoren die de nauwkeurigheid kunnen beïnvloeden.

Kwaliteit gereedschapsmachines:

 Dit draagt aanzienlijk bij aan de algemene staat en precisie van de CNC freesmachine zelf. Bovendien moet je rekening houden met factoren als spindelloop (wobble), speling (speling in de tandwielen) en vlakheid van de tafel, omdat deze ook kunnen leiden tot onnauwkeurigheden.

Keuze snijgereedschap 

Het is van vitaal belang om geschikt snijgereedschap te kiezen voor het specifieke materiaal en de bewerking. Oppervlakteschade kan worden veroorzaakt door het gebruik van bot gereedschap of beschadigd gereedschap. Goed gereedschaponderhoud en tijdige vervanging zijn van vitaal belang.

Werkstukklemming: 

Het werkstuk moet stevig op de machinetafel worden vastgeklemd om beweging tijdens het frezen te voorkomen. Bij onjuiste klemtechnieken kunnen trillingen en onnauwkeurigheden optreden.

Snijparameters: 

Er is vastgesteld dat het selecteren van de juiste snelheid, voedingssnelheid en snedediepte essentieel is. Nauwkeurigheid kan worden beïnvloed door verkeerde parameters, zoals doorbuiging van het gereedschap, trillingssporen of zelfs gereedschapbreuk.

Materiaaleigenschappen:

Verschillende materialen hebben verschillende bewerkingseigenschappen. Er kan onverwachte doorbuiging of slijtage van het gereedschap optreden door onvoorzien materiaalgedrag, wat de nauwkeurigheid beïnvloedt.

Programmeerfouten: 

Als er fouten worden gemaakt bij het CNC-programmeren, kunnen er onnauwkeurige gereedschapsbanen of bewerkingen ontstaan. Grondige verificatie van het programma is essentieel.

Omgevingsomstandigheden: Thermische uitzetting door temperatuurschommelingen kan leiden tot onnauwkeurigheden in de afmetingen van de machine en het werkstuk. Er moet een stabiele omgeving worden gehandhaafd.

Veel voorkomende uitdagingen bij frezen

CNC frezen heeft zijn eigen uitdagingen, ook al kan het voor verschillende toepassingen worden gebruikt:

Gereedschapbreuk: 

Het is mogelijk dat gereedschap breekt door een verkeerde selectie van gereedschap, te veel snijkracht of slijtage van het gereedschap. Dit leidt tot vertragingen in de productie en hogere kosten.

Kletsmerken: 

Wanneer er trillingen zijn tijdens het bewerken, wordt de oppervlakteafwerking van het werkstuk inconsistent. Door de snijparameters te optimaliseren en te zorgen voor de juiste scherpte van het gereedschap kan klapperen geminimaliseerd worden.

Vervorming van het werkstuk: Dunne of niet-ondersteunde werkstukken kunnen buigen of vervormen onder de snijkrachten, wat leidt tot maatonnauwkeurigheden. Dit kan worden verholpen door strategisch geplaatste klemmen en opspanmiddelen te gebruiken.

Restspanning:

 Het frezen laat spanningen achter in het bewerkte materiaal. Deze beïnvloeden de prestaties, waardoor extra stappen zoals spanningsontlasting en gloeien nodig zijn.

Koelvloeistofkeuze en -management:

Een slechte keuze van koelmiddel kan leiden tot slijtage van gereedschap, slechte spaanafvoer en problemen met de oppervlakteafwerking. Daarom is het essentieel om het juiste type koelmiddel te kiezen en het goed te onderhouden.

Complexe bewerkingseigenschappen: Het is moeilijk om ingewikkelde geometrieën te maken of strakke toleranties aan te houden zonder gebruik te maken van speciale gereedschappen en programmeertechnieken.

De toekomst van frezen

De toekomst van frezen is rooskleurig. Met behulp van geavanceerde technologieën is frezen ook geëvolueerd. 

Kijk eens naar enkele moderne technologieën die het freesproces volledig hebben veranderd.

Kunstmatige intelligentie (AI) en machinaal leren

De voortdurende vooruitgang in kunstmatige intelligentie en machinaal leren heeft recentelijk een revolutie teweeggebracht in CNC frezen. Deze technologieën kunnen worden gebruikt om noodzakelijke patronen te identificeren in gegevens die zijn verzameld van CNC freesmachines, waardoor onderhoud mogelijk wordt. Deze technologieën kunnen de algehele operationele efficiëntie van freesmachines verbeteren.

Internet der dingen (IoT)

Intelligente technologieën zoals IoT maken het snel mogelijk om gegevens te verzamelen en te analyseren op CNC-freesmachines. Met deze technologie kunnen fabrikanten de status van hun machines observeren, eventuele problemen oplossen en snel aanpassingen doen.

Automatisering

CNC freesprocessen worden tegenwoordig volledig geautomatiseerd. Allerlei geavanceerde apparaten, zoals gereedschapswisselaars om verschillende gereedschappen en werkstukken te hanteren en zelfs systemen om gereedschapsslijtage te controleren, worden nu steeds populairder.

Geavanceerde materialen

CNC frezen ontwikkelt zich met behulp van nieuwe geavanceerde materialen, waaronder koolstofvezelcomposieten en legeringen met een hoge sterkte en een laag gewicht.

Conclusie

Frezen is een cruciale productiemethode. Het speelt een vitale rol in veel industrieën voor de productie van verschillende kwaliteitsonderdelen. Het omvat het bewerken van vlakke en gebogen oppervlakken, waardoor het zeer veelzijdig is.

Moderne technologieën en geavanceerde gereedschappen zoals helix-, variabele steek- en kartelfrezen hebben de freesbewerkingen verder verbeterd op het gebied van materiaalverwijdering, maatnauwkeurigheid, vormstructuur en oppervlaktetoleranties.  

Als u om het even welk CNC malenvereiste hebt, heet welkom om ons te contacteren, zullen wij u binnen 24 uren citeren, is GC vorm één van top 10 CNC-bewerkingsdiensten in de wereld.