Om du är ny eller obekant med CNC-maskiner och inte vet vad de är, är det ganska grundläggande. CNC står för Computer Numerical Control. I huvudsak finns det många olika CNC-maskiner. Alla maskiner som styrs av en dator är tekniskt sett en CNC-maskin, men idag kommer vi att diskutera CNC-fräsmaskiner. 

Fräsning har stor räckvidd inom flera områden, från modern tillverkning till ingenjörskonst. Vilken omfattning har den år 2024? Det finns olika faktorer att ta hänsyn till baserat på teknisk tillväxt och kraven från olika branscher.

Här följer en kort översikt över frästillämpningar inom andra tillverkningsindustrier.

• Fordonsindustrin och flygindustrin
• Medicin- och hälsovårdsindustrin
• Elektronik- och halvledarindustrin
• Energisektorn 
• Verktygs- och formindustrin
• Konsumentvaror, bygg och anläggning samt tunga maskiner
• Försvar och militär

CNC, artificiell intelligens och intelligent tillverkning bidrar till att öka användningsområdena inom dessa branscher.

Vad är fräsning?

Som CNC-bearbetning med hög precisionär en fräsmaskin en del av de maskiner som används i bearbetningsprocessen. Fräsning är en tillverkningsprocess som använder ett roterande skärverktyg för att avlägsna material från ett arbetsstycke. Vid fräsning används ett roterande skärverktyg för att avlägsna material från ett arbetsstycke. 

Här är en uppdelning av fräsning:

• Roterande skärverktyg: Tänk dig en borrkrona med flera skäreggar längs omkretsen i stället för en spetsig spets. Detta verktyg snurrar i hög hastighet.
• Arbetsstycke: Det här är det material du ska forma. Den kan vara tillverkad av metall, plast, trä eller skumplast.
• Avlägsnande av material: När den roterande fräsen kommer i kontakt med arbetsstycket flisar den bort små bitar av materialet och för det närmare den önskade slutliga formen.

Tillämpningar av CNC-fräsning

Aerospace: CNC-bearbetning har utvecklats inom olika områden av flyg- och rymdindustrin på grund av dess exakta, anpassningsbara natur och förmåga att bearbeta ett brett utbud av material. Fräsning är mycket användbart inom flygindustrin, t.ex:

• Delar till turbiner 
• Strukturella delar

Elektronik: precision och miniatyrisering är viktigt inom elindustrin. Fräsmaskiner erbjuder mångsidighet för att utföra komplicerade skärningar och former för olika elektroniska komponenter, t.ex:

• Komponenter
• kapslingar

Medicinsk: Inom den medicinska sektorn krävs hög noggrannhet och precision. Fräsning har en avgörande roll i medicintekniska produkter och instrument, t.ex:

• Proteser
• Ortoser
• Implantat
• Andra kirurgiska instrument.

Fordon: Fräsning har många användningsområden inom fordonsindustrin. Det är en mångsidig process eftersom den kan användas för både små kvantiteter och stora produktionsserier. Tillverkarna tillverkar olika delar, t.ex:

• Motordelar
• Anpassade flänsar

Hur fungerar fräsning?

Som redan nämnts är fräsning en subtraktiv tillverkningsprocess. Den avlägsnar material från ett obearbetat underlag med hjälp av olika skärverktyg tills den önskade detaljen har producerats. Arbetsstycket roteras kontinuerligt för att ge exakta snitt i varierande vinklar. Det är dock praktiskt att nämna att hela fräsningsprocessen tar några steg innan arbetsstycket är klart. 

Här är de:

Skapa CAD-modell

Du måste börja med en CAD-modellritning för måldelens geometri. Du kan skapa CAD-designen/modellen för råvarorna till din önskade detalj med hjälp av programvaran Computer-Aided Design. Det gör att du kan utveckla 2D- eller 3D-modeller för olika produktkoncept.

Konvertering av CAD till CNC

Du måste konvertera CAD-modellen till ett CNC-program eftersom CNC-fräsmaskiner inte förstår en CAD-modell. Att konvertera CAD-modellen till ett CNC-program är dock inte svårt. De flesta CAD-program har denna funktion; du måste fortsätta enligt instruktionerna för att uppnå optimala resultat.

Uppställning av CNC-fräsmaskiner

Först och främst måste du se till att fräsmaskinerna är rätt inställda innan du börjar. Inställningsstegen kan variera beroende på maskinens märke och modell. Var noga med att kontrollera tillverkare och modell innan du använder maskinen. gå till anpassad CNC-bearbetning för att få veta mer.

Exekvera programmet

Efter att ha ställt in maskinen kan operatören starta CNC-maskinprogrammet. Maskinen sköter sedan hela fräsprocessen på egen hand. När programmet är klart ger maskinen den nödvändiga delen med rätt specifikation.

Fräsmaskiner och komponenter

Typer av fräsmaskiner

Olika CNC-fräsmaskiner har specifika syften. Det är viktigt att förstå dessa skillnader för att kunna uppfylla dina produktionsbehov, t.ex. detaljkomplexitet, produktionsvolym eller precisionskrav.

Vertikala kvarnar

Vertikala fräsar är mångsidiga maskiner. Dessa maskiner har många användningsområden inom metallbearbetningsindustrin. Vertikala fräsar har vertikalt orienterade spindlar som möjliggör exakt och effektiv materialavverkning.

Några standardfunktioner hos vertikala kvarnar anges nedan:

• Vertikala fräsar erbjuder ett brett utbud av bearbetningsuppgifter med sina fleraxliga konfigurationer, 
• Vertikalfräsar har vertikala spindlar som möjliggör både borrning och fräsning. 
• Flera axlar möjliggör komplexa bearbetningsoperationer för invecklade detaljer.
• Vertikalfräsar är idealiska för applikationer som kräver hög måttnoggrannhet och snäva toleranser. 
• Vertikala CNC-fräsar möjliggör automatiserad och exakt bearbetning. 

Horisontella kvarnar

Dessa har spindlar i horisontellt läge. Dessa är bra för kapning av tunga material och stora operationer.

Några vanliga egenskaper hos horisontella kvarnar anges nedan:

• Horisontella kvarnar är bättre än vertikala kvarnar för komplexa projekt
• Dessa fabriker har tjocka och kortklippta verktyg
• Horisontella kvarnar är utmärkta för komplexa projekt
• Horisontalkvarnar är extremt robusta och stadiga maskiner.
• Mycket stabil rektangulär styrskena
• Dessa kvarnar är det perfekta valet för att avlägsna bulkmaterial på kort tid
• 45 graders rotation medurs och moturs av fräshuvudet

Revolververk

Dessa kvarnar kallas också tornkvarnar. Dessa fräsar har ett bord som kan flyttas i parallell- och vertikalled samtidigt som en spindel är i position för att skära i materialet. De används vanligtvis för specifika typer av fräsning som involverar skärningar på en kvarn.

Några standardfunktioner hos revolververk anges nedan:

• Revolverfräsar anses vara de mest mångsidiga fräsmaskinerna idag.
• De kan omplaceras för att förbättra maskinens funktionalitet.
• Har en robust struktur och en unik design.
• TInkludera flera användarvänliga funktioner med större funktionalitet
• Välkända maskiner är kända för sin höga prestanda och sitt låga underhållsbehov.
• Kan tillverka en uppsjö av produkter.
• Billigare jämfört med horisontella fräsmaskiner.

Sängkvarnar

Sängfräsar liknar revolverfräsar eftersom de har justerbara spindlar men bara flyttar bordet vinkelrätt mot dem. Under tiden rör sig spindeln parallellt.

Några vanliga egenskaper hos bäddkvarnar anges nedan:

• Sängfräsar är konstruerade för tunga arbeten
• Dessa maskiner kan hantera större och tyngre arbetsstycken än andra typer av fräsmaskiner.
• Dessa maskiner används också för matriser och formar.
• De används ofta vid tillverkning av stora delar för flera olika sektorer.

Vilka är de viktigaste delarna i en CNC-fräsmaskin?

Fem viktiga delar av CNC-fräsmaskinen inkluderar:

Kolonnbas

Kolonnen och basen av gjutjärn stöder de operationer som utförs på fräsmaskinerna. Basen som pelaren är monterad på innehåller smörjolja och kylvätska. Pelaren stödjer knäet längs arbetsbordet. Basen bär upp vikten, vilket fungerar som maskinens fundament.

Knä

Knäet är bundet till pelaren genom svalehålsskärningen. Det finns en vertikal inställningsskruv som hjälper till och håller dess position. Den här typen av skruv kallas också för lyftskruv. Den ska röra sig upp och ner till sin bas. Växelmekanismen är placerad inuti knäet, medan sadeln, som är placerad ovanpå pelaren, kan röra sig horisontellt och används för att ge arbetsstycket en linjär horisontell rörelse.

Mekanism för kraftmatning

Denna matning är placerad i knäet och används oftast för att styra längsgående, tvärgående och vertikala matningar. Matningshastigheterna ställs in antingen via en g-kod eller med hjälp av ett handtag för hastighetsval på enheten.

Arbetsbord

Det är mer som ett rektangulärt bord som är tillverkat av gjutjärn. Det har T-spår där arbetsstycket kan spännas fast direkt på bordet. Ett skruvstycke eller något annat verktyg kan monteras för att hålla fast mindre delar och bearbeta dem säkert och effektivt. Arbetsbordet inkluderar den längsgående kraftmatningen med variabel hastighet och handtag. På samma sätt är en annan matarskruv på X-axeln placerad under bordet och arbetar genom att gripa in i muttern för att skjuta bordet i sidled.

Spindel

Spindeln är också en av de kritiska komponenterna i fräsmaskinen. Den spelar en avgörande roll i maskinen. När den är i vila driver den skärverktygen. Den fungerar också som hållare för borrkronor, spännhylsor och många andra. På grund av dessa olika former och mekaniska sätt att applicera fräsarna kan en fräsmaskin användas på många olika sätt för fräsning.

Fräsningsprocessen (steg för steg)

Här är en steg-för-steg-uppdelning av arbetsprocessen för fräsmaskiner:

Lastning av arbetsstycke: Det första steget under den preliminära uppställningen är att placera arbetsstycket på maskinbordets matning medan den andra änden är fastspänd. Felaktig placering av fixturen leder till vibrationer, särskilt när hög hastighet används för att skära eller forma arbetsstycket. Detta kommer att leda till felaktigheter.

Val av verktyg: På grund av den tekniska utvecklingen används idag olika typer av verktyg i en fräsmaskin. Välj rätt typ av verktyg utifrån det material som ska bearbetas och hur stor modifiering som önskas.

Maskininställning: Med maskininställning avses ändring av vissa maskinaspekter, t.ex. spindelns varvtal, flödet av kylvätska till verktygsmaskinen, matningshastighet, skärdjup etc.

Utförande av fräsning: När inställningarna är klara startar operatören de faktiska fräsoperationerna.

Roughing: Svarvning är en process där man förbättrar arbetsstyckets materialegenskaper genom att utsätta det för mekanisk påfrestning. Detta leder till att arbetsstycket får ett obestämt tillstånd som närmar sig den skisserade formen. Detta görs med hög skärhastighet och matningshastighet för att minska verktygens livslängd och därmed öka risken för brott.

Halvfärdig: Efter grovbearbetningen sänks hastigheten på fräsmaskinen. Vanligtvis har den formen av den slutliga delen som ska produceras på den som ett resultat av arbetet.

Efterbehandling: Jämfört med grovbearbetning sker finbearbetningen med låg matningshastighet och lågt skärdjup. För att optimera eller minimera felet är målet att uppnå ett arbetsstycke som ligger så nära maskinens avsedda mått som möjligt.

Avlastning: Operatören lastar av den färdiga detaljen från fräsmaskinen.

Inspektion och kvalitetskontroll: I detta skede kontrolleras den färdiga produkten för att säkerställa att inga defekter finns. Om det finns några avvikelser eller om det behövs extra materialavverkning brukar operatören placera tillbaka detaljen i maskinen och utföra ytterligare en slutbearbetningscykel. Detta steg görs tills detaljen är acceptabel.

Efterbehandling: Efter fräsningen kan detaljen genomgå andra sekundära bearbetningsoperationer. Några av standardteknikerna för efterbearbetning är:

• Deburring
• Rengöring
• Slipning av ytor
• Fonishing, etc.

Olika typer av fräsoperationer

Det finns många olika typer av kvarnoperationer. Vissa av dessa används för att öka kapaciteten i verksamheten, andra för att förbättra verksamhetens effektivitet och vissa för olika andra ändamål.

Dessa typer kan skapa delar av former, men de skiljer sig åt beroende på hur formen är uppbyggd.

Dessa olika typer är:

Planfräsning

En planfräs används där det finns ett behov av att skapa ytfinish på ett arbetsstycke. Planfräsar plattar till en yta eller skapar en grov yta på en jämn eller slät yta. Den kan också skapa enastående ytfinish utan några ojämnheter. Planfräsning kan utföras automatiskt eller årligen. Det finns olika val av fräsar tillgängliga för varje typ.

Perifer fräsning

Vid periferifräsning är skäret placerat så att det skär genom arbetsstycket från sidan. Därför glider skärverktygets kanter på arbetsytan i kontakt med verktygsspetsen. Detta är motsatsen till processen för planfräsning. Det innebär att man använder en vanlig fräs med lika många tänder och samma bredd som ytan. Periferifräsning är att föredra när ett stort skärdjup eller mycket material måste tas bort på en gång.

Ändfräsning

En pinnfräs används på samma sätt som en borrmaskin, men har en annan geometri. Ändå är pinnfräsar konstruerade för att utföra radiella och axiella skär. De borrmaskiner som kommer att användas kan endast utföra borrning axiellt.

Gängfräsning

Gängfräsning används för att skära gängor och skapa dem på insidan av ett arbetsstycke. Gängfräsar används endast på förborrade gängor. I sin struktur är gängfräsarna i ett tillstånd av rotation och omkretsrotation inom den inre periferin. Det noteras också att gängsvarvning är att föredra jämfört med gängfräsar.

Fördelar och begränsningar med fräsning

Vi vet alla att fräsning är en mångsidig bearbetningsprocess inom tillverkningsindustrin. Den har många fördelar men också vissa begränsningar.

Några vanliga fördelar och begränsningar anges nedan.

Fördelar med fräsning

• Fräsning är en mycket mångsidig process. Den stöder olika material.
• Fräsning är idealisk för produktion av stora kvantiteter.
• Fräsning är en snabb produktionsprocess.
• Datorstyrning för att säkerställa att de färdiga delarna är korrekta och exakta.
• Fräsning ökar möjligheten att utforma strukturer på ett intrikat sätt.
• Automation hjälper till vid fräsning för att minska arbetskostnaderna. 
• Denna CNC-fräsning av delbearbetning visar god anpassningsförmåga och flexibilitet.

Begränsningar vid fräsning

• Fräsmaskiner och uppställningar kräver högre kostnader.
• Fräsning är inte lämpligt för ömtåliga delar.
• Arbetare och operatörer måste få lämplig utbildning för att kunna vidta säkerhetsåtgärder med verktyg och flygblad.

 Faktorer som påverkar fräsningsnoggrannheten

Detta beror på att det är viktigt att uppnå exakta resultat vid CNC-fräsning. Nedan följer några faktorer som kan påverka dess noggrannhet.

Verktygsmaskinens kvalitet:

 detta bidrar avsevärt till det allmänna tillståndet och precisionen hos själva CNC-fräsmaskinen. Dessutom kan man behöva ta hänsyn till faktorer som spindellutning (wobble), backlash (spel i kugghjulen) och bordets planhet eftersom de också kan leda till felaktigheter.

Val av skärverktyg 

Det är viktigt att välja ett lämpligt skärverktyg för det aktuella materialet och dess användning. Ytskador kan uppstå om man använder trubbiga eller skadade verktyg. Korrekt verktygsunderhåll och byte av verktyg i rätt tid är avgörande.

Fastspänning av arbetsstycke: 

Arbetsstycket måste spännas fast ordentligt på maskinbordet för att förhindra rörelse under fräsningen. Vibrationer och felaktigheter kan uppstå vid felaktig fastspänningsteknik.

Skärparametrar: 

Det har visat sig att det är mycket viktigt att välja rätt hastighet, matningshastighet och skärdjup. Noggrannheten kan påverkas av felaktiga parametrar, t.ex. verktygsavböjning, hackmärken eller till och med verktygsbrott.

Materialegenskaper:

Olika material har skilda bearbetningsegenskaper. Oväntad avböjning eller verktygsslitage kan uppstå på grund av oförutsedda materialegenskaper, vilket påverkar noggrannheten.

Programmeringsfel: 

Det kan bli felaktiga verktygsbanor eller bearbetningsoperationer när misstag begås vid CNC-programmering. Grundlig programverifiering är avgörande.

Miljöförhållanden: Värmeutvidgning till följd av temperaturväxlingar kan leda till felaktigheter i maskinens och arbetsstyckets mått. En stabil miljö måste upprätthållas.

Vanliga utmaningar vid fräsning

CNC-fräsning har sin egen uppsättning utmaningar, även om den kan användas i olika applikationer:

Verktygsbrott: 

Verktygsbrott kan uppstå på grund av felaktigt val av verktyg, för hög skärkraft eller verktygsslitage. Detta leder till förseningar i produktionen och ökade kostnader.

Chatter Marks: 

När det uppstår vibrationer under bearbetningen blir ytfinishen ojämn på arbetsstycket. Genom att optimera skärparametrarna och se till att verktygen har rätt skärpa kan man minimera vibrationerna.

Distorsion av arbetsstycket: Tunna arbetsstycken eller arbetsstycken utan stöd kan böjas eller deformeras under skärkrafterna, vilket leder till felaktiga dimensioner. Med hjälp av strategiskt placerade klämmor och fixturer kan detta hanteras.

Restspänning:

 Vid fräsning uppstår spänningar i det material som bearbetas. Dessa påverkar dess prestanda och kräver ytterligare åtgärder som avspänning och glödgning.

Val och hantering av kylvätska:

Ett dåligt val av kylvätska kan leda till att verktygen slits, att spånorna inte förs bort och att ytfinheten försämras. Därför är det viktigt att välja rätt typ av kylvätska och underhålla den på rätt sätt.

Komplexa bearbetningsfunktioner: Det är svårt att tillverka komplicerade geometrier eller hålla snäva toleranser utan att använda särskilda verktyg och programmeringstekniker.

Framtiden för fräsning

Framtiden för fräsning är ljus. Med hjälp av avancerad teknik har fräsning också utvecklats. 

Titta på några moderna tekniker som helt har förändrat fräsprocessen.

Artificiell intelligens (AI) och maskininlärning

De fortsatta framstegen inom artificiell intelligens och maskininlärning har på senare tid revolutionerat CNC-fräsning. Dessa tekniker kan användas för att identifiera nödvändiga mönster i data som samlas in från CNC-fräsmaskiner, vilket möjliggör underhåll. Dessa tekniker kan förbättra den totala driftseffektiviteten hos fräsmaskiner.

Sakernas internet (IoT)

Intelligenta tekniker som IoT möjliggör snabbt datainsamling och analys på CNC-fräsmaskiner. Den här tekniken gör det möjligt för tillverkare att observera maskinernas status, åtgärda eventuella problem och göra snabba justeringar.

Automatisering

Idag blir CNC-fräsningsprocesserna alltmer automatiserade. Alla typer av avancerade enheter, som verktygsväxlare för att hantera olika verktyg, arbetsstycken och till och med system för att övervaka verktygsslitage, blir nu alltmer populära.

Avancerade material

CNC-fräsning utvecklas med hjälp av nya avancerade material, inklusive kolfiberkompositer och höghållfasta och lätta legeringar.

Slutsats

Fräsning är en viktig tillverkningsmetod. Den spelar en viktig roll i många branscher för tillverkning av en mängd olika kvalitetsdelar. Den innebär efterbehandling av plana och böjda ytor, vilket gör den mycket mångsidig.

Modern teknik och avancerade verktyg som spiralformade fräsar, fräsar med variabel stigning och tandade fräsar har ytterligare förbättrat fräsoperationerna när det gäller materialavverkningshastighet, storleksnoggrannhet, formstruktur och yttoleranser.  

Om du har något CNC-fräsningskrav, välkommen att kontakta oss, vi kommer att citera dig inom 24 timmar, GC-form är en av topp 10 CNC-bearbetningstjänster i världen.