Frezen is een manier om werkstukken te maken door materiaal te verwijderen van een plat oppervlak met behulp van een roterend gereedschap. Er zijn twee belangrijke manieren van frezen: co-roterend en contraroterend (conventioneel). Beide hebben hun voor- en nadelen, waardoor het moeilijk kan zijn de juiste methode te kiezen. In dit artikel vergelijken we de verschillen tussen kinematisch en conventioneel frezen en schetsen we de factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het kiezen van de juiste bewerkingsmethode.
Wat is gelijktijdig frezen?
Bij gelijktijdig frezen, ook wel bekend als oplopend frezen, wordt het materiaal bewerkt door een roterend snijgereedschap en werkstuk dat in dezelfde richting beweegt. Een van de voordelen van oplopend frezen is dat er geen risico is op hersnijden. Dit komt doordat de tanden van het snijgereedschap tijdens het frezen het werkstuk optillen, waardoor de gesneden spanen achter het gereedschap vrijkomen. Het is belangrijk op te merken dat dit proces begint met de volledige dikte van het materiaal, maar dat de dikte afneemt naarmate de bewerking vordert.
Wat is tegendraads frezen?
Tegendraads frezen, ook wel conventioneel CNC-frezen genoemd, is een traditionele bewerkingsmethode waarbij het snijgereedschap in de tegenovergestelde richting van het werkstuk draait. Het wordt ook wel bovenfrezen genoemd omdat het snijden omhoog gebeurt. In tegenstelling tot vlakfrezen begint de spaanvorming bij tegendraads frezen bij nul en neemt geleidelijk toe. Bovendien blijven de spanen in de baan van de frees terwijl deze omhoog draait.
Belangrijkste verschillen tussen co-roterend en contraroterend frezen
Er zijn enkele verschillen tussen oplopend frezen en tegendraads frezen die het proces en de resultaten beïnvloeden. Het belangrijkste verschil tussen de twee is echter de manier waarop het gereedschap tijdens het snijden doorbuigt. Bij tegendraads frezen is de afbuiging van het gereedschap parallel aan de snijrichting, wat meer controle geeft over het proces en minder kans op fouten. Bij oplopend frezen wordt het gereedschap daarentegen loodrecht op de snede afgebogen, wat de snijbreedte en de nauwkeurigheid kan beïnvloeden. Voor het opruwen van een werkstuk wordt oplopend frezen aanbevolen omdat het sneller gaat. Bovendien is het effect van de doorbuiging van het gereedschap op de nauwkeurigheid minder belangrijk omdat afwerking de nauwkeurigheid van het werkstuk verbetert.
Co-roterend frezen en contraroterend frezen - voordelen
Beide methoden voor het frezen van metaal en andere werkstukoppervlakken hebben hun voordelen, afhankelijk van de toepassing. We zullen hun mechanismen evalueren, omdat deze van invloed kunnen zijn op de keuze van de methode die het beste bij het werkstuk past. Het analyseren van deze voordelen is belangrijk omdat het u kan helpen de beste bewerkingsmethode voor uw werkstuk te kiezen. De ene methode kan bijvoorbeeld sneller en efficiënter zijn voor de bewerking van een groot aantal werkstukken, terwijl een andere methode een betere bewerkingskwaliteit biedt, maar meer tijd en kosten vergt. Het overwegen van de voor- en nadelen van beide methoden is de sleutel tot het kiezen van de beste optie.
Voordelen van gelijktijdig frezen:
- Betere standtijd
De gereedschappen die bij dit freesproces worden gebruikt, hebben over het algemeen een langere levensduur dan de gereedschappen die bij conventioneel frezen worden gebruikt. Dit komt doordat het gereedschap tijdens het snijden niet aan hoge spanningen wordt blootgesteld. Snijgereedschap dat wordt gebruikt voor gelijktijdig frezen genereert over het algemeen minder warmte en vervorming dan conventioneel frezen. Hierdoor slijt het gereedschap minder snel en gaat het tot 50% langer mee dan conventioneel frezen.
- Verbeterde oppervlakteafwerking
Bij het cantilever-frezen neemt de spaandikte af naarmate het frezen vordert, wat resulteert in minder doorbuiging tijdens het snijden. Bovendien zorgt het snijden tijdens dit proces ervoor dat de spanen zich achter het gereedschap afzetten, zodat er niet opnieuw gesneden hoeft te worden en het bewerkte onderdeel een uitstekende afwerking krijgt.
- Lage snijbelasting en warmteontwikkeling
Bij het cantilever-frezen wordt minder warmte gegenereerd omdat de spaanbreedte afneemt naarmate het snijden vordert. Door de neerwaarts gerichte snijkrachten worden bovendien de totale snijdruk en de opspanbehoefte verminderd, vooral bij horizontaal frezen. De neerwaarts gerichte kracht van het gereedschap kan ook helpen bij het verwijderen van puin tijdens de bewerking, doordat het werkstuk stevig op het oppervlak eronder wordt vastgehouden.
- Gemakkelijker klemmen
Bij het cantilever-frezen werkt de neerwaartse kracht in het voordeel bij face milling, omdat het werkstuk stevig op het oppervlak eronder wordt vastgehouden en afbrokkelen op dunne ondergronden wordt verminderd.
Voordelen van contraroterend frezen
- Hogere stabiliteit
Contraroterend frezen werkt in omgekeerde richting ten opzichte van conventioneel frezen, waardoor het werkstuk tijdens het snijden van de operator af wordt getrokken. Dit resulteert in meer controle en een grotere stabiliteit, omdat het werkstuk niet naar de operator toe wordt getrokken. In vergelijking met gelijktijdig frezen veroorzaakt contraroterend frezen ook minder trillingen, waardoor het superieur is in termen van stabiliteit.
- Geen speling
Een ander voordeel van contraroterend frezen is dat er geen speling is. Dit komt omdat de tafel niet wordt aangetrokken tijdens het frezen, wat zorgt voor een optimale stabiliteit en precisie in het werkstuk.
- Betere controle
Contraroterend frezen heeft een lagere neiging van het gereedschap om af te wijken van het werkstuk, wat resulteert in een betere controle over het snijproces. De kans op toevallige sneden is kleiner en zelfs als ze voorkomen, zijn ze van verwaarloosbare diepte.
Nadelen van contraroterend frezen
Zowel contraroterend frezen als conventioneel frezen hebben hun voordelen, maar het is ook de moeite waard om hun nadelen te benoemen. Hieronder staan enkele nadelen.
Nadelen van conventioneel frezen:
Reflecties
Dit is een van de belangrijkste nadelen van conventioneel frezen in vergelijking met contraroterend frezen. Bij het frezen met de bovenste spil, vooral wanneer de krachten op het gereedschap groot genoeg zijn, kan er sprake zijn van reflecties. Bij het frezen in opwaartse richting werkt een neerwaartse kracht op het werkstuk en ook op de tafel, die het in het snijgereedschap trekt. Bij voldoende speling kan de tafel breken en de operator verwonden, vooral wanneer het snijgereedschap op hoge capaciteit werkt. Moderne freesmachines zijn echter uitgerust met spelingbegrenzers om dit risico te verminderen, zodat de machineoperator kan profiteren van snel frezen zonder enige belemmering.
Overmatige trillingen
Bij sledefrezen kan het werken met hoge snelheden of het bewerken van dikke onderdelen sterke trillingen veroorzaken. De oorzaak van deze trillingen is de werking van het gereedschap op het werkstuk. Deze trillingen zijn schadelijk omdat ze vaak leiden tot vervorming van het gereedschap, wat de nauwkeurigheid beïnvloedt. Ook kunnen ze de werkstukken beschadigen.
Nadelen van conventioneel frezen
- Grove bewerking
De onderbrekingen bij dit proces maken het moeilijk om een gladde afwerking te bereiken. Dit komt door de oppervlakteruwheid die wordt veroorzaakt door de hoeveelheid doorbuiging van het werkstuk en het gereedschap. Deze doorbuiging maakt conventioneel frezen echter ideaal voor de bewerking van hardere materialen zoals staal en gietijzer.
- Te veel warmteontwikkeling
Een ander nadeel van conventioneel frezen is de warmte die vrijkomt tijdens het bewerken. Deze warmte ontstaat door de ophoping van spanen, waardoor het snijgereedschap vaak oververhit raakt. Het gevolg van oververhitting van het snijgereedschap is een verkorting van de levensduur.
- Schade aan het gereedschap
De wrijving en opwaartse kracht die ontstaan bij conventioneel frezen genereren vaak overmatige hitte. Deze hitte kan ook het gereedschap beschadigen, waardoor de levensduur, precisie en nauwkeurigheid van het werkstuk afnemen.
Co-roterend vs. contra-roterend frezen - wat te kiezen?
Het juiste moment om te kiezen tussen bovenfrezen en onderfrezen hangt af van de toepassing, de eisen, het materiaal en diverse andere factoren. Over het algemeen gaan mensen die het hebben over het vergelijken van conventioneel frezen met bovenfrezen er vaak van uit dat bovenfrezen beter is omdat het minimale spanning heeft, een betere oppervlakteafwerking biedt en de levensduur van het gereedschap over een lange periode garandeert. Dit is echter niet in alle gevallen de juiste aanpak, want het heeft ook belangrijke nadelen. Net als conventioneel frezen heeft het een aantal duidelijke voordelen. De beperkingen zijn echter even belangrijk. Het is daarom cruciaal om een diepgaande kennis te hebben van beide snijprocessen om ervoor te zorgen dat de juiste keuze wordt gemaakt en consistente resultaten worden verkregen.
Hier volgen enkele tips om u te helpen kiezen tussen conventioneel en oplopend frezen.
- Geef de voorkeur aan ophoogfrezen voor kleinere onderdelen die een onberispelijke afwerking vereisen.
- Gebruik geen oplopend frezen op handmatige freesmachines.
- Zorg ervoor dat de conventionele machine die u gebruikt een spelingbreker heeft voor oplopend frezen.
- Gebruik conventioneel frezen voor harde en stijve materialen of geharde onderdelen.
- Gebruik geen oplopend frezen in de eerste gang als het materiaal geoxideerd is of een ruw oppervlak heeft.
- Voor de beste nauwkeurigheid gebruikt u oplopend frezen in de laatste gang.
- Overweeg het gebruik van keramische inzetstukken om uw freestechniek te verbeteren.
Aanvullende opmerkingen
Als u geïnteresseerd bent in frezen, kunnen deze concepten u zeker helpen het proces nog nauwkeuriger uit te voeren:
- Bewerkte oppervlak: het oppervlak van een materiaal dat is behandeld, bewerkt of gepolijst om een specifieke vorm, afwerking of functie te bereiken.
- Circulair infrezen: het frezen van een rond gat in een materiaal door middel van een roterend freesgereedschap.
- Gehard staal: staal dat is behandeld met warmte om het harder en sterker te maken, waardoor het beter bestand is tegen slijtage en breuk.
- Meelopend frezen: een bewerkingsmethode waarbij het freesgereedschap in dezelfde richting draait als de voedingsrichting van het materiaal, waardoor er minder wrijving ontstaat en de bewerking sneller verloopt.
- Trochoïdaal frezen: een freestechniek waarbij het freesgereedschap in een spiraalvormige beweging beweegt, waardoor er minder trillingen ontstaan en het materiaal gelijkmatiger wordt bewerkt.
- Goede spaanafvoer: het efficiënt afvoeren van de spaanders die ontstaan tijdens het bewerken van een materiaal, om te voorkomen dat deze het bewerkingsproces verstoren of beschadigingen veroorzaken.
- Tegenlopend frezen: een bewerkingsmethode waarbij het freesgereedschap in de tegenovergestelde richting draait ten opzichte van de voedingsrichting van het materiaal, waardoor er meer wrijving en warmteontwikkeling ontstaat.
- Blinde gaten: een gat in een materiaal dat niet door het materiaal heen gaat, maar aan één kant gesloten is.
- Breed scala: een ruime variatie of keuze aan mogelijkheden, opties of toepassingen.