CNC-freesgereedschappen bepalen of een geprogrammeerd gereedschapspad resulteert in een stabiele snede, een schoon oppervlak en een voorspelbare tolerantie. Een machine kan nauwkeurig positioneren, maar de geometrie van de frees, het materiaal en de instelling bepalen de snijkrachten, de spaanbeheersing en de uiteindelijke afwerkingskwaliteit.
De gereedschapskeuze is een systeembeslissing, geen simpele cataloguskeuze. De juiste frees moet passen bij de bewerking, het werkstuk en de stijfheid van de opstelling. Wanneer deze factoren duidelijk zijn, worden de levensduur van het gereedschap en de cyclustijden veel beter voorspelbaar.
Freesgereedschapfamilies
Het kiezen van de juiste CNC-freesgereedschappen is het eenvoudigst wanneer u elk gereedschap koppelt aan een specifieke snijrichting, vormtype en spaanbaan. We kunnen de meest voorkomende gereedschappen indelen op basis van wat ze goed kunnen frezen, wat ze niet veilig kunnen doen en waarom ze falen bij onjuist gebruik.
Frezen
Vingerfrezen zijn de standaardkeuze voor het frezen van uitsparingen, sleuven en het afwerken van zijwanden, omdat ze zowel met hun kop als met hun zijkant snijden. Vierkante vingerfrezen creëren vlakke bodems en scherpe binnenhoeken waar de geometrie dit toelaat. Vingerfrezen met een afgeronde hoek (bullnose-frezen) verminderen afbrokkeling van de snijkant en verlengen de levensduur van het gereedschap bij hardere materialen.
Kogelvormige freeskoppen zijn standaard voor 3D-oppervlakken omdat hun afgeronde punt de rondingen van de freesbaan onder controle houdt. Voorfreeskoppen verwijderen snel materiaal door spanen te breken, maar hebben doorgaans een aparte nabewerking nodig om aan de oppervlakte-eisen te voldoen.
Vlakfrezen en vliegfrezen
Vlakfreesgereedschap wordt gebruikt om snel een breed oppervlak vlak te maken met een stabiele belasting die over meerdere snijkanten wordt verdeeld. Vlakfrezen zijn vaak indexeerbaar en blinken uit in het vlakfrezen van materiaal tot een consistent vlak. Ze zijn echter niet bedoeld om diep in het materiaal te frezen.
Vlakfrezen produceren ook vlakke oppervlakken en worden vaak gebruikt wanneer een eenvoudig gereedschap met één snijkant volstaat. We beschouwen vlakfrezen en vlakfrezen als "gereedschappen voor het bewerken van vlakke oppervlakken" en maken een keuze op basis van het gewenste oppervlak, de stabiliteit van de machine en de consistentie van het proces.
Gatenmaakgereedschap
Een betrouwbaar boorproces begint met positionering, vervolgens het maken van het gat en ten slotte het afwerken tot de juiste grootte en randconditie. Puntboren of centreerboren verbeteren de positioneringsnauwkeurigheid en verminderen het weglopen van de boor. Spiraalboren maken vervolgens efficiënt het hoofdgat.
Ruimers worden na het boren gebruikt wanneer de gatdiameter en de oppervlakteafwerking nauwkeuriger moeten worden gecontroleerd dan met boren mogelijk is. Verzinkfrezen en afschuinfrezen werken de insteekrand af voor bevestigingsmiddelen of voor het ontbramen. We raden aan om waar mogelijk standaardhoeken te kiezen om te veel gereedschapsvariaties te vermijden.
Draadgereedschap
Je kunt schroefdraadgaten maken door te tappen of te frezen. De beste methode hangt af van het materiaal, het type gat en je risicobereidheid. Bij snijden wordt materiaal verwijderd en ontstaan spanen. Bij vormen wordt het materiaal vervormd, waardoor spanen worden voorkomen, maar hiervoor zijn de juiste gatdiameter en een buigzaam materiaal nodig.
Draadfreesmachines creëren schroefdraad door middel van interpolatie. Deze methode is nuttig wanneer de kwaliteit van de schroefdraad en het risico op gereedschapsbreuk belangrijke overwegingen zijn. We bevestigen onze keuze voor de draadfrees door de schroefdraadspecificatie, de gatdiepte, het risico op spaanafvoer en de geschiktheid van één gereedschap voor meerdere schroefdraadmaten te controleren.
Sleuf- en ondersnijgereedschap
Voor ondersnijdingen en T-groeven is vaak een speciale frees nodig die achter een wand kan komen waar een gewone vingerfrees niet bij kan. Met een spiegleuffrees kunnen deze vormen worden gecreëerd zonder het werkstuk opnieuw te hoeven opspannen, wat bespaart op instelkosten en het risico op uitlijnfouten verkleint.
Sleuvenzagen maken diepe, smalle sleuven en kunnen in sommige werkprocessen ook afsteekbewerkingen uitvoeren. Zwaluwstaartfrezen maken ondersnijdingen voor zwaluwstaartverbindingen. Spiefreesjes of Woodruff-frezen worden gebruikt voor specifieke spiebaanvormen waar een standaard vingerfrees niet het juiste profiel kan maken.
Speciale snijgereedschappen
Speciale frezen worden ingezet wanneer de geometrie of verouderde processen dit vereisen, zelfs in moderne CNC-werkplaatsen. Tandwielfrezen en evolventefrezen worden gebruikt voor bepaalde tandwielconstructies wanneer het productieproces dit vereist. We beschouwen deze als "functiespecifieke gereedschappen" in plaats van universele frezen.
Vlakfrezen, zij- en vlakfrezen en holfrezen komen minder vaak voor bij alledaags CNC-werk, maar blijven relevant in bepaalde opstellingen. Door hun namen te kennen, kunt u ze herkennen op gereedschapslijsten en voorkomen dat u het verkeerde moderne gereedschap als vervanging gebruikt.
Verder lezen:CNC-gereedschapshoudertypen
Gereedschapsmaterialen en coatings
De keuze van het gereedschapsmateriaal en de coating bepaalt de praktische limiet voor hittebestendigheid, snijkantsterkte en slijtage bij CNC-frezen. We vergelijken materialen op basis van een afweging tussen sterkte, hardheid bij hoge temperaturen en kosten, omdat het beste materiaal afhangt van de bewerking.
Gereedschap van koolstofstaal is een voordelige optie voor werkzaamheden met lage snelheden. Het wordt doorgaans niet gebruikt voor modern CNC-frezen op hoge snelheid in hardere metalen, maar komt nog wel voor bij eenvoudige bewerkingen waarbij warmte geen grote rol speelt.
Snelstaal (HSS) biedt een betere taaiheid dan hardmetaal en is goed bestand tegen schokken en trillingen. HSS wordt vaak gekozen wanneer een lage stijfheid vereist is, het om kleine aantallen gaat of het werkstuk zacht is en de kosten van hardmetaal niet gerechtvaardigd zijn.
Hardmetaal is de beste keuze voor CNC-frezen omdat het hard blijft bij hoge temperaturen en hogere snijsnelheden mogelijk maakt. Hardmetaal is echter minder tolerant voor trillingen en slingering. We controleren altijd de stijfheid, de staat van de houder en de uitsteeklengte voordat we ervan uitgaan dat hardmetaal beter presteert dan HSS.
Keramische, CBN- en diamantgereedschappen zijn bedoeld voor specifieke toepassingen waarbij hitte en hardheid de grootste uitdagingen vormen. Deze gereedschappen vereisen een nauwkeurige controle over de instelling en het proces. De keuze voor een dergelijk gereedschap dient in overleg met de leverancier te gebeuren, omdat defecten vaak plotseling optreden.
Coatings bieden een oplossing voor problemen met slijtage, hitte en materiaalhechting; ze zijn geen universele verbetering. Veelgebruikte coatings zijn onder andere TiN voor algemene slijtage, TiCN voor verbeterde slijtvastheid en AlTiN/TiAlN voor een hogere hittebestendigheid onder zware snijomstandigheden.
We toetsen de coatingkeuze aan het werkstukmateriaal, de koelvloeistofstrategie en de beoogde levensduur van het gereedschap, in plaats van af te gaan op marketingclaims. Leverancierscatalogi vermelden coatingopties, het aantal snijkanten en hardheidsbereiken, en deze informatie moet worden gecontroleerd aan de hand van de daadwerkelijke bewerkingsconfiguratie.
Geometrie en instelfactoren
De geometrie en de stijfheid van de gereedschapsopstelling bepalen of de snijkrachten stabiel blijven of leiden tot trillingen, doorbuiging en afbrokkeling van de snijkant. We controleren de belangrijkste geometrische keuzes die het succes bepalen, met name voor kleine gereedschappen en diepe groeven.
Aantal groeven en spaanafvoer
Het aantal groeven zorgt voor een evenwicht tussen spaanafvoer en kernsterkte. Minder groeven zorgen voor grotere kanalen bij zachte materialen die veel spanen produceren. Meer groeven verhogen de stijfheid en verdelen de belasting beter bij hardere materialen waar de spaandikte gecontroleerd moet worden.
Spanenafvoer is een procesvereiste, geen voorkeur. Als spanen de snede niet kunnen verlaten, ontstaat er warmteophoping en neemt de levensduur van het gereedschap drastisch af, ongeacht het materiaal van het gereedschap.
Diameter van het gereedschap en interne radii
De diameter van het gereedschap wordt beperkt door de kleinste interne radius en de smalste gleuf in het ontwerp van het onderdeel. Een groot gereedschap verwijdert sneller materiaal, maar past niet in krappe hoeken. Een tweestapsaanpak werkt vaak het beste: eerst grof bewerken met een groter gereedschap en vervolgens de hoeken afwerken met een kleiner gereedschap.
Afrondingen en binnenhoeken zijn erg belangrijk omdat ze direct bepalen welke freesdiameters praktisch zijn. We maken dit al vroeg in het offertetraject duidelijk, omdat het aanpassen van een afrondingsradius in CAD vaak goedkoper is dan het gebruik van een kwetsbaar microgereedschap en het accepteren van een langere cyclustijd.
Uitsteeksel, houders en uitloop
De uitsteeklengte van het gereedschap, ofwel de lengte die buiten de houder uitsteekt, is een belangrijke oorzaak van trillingen en doorbuiging. Door het gereedschap zo kort mogelijk te houden, wordt de afwerking verbeterd en worden de snijkanten beschermd, vooral bij hardmetaal.
Door slingering wordt een multi-snijgereedschap in feite een enkelvoudig snijgereedschap, omdat één snijkant het meeste snijwerk doet. We controleren de reinheid van de gereedschapshouder, de staat van de spantang en de hygiëne van de spindelconus voordat we het gereedschap de schuld geven van voortijdige slijtage.
Koelvloeistof, hitte en thermische schok
Uw koelstrategie moet afgestemd zijn op het gereedschapsmateriaal en de thermische cyclus van de snede. Bij onderbroken sneden warmt de snijkant herhaaldelijk op en koelt deze af, wat thermische scheuren kan veroorzaken. Afhankelijk van het gereedschap en het materiaal kan een luchtstraal of gecontroleerde koelvloeistofaanvoer een betere keuze zijn.
Warmtebeheer is ook een probleem bij het verspanen. Als de spanen de warmte afvoeren en de snede schoon blijft, is de levensduur van het gereedschap stabiel. Als de spanen opnieuw worden afgesneden, slijt de snijkant snel, zelfs bij conservatieve instellingen.
Een workflow om fouten te voorkomen
Een consistente workflow voor gereedschapsselectie vermindert afval door "gereedschapskeuze" om te zetten in een reeks controleerbare stappen. We bepalen het gereedschap in dezelfde volgorde als de meeste bedrijven een klus uitvoeren: eerst vlak en referentiepunt, dan grof materiaal verwijderen, details afwerken en tot slot de randen bijwerken.
Begin met het labelen van elke bewerking als vlakfrezen, frezen van uitsparingen/wanden, gaten maken of een speciale vorm/ondersnijding. Wijs vervolgens de freesfamilie toe die deze bewerking uitvoert. Pas daarna kunt u de diameter, het aantal snijkanten en de coating kiezen.
Te gebruiken verificatiepunten:
- De kleinste interne radius en sleufbreedte maken de geplande gereedschapsdiameters mogelijk.
- De stijfheid van de constructie ondersteunt de geplande uitsteeklengte en het aantal groeven.
- Spanenafvoer is mogelijk met de gekozen koelvloeistof-/luchtstrategie en gereedschapsgeometrie.
- De lijst met tools minimaliseert wijzigingen zonder het gebruik van risicovolle microtools af te dwingen.
We raden ook aan om een "gereedschapspecificatieregel" toe te voegen aan het procesblad, zodat inkoop en programmering op elkaar afgestemd blijven. Deze regel moet het gereedschapstype, de diameter, het aantal snijkanten, de snijkantlengte, de totale lengte, de coating en het type gereedschapshouder bevatten.
Slijtagepatronen en faalwijzen
Het beheersen van gereedschapslijtage is het meest effectief wanneer slijtage wordt beschouwd als een vroegtijdig waarschuwingssignaal, en niet als een onverwachte breuk. We voorkomen stilstand door veelvoorkomende slijtagepatronen te koppelen aan de eerste corrigerende actie die ze doorgaans verhelpt.
Flankslijtage is een normaal slijtagepatroon dat aangeeft dat een gereedschap het einde van zijn levensduur heeft bereikt. Naarmate de flankslijtage toeneemt, stijgen de snijkrachten en verslechtert de afwerking. Geplande gereedschapsvervanging is vaak beter dan wachten tot het gereedschap het begeeft.
Afbrokkeling wijst meestal op trillingen, onderbroken sneden of een gebrek aan stijfheid. Controleer eerst of u de uitsteeklengte kunt verminderen, controleer de geleider/rondloopafwijking en pas de snijstrategie aan voordat u een ander gereedschap gebruikt.
Bij kleverige materialen komt opbouw van de snijkant vaak voor en resulteert dit in een slechte afwerking en onvoorspelbaar snijden. Door de spaanafvoer te verbeteren, een scherpe geometrie te gebruiken en de juiste coating te kiezen, kan de snede worden gestabiliseerd.
Thermische scheurvorming treedt op wanneer een snijkant afwisselend heet en koud wordt. We controleren de koelvloeistofstrategie en de in- en uitstroomcondities, omdat de "juiste koelvloeistof" afhangt van het specifieke gereedschapsmateriaal, het werkstuk en het snijpatroon.
Ook een juiste opslag en hantering zijn belangrijk. Hardmetalen snijkanten splinteren gemakkelijk wanneer gereedschap elkaar raakt. Speciale opbergdozen, beschermhoezen en schone gereedschapshouders beschermen de snijkant en helpen de slingering te minimaliseren.
Conclusie
Bij Yonglihao Machinery begrijpen we dat de prestaties van CNC-freesgereedschappen afhangen van een perfecte afstemming tussen de gereedschapsfamilie, het materiaal en de instelstijfheid enerzijds en de eigenschappen van het werkstuk en het spaangedrag anderzijds. De meest betrouwbare resultaten worden behaald door eerst het juiste freestype te selecteren en vervolgens de geometrie en coating nauwkeurig af te stemmen op het specifieke snijrisico.
We kunnen gereedschapsselectie samenvatten als een herhaalbaar, professioneel proces: de bewerking definiëren, de juiste freesfamilie kiezen, de diameter bepalen aan de hand van de geometrie, de uitsteeklengte en rondloop nauwkeurig controleren en de spaanafvoer verifiëren. Deze rigoureuze methode vermindert giswerk, garandeert consistente oppervlakteafwerkingen en maakt de levensduur van het gereedschap voorspelbaar.
Als professional prototypefabrikant, Yonglihao Machinery streeft ernaar u de hoogste standaard te bieden. CNC-bewerking en freesdiensten. Of uw project nu complexe geometrieën of nauwe toleranties vereist, wij hebben de ervaring en technologie om het te realiseren. Bent u op zoek naar een betrouwbare partner voor machinale bewerking? Neem dan vandaag nog contact met ons op en laat ons vakmanschap uw volgende project beschermen!
Lees verder: Hoe selecteert u snijgereedschappen voor CNC-bewerking?
Veelgestelde vragen
Wat zijn de meest gebruikte CNC-freesgereedschappen?
Vingerfrezen, vlakfrezen en boren zijn de meest voorkomende gereedschappen, omdat de meeste onderdelen moeten worden gefreesd, van uitsparingen voorzien en van gaten voorzien. Een typische gereedschapslijst bevat ook een afschuiningsgereedschap voor randafwerkingen en een tap of draadfrees. De gereedschapsvariëteit neemt toe wanneer onderdelen ondersnijdingen, spiebanen of speciale vormen hebben.
Vingerfrezen versus vlakfrezen: wat is het verschil?
Bij vingerfrezen worden de kop en zijkant van een vingerfrees gebruikt om uitsparingen, wanden en profielen te frezen. Bij vlakfrezen wordt materiaal verwijderd over een groot vlak oppervlak met een vlakfrees. De keuze hangt af van de vraag of het belangrijkste onderdeel een breed vlak is of een afgebakende uitsparing of wand.
Hoe kies ik het juiste aantal ribbels voor aluminium versus staal?
Bij aluminium zijn vaak minder snijkanten nodig om de spaanafvoer te maximaliseren en spaanverharding te verminderen. Staal en hardere legeringen hebben vaak meer snijkanten nodig om de stijfheid van het gereedschap te vergroten en de snijbelasting te verdelen. Het juiste antwoord hangt nog steeds af van de spaanafvoer en de stijfheid, dus controleer altijd het aantal snijkanten.
Wanneer moet ik een ruimer gebruiken in plaats van een boor?
Gebruik een ruimer wanneer de gatgrootte en de oppervlakteafwerking nauwkeuriger moeten zijn dan met een boor mogelijk is. Boren creëert het gat, maar ruimen brengt het op de uiteindelijke grootte met een betere afwerking. Ruimen moet als tweede stap worden gepland, nadat het gat is geboord.
Tap of draadfrees: wat is veiliger?
Draadfrezen kunnen veiliger zijn wanneer spaanbeheersing, draadkwaliteit of gereedschapsbreuk belangrijke factoren zijn. Het gereedschapspad is controleerbaar en de kans op vastlopen is kleiner dan bij een tap. Taps zijn snel, maar gevoelig voor de gatgrootte, het materiaal en de spaanafvoer. De beste keuze hangt af van de specifieke toepassing.
Hoe kan ik het wisselen van gereedschap verminderen zonder risico?
Om gereedschapswisselingen te minimaliseren, ontwerp je onderdelen met standaard gereedschapsmaten en redelijke interne radii. Grotere gereedschappen kunnen materiaal snel grof bewerken, terwijl kleinere gereedschappen alleen de krappe hoeken afwerken die dat vereisen. Plan de gereedschappen zo dat het gebruik van microgereedschappen tot een minimum wordt beperkt, tenzij een bewerking dit echt noodzakelijk maakt.
