Wat zijn de beste frezen voor CNC-bewerking?

Eindfrezen behoren tot de meest gebruikte snijgereedschappen op CNC-bewerkingsmachines. Hun cilindrische of conische zijkanten en hun vlakke of bolvormige uiteinden zijn voorzien van snijkanten, waardoor de zij- en eindranden zowel gelijktijdig als afzonderlijk kunnen snijden.

Veelvoorkomende typen zijn vierkante frezen, frezen met hoekradius, conische frezen, cilindrische kogelkopfrezen en conische kogelkopfrezen. Conische, cilindrische kogelkop- en conische kogelkopfrezen worden vaak gebruikt voor matrijsholtes en staan ook bekend als matrijsfrezen.

Een vierkante frees kan worden gebruikt voor contourfrezen, het frezen van sleuven en spiebanen, het bewerken van open en gesloten pockets en het vlakfrezen van kleine oppervlakken.

Hardmetalen spiraalgroef-eindfrezen

Een hogere hardheid van het snijgereedschap maakt hogere snijsnelheden mogelijk en verhoogt de productiviteit. Bij CNC-freesmachines en bewerkingscentra wordt daarom vaak gebruikgemaakt van spiraalgroef-eindfrezen van hardmetaal. In vergelijking met gewone frezen van snelstaal zijn hardmetalen gereedschappen harder, stijver en beter in het afvoeren van spanen. Ze zijn geschikt voor zowel voorbewerking als nabewerking en kunnen twee tot vijf keer de productiviteit leveren van een vergelijkbare frees van snelstaal.

Wanneer de frees lang genoeg is, kunnen twee of meer hardmetalen wisselplaten in één snijgroef worden gesoldeerd. De verbindingen tussen de wisselplaten op aangrenzende tanden zijn versprongen, en de verbindingen tussen de wisselplaten binnen elke snijgroef fungeren als spaansplijters. Dit ontwerp wordt gewoonlijk een ‘maïskolf-frees’ genoemd en wordt meestal gekozen voor ruwbewerking.

Voorfrezen met gekartelde snijkanten

Bij CNC-freesmachines en bewerkingscentra wordt vaak gebruikgemaakt van voorfrezen met gekartelde snijkanten wanneer er grote hoeveelheden materiaal moeten worden verwijderd. Deze kunnen de freesefficiëntie aanzienlijk verhogen.

Het belangrijkste verschil met een gewone snijfrees van snelstaal is de golvende of gekartelde snijkant. Deze breekt lange, dunne spanen in korte, dikke stukjes, waardoor de spaanafvoer wordt verbeterd en continu automatisch verspanen mogelijk wordt. De kortere momentane contactlengte vermindert trillingen. De kartels vergroten bovendien de effectieve snijkantlengte, verbeteren de warmteafvoer en zorgen ervoor dat de koelvloeistof effectiever in de snijzone kan binnendringen.

Hoe de afmetingen van een frees te kiezen

De belangrijkste maatfactoren bij de bewerking met CNC zijn de diameter van de frees, de totale lengte en de lengte van de snijgroef.

De diameter van een frees omvat zowel de nominale als de gemeten diameter. De nominale diameter wordt opgegeven door de gereedschapsfabrikant. De gemeten diameter wordt gebruikt om de straalcompensatiewaarde voor de nabewerking te bepalen.

Bij afwijkende snijderdiameters is extra voorzichtigheid geboden. Een naslijpgereedschap mag bijvoorbeeld normaal gesproken niet worden gebruikt voor zeer nauwkeurige nabewerking, zelfs niet wanneer de gemeten diameter wordt ingevoerd als de gereedschapsradiuscompensatie.

Voor het nabewerken van een inwendige contour moet de straal van de frees kleiner zijn dan de minimale krommingsstraal in het profiel van het werkstuk. Een veelgebruikte keuze is 80% tot 90% van die minimale krommingsstraal.

Een frees met een grotere diameter heeft een grotere buigsterkte dan een frees met een kleinere diameter en zal onder belasting minder snel doorbuigen of trillen. Ook moet zorgvuldig rekening worden gehouden met de overhang van de frees ten opzichte van de spil en de lengte die uit de houder steekt. Naarmate een frees langer wordt, neemt de buigsterkte af, neemt de doorbuiging toe, kan de oppervlaktekwaliteit verslechteren, neemt de kans op trillingen toe en versnelt de slijtage van de snijkant.

Ongeacht de totale lengte van het gereedschap bepaalt de lengte van de snijgroef altijd de maximale snijdiepte.

Hoeveel snijranden moet een frees hebben?

Frezen kunnen worden ingedeeld op basis van het aantal tanden. Frezen met grove tandafstand kunnen 3, 4, 6 of 8 tanden hebben; frezen met gemiddelde tandafstand kunnen 4, 6, 8 of 10 tanden hebben; en frezen met fijne tandafstand kunnen 5, 6, 8, 10 of 12 tanden hebben. Frezen met grove tandafstand hebben minder, maar sterkere tanden en meer spaanderruimte, waardoor ze geschikt zijn voor voorbewerking. Frezen met fijne tandafstand hebben meer tanden en snijden soepel, waardoor ze geschikt zijn voor nabewerking. Ontwerpen met gemiddelde tandafstand vallen tussen deze twee groepen in.

Het materiaal van het werkstuk en het bewerkingsdoel zijn van grote invloed op de keuze van het aantal snijranden. Bij ductiele materialen zoals aluminium en magnesium ontstaat vaak opgebouwde spanenrand, waardoor vaak de voorkeur wordt gegeven aan een vingerfrees met minder tanden. Minder tanden zorgen voor grotere spaanderruimtes tussen de snijranden en verminderen het risico op spaanderophoping bij zware verspaningen. Ze vereisen ook een lagere geprogrammeerde voedingssnelheid voor een gegeven voeding per tand.

Bij het bewerken van harde, broze materialen is het extra belangrijk om trillingen te voorkomen. Een frees met meer tanden snijdt soepeler en kan trillingen verminderen.

Vlakfrezen met een kleine of middelgrote diameter hebben doorgaans twee, drie of vier tanden. Een vlakfrees met drie snijkanten combineert enkele voordelen van gereedschappen met twee en vier snijkanten en levert goede algemene bewerkingsprestaties. Deze wordt echter doorgaans niet gekozen voor precisie-afwerking, omdat de diameter moeilijk nauwkeurig te meten is.