Frezen¶
Samenvatting¶
Frezen is een verspanende bewerking waarbij een roterend gereedschap materiaal verwijdert van een stilstaand of bewegend werkstuk. Met frezen kunnen vlakke oppervlakken, sleuven, contouren, gaten en complexe driedimensionale vormen worden gemaakt. Het is één van de meest veelzijdige productietechnieken binnen de machinebouw.
Binnen Jongia worden CNC-freesmachines gebruikt voor het produceren van onderdelen zoals flenzen, motorplaten, lagerhuizen, impellers, behuizingen en andere componenten van menginstallaties. Dankzij de hoge nauwkeurigheid en flexibiliteit is frezen onmisbaar voor zowel standaardonderdelen als maatwerk.
Theorie¶
Wat is frezen?¶
Bij frezen draait het gereedschap, terwijl het werkstuk op een machinebed wordt opgespannen.
Tijdens de bewerking beweegt het gereedschap, het werkstuk of beide ten opzichte van elkaar.
De snijkanten van de frees verwijderen materiaal in de vorm van spanen totdat de gewenste vorm is bereikt.
Werkingsprincipe¶
Een freesbewerking bestaat uit drie hoofdbewegingen:
- de frees draait;
- de machine beweegt het gereedschap of het werkstuk;
- het gereedschap snijdt materiaal weg.
Door deze bewegingen nauwkeurig te combineren kunnen zeer complexe vormen worden geproduceerd.
CNC frezen¶
Vrijwel alle industriële freesbewerkingen worden uitgevoerd op CNC-freesmachines.
Voordelen hiervan zijn:
- hoge nauwkeurigheid;
- goede reproduceerbaarheid;
- complexe vormen mogelijk;
- automatische gereedschapswissel;
- efficiënte productie.
Veel moderne machines beschikken over drie, vier of vijf gelijktijdig bestuurde assen.
Drie-, vier- en vijfassig frezen¶
3-assig frezen¶
De machine beweegt in:
- X-richting;
- Y-richting;
- Z-richting.
Geschikt voor de meeste standaardonderdelen.
4-assig frezen¶
Naast de drie lineaire assen kan het werkstuk om één as draaien.
Hierdoor kunnen meerdere zijden van een onderdeel in één opspanning worden bewerkt.
5-assig frezen¶
Bij vijfassige machines kunnen zowel gereedschap als werkstuk kantelen.
Voordelen:
- zeer complexe geometrieën;
- minder opspanningen;
- hogere nauwkeurigheid;
- kortere productietijd.
Deze techniek wordt veel gebruikt voor hoogwaardige machineonderdelen.
Veelvoorkomende freesbewerkingen¶
Met een freesmachine kunnen onder andere de volgende bewerkingen worden uitgevoerd:
- vlakfrezen;
- contourfrezen;
- sleuffrezen;
- pocketfrezen;
- boren;
- tappen;
- kotteren;
- afschuinen.
Vaak worden meerdere bewerkingen in één CNC-programma gecombineerd.
Gereedschappen¶
Afhankelijk van de bewerking worden verschillende frezen gebruikt.
Bijvoorbeeld:
- vlakfrezen;
- vingerfrezen;
- kogelfrezen;
- schijffrezen;
- T-sleuffrezen;
- afschuinfrezen.
De keuze van het gereedschap is afhankelijk van de gewenste vorm, het materiaal en de oppervlaktekwaliteit.
Materialen¶
Binnen Jongia worden onder andere de volgende materialen gefreesd:
- RVS 304;
- RVS 316L;
- Duplex;
- Super Duplex;
- Hastelloy;
- titanium;
- koolstofstaal;
- aluminium.
Elk materiaal vraagt een specifieke gereedschapskeuze en aangepaste snijparameters.
Opspanning¶
Een nauwkeurige opspanning is essentieel.
Werkstukken worden vastgezet met:
- machineklemmen;
- spanplaten;
- opspanmallen;
- vacuümtafels;
- speciale fixtures.
Een stabiele opspanning voorkomt trillingen en maatfouten.
Toleranties¶
Veel gefreesde onderdelen moeten voldoen aan hoge nauwkeurigheid.
Belangrijke toleranties hebben betrekking op:
- vlakheid;
- haaksheid;
- positie van gaten;
- paralleliteit;
- maatvoering.
Voor aansluitvlakken en lagerzittingen zijn deze toleranties vaak kritisch.
Oppervlaktekwaliteit¶
Na het frezen kan een onderdeel verder worden afgewerkt.
Bijvoorbeeld door:
- slijpen;
- polijsten;
- elektropolijsten;
- beitsen;
- passiveren.
De gewenste afwerking hangt af van de functie van het onderdeel.
Veiligheid¶
Tijdens het frezen draait het gereedschap met hoge snelheid.
Belangrijke veiligheidsmaatregelen zijn:
- werkstukken goed opspannen;
- beschermkappen gesloten houden;
- spanen veilig verwijderen;
- veiligheidsbril dragen;
- de machine pas openen wanneer deze volledig stilstaat.
Veilig werken voorkomt schade aan zowel de machine als de operator.
Praktijk bij Jongia¶
Binnen Jongia worden CNC-freesmachines gebruikt voor de productie van een groot aantal onderdelen van menginstallaties. Flenzen, lagerhuizen, motorplaten, impellers en diverse constructiedelen worden rechtstreeks geproduceerd op basis van technische tekeningen en 3D CAD-modellen.
Tijdens de werkvoorbereiding worden het opspanplan, de gereedschapskeuze en de bewerkingsvolgorde zorgvuldig bepaald. Waar mogelijk worden meerdere bewerkingen gecombineerd om de productietijd te verkorten en de nauwkeurigheid te verhogen.
Na de bewerking worden kritische afmetingen gecontroleerd met meetgereedschappen of een coördinatenmeetmachine (CMM), zodat het onderdeel voldoet aan de voorgeschreven toleranties.
Veelgemaakte fouten¶
- Frezen verwarren met draaien. Bij frezen draait het gereedschap; bij draaien draait het werkstuk.
- De opspanning onderschatten. Een instabiel opgespannen werkstuk kan leiden tot trillingen, maatfouten en een slechte oppervlaktekwaliteit.
- Verkeerde gereedschappen gebruiken. De keuze van de frees heeft grote invloed op de standtijd, de nauwkeurigheid en de afwerking.
- Geen rekening houden met het materiaal. Duplex, Hastelloy en titanium vereisen andere bewerkingsstrategieën dan standaard staal of aluminium.
- Alleen op maatvoering letten. Ook vlakheid, haaksheid, positie van gaten en oppervlaktekwaliteit zijn bepalend voor een goed functionerend onderdeel.