Frezen is een integraal onderdeel van metaalbewerking. Het wordt al tientallen jaren gebruikt om verschillende onderdelen te maken. Vroeger was de precisie echter nooit optimaal. De evolutie van CNC frezen heeft echter 100% precisie en nauwkeurigheid gebracht. Weet je niet wat CNC frezen is?
Het is een productieproces dat bestaat uit een geautomatiseerd systeem. De software bedient de freesmachine en zorgt voor ideale precisie en nauwkeurigheid. Een set instructies in de vorm van programma's wordt naar de machine gevoerd. De frees van de machine snijdt en vormt het materiaal op basis van de instructies.
Bij dit proces komen meerdere stappen kijken. CNC frezen is een modern type dat een snelle doorlooptijd biedt. In deze gids worden de basisprincipes en de werking van deze CNC-gebaseerde freesmachines uitgelegd. Dus laten we er eens in duiken.
Wat is CNC frezen?
Frezen is het verwijderen van een deel uit een materiaal om een andere vorm te maken. Machines die voor dit doel worden gebruikt, worden freesmachines genoemd. Oude en klassieke machines hadden geen geautomatiseerd systeem, dus ze misten nauwkeurigheid en precisie.
De moderne machine gebruikt computergebaseerde software voor haar functionaliteit. Zulke machines staan bekend als CNC freesmachines. CNC zelf is een afkorting van "Computer Numerical Control". De geprogrammeerde instructies worden naar de machine gestuurd. Het resultaat is dat de machine de instructies volgt en het werkstuk snijdt.
De geprogrammeerde instructies zijn meestal in de vorm van M- en G-codes. Beide verschillen van elkaar en hebben verschillende functies. De machine houdt het werkstuk stil. De roterende frezen bewegen en snijden het materiaal volgens de geprogrammeerde instructies.
Omdat de computergestuurde software de machine bestuurt, krijgen de fabrikanten 100% precisie. De allereerste CNC machine werd uitgevonden in 1952. Sindsdien is er vooruitgang geboekt op het gebied van CNC. Nu zijn er machines beschikbaar die zeer veelzijdig zijn. Voor eenvoudige taken worden CNC machines met drie assen gebruikt.
Machines met vijf of zelfs zeven bewegingsassen worden gebruikt voor complexer werk. De snijgereedschappen bewegen in die assen volgens de instructies van de software. Dankzij deze beweging kunnen CNC machines ingewikkelde ontwerpen en vormen in de onderdelen maken. Daarom zijn ze populair en worden ze het meest gebruikt.
Hoe werken CNC freesmachines?
Zoals we allemaal weten, houden CNC machines voornamelijk het werkstuk vast en snijden roterende frezen het. De eigenlijke werking van deze machines is echter complexer. Hun mechanisme bestaat uit meerdere stappen. Hieronder worden de stappen besproken die CNC machines zo precies maken.
Stap 1: CAD-model maken
Eerst maken ingenieurs 2D CAD-modellen (Computer-Assisted Design). Er is verschillende software beschikbaar om zulke modellen te maken. Autodesk Fusion 360 is de meest bekende en betrouwbare. Dit ontwerp wordt gemaakt volgens de vereiste vorm van het onderdeel.
Het proces van het maken van dit model is essentieel. Kleine fouten kosten tijd en geld. Je krijgt de verkeerde vorm als het CAD-model niet perfect is. Gevestigde bedrijven huren gespecialiseerde CAD-modelontwerpers in. Zij helpen hen bij het maken van het model van het onderdeel dat ze van de machine willen hebben.
Stap 2: Instructies maken met CAM
Als het CAD-model klaar is, ondergaat het CAM-software. Deze CAM (computer-aided manufacturing) maakt instructies van het geleverde model. Deze instructies zijn 100% nauwkeurig en voldoen aan de vorm en het ontwerp van de modellen.
De instructies die CAM maakt, geven verschillende opdrachten aan de machine om de gewenste vorm of het ontwerp van het onderdeel te krijgen. Deze instructies geven de volgende informatie:
- Welke snelheidsmachine zou moeten werken?
- Welk type snijgereedschap moet worden gebruikt?
- Welke assen en richting moet een snijgereedschap bewegen?
De functionaliteit van CAM is van vitaal belang. Deze instructies worden vervolgens ingevoerd in de computer van de machine. De snijgereedschappen en andere componenten werken in harmonie. Ze voeren de taak uit door de verstrekte informatie te volgen.
Stap 3: CNC freesmachine instellen
De machinebediener voert de voorgeprogrammeerde instructies in de CNC freesmachine in. Vergeet niet dat deze machine uit een computer bestaat. Het werkstuk wordt aangepast op het machinebed. De operator controleert ook de afmetingen van het te bewerken materiaal. Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat het werkstuk de juiste afmetingen heeft.
Als de grootte van het werkstuk niet correct is, kan de frees niet snijden volgens de opdrachten van de software. De plaatsing van het werkstuk is ook kritisch. Het moet zich onder het roterende snijgereedschap bevinden. Al deze kleine dingen worden gecontroleerd tijdens het instellen van de machine.
Stap 4: Uitvoering van programma door machine
Zodra de machine is ingesteld, is het tijd om het eigenlijke snijproces te starten. De operator voert het programma uit. De frees beweegt en snijdt het werkstuk precies. Dit is de laatste stap; je krijgt een 100% precies onderdeel.
De machine past de vorm en het ontwerp aan van het model dat je in de eerste stap hebt gemaakt. De computersoftware bestuurt het hele proces. Er is echter nog steeds een machineoperator nodig om de programma's uit te voeren. Voor handmatige freesmachines zijn echter veel meer arbeiders nodig dan voor CNC-frezen.
Snelle informatie: De CNC freesmachine werkt op verschillende materialen. Dit zijn onder andere glas, hout en metaal. De precisie van de machine varieert niet, ongeacht het materiaal dat je als werkstuk gebruikt. Daarom wordt CNC frezen als betrouwbaarder beschouwd dan andere soorten frezen.
Onderdelen van CNC-freesmachines
Deze machines zijn niet eenvoudig. Meerdere onderdelen werken samen. Elke storing in één onderdeel heeft invloed op de werking van de hele machine. Daarom is het van vitaal belang om deze onderdelen te begrijpen. Hier is de lijst met onderdelen van CNC freesmachines:
- Spindel: Gebruikt om snijgereedschap te draaien
- Gereedschapshouder: Houd het snijgereedschap op zijn plaats
- Werktafel: Houdt het werkstuk op zijn plaats
- Koelvloeistoftank: Slaat koelvloeistof op om het snijgereedschap te koelen
- Machinebed: Bevat de onderdelen van een machine
- Aandrijfcomponenten: Draait motoren; helpt onderdelen nauwkeurig te verplaatsen
Al deze onderdelen zijn even belangrijk. De werktafel en het snijgereedschap zijn echter integrale onderdelen van frezen. Het werkstuk blijft stil op de tafel liggen. Het snijgereedschap draait en snijdt het volgens de instructies van de software.
Soorten CNC freesmachines
Er zijn verschillende soorten CNC freesmachines. Ze verschillen allemaal qua prestaties, snelheid en prijs. Gevestigde bedrijven geven de voorkeur aan high-end freesmachines. De reden hiervoor is dat ze betere prestaties leveren zonder dat ze regelmatig onderhoud nodig hebben.
Kleinere fabrikanten beschouwen budget als een factor in de besluitvorming. Dus kiezen ze machines die goed werken en niet te veel kosten. In het onderstaande gedeelte worden verschillende soorten CNC freesmachines besproken. Laten we naar beneden gaan!
1 - Verticale CNC freesmachine
Deze CNC machines hebben verticaal georiënteerde spindels. De frezen bewegen dus gemakkelijk op en neer.
Verschillende verticale CNC machines zijn beschikbaar en variëren in hun bewegingsassen. Eenvoudige en beginnersvriendelijke verticale freesmachines bewegen in de X-, Y- en Z-as.
Sommige moderne CNC freesmachines met een hoog verticaal bereik kunnen echter in 5 assen bewegen. Ze zijn compacter dan andere types CNC freesmachines.
De reden hiervoor is dat hun spindel verticaal is bevestigd. Hij neemt dus geen ruimte in beslag. Deze machines maken gebruik van geautomatiseerde systemen, dus er is geen probleem met hun precisie.
2 - Horizontale CNC freesmachine
Deze CNC freesmachines zijn het tegenovergestelde van verticale freesmachines. Ze hebben een spindel die horizontaal georiënteerd is.
Het werkstuk blijft stabiel op het bed liggen. Deze horizontale CNC machines worden over het algemeen gebruikt voor het vervaardigen van complexe vormen.
Deze machines onderscheiden zich door hun vermogen om met zware materialen te werken. Zoals hierboven vermeld, staan de spindels van deze machines zijdelings. Ze nemen dus meer ruimte in beslag.
Dit is een van de redenen waarom ze geschikt zijn voor grotere fabrikanten. Ze zijn echter stijver dan verticale CNC freesmachines. Bekijk de ultieme vergelijking tussen de twee machines.
3 - Revolver CNC Freesmachine
Deze machines zijn uniek en anders dan andere types. De reden hiervoor is dat hun snijgereedschap niet beweegt tijdens het snijden.
In plaats daarvan beweegt de werktafel met een werkstuk naar de stabiele gereedschappen. Hun compatibiliteit met verschillende soorten materiaal maakt ze populair.
Ze kunnen op elk materiaal werken. Bijvoorbeeld metalen, kunststoffen en composieten. Bovendien worden ze vaak gebruikt bij de productie van verschillende kleinere gereedschappen.
Deze omvatten boren, broaches, tappen, enzovoort. Ze kosten minder dan horizontale CNC freesmachines.
4 - CNC bedfreesmachines
Zoals hun naam al doet vermoeden, hebben ze een groot bed dat het werkstuk vasthoudt. De frees beweegt rond het materiaal om het vorm te geven volgens de instructies.
Je vraagt je misschien af hoe de spindel is georiënteerd. Deze machines zijn veelzijdig wat betreft spiloriëntatie.
Sommige CNC bedmachines worden geleverd met horizontale spindels. Deze zijn meestal duurder. Sommige van deze machines hebben ook verticale spindels.
Maar fabrikanten houden meestal van machines met een horizontale spiloriëntatie.
Omdat ze meer ruimte innemen, bieden ze stabiliteit tijdens het snijden. Hun werk en precisie zijn uitstekend. Dit is te danken aan hun vertrouwen in CNC.
Veel industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie, gebruiken deze machines.
Voordelen en nadelen van CNC freesmachines
CNC freesmachines bieden veel voordelen. De fabrikant gebruikt ze bij voorkeur vanwege hun snelle doorlooptijd.
Maar alles wat op deze aarde wordt gemaakt, heeft voor- en nadelen.
Hetzelfde geldt voor deze CNC freesmachines. In het onderstaande gedeelte worden enkele van de goede en slechte kanten van deze computergestuurde freesmachines besproken.
Voordelen
- Precisie en nauwkeurigheid: CNC freesmachines volgen de instructies van de computer. Zo bereiken ze een ideale precisie van 100%. Hun uitvoer komt exact overeen met de perfecte CAD-modellen van de ingenieurs. De kans op fouten is bij deze machines verwaarloosbaar.
- Snelle doorlooptijd: Voor grotere bedrijven is het belangrijk om deadlines te halen. Daarom maken ze gebruik van CNC machines om onderdelen binnen enkele minuten te maken. De handmatige machines nemen veel tijd in beslag. Maar zodra het model klaar is, maakt de CNC machine de onderdelen snel. Het helpt de grote bedrijven dus om deadlines effectief te halen.
- Geen extensieve arbeid: In tegenstelling tot handmatig frezen, hebben CNC freesmachines niet veel werknemers nodig. In plaats daarvan zijn weinig mensen meer dan genoeg om deze machines te bedienen. Op deze manier hoeven fabrikanten niet te veel arbeiders in te huren.
- Automatisering: Zoals eerder gezegd zijn CNC freesmachines gebaseerd op geautomatiseerde systemen. Het softwareprogramma bestuurt hun werk. Er is meer automatisering nodig om de efficiëntie van deze machines te verbeteren. Het maakt niet uit hoe complex de onderdelen zijn die je moet maken, deze machines kunnen gemakkelijk aan je verwachtingen voldoen.
- Verhoogde veiligheid: De handmatige freesmachines worden bediend door arbeiders. De kans op arbeidsletsel is dus ook groot. Dit is echter niet het geval bij CNC-machines. Dit komt door de betrokkenheid van een geautomatiseerd systeem. De operator blijft uit de buurt en bestuurt de machine via de computer. Hierdoor hoeven de arbeiders niet in de buurt van de machine te komen als deze aan het werk is.
Nadelen
- Initiële installatiekosten: CNC freesmachines zijn duur. Kleine bedrijven moeten serieus investeren in de installatie ervan. Ook het onderhoud brengt extra kosten met zich mee. Vergeet niet dat deze machines complexe systemen gebruiken. Ze repareren is dus ook een ingewikkeld proces en vereist gespecialiseerde monteurs.
- Vereiste vaardigheden: CNC freesmachines zijn complex en hun werk is niet eenvoudig. Daarom vereisen ze operators met expertise en de juiste vaardigheden. Iemand zonder voorkennis zal deze machines niet kunnen bedienen. Het wordt aanbevolen dat operators ervaring hebben met CNC machines.
Ondanks de nadelen worden CNC freesmachines goed geaccepteerd door fabrikanten.
Dankzij hun precisie, flexibiliteit en veelzijdigheid. Hun initiële kosten kunnen een blok aan het been zijn voor nieuwe fabrikanten.
Deze machines zijn echter voordelig op de lange termijn.
FAQs
V1: Waar staat CNC voor?
CNC staat voor "Computer Numerical Control". Het wordt gebruikt met freesmachines die worden bestuurd door geprogrammeerde software. Bekijk de ultieme gids voor CNC-machines.
V2: Waar wordt een CNC freesmachine voor gebruikt?
Deze machines worden gebruikt voor het snijden en vormen van materiaal. Fabrikanten gebruiken ze om onderdelen voor verschillende voertuigen te maken. Ze bieden een nauwkeurig ontwerp en vorm in het productieproces. Dit alles dankzij hun integratie met geautomatiseerde systemen.
V3: Zijn CNC freesmachines de moeite waard?
Deze machines zijn de moeite waard vanwege hun precisie en snelle doorlooptijd. Het gebruik ervan heeft zich ontwikkeld in veel industrieën, waaronder de auto- en luchtvaartindustrie. Taken die vroeger dagen duurden, zijn nu binnen enkele minuten klaar. En dat allemaal dankzij deze CNC freesmachines.
V4: Wat is het verschil tussen CNC frezen en CNC draaien?
CNC frezen en draaien verschillen in hun werking. Bij frezen blijft het werkstuk stilstaan terwijl de snijgereedschappen bewegen. Bij CNC draaien draait het werkstuk in plaats van het snijgereedschap. Door deze rotatie van het werkstuk kan de frees het materiaal vormen.
V5: 3-assige vs 5-assige CNC draaibankmachines: Waarin verschillen ze?
Bij een 3-assige draaibank beweegt het snijgereedschap in drie assen (X, Y en Z). Bij een 5-assige machine beweegt het gereedschap echter in vijf assen. Dit geeft het snijgereedschap meer vrijheid en onafhankelijkheid om het materiaal effectiever te snijden. Meer verschillen zien.
Conclusie
CNC freesmachines hebben het productieproces ongetwijfeld verder ontwikkeld. Veel industrieën maken nu gebruik van deze machines om meer precisie te bereiken in minder tijd. Het is niet verkeerd om te zeggen dat hun bruikbaarheid en aanpassingsvermogen steeds bekender worden.
Er zijn een paar nadelen, maar die worden meestal genegeerd. In deze gids hebben we alles onderzocht met betrekking tot de CNC machine en hoe deze werkt. Of je een CNC of handmatige freesmachine moet gebruiken is duidelijker voor jou. Analyseer de voor- en nadelen van beide en neem een verstandige beslissing.