Hva er CNC-fresing?

Hva er CNC-fresing?

CNC-fresing, fullt navn er Computer Numerical Control Milling, er en maskineringsprosess som bruker datastyrte og roterende flerpunktsskjæreverktøy for å gradvis fjerne materiale fra et arbeidsstykke og produsere en spesialdesignet del eller produkt. Prosessen er egnet for maskinering av en rekke materialer, som metall, plast, tre, og produsere en rekke spesialdesignede deler og produkter.
Flere funksjoner er tilgjengelige under paraplyen av presisjons-CNC-maskinering, inkludert mekanisk, kjemisk, elektrisk og termisk maskinering. CNC-fresing er en mekanisk prosess som inkluderer boring, dreiing og forskjellige andre maskineringsprosesser, som betyr at materiale fjernes fra et arbeidsstykke med mekaniske midler, for eksempel handlingen til en fresemaskins skjæreverktøy.
Denne artikkelen fokuserer på CNC-freseprosessen, og skisserer det grunnleggende i prosessen, samt komponentene og verktøyene til en CNC-fresemaskin. I tillegg utforsker denne artikkelen ulike freseoperasjoner og gir alternativer til CNC-freseprosessen.

Millings definisjon

Hva er fresing? Dette er en type maskinering som bruker et verktøy for å forme arbeidsstykket på et bord som vanligvis er bevegelig, selv om noen fresemaskiner også har bevegelige verktøy. Fresing var opprinnelig en manuell operasjon utført av arbeidere, men i dag utføres mesteparten av fresingen av CNC-fresemaskiner, som bruker datamaskiner til å overvåke freseprosessen. CNC-fresing kan gi større presisjon, nøyaktighet og produktivitet, men det er situasjoner der manuell fresing kan være nyttig. Manuell fresing krever mye teknisk kompetanse og erfaring, og reduserer dermed behandlingstiden. Den har også den ekstra fordelen at manuelle freser er billigere og brukere trenger ikke å bekymre seg for programmering av maskinen.

Oversikt over CNC-fresing

Som de fleste tradisjonelle mekaniske CNC-maskineringsprosesser, bruker CNC-freseprosesser datakontroller for å betjene og manipulere maskinverktøy som kutter og danner emner. I tillegg følger prosessen de samme grunnleggende produksjonsstadiene som alle CNC-maskineringsprosesser, inkludert:

• Design CAD-modeller
• Konverter CAD-modeller til CNC-programmer
• Sette opp CNC-fresemaskinen
• Utfør en freseoperasjon

Hva er CNC-fresing?

De CNC fresing prosessen begynner med å lage en 2D- eller 3D-CAD-deldesign. Det komplette designet eksporteres deretter til et CNC-kompatibelt filformat og konverteres av CAM-programvare til et CNC-maskinprogram som dikterer bevegelsen til maskinen og bevegelsen til verktøyet over arbeidsstykket. Før operatøren kjører CNC-programmet, forbereder de CNC-fresemaskinen ved å feste arbeidsstykket til arbeidsflaten til maskinverktøyet (dvs. bordet) eller til arbeidsstykkeholderen (som en skrustikke) og montere freseverktøyet til maskinen verktøyspindel. CNC-freseprosessen bruker horisontale eller vertikale CNC-kraftige fresemaskiner – avhengig av spesifikasjonene og kravene til freseapplikasjonen – så vel som roterende flerpunkts (dvs. multi-tann) skjæreverktøy som freser og bor. Når maskinen er klar, starter operatøren et program gjennom maskingrensesnittet som ber maskinen om å utføre en freseoperasjon.

Når CNC-freseprosessen er startet, begynner maskinverktøyet å rotere skjæreverktøyet med hastigheter på opptil flere tusen omdreininger per minutt. Avhengig av typen fresemaskin som brukes og kravene til freseapplikasjonen, når verktøyet stuper inn i arbeidsstykket, vil maskinen gjøre ett av følgende for å foreta de nødvendige kutt på arbeidsstykket:

1. Mat arbeidsstykket sakte inn i det stasjonære roterende verktøyet
2. Flytte verktøyet på et stasjonært arbeidsstykke
3. Relativ bevegelse av verktøy og arbeidsstykke

I motsetning til den manuelle freseprosessen, i CNC-fresing, mater maskinverktøyet vanligvis det bevegelige arbeidsstykket ved å rotere skjæreverktøyet i stedet for ved å rotere skjæreverktøyet. Freseoperasjoner som følger denne konvensjonen kalles klatrefreseoperasjoner, mens den motsatte operasjonen kalles konvensjonelle freseoperasjoner.
Generelt er fresing best egnet som en tilleggs- eller etterbehandlingsprosess til et maskinert arbeidsstykke for å gi definisjonen av delegenskaper som hull, slisser og gjenger, eller for å produsere delegenskaper. Imidlertid kan prosessen også brukes til å forme lagermateriale fra start til slutt. I begge tilfeller fjerner freseprosessen gradvis materiale for å skape ønsket form og delform. Først kutter verktøyet små biter, eller spon, fra arbeidsstykket for å lage en omtrentlig form. Arbeidsstykket freses deretter med en høyere tidsplan og med større presisjon for å fullføre delen med dens nøyaktige egenskaper og spesifikasjoner. Ofte må den ferdige delen maskineres flere ganger for å oppnå ønsket nøyaktighet og toleranser. For deler med mer komplekse geometrier, når freseoperasjonen er fullført og delen er produsert etter spesialdesignede spesifikasjoner, går den freste delen inn i etterbehandlings- og etterbehandlingsstadiene av produksjonen.
CNC-freseoperasjon

CNC fresing er en maskineringsprosess egnet for produksjon av høypresisjonsdeler med høy toleranse i prototype, engangs- og små til mellomstore produksjonsserier. Mens deler vanligvis produseres med toleranser fra +/- 2 filamenter til +/- 10 filamenter, kan noen fresemaskiner oppnå toleranser så høye som +/- 1 filament eller enda høyere. Allsidigheten til freseprosessen gjør at den kan brukes i et bredt spekter av bransjer og for en rekke delfunksjoner og design, inkludert spor, avfasninger, gjenger og lommer. De vanligste CNC-freseoperasjonene inkluderer:

• Planfresing
• Flat fresing
• Vinkelfresing
• Formfresing

planfresing

Planfresing hvor rotasjonsaksen til skjæreverktøyet er vinkelrett på arbeidsstykkets overflate. Denne metoden bruker en flatfres som har tenner på både omkretsen og verktøyflaten, hvor omkretstennene primært brukes til skjæring og flattennene brukes til etterbehandlingsapplikasjoner. Vanligvis brukes planfresing for å lage flate overflater og konturer på den ferdige delen og er i stand til å produsere en finish av høyere kvalitet enn andre freseprosesser. Både vertikale og horisontale fresemaskiner støtter denne prosessen.
Typer planfreser inkluderer endefreser og sidefreser, som bruker henholdsvis endefreser og sidefreser.

Flat fresing

Planfresing, også kjent som planfresing eller platefresing, der rotasjonsaksen til skjæreverktøyet er parallell med overflaten til arbeidsstykket. Prosessen bruker vanlige fresertenner for å utføre skjæreoperasjoner i periferien. Avhengig av spesifikasjonene til freseapplikasjonen, som skjæredybde og arbeidsstykkestørrelse, er smale og brede kuttere tilgjengelige. Smale kniver gir mulighet for dypere kutt, mens brede kniver kan brukes til å kutte større overflater. Hvis en planfresing krever fjerning av en stor mengde materiale fra et arbeidsstykke, begynner operatøren med å bruke en grovkutter, lave skjærehastigheter og høye matehastigheter for å produsere den omtrentlige geometrien til den spesialdesignede delen. Operatører introduserer deretter finere kuttere, raskere skjærehastigheter og langsommere matehastigheter for å produsere detaljene til den ferdige delen.

Vinkelfresing

Vinkelfresing er der rotasjonsaksen til skjæreverktøyet er i en vinkel i forhold til arbeidsstykkets overflate. Prosessen bruker en-vinkel freser (vinklet i henhold til den spesifikke designen som maskineres) for å lage vinkelegenskaper som avfasninger, takker og spor. En vanlig applikasjon for vinkelfresing er produksjon av svalehale, som bruker 45°, 50°, 55° eller 60° svalehalekutter avhengig av svalehalens utforming.

Formfresing

Profilfresing refererer til freseoperasjoner som involverer uregelmessige overflater, konturer og profiler, for eksempel deler med buede og flate overflater eller helt buede overflater. Prosessen bruker profil- eller fluekuttere designet for spesifikke bruksområder, for eksempel konvekse, konkave og hjørnekuttere. Noen vanlige bruksområder for formfresing inkluderer produksjon av halvkuleformede og halvsirkulære hulrom, perler og profiler, samt komplekse design og intrikate deler fra ett enkelt maskinoppsett.

Andre freseoperasjoner

I tillegg til de ovennevnte operasjonene, kan fresemaskiner brukes til å utføre andre spesialiserte frese- og maskineringsoperasjoner. Eksempler på andre tilgjengelige freseoperasjoner inkluderer:

Trinnfresing: Trinnfresing refererer til en freseoperasjon der en verktøymaskin bearbeider to eller flere parallelle arbeidsstykkeoverflater i et enkelt kutt. Prosessen bruker to kuttere på samme maskinspindel, arrangert slik at kutterne er på hver side av arbeidsstykket og kan frese begge sider samtidig

Kombinert fresing: Hva er kombinert fresing? Kombinert fresing er en freseoperasjon som utføres med to eller flere verktøy (vanligvis av forskjellige størrelser, former eller bredder) på samme maskindor. Hver kutter kan utføre den samme skjæreoperasjonen samtidig, eller forskjellige skjæreoperasjoner samtidig, slik at mer komplekse deler kan produseres på kortere produksjonstider.

Konturfresing: Konturfresing er der en verktøymaskin lager en skjærebane på et arbeidsstykke langs en vertikal eller skrånende overflate. Prosessen bruker profilfreseutstyr og skjæreverktøy, som kan være parallelle eller vinkelrett på arbeidsstykkets overflate.

Kutting av utstyr: Gearskjæring er en freseoperasjon som bruker en evolvent girkutter for å lage tannhjulstenner. Disse fresene er en type profilfreser og er tilgjengelige i en rekke former og stigningsstørrelser avhengig av antall tenner som kreves for en bestemt girdesign. I denne prosessen kan spesielle dreieverktøybits også brukes til å produsere tannhjulstenner.

Andre maskineringsprosesser: Siden fresemaskiner støtter bruk av andre verktøymaskiner enn freseverktøy, kan de brukes til andre maskineringsprosesser enn fresing, for eksempel boring, boring, rømme og tapping.
Som de fleste CNC-bearbeidingsprosesser, bruker CNC-freseprosessen CAD-programvare for å generere den første deldesignen og CAM-programvare for å generere CNC-programmet som gir maskineringsinstruksjonene for å produsere delen. CNC-programmet lastes deretter inn på den valgte CNC-maskinen for å starte og utføre freseprosessen.

Forholdsregler for fresemaskin

Generelt er fresemaskiner delt inn i horisontale og vertikale maskinkonfigurasjoner og er differensiert med antall bevegelsesakser.

På en vertikal fresemaskin er maskinspindelen vertikalt orientert, mens i horisontal orientering er fresemaskinspindelen plassert horisontalt. Horisontale maskiner har også spindler under fresing for ekstra støtte og stabilitet, samt muligheten til å støtte et bredt utvalg av skjæreverktøy, for eksempel i hjul- og grensefresing.

Styringen av både vertikale og horisontale fresemaskiner avhenger av hvilken type maskin som brukes. For eksempel kan noen maskiner heve og senke spindelen og flytte bordet sideveis, mens andre maskiner har en fast spindel og bord som kan bevege seg horisontalt, vertikalt og rotasjonsmessig. Når du velger vertikale og horisontale fresemaskiner, må produsenter og butikker vurdere kravene til freseapplikasjonen, for eksempel antall overflater som må freses og størrelsen og formen på delen. For eksempel er tunge arbeidsstykker bedre egnet for horisontale freseoperasjoner, mens synkeapplikasjoner er bedre egnet for vertikale freseoperasjoner. Hjelpeutstyr er også tilgjengelig som kan ettermontere vertikale eller horisontale maskiner for å støtte den motsatte prosessen.

De fleste CNC-freser kan bruke 3 til 5 akser – gir typisk ytelse langs XYZ-aksen og (hvis aktuelt) rundt rotasjonsaksen. X- og Y-aksen representerer horisontal bevegelse (henholdsvis bevegelse til venstre og høyre og frem og tilbake på planet), mens Z-aksen representerer vertikal bevegelse (bevegelse opp og ned), og W representerer horisontal bevegelse. – Aksen representerer den diagonale bevegelsen i vertikalplanet. I grunnleggende CNC-fresemaskiner er horisontal bevegelse mulig i to-akse (XY), mens nyere modeller tillater ekstra bevegelsesakse, for eksempel 3-, 4- og 5-akse CNC-maskiner. Nedenfor er en oversikt over noen av egenskapene til fresemaskiner klassifisert etter antall bevegelsesakser.

3 akser

• Kan møte de fleste maskineringsbehov
• Maskinoppsett er enkelt.
• Kun én arbeidsstasjon kreves
• Høyere kunnskapskrav til operatører
• lavere effektivitet og kvalitet

4 akser

• Bedre evner enn 3-akse maskiner
• Høyere presisjon og nøyaktighet enn 3-akse maskiner
• Maskinoppsett er mer komplekst enn 3-akse maskiner
• Dyrere enn en treakset maskin

5 akser

• Kan konfigureres med flere akser (f.eks. 4+1, 3+2 eller 5)
• kraftigere
• Avhengig av konfigurasjonen er hurtigtastene enklere å betjene enn tre- og fireaksemaskiner
• Høyere nivå av kvalitet og presisjon
• Avhengig av konfigurasjon går den langsommere enn 3-akset og 4-akset bearbeiding
• Dyrere enn 3-akse og 4-akse maskiner

Avhengig av hvilken type fresemaskin som brukes, kan maskinen, maskinbordet eller begge komponentene være dynamiske. Vanligvis beveger dynamiske tabeller seg langs XY-aksen, men de kan også bevege seg opp og ned for å justere skjæredybden, og rotere langs den vertikale eller horisontale aksen for å utvide kuttet. For freseapplikasjoner som krever dynamiske verktøy, i tillegg til dens iboende rotasjonsbevegelse, beveger verktøymaskinen seg vertikalt langs flere akser, slik at omkretsen av verktøyet (i stedet for bare tuppen) kan skjære inn i arbeidsstykket. CNC-fresemaskiner med større frihetsgrader gir større allsidighet og kompleksitet til de freste delene som produseres.

Type fresemaskin

Flere forskjellige typer fresemaskiner er tilgjengelige for en rekke maskineringsapplikasjoner. I tillegg til å bli klassifisert basert utelukkende på maskinkonfigurasjon eller antall bevegelsesakse, kan fresemaskiner også klassifiseres i henhold til deres spesifikke egenskaper. Noen av de vanligste typene fresemaskiner inkluderer:

• type kne
• Ram type
• Sengetype (eller produksjonstype)
• høvel

Knetype: Fresemaskiner av knetype har en fast spindel og et vertikalt justerbart bord som hviler på en sal støttet av kneet. Avhengig av maskinens posisjon kan kneet senkes og heves på søylen. Noen eksempler på knefreser inkluderer gulvstående og bordplate horisontale freser.

Ramtype: Fresemaskiner av ramtype bruker en spindel som er festet til en søyle, som lar maskinen bevege seg langs XY-aksen med et bevegelig hus (dvs. RAM). De to vanligste typene vertikale fresemaskiner inkluderer gulvstående generelle horisontale og roterende fresemaskiner.

Sengetype: En fresemaskin av sengetype bruker et bord direkte festet på maskinen for å forhindre at arbeidsstykket beveger seg langs Y- og Z-aksen. Arbeidsstykket er plassert under skjæreverktøyet, som avhengig av maskinen kan bevege seg langs XYZ-aksen. Noen av de tilgjengelige fresemaskinene inkluderer enkeltsidige, dobbeltsidige og trippelsidige fresemaskiner. Ensidige maskiner bruker en enkelt spindel som beveger seg langs X- eller Y-aksen, mens dobbeltsidige maskiner bruker to spindler, mens tresidige maskiner bruker tre spindler (to horisontale og en vertikal) for å maskinere langs XY- og XYZ-aksen, hhv.

Høvlefreser: Høvlefreser ligner på sengefreser ved at de har et bord som er festet langs Y- og Z-aksen og en spindel som kan bevege seg langs XYZ-aksen. Imidlertid kan høvlere samtidig støtte flere maskiner (vanligvis opptil fire), noe som reduserer ledetiden for komplekse deler.

Noen av de spesielle typene fresemaskiner som er tilgjengelige inkluderer roterende bord-, trommel- og planetfresemaskiner. Roterende bordfresemaskiner har et sirkulært bord som roterer rundt en vertikal akse og bruker maskiner plassert i forskjellige høyder for grovbearbeiding og etterbehandling. En trommelfresemaskin ligner på en roterende bordmaskin, bortsett fra at bordet kalles en "trommel" og det roterer rundt en horisontal akse. I en planetmaskin er bordet fast og arbeidsstykket er sylindrisk. En roterende maskin beveger seg på tvers av arbeidsstykkets overflate, og kutter både interne og eksterne funksjoner som gjenger.

Bearbeide materialer

CNC-freseprosessen brukes best som en sekundær maskineringsprosess for å gi etterbehandlingsmuligheter for spesialdesignede deler, men kan også brukes til å produsere spesialdesignede og spesialdeler fra start til slutt. CNC-freseteknologi gjør det mulig å maskinere deler i en rekke materialer, inkludert:

• Metaller (inkludert legeringer, spesialmetaller, tungmetaller, etc.)
• Plast (inkludert herdeplast og termoplast)
• elastomer
• sammensatt materiale
• tre

Som med alle maskineringsprosesser, må flere faktorer tas i betraktning ved valg av materiale for freseapplikasjoner, som materialets egenskaper (dvs. hardhet, strekk- og skjærstyrke, og motstand mot kjemisk og høy temperatur) og materialets kostnadseffektivitet. bearbeide materiale. Disse kriteriene bestemmer henholdsvis om materialet er egnet for freseprosessen og de budsjettmessige begrensningene for freseapplikasjonen. Materialet som velges bestemmer hvilken type maskin som brukes og dens design, samt de optimale maskininnstillingene inkludert skjærehastighet, matehastighet og skjæredybde.

Så hva er CNC-fresing?

CNC-fresing er en maskineringsprosess egnet for maskinering av en rekke materialer og produksjon av en rekke spesialdesignede deler. Selv om denne prosessen kan vise fordeler i forhold til andre maskineringsprosesser, er den kanskje ikke egnet for alle produksjonsapplikasjoner, og andre prosesser kan vise seg å være mer passende og kostnadseffektive.

Noen andre mer konvensjonelle maskineringsprosesser inkluderer boring og dreiing. Som fresing utføres boring vanligvis med et flerpunktsverktøy (dvs. et bor), mens dreiing gjøres med et enkeltpunktsverktøy. Men mens det roterer, kan arbeidsstykket bevege seg og rotere som noen freseapplikasjoner, mens under boring er arbeidsstykket stasjonært gjennom hele boreprosessen.

Noen ukonvensjonelle maskineringsprosesser (dvs. uten bruk av maskinverktøy, men fortsatt med mekaniske materialfjerningsprosesser) inkluderer ultralydbearbeiding, vannstråleskjæring og abrasiv jetmaskining. Ukonvensjonelle, ikke-bearbeidende prosesser (dvs. kjemiske, elektriske og termiske maskineringsprosesser) gir andre alternativer til å fjerne materiale fra arbeidsstykker som ikke bruker maskinverktøy eller mekaniske prosesser for fjerning av materialer, inkludert kjemisk fresing, elektrokjemisk avgrading, laserskjæring og plasmabueskjæring . Disse ukonvensjonelle maskineringsmetodene støtter produksjonen av mer komplekse, mer krevende og spesialiserte deler som ofte ikke er mulig med konvensjonell maskinering.