Vlakfrezen

Vlakfreesbewerkingen zijn onder andere:

• Algemeen vlakfrezen
• Frezen met hoge voeding
• Zwaar vlakfrezen
• Nabewerken met wiper-wisselplaten

Algemeen vlakfrezen

Wat is succesvol vlakfrezen?

Vlakfrezen is de meest gangbare freesbewerking en kan worden uitgevoerd met een breed scala aan uiteenlopende gereedschappen. Frezen met een 45º instelhoek worden het meest gebruikt, maar frezen met ronde wisselplaten, hoekfrezen en schijffrezen worden ook gebruikt voor sommige omstandigheden. Zorg ervoor dat u de juiste frees kiest voor de bewerking voor een optimale productiviteit (raadpleeg de informatie over de keuze van de gereedschappen hieronder).

Keuze van gereedschappen

Overzicht van vlakfrezen

Onderstaand schema laat de belangrijkste toepassingsgebieden zien voor de verschillende freesconcepten, in termen van snedediepte, a_p, en voeding per tand, f_z.

Richting van de snijkrachten gegenereerd door de verschillende instelhoeken.

10° - 65° vlak- en plungefrezen

Dit brede scala aan frezen wordt voornamelijk gebruikt voor vlakfreesbewerkingen, maar frezen met zeer kleine instelhoeken die ook geschikt zijn voor plungefrezen maken ook deel uit van deze groep.

45° frezen

• Eerste keuze voor algemene doeleinden
• Reduceert trillingen bij lange uitsteeklengten en zwakke configuraties
• Spaanverdunningseffect maakt verhoogde productiviteit mogelijk

90° frezen

• Dunwandige componenten
• Zwak bevestigde componenten
• Waar 90° vorm is vereist

Ronde wisselplaat en grote radius frezen

Wisselplaatfrezen met ronde wisselplaten zijn zeer veelzijdig, hebben uitstekende capaciteiten voor hellend frezen en worden gebruikt voor zowel veeleisende vlakfreesprocessen als voor profielfrezen.

• Universeel inzetbare frees
• Sterkste snijkant
• Veel snijkanten per wisselplaat
• Vooral geschikt voor hittebestendige legeringen, ISO S.
• Soepele verspaning

Keuze van methode - voorbeeld

Vlakfrezen

Hoe te gebruiken

Onderbroken vlakfrezen van opperlvakken met onderbrekingen

Voorkom het frezen over onderbrekingen

• Voorkom indien mogelijk het frezen over onderbrekingen (gaten of sleuven). Dergelijke onderbroken snedes stellen hoge eisen aan de snijkanten van het gereedschap omdat er sprake is van meerdere malen in het materiaal treden en ongunstige uittredingen
• De aanbevolen voeding kan ook met 50% gereduceerd worden over het werkstukgebied met de onderbrekingen om een dunne spaan te handhaven bij het uittreden uit de snede

Vlakfrezen van dunwandige en afbuigende secties

• Houd rekening met de hoofdsnijkrachten in relatie tot de stabiliteit van het werkstuk en de opspanning
• Gebruik bij het frezen van axiaal zwakke werkstukken een 90° hoekfrees, welke het grootste deel van de snijkrachten in een radiale richting geleid
• Gebruik als alternatief een lichtsnijdende vlakfrees
• Vermijd axiale snededieptes kleiner dan 0.5–2 mm om de axiale krachten te minimaliseren
• Gebruik een frees met grove vertanding om het kleinst mogelijke aantal snijkanten in snede te krijgen
• Gebruik scherpe, positieve (-L) snijkanten om de snijkrachten te minimaliseren
• Gebruik een frees met differentiële vertanding als probleemoplosser

Afkanten van dunne secties met behulp van vlakfrezen

• De frees moet uit het midden worden gepositioneerd voor vlakfreesbewerkingen op de randen van dunne secties. De snede wordt soepeler en de snijkrachten worden uniformer langs de wand geleid, hetgeen het risico op trilling reduceert
• Selecteer een freesvertanding waarbij er te allen tijde meer dan één wisselplaat in snede blijft
• Gebruik de lichtst mogelijke wisselplaatgeometrie die mogelijk is (licht in plaats van gemiddeld, of gemiddeld in plaats van heavy)
• Selecteer een kleinere wisselplaatradius en kortere parallelle fase om het risico op trillingen in dunwandige componenten te reduceren
• Gebruik lage snijgegevens, een geringe snedediepte, a_p, en lage voeding per tand, f_z

Toepassings-checklist en tips

In de snede draaien

• Houd rekening met de stabiliteit van de machine, spindelgrootte en type (verticaal of horizontaal) en het beschikbare vermogen
• Gebruik een freesdiameter die 20 tot 50% groter is dan het werkstuk
• Houd rekening met de maximum spaandikte bij het positioneren van de frees voor optimale voeding
• Positioneer de frees uit het midden voor het produceren van de dunst mogelijke spaan bij het uittreden
• Gebruik meelopend frezen voor een gunstige spaanvorming, d.w.z. dikke naar dunne spaan
• Programmeer de frees om in de snede te rollen, of reduceer de voeding om een soepele intrede te verkrijgen

Houd de frees in constante aangrijping.

• Gebruik meelopend frezen voor een gunstige spaanvorming, d.w.z. dikke naar dunne spaan
• Voorkom intreden en uittreden door het programmeren van gereedschapspaden
• Frequent in- en uittreden van het werkstuk moet indien mogelijk worden voorkomen. Het kan ongunstige belastingen genereren op de snijkant, of stilstands- en trillingsneigingen veroorzaken. Het wordt aanbevolen om een gereedschapspad te programmeren dat de frees in volledig contact houdt, in plaats van het uitvoeren van verschillende parallelle gangen. Neem bij het wijzigen van richting een klein radiaal gereedschapspad op, om de frees in beweging te houden en constant aangegrepen

Frezen met hoge voeding

Wat is succesvol frezen met hoge voeding? Bij het bewerken van aluminium en soms bij het bewerken van gietijzer met CBN of keramische wisselplaten, kunnen snijsnelheden van meer dan 1000 m/min worden gebruikt, wat resulteert in een zeer hoge tafelvoeding, vf. Dit type bewerking wordt High Speed Machining (HSM) genoemd.

Bij het frezen van kortspanende materialen, zoals grijs gietijzer, kan een vlakfrees met een extra nauwe vertanding worden gebruikt, hetgeen resulteert in een hoge tafelvoeding. In HRSA materialen, waar snijsnelheden normaal gesproken laag zijn, resulteert een extra nauwe vertanding in een hoge tafelvoeding.

Vlakfrezen met een zeer hoge voeding per tand (tot 4 mm/tand) is mogelijk bij het gebruik van frezen met kleine instelhoeken of bij het gebruik van frezen met ronde wisselplaten, vanwege hun spaanverdunnend effect. Hoewel de snedediepte beperkt is tot 2,8 mm, maakt de extreme voeding het tot een uiterst productieve freesmethode. Specifieke freesconcepten zijn geoptimaliseerd voor het frezen met extreem hoge voeding bij kleine axiale snedediepte. Een kleine instelhoek is de voorwaarde voor het toepassen van een lichte en snelle, hoge voeding.

Keuze van gereedschappen

Frezen met hoge voeding:

• Productieve frezen met hoge voeding met een 10° instelhoek, waardoor een zeer hoge voeding per tand mogelijk is, f_z
• Hoge voedingen bij kleine snededieptes, a_p
• Gereedschappen met hoge precisie, geoptimaliseerd voor het bewerken van gehard staal met hoge snelheden
• Voorbewerken tot semi-nabewerken van contouren en asymmetrische configuraties bij extreme voedingen

Opmerking: Voor frezen met ronde wisselplaten en radiusfrezen, moet de a_p waarde ver onder de aanbevolen maximale waarde worden gehouden om het frezen met hoge voeding mogelijk te maken

Frezen met ronde wisselplaten:

• Verhoogde spaanverdunnend effect bij gereduceerde axiale snede
• Soepele verspaning
• Frezen voor algemene toepassing voor moeilijke of lichte condities

Hoe te gebruiken

Frezen met een kleine instelhoek

Frezen met zeer kleine instelhoeken maken een enorme toename in de voeding mogelijk, f_z, dankzij het spaanverdunnend effect wanneer a_p klein is.

De maximale spaandikte wordt sterk gereduceerd door een lage instelhoek. Hierdoor kunnen extreem hoge voedingswaarden worden gebruikt zonder de wisselplaten te overbelasten.

Opmerking: Voorkom het bewerken tot aan een 90° hoek, omdat het positieve effect van een lage gereedschapsbenaderingshoek verloren gaat, d.w.z. de snedediepte zal sterk toenemen.

Zoals altijd moet de voeding worden gereduceerd en aangepast, afhankelijk van de specifieke condities en om trillingen te voorkomen, welke de wisselplaten kunnen beschadigen.

Frezen met ronde wisselplaten

Spaandikte, hex, varieert met ronde wisselplaten en hangt af van de snedediepte, a_p. Bij het gebruik van hoge voedingsfreestechnieken met een frees met ronde wisselplaten, moet de snedediepte gering worden gehouden (max. 10% van de wisselplaatdiameter, iC, anders wordt het spaanverdunnend effect gereduceerd en moet de voeding worden verlaagd, zie illustratie).

Opmerking: Bij het gebruik van frezen met ronde wisselplaten, is het belangrijk om de voeding te reduceen bij het benaderen van een wand/hoek, omdat de snedediepte plotseling toeneemt.

Sterke wisselplaten voor algemeen voorbewerken

Op ronde wisselplaten, variëren de spaanbelasting en instelhoek met de snedediepte. De beste prestaties worden bereikt wanneer de snedediepte kleiner is dan 25% x wisselplaatdiameter, iC.

Zwaar vlakfrezen

Wat is succesvol heavy duty vlakfrezen?

Heavy duty vlakfreestoepassingen omvat ruw frezen van zwaar gesmeed of warm gewalsde materialen, gietstukken en gelaste structuren in grote portaalfreesmachines en krachtige freesmachines of bewerkingscentra. Grote hoeveelheden materiaal moeten worden verwijderd, waardoor hoge temperaturen worden gegenereerd en hoge snijkrachten, hetgeen speciale eisen stelt aan de freeswisselplaten:

• Zware belastingen op de hoofdsnijkant bij volledige snedediepte
• Hoekslijtage door de abrasieve huid wanneer de snijdiepte nul nadert

Een 60º instelhoek is optimaal voor een heavy duty frees. Dit ontwerp biedt:

• Goede snedediepte-capaciteit, relatief gelijkmatige snijkrachten en een spaanverdunningseffect dat hoge voedingen mogelijk maakt
• De axiale toeslag van het ontwerp maakt voor de wisselplaat een ruime parallelle geleidefase mogelijk, hetgeen goede oppervlakte-afwerkingen genereert

Keuze van gereedschappen

60° Heavy duty frezen

• Ontworpen voor efficiënte gereedschaps-hantering, hetgeen resulteert in een kortere stilstandstijd en een veilige, snelle wisselplaatindexering in de machine
• Snijvermogen tot 18 mm, voor een goede metaalverwijdering en bewerking van ongelijkmatige, golvende oppervlakken
• Hoge productiviteit – voedingssnelheden van 0.4 – 0.7 mm per tand
• Ruime parallelle fase voor goede semi-nabewerkingsresultaten
• Sterke wisselplaathoek, bestendig tegen abrasieve oppervlaktehuid bij kleine snedediepten
• Freessterkte, voor zekerheid in zeer veeleisende sneden

45-90° Gemiddeld zware frezen

• Een gemiddeld zware vlakfrees dat de lichtste snijcapaciteit biedt
• In staat tot snijdieptes van 6–8 mm binnen een voedingsbereik van 0.2 – 0.6 mm
• Voor zware condities in grotere bewerkingscentra
• Kan worden gebruikt met wiper wisselplaten voor het frezen van oppervlakken met goede afwerking
• Eerste keuze voor gemiddeld vlak- en hoekfrezen

Frezen met grote ronde wisselplaten

• Een middelzware frees met sterke randen voor zware omstandigheden, zoals het frezen door huid en onderbrekingen. De ronde wisselplaatgeometrie biedt een soepele snijwerking
• Acht snijdende wisselplaten kunnen worden gebruikt onder gunstige omstandigheden
• Maximale snedediepte bedraagt 10 mm. De maximum aanbevolen spaandikte varieert sterk tot 0.55 mm per tand, afhankelijk van de wisselplaatgeometrie en snedediepte

Hoe te gebruiken

In heavy duty toepassingen, worden grote wisselplaten in frezen met grote diameters gebruikt. De snijsnelheid is normaal, maar een hoge a_p en f_z, gecombineerd met een grote a_e, maken het zeer productief.

Intrede in de snede

Vanwege de zware omstandigheden die algemeen gelden bij heavy duty frezen, is de intrede in de snede vaak kritisch.

• Programmeer indien mogelijk het gereedschapspad om in de snede te rollen
• Indien niet mogelijk, reduceer dan de voeding, totdat de frees volledig aangrijpt

Freespositie en -grootte

Bij heavy duty frezen, waar verschillende gangen uitgevoerd moeten worden om een groot oppervlak te frezen, is het belangrijk de aanbevelingen op te volgen omtrent:

• Freespostie en aangrijping
• Freesgrootte in relatie tot de capaciteit van het bewerkingsgereedschap
• Gereedschapspad, om ongunstige uittredes te vermijden

Let op hoge temperaturen

Veeleisend, heavy duty frezen genereert hoge temperaturen. Wanneer magnetische tafels worden gebruikt voor het opspannen van het werkstuk, zullen de grote volumes aan spanen doorgaans rond de frees blijven hangen. Dit leidt tot onderbreking of gedeeltelijke spaanafvoer en het hersnijden van spanen, hetgeen gevaarlijk is voor de standtijd. Houd om dit te vermijden het werkgebied vrij van spanen. Voorkom dat de kwetsbare wisselplaathoeken tegen de abrassieve huid en buitenlaag wrijven door de snedediepte te verhogen en het oppervlakcontactpunt dichter bij de sterkere hoofdrand van de wisselplaat te verplaatsen.

Opmerking: Gebruik bij het monteren van wisselplaten op een frees handschoenen om letsel door verbranding te voorkomen.

Nabewerken met wiper-wisselplaten

Hoe succesvolle oppervlakte-afwerkingen te verkrijgen bij vlakfrezen

Het is mogelijk om voor uitmuntende oppervlakte-afwerkingen te zorgen met standaard wisselplaten in combinatie met een of meer wiper-wisselplaten.Wiper wisselplaten werken het beste bij een hoge voeding per omwenteling (f_n) in grote diameter frezen met extra-dichte vertanding en afstelmogelijkheden.

De voeding per omwenteling kan ca. vier keer worden verhoogd, terwijl de goede oppervlaktewaarde blijft gehandhaafd. Wiper wisselplaten kunnen worden gebruikt bij het vlakfrezen van de meeste materialen, voor het produceren van goede oppervlaktewaarden – zelfs onder ongunstige condities.

Keuze van gereedschappen

Wiper wisselplaten zijn leverbaar in verschillende lengten (Bs) en vaak in een rechter- en linker uitvoering op elke wisselplaat. Er zijn soorten beschikbaar voor de meeste werkstukmaterialen. Instelbare wisselplaatzittingen zijn gangbaar voor specifieke wisselplaatzittingen wanneer het freesconcept speciaal is ontworpen voor nabewerkingen of oplossingen met cassettes biedt.

Hoe te gebruiken

Bij een nabewerking met een grote vlakfrees, moet de voeding, f_z, doorgaans laag worden gehouden. Echter, door een frees te gebruiken met wiper wisselplaten, kan de voeding 2-3 keer worden verhoogd, zonder dat dit ten koste gaat van de oppervlaktekwaliteit.

Spiegelgladde afwerking bij hoge voedingen

A : Alleen standaard wisselplaten

B : Met één wiper wisselplaat

C : f_n = voeding / omwenteling

• Wanneer f_n groter is dan 80% van de lengte van de parallelle fase, Bs, op standaard wisselplaten, een wiper rand de oppervlaktekwaliteit verbeteren
• Bij het gebruik van grote freesdiameters met een groot aantal wisselplaten, wordt de noodzaak voor wiper wisselplaten om de oppervlakte-afwerking te handhaven essentieel, wanneer de voeding per omwenteling, f_n, toeneemt
• De axiale rondloop van de frees, welke afhankelijk is van de inclinatie van de spil, freesgrootte en nauwkeurigheid van haar instelling, heeft invloed op het golfpatroon van het bewerkte oppervlak. De kroonvormige wiper fase zal dit compenseren en een oppervlak zonder getraptheid produceren. Een voeding per omwenteling gelimiteerd tot 60% van de wiper fase zal dit waarborgen
• Een wiper fase steekt ca. 0.05 mm uit onder de freeswisselplaten indien gemonteerd op frezen met vaste wisselplaatzittingen. Voor frezen met cassette uitvoering, kan de wiper snijkant vaak worden ingesteld op deze positie met grote nauwkeurigheid. Door de uitsteking worden wiper wisselplaten blootgesteld aan grotere belastingen dan conventionele wisselplaten, hetgeen tot trilling kan leiden. Daarom moeten wipers worden gebruikt voor lichte bewerking, bij gematigde snijdieptes en in beperkte aantallen
• Snedediepte moet licht zijn om de axiale krachten te beperken en het risico op trilling te reduceren. Bij nabewerken is de aanbevolen axiale snedediepte 0.5 – 1.0 mm
• Extra voorzichtigheid is nodig bij het monteren van een wiper wisselplaat voor het juist positioneren van haar lange snijkant

Voorbeeld:

• De breedte van de parallelle fase, Bs, op de wisselplaat is 1.5 mm
• Er zijn 10 wisselplaten in de frees, en de voeding per tand, f_z, is 0.3 mm. Voeding per omwenteling, f_n, is daarom 3 mm (tweemaal de lengten van de parallelle fase)
• Om een goede oppervlakte-afwerking te waarborgen, moet de voeding per omwenteling maximaal 80% van 1.5 mm zijn, = 1.2 mm
• Een overeenkomstige wiper wisselplaat heeft een parallelle fase met een breedte van ca. 8 mm
• Resultaat: De voeding per omwenteling kon worden verhoogd van 1.2 mm tot 60% of 8 mm = 4.8 mm

Opmerking: Er moet rekening worden gehouden met andere beperkingen, zoals machinevermogen.

Toepassings-checklist en tips

Hints voor het bereiken van een “spiegelgladde afwerking”:

• Gebruik de hoge snijsnelheid en/of Cermet wisselplaten om een glimmend oppervlak te realiseren
• Gebruik snijvloeistof of olienevel voor stroperige ISO M en S materialen
• PVD-gecoate wisselplaten met scherpe snijkanten en een a_p of 0.5 – 0.8 mm produceren de beste oppervlakte-afwerking
• Streef er naar dezelfde soort te gebruiken in de wiper wisselplaat als in de werkende wisselplaten