Wat is metaalfrezen? Soorten, toepassingen en uitdagingen

CNC-frezen van metaal vormt ruwe metalen tot nauwkeurige en gedetailleerde onderdelen. Een grote uitdaging is echter het werken met complexere en stijvere legeringen. Dit zorgt er vaak voor dat gereedschappen snel slijten en de productie vertraagt.

Handmatige draaibanken en traditionele freesmachines kunnen stijve materialen verspanen. Ze zijn echter langzamer en minder efficiënt. CNC-metaalfrezen is de meest betrouwbare oplossing voor fabrikanten die problemen ondervinden met stijve legeringen en gereedschapsbreuk. ProleanTechWe plannen elk project zorgvuldig, van de ontwerpfase tot het eindproduct. Onze ISO-gecertificeerde CNC-metaalfreesdiensten bieden kostenefficiëntie, precisie en snelle levering, zowel voor prototypes als voor serieproductie.

Lees verder en ontdek de technieken, voordelen, toepassingen, uitdagingen en oplossingen voor het frezen van metaal.

Effectieve metaalfreestechniek voor op maat gemaakte onderdelen

Gat frezen

Metalen onderdelen vereisen vaak precieze vormen en het verspanen van harde legeringen kan belastend zijn voor het gereedschap. In productieomgevingen leidt dit meestal tot trage productie en extra kosten. Traditionele technieken kunnen het moeilijk maken om complexe componenten efficiënt te maken.

De oplossing hiervoor is het toepassen van het juiste freesproces op elke taak. Handmatig en automatisch frezen is uitstekend geschikt voor kleine series, prototypes of maatwerkonderdelen. CNC frezen is voor een grotere output en produceert in korte tijd identieke onderdelen met precisie.

Metaalfrezen verwijdert materiaal uit metalen blokken met behulp van een hogesnelheidsspindel en een snijgereedschap. Het proces werkt op meerdere assen, waardoor gedetailleerde en complexe vormen mogelijk zijn. De keuze van de juiste frees, de keuze van de snelheid, de opdeling van het proces in fasen (voorbewerken, nabewerken en precisiefrezen) garandeert nauwkeurigheid.

Met professionele CNC-services geeft u alleen de specificaties en het materiaaltype op. Bekwame operators kiezen en stellen de machineparameters in en beheren het proces consistent om hoogwaardige en nauwkeurige onderdelen te leveren. 

Soorten maatwerk metaalfrezen in de verspanende industrie

Metaalfrezen wordt onderverdeeld op basis van de gereedschapsbeweging en de manier waarop het materiaal wordt gesneden. Kennis van deze typen helpt bij het kiezen van de juiste methode voor elk onderdeel.

Frezen door freesbeweging

Meelopend frezen

• Opwaarts frezen: Hierbij draait de frees in de tegenovergestelde richting van de beweging. Deze methode is geschikt voor het verplaatsen van veel materiaal in korte tijd. Het zorgt voor meer trillingen, maar laat een ruwer oppervlak achter, waardoor het ideaal is voor de eerste bewerkingsfasen.
• Meelopend frezen: Een frees draait in dezelfde richting als hij beweegt. Dit zorgt voor een gladdere en nauwkeurigere afwerking, perfect voor gedetailleerd werk. Het veroorzaakt minimale trillingen en vereist een spelingsmachine.

Frezen door gereedschapsontwerp

Cilindrische frees

• Gewoon frezen: Bij vlakfrezen wordt het metaal verwijderd terwijl de voorranden van het gereedschap en soms de zijkanten over het werkstuk gaan. Deze methode wordt meestal gebruikt om vlakke oppervlakken te bewerken.
• Cilindrisch frezen: De cilindrische freeszijde raakt alleen het materiaal. Deze is geschikt voor het maken van groeven of het bewerken van gebogen delen van een onderdeel. (Lees ook: zijfrezen)
• Verstekfrezen: Met het gereedschap worden speciale hoekfrezen gebruikt om hoeken van 0 tot 90 graden te snijden. Deze techniek is geschikt voor schuine en hoekige oppervlakken.

Belangrijkste technische parameters bij metaalfrezen

Bij het frezen van metaal bepaalt de nauwkeurige controle van parameters de nauwkeurigheid, standtijd en oppervlaktekwaliteit. Voor elk type metaal en elke freesfase is een zorgvuldige afstelling vereist.

Freesdiepte

Snijdiepte van CNC-frezen

Dit is de hoeveelheid materiaal die de frees bij elke bewerking verwijdert. Een te diepe snede kan het gereedschap overbelasten en het onderdeel vervormen. Ondiepe sneden zijn minder belastend, maar duren langer. De diepte moet gelijk zijn aan de hardheid van het metaal en de sterkte van de frees.

Freesbreedte

De breedte is het gebied tussen de frees en het materiaal. Een brede snede verdeelt het gewicht, maar kan meer trillingen veroorzaken. Smalle sneden zijn veiliger, maar langzamer in gebruik. Een goede overlapping is vereist voor gelijkmatige oppervlakken zonder trillingen.

Spindelsnelheid:

Freesspilsnelheid

Het toerental van de frees heeft een directe invloed op de hitte, slijtage en oppervlakteafwerking. Harde metalen hebben bijvoorbeeld lagere snelheden nodig, omdat hoge snelheden het gereedschap kunnen beschadigen. Voor zachtere metalen zijn hogere snelheden optimaal voor de productie van onderdelen. 

Voedingssnelheid

Een infographic van de CNC-freesvoeding

De voedingssnelheid is de snelheid van het gereedschap of de tafelbeweging over het materiaal. Te snel kan de oppervlaktekwaliteit aantasten of de frees breken. Te langzaam leidt tot tijdverlies. De voedingssnelheid moet dus in balans zijn met de snijkracht.

Podiumspecifieke instellingen

Voorbewerken maakt gebruik van diepe, snelle sneden en zorgt voor een snelle materiaalverwijdering. Ondiepe sneden en een langzamere voeding zijn nodig om nauwkeurige oppervlakken af ​​te werken. Elke fase moet zorgvuldig worden gepland om fouten te voorkomen en de kwaliteit van het onderdeel te verbeteren.

Traditioneel versus CNC-metaalfrezen: wat zijn de verschillen?

Traditionele freesmachines worden aangestuurd door operators. Zij bewegen de spindel en regelen de beweging van het snijgereedschap. Het nadeel is dat het meer tijd kost, constant aandacht vereist en minder consistent kan zijn over meerdere onderdelen.

CNC-frezen daarentegen vereist minimale assistentie van de operator. Een computerprogramma stuurt de spindel aan, zodat elk onderdeel identiek wordt gesneden. Deze consistentie zorgt ervoor dat er snel meer onderdelen kunnen worden geproduceerd en het risico op menselijke fouten wordt beperkt.

Tabel: CNC-frezen versus traditioneel frezen

Toepassingen van metaalfrezen in maatwerkproducten

Metaalfrezen kent vele toepassingen, van het maken van gedetailleerde machineonderdelen tot het maken van maatwerkcomponenten. Enkele veelvoorkomende voorbeelden zijn:

• Het vormen van complexe onderdelen voor lucht- en ruimtevaartsystemen
• Gaten/contouren voor autobrandstofinjectie en motoronderdelen
• Het snijden van tandwielen, hendels en koppelingen met nauwe toleranties
• Fabricage van matrijzen, mallen en prototypes.

Verschillende soorten metaalfreesmachines en hun toepassingen

De oriëntatie van de snijspindel categoriseert voornamelijk verschillende soorten freesmachines voor metaal. Beide typen kunnen worden gebruikt voor verschillende metaalfreesbehoeften, afhankelijk van de vereisten van het onderdeel.

Horizontale freesmachine

Horizontale freesmachine

Bij horizontale freesmachines is de frees gemonteerd op een horizontaal uitschuifbare freesas. Schachtfrezen en plaatfrezen worden over het algemeen gebruikt om de zijkanten en onderkant van het materiaal te frezen. Deze opstelling is ideaal voor zware snedes en lange vlakke oppervlakken.

Verticale freesmachines

Verticaal freescentrum

Verticale freesmachines houden de frees in een naar beneden wijzende spinner. Frezen en sleuffrezen worden hier het meest gebruikt. Dit ontwerp is ideaal voor nauwkeurig snijden, het vormen van holtes en kleinere, meer gedetailleerde onderdelen.

De vorm en complexiteit van het ontwerp bepalen of horizontaal of verticaal moet worden gekozen. Meerassige CNC-freesmachines integreren softwarebesturing met de machine om nauwere toleranties te verkrijgen, de productie te versnellen en flexibiliteit te bieden voor complexe ontwerpen.

Veelvoorkomende metalen die worden gebruikt bij het frezen van metaal 

Hieronder vindt u de meest gebruikte materialen voor het maken van nauwkeurige onderdelen.

Aluminium frezen

CNC-frezen van aluminium

Aluminium is recyclebaar, gemakkelijker in vormen te snijden en daardoor goed te frezen. Het is licht, heeft een lage dichtheid en is behandeld tegen corrosie. Deze eigenschappen maken het mogelijk om het snel te bewerken zonder snijgereedschap.

Staal voor bewerking

Staal CNC-frezen

Gefreesd staal is moeilijk te frezen omdat koolstof en frezen van roestvrij staal vereisen een langzame snijsnelheid en het slijpen van snij-instrumenten om de snijnauwkeurigheid te behouden.

Messing frezen

Messing CNC-frezen

Messing is gemakkelijk te bewerken en levert schone producten op. Het is ook geschikt voor onderdelen die nauwe toleranties en een uniforme afwerking vereisen.

Koper frezen

Koper CNC-frezen

Koper is zacht en plakkerig. Daarom moet het frezen met gecontroleerde voeding en scherpe snijkanten gebeuren. Het wordt voornamelijk toegepast op elektrische en geleidende onderdelen.

Titanium frezen

cnc frezen titanium

Titanium is sterk, lichtgewicht en corrosiebestendig. De lage thermische geleidbaarheid en taaiheid maken het echter lastig te frezen. Het vereist een lagere snelheid, goede koeling en speciale freesmachines voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart en medische toepassingen.

Lees verder:Kunststoffrezen

Veelvoorkomende uitdagingen en hoe Prolean deze oplost

Het frezen van verschillende metalen brengt technische uitdagingen met zich mee. Elk materiaal reageert anders op snijkrachten, hitte en gereedschapscontact, en het is noodzakelijk om de eigenschappen van elk materiaal te kennen.

Slijtage van gereedschap

• Uitdaging: Harde metalen zoals roestvrij staal en titanium zorgen ervoor dat frezen zeer snel slijten. Titanium genereert hoge hitte tijdens het snijden, waardoor het gereedschap zwaarder wordt belast. 
• Oplossing: Gecoate gereedschappen (bijvoorbeeld TiAlN) kunnen de standtijd van het gereedschap verlengen, maar er moet nog steeds op de snijsnelheid en de voeding worden gelet om snelle gereedschapsdegradatie te voorkomen.

Trillingen en gebabbel

Gereedschapsgeluid tijdens het freesproces

• Uitdaging: Stijve metalen zoals gehard staal kunnen trillingen overbrengen tijdens het frezen. Deze verminderen de kwaliteit van de oppervlakteafwerking en vertragen de productie. 
• Oplossingen omvatten: wisselende spilsnelheid, hogere koppelinstellingen en trillingsgedempte gereedschapshouders.

Warmteopwekking en werkverharding 

• Uitdaging: Titanium- en nikkellegeringen zijn moeilijk te snijden vanwege hun lage thermische geleidbaarheid. Het metaal wordt hard en verdere sneden zijn complexer. 
• Oplossing: Het proces wordt gestabiliseerd door het gebruik van koelmiddel en een lage snijsnelheid, waardoor het soepel verloopt.

Chipvorming

Infographic van chipvorming

• Uitdaging: Verschillende metalen vormen verschillende spanen. Lange, aaneengesloten spanen van aluminium kunnen het snijproces verstoren. Metalen zoals gietijzer zijn bros en vallen in kleine stukjes uiteen. 
• Oplossing: Spaanbrekers en de juiste stroming van het koelmiddel zorgen ervoor dat spanen worden verwijderd en de slijtage van het gereedschap afneemt.

Oppervlaktekwaliteit

• Uitdaging: Metalen, zoals koper en magnesium, oxideren of beschadigen gemakkelijk aan het oppervlak tijdens het frezen. 
• Oplossing: Smeermiddelen of beschermende coatings zorgen ervoor dat het oppervlak glad is en er geen corrosie ontstaat.

Het snijden van stijve legeringen

• Uitdaging: Omdat de structuur van speciale legeringen complex kan zijn, kan het lastig zijn om deze te voorspellen voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart of de medische sector. 
• Oplossing: Deze metalen vereisen gespecialiseerde apparatuur, planning en nauwkeurige instellingen om te garanderen dat de juiste resultaten worden verkregen door middel van frezen.

Factoren die de kosten van metaalbewerking beïnvloeden

De freeskosten variëren afhankelijk van het te gebruiken materiaal. Bizarre of brute metalen zijn tijdrovender om te bewerken. Het gereedschap raakt daardoor vaak snel beschadigd. Ze zijn duurder omdat de complexe componenten extra bewerkingsprocessen en instellingen vereisen. Apparatuur verhoogt de kosten en er zijn geavanceerde machines en speciaal gereedschap nodig. 

De kosten kunnen worden beheerst door een juiste materiaalkeuze, een minimalistisch ontwerp en effectieve freestechnieken. Slijtage, slechte kwaliteit en tijdverspilling worden vermeden door een verstandig gebruik van gereedschap en een berekend snijpad.

Effectieve strategieën om freeskosten te verlagen

Prolean helpt u bij het kiezen van de juiste materialen en het gebruik van standaardgereedschappen, waardoor slijtage wordt beperkt en de bewerkingstijd wordt verkort.

De engineers van Prolean beoordelen uw ontwerp en doen suggesties om het te vereenvoudigen. Zo kunt u niet-essentiële functies elimineren en het ontwerp efficiënt houden. We helpen u ook met een prototype om het ontwerp te testen en te valideren voordat u met grote productieseries begint. Zo kunt u extra kosten vermijden.

Bovendien verbeteren onze geavanceerde freesmethoden en adaptieve gereedschappen de productiviteit. Door de optimalisatie van gereedschapspaden en het gebruik van meerfasenbewerkingsstrategieën besparen we tijd en kosten en leveren we producten op tijd.

ProLeanTech: krijg volledige ondersteuning en voordelen voor elke batchgrootte

Bij ProLean Tech bieden wij: CNC-metaalfreesdiensten en draaien met de precisie en zorg die uw project nodig heeft. Daarnaast bieden we aanvullende diensten onder één dak, waaronder oppervlakteafwerking, anodiseren, lasermarkeren en assemblage.

Onze werkplaats werkt volgens ISO-gecertificeerde regels en beschikt over geavanceerde machines en gereedschappen die geschikt zijn voor diverse metalen, van aluminium tot hoogsterktestaal en speciale legeringen. Hierdoor kunnen we zowel eenvoudige componenten als complexe, op maat gemaakte onderdelen efficiënt verwerken.

Met tientallen jaren praktijkervaring in CNC-bewerking kan ons team u begeleiden in elke productiefase. We bieden advies, consultaties en offertes om ervoor te zorgen dat uw onderdelen nauwkeurig, betrouwbaar en tijdig zijn.

Stuur uw ontwerp en ons team zal u een gedetailleerde offerte voor het metaalbewerkingsproces sturen, inclusief prijzen, productietijd en afwerkingsopties. Ontvang een offerte bereiken van jouw doelen