CNC-frezen versus boren: een diepgaande vergelijking

CNC-bewerking is subtractieve productie waarbij materiaal wordt verwijderd door middel van schaarsnijden totdat de ontworpen vorm is gevormd. Het wordt in bijna elke moderne industrie gebruikt vanwege de veelzijdigheid in bewerkingsprocessen, CNC-boren en CNC frezen zijn er twee. 

Het belangrijkste verschil tussen frezen en boren is de gereedschapsbeweging en het materiaalverwijderingsmechanisme. Frezen omvat een roterende frees in een spindel die meerdere assen (X, Y, Z) kan bewegen voor materiaalverwijdering en is geschikt voor complexe 3D-onderdelen. Daarentegen worden boorbits in de Z-as bewogen, waarbij penetrerende bewerkingen worden uitgevoerd om gaten te maken. 

In dit artikel wordt een vergelijkend overzicht gegeven van twee fundamentele CNC-bewerkingsprocessen: frezen versus boren, inclusief hun werking, voor- en nadelen en toepassingsvoorkeuren. 

Wat is CNC-frezen?

CNC-freesopstelling

Frezen is een bewerkingsproces waarbij een roterend snijgereedschap over meerdere assen beweegt om materiaal van een werkstuk te verwijderen. Het wordt voornamelijk gekenmerkt door een "stationair werk (kan roteren of kantelen) en roterende snijder”. Behalve de vliegensnijder zijn alle andere gereedschappen multi-point tools. 

Het bijzondere aan CNC-frezen is de nauwkeurige gereedschapsbeweging: het CNC-programma geeft opdracht tot de spindelbeweging en deze wordt automatisch uitgevoerd. 

De CAD/CAM-integratie is de belangrijkste reden achter hoge nauwkeurigheid en productiesnelheid. CAD creëert een produceerbaar ontwerp en CAM zet het ontwerp om in instructiecodes die de CNC-freesmachine kan begrijpen en uitvoeren.

Het CNC-freesproces

Elke CNC-freesmachinebewerking omvat de volgende vier fasen:

1. CAD-ontwerp/CAM: Er wordt een gedetailleerd 2D- en 3D-model van het gewenste onderdeel gemaakt, waarin alle afmetingen, kenmerken en toleranties zijn vastgelegd. Vervolgens wordt op basis van dit ontwerp een CNC-programma (G- en M-codes) gegenereerd.
2. CNC-freesinstallatie: Het instellen van een freesmachine houdt in dat het werkstuk in de bankschroef wordt geklemd en het gereedschap op de spindel wordt bevestigd. 
3. maalproces: Het werkstuk en het gereedschap worden in referentiecoördinaten (0,0,0) gepositioneerd en op basis van CNC-codes en andere invoervariabelen beweegt de spindel langs de assen (X, Y, Z) en verwijdert het daaraan bevestigde gereedschap materiaal uit het werkstuk.
4. Nabewerking: Na het frezen worden de onderdelen bewerkt door middel van ontbramen, slijpen, parelstralen of andere afwerkingen. 

Voordelen van CNC-frezen

CNC-frezen kan complexe paden volgen, lineair, circulair, spiraalvormig, onregelmatig en elke andere aangepaste geometrie die mogelijk is. U kunt dus zeer complexe en aangepaste vormen produceren met maalbewerkingen.

CNC-freesmachine in actie

Andere belangrijke voordelen zijn als volgt;

• precisie: Door te frezen ontstaan ​​onderdelen met nauwe toleranties, tot wel 0.127 mm is eenvoudig haalbaar. 
• Ontwerpvrijheid: Doordat we complexe onderdelen met ingewikkelde kenmerken kunnen produceren, kunnen ontwerpers out of the box denken. 
• Meer dan alleen het maken van gaten: Met CNC-frezen kunnen ook gaten worden geboord en talloze andere functies en tellers worden aangebracht. 

Nadelen van CNC frezen

• Hoge installatiekosten: CNC-freesmachines zijn duur en kosten vaak meer dan $ 100,000. 
• Energie-intensief proces: Freesmachines verbruiken meer energie dan boormachines, wat de kosten beïnvloedt.
• Groottebeperkingen: De grootte en capaciteit van machines beperken ook de grootte van werkstukken die bewerkt kunnen worden. Het kan dus freestoepassingen beperken.

Wat is CNC-boren?

CNC-boormechanisme

CNC-boren is gespecialiseerd in het maken van cilindrische gaten, waarbij roterende CNC-boorbits het materiaal voeden en vanaf het oppervlak tot een vooraf bepaalde diepte doordringen. De grootte van het gat is afhankelijk van de diameter en lengte van de boorbit. 

" Freesmachine versus boormachine: freesmachines kunnen ook gaten boren en andere functies creëren door het gereedschap te verwisselen, terwijl een boormachine verschillende boorbits kan verwerken en alleen voor gaten wordt gebruikt.”

Met CNC-boren kunnen blinde, doorlopende, getapte, verzonken, verzonken en nog veel meer boringen worden gemaakt soorten gaten in metaal, kunststoffen en composieten.

Het proces van CNC-boren is vergelijkbaar met frezen. Eerst wordt een CAD-ontwerp gemaakt, gevolgd door G&M-codegeneratie en het plaatsen van boorbits in de spindel. 

CNC-boormachine in actie

De boor draait, nadert het werkoppervlak in een loodrechte richting, en de snijkanten scheren het materiaal en vormen spanen. De groeven van de boor geleiden de spanen omhoog en weg van de snijzone. 

Voordelen van CNC-boren

• Nauwkeurig gaten maken: Vergeleken met een freesmachine en een kolomboormachine richt een kolomboormachine zich alleen op het maken van nauwkeurige gaten en andere gerelateerde functies, zoals groeven, uitsparingen, enz. Boormachines kunnen meer verschillende soorten en maten boren verwerken dan freesmachines.
• Kosten efficiëntie: Hoewel de exacte kosten afhankelijk zijn van het ontwerp en de vereisten, is boren rendabel, vooral bij grote volumes. (U kunt lezen over boorkostenberekening here)
• Veelzijdigheid in gatgrootte:Het kan gaten van verschillende vormen en maten produceren, van een paar millimeter in diameter tot wel 2600 mm.

Nadelen van CNC-boren

• Materiële verspilling: Net als bij frezen ontstaat er ook hierbij materiaalverspilling. 
• Beperkt tot harde materialen: Het boren van gaten in harde materialen zoals gereedschapsstaal en titaniumlegeringen is een uitdaging. 
• Alleen cilindrische gaten: De boormachines of boorpersen zijn beperkt tot cilindrische gaten.
• Lagere precisie dan frezen: Hoewel er meer soorten gaten geboord kunnen worden, is het boren vaak niet zo nauwkeurig als bij een freesmachine. 

Toepassingen van CNC-boor- en freesbewerkingen

CNC-frees- en booronderdelen

Frezen wordt gebruikt in complexe en multi-feature onderdelen in alle industrieën en is geschikt voor zowel prototyping als volledige productieruns. De mogelijkheid om diverse snijmachines/gereedschappen te accommoderen, stelt CNC-machines in staat om verschillende metalen en plastic onderdelen te produceren. 

Aan de andere kant is boren toepasbaar om verschillende vormen en maten gaten in bewerkte onderdelen te maken. Als gaten zich op ontoegankelijke plekken bevinden voor frezen en andere CNC-processen, worden ze gemaakt met boren. Bijvoorbeeld, eerst maakt u de oppervlakteprofielen in de draaibank en maakt u gaten in een boormachine. 

Frezen versus boren: compatibele materialen

De meeste technische materialen zijn compatibel met zowel boren als frezen, zoals staal, aluminium, koper, ABS-kunststof, acryl en composieten. Een boorpers kan echter beter overweg met keramiek en glas dan freesmachines. Aan de andere kant zijn CNC-freesmachines geschikter voor het boren van gaten in superlegeringen zoals nikkel. 

In onderstaande tabel wordt de compatibiliteit van deze twee bewerkingsprocessen met verschillende materialen weergegeven;

Frezen versus boren: ontwerpcomplexiteit

CNC-freesmachinebewerkingen kunnen ingewikkeldere geometrieën creëren, waaronder complexe contouren, multidimensionale vormen en ingewikkelde kenmerken. Aan de andere kant is boren beperkt tot cilindrische gaten langs een enkele as. Boorbewerkingen zijn alleen gunstig voor eenvoudige ontwerpen voor het maken van gaten.

Complex CNC gefreesd onderdeel

Frezen is dus complexer dan boren als het gaat om het ontwerp, omdat het de mogelijkheid biedt om meerdere geometrische kenmerken te realiseren, in plaats van alleen gaten.

Frezen versus boren: machine-instellingen en gereedschappen

Laten we eens kijken hoe frezen verschilt van boren wat betreft de werklast, de gereedschapsinstelling en de bewerkingsvariabelen. 

Werk Klemmen

• CNC-frezen: Werkstuk wordt stevig vastgehouden door bankschroeven, klemmen of mallen. Vaak is opnieuw klemmen nodig om verschillende kanten van het werk te bewerken. Vervolgens is stabiliteit essentieel, aangezien het werk complexe snijkrachten moet weerstaan. 
• CNC-boren: Omdat het een eenassige bewerking is, zijn standaard bankschroeven voldoende om het werk op de werkbank te klemmen. Boren vereist minder klemkracht dan frezen. 

Snelheid en snijdiepte

De spindelsnelheid bij freesbewerkingen is lager dan bij boren, boorbits draaien sneller (6000 tot 2400 RPM). De reden hiervoor is dat een enkelassige boorbewerking een hogere snelheid mogelijk maakt, terwijl de frezen in complexe paden moeten bewegen.

De snijdiepte bij het boren is afhankelijk van factoren zoals het type materiaal en de grootte van de boor. De freesdiepte kan echter veelzijdiger zijn, afhankelijk van het type frees, de grootte, de geometrie en de bewerkbaarheid van het werkstuk.

Verspanende gereedschappen

CNC-freesgereedschappen

CNC-frezen gebruikt verschillende multi-point frezen en randen aan het uiteinde, de zijkant of beide locaties. Ze kunnen het materiaal vanuit meerdere richtingen snijden om het werk vorm te geven. Eindfrezen zijn de populairste freesgereedschappen. Carbide, High-Speed ​​Steel (HSS), Superlegeringen of andere harde materialen worden gebruikt om deze frezen te maken. 

Soorten boortjes 

Boorbits zijn de primaire gereedschappen bij booroperaties, gemaakt met wolfraamcarbide, HSS of soms zelfs diamantcoating. Boorbits met afmetingen van 0.05 tot 38 mm zijn het meest gebruikelijk bij CNC-boorpraktijken. 

Frezen versus boren: precisie en oppervlakteafwerking

Frezen vs boren afwerking 

CNC-freesmachines kunnen toleranties bereiken die zo nauw zijn als ±0.01 mm tot ±0.05 mm. De geavanceerde multi-axis machines kunnen echter toleranties tot ±0.005 mm bieden onder optimale bewerkingsomstandigheden. Aan de andere kant is het boortolerantiebereik ±0.05 mm tot ±0.1 mm, wat ±0.02 mm kan zijn met ruimen. 

CNC-gefreesde oppervlakken zijn gladder dan geboorde gaten. De diverse gereedschapsopties en de flexibiliteit van de machine helpen om de oppervlakteruwheid (Ra) zo laag als 1.6 µm te houden. Aan de andere kant is de haalbare ruwheid van het geboorde gat 3.48 µm.

De bovenstaande tolerantie- en ruwheidswaarden (Ra) gelden voor standaard bewerkingsomstandigheden. Deze kunnen variëren op basis van materiaaltype, gereedschap en zelfs de expertise van de operator.

Welke methode moet ik kiezen voor het maken van gaten? Boren of frezen

We hebben besproken dat frezen geschikt is als het ontwerp meerdere functies heeft, maar wat als u alleen gaten wilt boren met een freesmachine? Ja, u kunt boorbewerkingen uitvoeren in de freesmachine.

Gaten maken proces

Welke u moet kiezen, hangt voornamelijk af van of uw ontwerp diepe en standaard gaten of complexe gatgeometrie heeft. Een CNC-boormachine is het beste voor het maken van standaard cilindrische gaten met hoge snelheid en lage kosten. Het gebruik van een freesmachine voor het maken van gaten is het beste als het gat complex is en op maat is gemaakt. 

Opsommen

Boren en frezen hebben beide verschillende toepassingsvoorkeuren; frezen is geschikt voor ingewikkelde bewerkingsdetails en boren is bedoeld voor het maken van gaten. Hoewel het CNC-programma de gereedschapsbeweging in beide bewerkingsprocessen regelt, zijn hun gereedschap en opstelling ook enigszins anders. Inzicht in deze verschillen helpt bij het bepalen welke het beste voor u is en hoe kwaliteitsonderdelen kunnen worden gemaakt met een optimaal budget.

Bij ProleanTech bieden we nauwkeurige maar betaalbare CNC-boorservice voor een reeks industrieën, waaronder automotive, elektronica, robotica, medisch en machinehardware. Onze ervaring van meer dan een decennium in CNC-productie kan nuttig zijn voor uw projecten. Wij kunnen bewerkte onderdelen voor uw deur leveren volgens uw ontwerpspecificaties. 

Veelgestelde vragen

Waarin verschilt frezen van boren?

Bij CNC-freesmachines worden roterende snijgereedschappen gebruikt die in de X-, Y- en Z-richting kunnen bewegen, terwijl bij boren CNC-boren worden gebruikt die lineair langs de as van het werkstuk bewegen om een ​​gat te maken. 

Wat is het verschil tussen gatfrezen en boren?

Boorbits bewegen loodrecht op het werkoppervlak om diepe en rechte gaten te produceren. Aan de andere kant verwijdert een roterende frees materiaal in een cirkelvormig pad tijdens het gatfreesproces. Gatfrezen kan grote en op maat gemaakte gaten creëren. 

Wat zijn de verschillende bewerkingen van een CNC-freesmachine? 

Enkele veelvoorkomende freesbewerkingen zijn vlakfrezen, randfrezen, sleuffrezen, boren en tappen.

Zijn boortjes hetzelfde als freesjes?

Dit zijn verschillende soorten CNC-gereedschappen die zijn ontworpen voor verschillende bewerkingsdoeleinden en die niet onderling verwisselbaar zijn. Frezen worden doorgaans freesbits genoemd, die materiaal in meerdere richtingen kunnen snijden. De boor bevat daarentegen een puntige punt die het materiaal binnendringt om gaten te boren.