Wat is CNC-routering? Proces, voordelen en toepassingen

Wat is CNC-frezen?

CNC-bewerking CNC-frezen omvat verschillende soorten processen, waaronder frezen, frezen en draaien. CNC-frezen is een bewerkingsproces dat wordt gebruikt voor het snijden, graveren, boren en vormen van zachte materialen. 

Een CNC-freesmachine bewerkt en vormt materialen zoals hout, kunststof, schuim, aluminium, messing en enkele andere zachte metalen. De bewegingsassen en het gereedschapsbereik zijn echter beperkter dan bij CNC-freesmachines. 

Laten we het hebben over het CNC-freesproces, de voordelen en toepassingen ervan, gereedschappen, soorten freesmachines en hoe frezen verschilt van frezen. 

Wat is CNC-routering? 

CNC-routeringsproces

Het is een bewerkingsproces dat wordt aangestuurd door CNC-instructies en dat de ingewikkelde ontwerpen in het materiaal snijdt, vormt en kerft. Net als bij alle andere CNC-processen wordt een 2D- of 3D CAD-ontwerp gebruikt als blauwdruk voor het proces. 

Freeswerk wordt uitgevoerd op een CNC-freesmachine, die een groot werkbed en roterende freesbits heeft om het materiaal vorm te geven. Dit maakt de verwerking van dunne en grote plaatmaterialen mogelijk. 

In tegenstelling tot hogere assen CNC frezenCNC-frezen omvat doorgaans 3- of 5-assige bewegingen. Daardoor is de mogelijkheid om complexe vormen te creëren beperkt. Het presteert echter beter dan frezen en draaien bij het graveren van complexe en grote patronen.

Fasen/stappen van het CNC-freesproces

Om te begrijpen hoe een CNC-freesmachine werkt, Laten we eens kijken naar de routeringsstappen zoals ontwerpcreatie, CNC-programmering, routerinstelling en -positionering, bewerkingsproces en nabewerking.

ontwerp creatie

Eerst wordt een gedetailleerd 2D- en 3D-ontwerp van het gewenste onderdeel gemaakt, met daarin de afmetingen, kenmerken en andere kenmerken. Bij het ontwerp is het essentieel om rekening te houden met de complexiteit en maakbaarheid. 

U kunt AutoCAD, Solidworks, CATIA of andere relevante computerondersteunde ontwerpsoftware gebruiken om het 3D-model voor te bereiden. 

CNC-programmering

CNC G-code

Een bestand met digitale instructies wordt CNC-programmering genoemd, waarbij  CNC G-code en M-coderegels. Het programma wordt meestal gegenereerd in CAM-software. 

Materiaalkeuze

De materiaalkeuze vereist verschillende overwegingen. Ten eerste moeten de mechanische en fysische eigenschappen van het materiaal de toepassingsvereisten rechtvaardigen. Ten tweede moeten ook de bewerkbaarheid, operationele vereisten en kosten in overweging worden genomen. 

Routerinstallatie en -positionering

Het gereedschap en het werkstuk worden op de spindel/frees en het machinebed geklemd. Vervolgens wordt de frees in de positie (0,0,0) ten opzichte van het werkstuk geplaatst. Het is ook essentieel om het juiste type frees en gereedschapsmateriaal te kiezen. Als de werkbalk van hard materiaal is, overweeg dan gereedschap met een harde coating. 

CNC-routeringsproces

Het CNC-freesproces start en volgt strikt de vooraf ingestelde parameters en het gereedschapspad. De roterende frees grijpt in op het werkstuk en verwijdert het materiaal nauwkeurig.  

Hoewel het bewerkingsproces geautomatiseerd is, moet u ervoor zorgen dat het proces nauwlettend in de gaten wordt gehouden, bijvoorbeeld op spaanvorming en gereedschapsslijtage. 

Nabewerking

Zodra de gewenste vorm is bereikt, worden nabewerkingen uitgevoerd om de afwerking en maatnauwkeurigheid te verbeteren, zoals zandstralen en polijsten. Bovendien kunnen sommige onderdelen warmtebehandeling, lijmen of andere processen vereisen. 

Kwaliteitscontrole 

Zodra de afwerking en nabehandeling zijn voltooid, ondergaan de CNC-gefreesde onderdelen een kwaliteitscontrole. Dit omvat het testen van verschillende eigenschappen en het verifiëren van de maatnauwkeurigheid. In deze fasen wordt gebruikgemaakt van apparatuur zoals CMM-machines, micrometers en schuifmaten. 

CNC-freesmachine en zijn componenten 

Cnc router

Een CNC-freesmachine is een computergestuurde machine die wordt gebruikt bij subtractieve productie. De machine gebruikt verschillende soorten snijgereedschappen om zachte materialen te vormen, te snijden, te boren of te graveren. De gereedschappen zijn bevestigd aan de draaiende spindel en deze beweegt langs het stilstaande werkstuk om het materiaal te verwijderen en de gewenste vorm te verkrijgen.

De Granty-achtige constructie zorgde voor stijfheid van de machine voor stabiele werking. Daarom is er een set freesgereedschappen die u moet aanpassen op basis van de ontworpen functies. Een geavanceerde CNC-freesmachine kan een automatisch mechanisme voor gereedschapswisseling bevatten. 

Laten we eens kijken naar enkele onderdelen van een CNC-router, waaronder het structurele frame, het bewerkingsbed, de spindel, steilere motoren of servomotoren, de CNC-controller en snijgereedschappen:  

CNC-routercomponenten 

Structureel frame 

De CNC-freesmachine heeft een portaalvormig frame. De onderdelen van de frames zijn gemaakt van hoogwaardig staal of aluminiumlegeringen. De belangrijkste functie van het frame is het monteren van andere componenten, zoals de spindel, en het weerstaan ​​van de snijkrachten. Het dempt ook de trillingen die ontstaan ​​tijdens het bewerken. 

Bewerkingsbed 

Dit onderdeel klemt het werkstuk vast en biedt een oppervlak voor bewerking. Het bewerkingsbed verwijst dus naar een vlak oppervlak met T-gleuven of andere klemmechanismen. Naast een veilige werkstukopspanning kan het ook uitgerust zijn met elektronische sensoren om de nauwkeurige beweging van het gereedschapspad te ondersteunen.

Spindel

Freesspindel 

De spindel is het onderdeel waarmee u het snijgereedschap in een klauwplaat of spantang bevestigt. Deze is sterk en stijf en bevat roterende assen en lagers voor gereedschapsrotatie tot 10000 tpm of zelfs meer. Het CNC-systeem stuurt vervolgens de aangesloten servomotoren aan voor spindelbewegingen langs de X-, Y- en Z-as. 

Het verschil tussen een frees en een spindel is dat een frees een minder stijve, consumenten-grade machine is, terwijl een as is een motor van industriële kwaliteit, ontworpen voor hogere precisie en duurzaamheid.

Steilere of servomotoren 

De motoren worden gebruikt om de spindel- of portaalbeweging te vergemakkelijken op basis van CNC-instructies. Het CNC-systeem regelt de positionering en past deze aan op basis van feedback. De motoren kunnen stappenmotoren, servomotoren of beide zijn. Servomotoren zijn nauwkeuriger en worden gebruikt in industriële freesmachines, terwijl stappenmotoren worden gebruikt in hobby- en desktopfreesmachines. 

CNC Controller

Het is het brein van de CNC-freesmachine en bepaalt het gereedschapspad, de gereedschapsbeweging, de snijsnelheid, de snijdiepte en andere bewerkingsvariabelen. Het coördineert vervolgens de servomotoren voor de gereedschapsbeweging.  

CNC-controllers hebben poorten voor de invoer van het CNC-programma, het aandrijfcircuit en hebben de mogelijkheid om G- en M-codes te interpreteren en ernaar te handelen die zijn gegenereerd op CAM-software. 

Snijgereedschappen 

CNC-freesbits 

Er worden verschillende soorten snijgereedschappen gebruikt bij CNC-frezen, elk met de mogelijkheid voor verschillende bewerkingen en functies. De meest voorkomende gereedschappen voor CNC-frezen zijn bas- en neusfrezen, V-frezen, compressiefrezen, rechte freesfrezen en schachtfrezen.

Soorten CNC-routers

Soorten CNC-routers

Er zijn verschillende soorten CNC-freesmachines verkrijgbaar, afhankelijk van hun mogelijkheden en het specifieke productiedoel. Er zijn onder andere desktopfreesmachines, industriële freesmachines en meerassige freesmachines.

Desktop-router

Desktoprouters zijn kleine machines die speciaal zijn ontworpen voor kleine componenten. Ze kunnen in een kleine ruimte of boven een tafel worden geïnstalleerd. Hierdoor zijn ze geschikt voor kleine componenten, doe-het-zelfprojecten en hobbyisten. 

Industriële CNC-router

Dit type freesmachine is krachtig en kan grote componenten vormen of snijden. Hij wordt gebruikt om nauwkeurige en industriële onderdelen te produceren voor de auto-industrie, de maakindustrie, de lucht- en ruimtevaart en andere sectoren. Bovendien is de industriële CNC-freesmachine ook sneller en geschikt voor diverse freesprojecten. 

Meerassige CNC-router

Een meerassige CNC-freesmachine verwijst naar een freesmachine met 3, 4 of 5 assen. De spindel kan over meerdere assen bewegen om complexe geometrische vormen te vormen. Daarnaast kunt u met meerassige freesmachines frezen, snijden, draadsnijden, boren, graveren en andere bewerkingen uitvoeren.

Hobby-CNC-routers

Zoals de naam al doet vermoeden, worden dit soort freesmachines gebruikt door hobbyisten en studenten voor doe-het-zelfprojecten. Sommige kleine werkplaatsen gebruiken ze ook voor kleine houtbewerkingsklussen. Ze zijn bovendien kosteneffectief en hebben een compact ontwerp. Als je de basisbeginselen van het frezen wilt leren, is dit type freesmachine de beste keuze. 

ATC (Automatische Gereedschapswisselaar) CNC-routers

Dit type freesmachine is uitgerust met een automatisch gereedschapswisselmechanisme. Volgens de CNC-codes kunnen ze boren, profileren, draadsnijden, afsteken en andere bewerkingen uitvoeren door gelijktijdig de gereedschappen te wisselen. Bovendien verkorten ATC-freesmachines de insteltijd en maken ze complexe onderdelen met meerdere functies mogelijk. 

Nesting-gebaseerde CNC-routers

Deze freesmachines rangschikken onderdelen dicht op elkaar op plaatmateriaal voor minimale verspilling. Ze worden gecombineerd met vacuümtafels en geoptimaliseerde gereedschapspaden. Geneste freesmachines zijn populair in de meubel-, meubel- en signage-industrie.

Welk materiaal kan worden gebruikt bij CNC-frezen? 

Hoewel CNC-freesmachines vaker worden gebruikt in de houtbewerking, kunnen ze ook een verscheidenheid aan bewerkingen aan. CNC-bewerkingsmaterialen, waaronder kunststoffen, composieten en sommige zachte metalen. Het grootste nadeel van materiaalcompatibiliteit is dat het geen harde materialen zoals gehard staal en titaniumlegeringen kan bewerken. 

Houtsoorten (zachthout, hardhout, multiplex)

Hout is het meest populaire materiaal voor CNC-frezen, waaronder zacht, hard en multiplex. Hardhout vereist langzamere voedingen en scherpere hardmetalen frezen, terwijl multiplex en zacht hout worden bewerkt met upcut- of compressiefrezen.

Acryl (PMMA)

PMMA-onderdelen

Acryl is een helder en glasachtig materiaal. Bij het frezen wordt het bewerkt met enkelvoudige, O-vormige of persfrezen om smelten en terugvloeien te voorkomen. Hoge spindelsnelheden verminderen vervolgens de afbrokkeling en zorgen voor gladde randen.

ABS

ABS is een duurzame thermoplast, ideaal voor functionele prototypes en bewegwijzering. Voor het frezen van ABS worden doorgaans scherpe tweesnijders gebruikt, omdat deze een goede spaanafvoer bieden. Aan de andere kant is het belangrijk om te zorgen voor een goede ventilatie voor de uitlaatgassen.

Aluminiumlegeringen

Omdat aluminiumlegeringen geen hoge hardheid hebben, kunnen ze worden gefreesd met hardmetalen gereedschappen. Ze vereisen een hoge spindelsnelheid en voedingssnelheid voor soepel frezen. U kunt kiezen uit hardmetaalsoorten zoals 7075, 6061 en 2020, afhankelijk van de gewenste eigenschappen voor uw toepassing.

Messing

Messing wordt over het algemeen gebruikt voor decoratieve en precisieonderdelen. Messing frezen maakt gebruik van scherpe hardmetalen of HSS-gereedschappen, gematigde spindelsnelheden en positieve spaanhoeken. Omdat messing zwaarder is, vereist het een stijve constructie om trillingen te voorkomen. Een minimale koelvloeistof- of luchtstroom is vereist voor spaanafvoer. 

U kunt de volgende materialen gebruiken in het CNC-freesproces:

• Hardhout 
• Naaldhout
• Multiplex
• MDF
• Acryl
• polycarbonaat
• ABS
• Aluminiumlegeringen
• Messing
• Schuim
• Rubber 

Als u verder geïnteresseerd bent in CNC-materialen, lees dan over verschillende soorten kunststof voor CNC-bewerking hier. 

Wat zijn de toepassingen van CNC-routers?  

CNC-freesonderdelen

CNC-freesmachines worden gebruikt voor het vormen, snijden, boren, kerven en graveren van materialen in diverse industrieën. Ze zijn essentieel voor houtbewerking, bewegwijzering, reclameborden, beeldhouwkunst, enzovoort. 

De onderstaande tabel geeft een overzicht van de toepassingen van CNC-routers met voorbeelden:

Naast grootschalige industriële productie zijn CNC-freesmachines ook onmisbaar bij esthetische en functionele prototyping. Ze zijn snel en kosteneffectief voor rapid prototyping van consumptiegoederen, elektronica, architectonische elementen en decoratieve producten.

Voordelen van CNC-routering

CNC-frezen biedt hoge precisie, herhaalbaarheid, een groot bewerkingsbed, snelle doorlooptijden en veelzijdige gereedschapsopties. Laten we deze kort bespreken.

• Lagere kost: CNC-frezen is goedkoper dan het frezen van zachte materialen vanwege de productiesnelheid en de lage instelkosten. 
• 2.5 & 3D-vormen: Het apparaat kan platen snijden, patronen graveren en 3D-vormen maken met behulp van verschillende soorten freesgereedschappen. 
• Groot bewerkingsbed: Het formaat van het bewerkingsbed is groter vergeleken met CNC-freesmachines, waardoor grote werkstukken gevormd en gesneden kunnen worden. 
• Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid: CNC-freesmachines kunnen nauwe toleranties bereiken, tot wel ± 0.0025 mm. Bovendien produceert de computergestuurde besturing van het proces onderdelen met een consistente maatvoering. 
• Snellere productie: De automatisering van het materiaalverwijderingssysteem en de geavanceerde automatische gereedschapswisselaar zorgen ervoor dat de machinestilstand afneemt en de productiesnelheid en -efficiëntie toenemen. 
• Ruimere gereedschapsopties: CNC-freesmachines beschikken over veelzijdige gereedschapsopties waarmee ze een breed scala aan complexe ontwerpen kunnen verwerken. 

Lees verder:

• Ontwerpgids voor productie 
• Productie van lucht- en ruimtevaartonderdelen

Wat zijn de verschillende CNC-freesbewerkingen?

Er zijn verschillende CNC-freesbewerkingen, elk met een eigen materiaalverwijderingsmechanisme en de mogelijkheid om een ​​specifieke functie te creëren.  

Laten we eens kijken wanneer ze worden gebruikt: 

Welke gereedschappen zijn nodig bij CNC-frezen?

Voor CNC-frezen zijn drie soorten gereedschappen nodig om de bewerkingen uit te voeren en onderdelen met de gewenste specificaties te produceren: snijgereedschap, werkstukopspangereedschap en kwaliteitscontrolegereedschap. Elk van deze gereedschappen speelt een eigen rol in het bewerkingsproces.

Laten we dieper ingaan op snij-, werkstukopspanning- en kwaliteitscontrolegereedschappen. 

Snijgereedschappen 

Ze maken direct contact met het werkstuk om materiaal te verwijderen en de door u ontworpen vorm te creëren. Bij freesprocessen worden snijgereedschappen zoals frezen, V-frezen, rechte frezen, bolkopfrezen, compressiefrezen en spiraalfrezen gebruikt. 

Gereedschap voor het vasthouden van werkstukken 

Deze gereedschappen worden gebruikt om de werkplek op het bewerkingsbed en het gereedschap op de spindel vast te zetten. Naast het waarborgen van uitlijning en stabiliteit, spelen ze ook een cruciale rol voor de veiligheid van de operator. Enkele opvallende werkstukopspangereedschappen zijn T-gleufbevestigingen, mechanische klemmen, bankschroeven, vacuümbevestigingssystemen, snelspanners, trapklemmen, schroeven en bouten en spijkerpistolen.

Hulpmiddelen voor kwaliteitscontrole 

CMM-sonde 

Kwaliteitscontrolegereedschappen kunnen verder worden onderverdeeld in twee typen: gereedschappen die vóór de bewerking worden gebruikt voor het kalibreren van de instellingen, en gereedschappen die worden gebruikt om de gedraaide onderdelen na de bewerking te inspecteren. Deze gereedschappen dienen om de maatnauwkeurigheid en de algehele kwaliteit van de geproduceerde onderdelen te waarborgen. 

Voorbeelden van kwaliteitscontrole-instrumenten zijn meetklokken, testindicatoren, kantenmeters, meettasters, gereedschapslengte-instellers, kalibratieblokken en laserkalibratiesystemen. 

Factoren die de kosten van CNC-routering beïnvloeden

De initiële installatiekosten voor CNC-frezen zijn relatief laag; een standaardfreesmachine kost ongeveer $ 200000. De kosten per productie, per uur of per project zijn echter afhankelijk van verschillende factoren.

De onderstaande lijst geeft de meest voorkomende factoren weer die de kosten van CNC-frezen beïnvloeden: 

1. Hoe groter de capaciteit van de CNC-freesmachine die u gebruikt, hoe hoger de kosten van de assen van de machine zijn.
2. Bij complexe kenmerken zijn gespecialiseerde gereedschapspadstrategieën nodig, waardoor de kosten stijgen.
3. Het materiaaltype heeft ook invloed op de kosten. Zo vereisen hardere materialen bijvoorbeeld speciaal gereedschap en kost het meer tijd dan zachtere materialen. 
4. Als uw onderdelen een hogere precisie en een fijnere oppervlakteafwerking nodig hebben, kunnen de kosten ook oplopen. 
5. De kosten variëren ook afhankelijk van het land waar u de service uitbesteedt. Fabrikanten in Azië en Noord-Amerika zijn over het algemeen kosteneffectiever. 

Fouten die u moet vermijden bij CNC-frezen

Kleine afwijkingen of procesfouten kunnen leiden tot defecte onderdelen en zelfs tot een complete mislukking. Er zijn dus een aantal fouten die u moet vermijden bij CNC-frezen, zoals het kiezen van de juiste voeding, het juiste gereedschapstype, losse klemming en regelmatig onderhoud.

• Onjuiste invoer en snelheid: Zorg ervoor dat u de juiste voedingssnelheden en spindelsnelheid hanteert, afhankelijk van het te bewerken materiaal en de draaibewerking die u uitvoert. 
• Verkeerd gereedschapstype: U moet het juiste gereedschap kiezen, anders leidt het tot onnauwkeurigheid en slijtage van het gereedschap. 
• Instellen en uitlijnen: Zet het werkstuk vast met de juiste klemkracht. Te losse klemming veroorzaakt doorbuiging, te strakke klemming kan het werkstukoppervlak beschadigen. 
• Kalibratie negeren: Gebruik apparatuur en gereedschappen om de instellingen en kwaliteit van CNC-gedraaide onderdelen te kalibreren. 
• Onregelmatig onderhoud: Verwaarloos het periodieke en preventieve onderhoud van CNC-draaimachines niet. 

Gemiddelde tijdsduur van CNC-frezen

De tijdspanne van CNC-freesbereiken van een paar minuten tot 12 uurAls u een eenvoudig 2D-profiel maakt, kan dat met een meerassige freesmachine binnen 10 minuten klaar zijn, terwijl het meerdere uren kan duren om een ​​groot en complex ontwerp te maken. 

Veelvoorkomende factoren die de tijdsduur van CNC-frezen beïnvloeden, zijn het type werkmateriaal, complexe kenmerken in het ontwerp, het type CNC-freesmachine, stilstand van de machine, complexiteit van het gereedschapspad en de snijdiepte. 

CNC-frezen versus frezen

CNC-freesproces

CNC-frezen en -frezen vervullen overlappende, maar verschillende rollen. Freesmachines geven prioriteit aan hoge spindeltoerentallen, grote bedden en snelle materiaalverwijdering voor zachtere materialen. Frezen daarentegen biedt hoge stijfheid, koppel en maakt flexibele Z-asbeweging mogelijk.

Laten we eens kijken naar de vergelijkingstabel voor de belangrijkste verschillen tussen frezen en frezen:

Veelzijdige CNC-bewerkingsdiensten bij ProleanTech

Bent u op zoek naar een fabrikant die CNC-gefreesde onderdelen kan uitbesteden? Zo ja, ProleanTech kan een goede optie voor u zijn. Met meer dan tien jaar ervaring in de productie bieden wij veelzijdige CNC-bewerkingsdiensten, waaronder CNC-frezen, frezen en draaien.

We werken met verschillende materialen om het ontwerp om te zetten in fysieke vorm, zodat we aan al uw eisen voldoen. Bovendien zijn we flexibel in productievolume. Of u nu een paar prototypes of een volledige productie op maat nodig heeft, wij kunnen uw deadlines halen. Upload uw ontwerp en krijgen een offerte <p></p> 

Conclusie

CNC-draaien is een veelzijdig productieproces dat kan worden gebruikt voor het vormen, snijden, kerven en graveren van zachte materialen. Dit computergestuurde proces biedt uitstekende nauwkeurigheid en consistentie. Het optimaliseren van de technisch tekening & bewerkingsparameters en het kiezen van het juiste type gereedschap zijn essentieel om de volledige mogelijkheden van CNC-routers te benutten. 

Als u meer informatie en advies wilt over uw CNC-freesproject, contacteer ons nu. Onze experts helpen u graag de gewenste resultaten te behalen. 

FAQ

Hoe werkt CNC-frezen?
CNC-draaien maakt gebruik van roterende gereedschappen om materiaal te verwijderen, aangestuurd door een CNC-programma. De spindel beweegt langs de X-, Y- en Z-as en volgt het gereedschapspad totdat het gewenste onderdeel/product is bereikt. 

Wat is het verschil tussen CNC-frezen en CNC-frezen?

Het belangrijkste verschil tussen CNC-frezen en frezen zijn de materialen die ze kunnen bewerken. Frezen is geschikt voor harde materialen, terwijl frezen geschikt is voor hout, kunststoffen en zachte metalen. 

Hoe lang duurt CNC-frezen?
CNC-frezen is een snel bewerkingsproces. De exacte tijd hangt echter af van de grootte, de complexiteit van het ontwerp, het materiaaltype, de gewenste nauwkeurigheid en de afwerkingskwaliteit.