naar top
Menu
Logo Print
26/11/2018 - PETER WEBER

VERSCHILLENDE FREESSTRATEGIEEN VOOR HET BEWERKEN VAN GLEUVEN

Strategie gaat voor de keuze van het gereedschap

Gleuffrezen is een bewerking die in nogal wat werkstukken voorkomt. De laatste jaren lijkt de nadruk bij deze bewerking te verschuiven richting de strategie. Pas daarna komt de keuze van gereedschap aan bod. Alhoewel die dan eigenlijk snel gemaakt is, als je weet hoe je de gleuf gaat frezen.

STABIEL PROCES

Sandvik Coromant heeft een nieuwe CoroMill 331 wisselplaatfrees geïntroduceerd voor het frezen van diepe groeven. De inwendige koeling zorgt voor een betere regeling van de temperatuur in de snijzone en daardoor voor een langere standtijd

Het voornaamste doel dat je met de keuze voor een freesstrategie voor ogen moet hebben, is een stabiel proces. Stabiel in de betekenis van voorspelbare en reproduceerbare resultaten. Zeker in de onbemande verspaning moet dit het belangrijkste doel zijn. Pas daarna komen aspecten zoals de productiviteit en de nauwkeurigheid.
Een aanzienlijk deel van de kosten van deze bewerking zit in de voorbereiding. Dan moeten namelijk vragen worden beantwoord zoals welke gleuf kan ik frezen en welke gleuven moet ik eventueel vonken? Doen we in één keer frezen of eerst ruwen en dan nog nabewerken? Allemaal vragen die de verdere processtappen bepalen.
In de nieuwste versies van CAD/CAM-software zijn deze taken geautomatiseerd. Ook het frezen van gleuven is tegenwoordig een feature die de software automatisch herkent en waarvoor een bewerking, inclusief programma, wordt voorgesteld. De software groepeert de onderdelen van de gleuven zoveel mogelijk op dezelfde bewerking. Een van de gevolgen van deze ontwikkeling is dat men tegenwoordig gleuven kan frezen die vroeger tot het typische domein van bijvoorbeeld vonkverspaning behoorden. Gleuven met dunne wanden.

VERSCHILLENDE STRATEGIEEN

Trochoïdaal frezen

Trochoïdaal frezen is eveneens een goede strategie voor het gleuffrezenomdat de belasting van de snijkanten beperkt wordt

Door het gebruik van CAM-software wordt het makkelijker specifieke strategieën te kiezen. Een voorbeeld hiervan is de trochoïdaal freesstrategie. Deze combineert een aantal van de genoemde doelen, met name processtabiliteit maar ook een hoger spaanvolume in hetzelfde tijdbestek. De grotere stabiliteit komt vooral doordat bij de cirkelvormige bewegingen van de frees de spindel minder zwaar wordt belast. Vergeleken met de conventionele of traditionele strategieën, vermindert men zo het risico op trillingen. De productiviteit verbetert doordat ook bij diepe sleuven het gereedschap over de volle snijlengte in het materiaal gaat. Conventioneel moet men diepe gleuven in meerdere bewegingen frezen. Vertaal je de trochoïdaal freesstrategie naar het gleuffrezen, dan is een van de opvallende verschillen dat de frees geen lineaire voedingsbeweging maakt.

Het gereedschap volgt immers de geprogrammeerde cirkelvormige baan. Het algoritme in de CAM-software berekent automatisch voor elk punt van de gleuf de voeding per tand, de radiale snedediepte en de contacthoek. Deze worden telkens zo aangepast dat de spaandikte constant blijft. Hierdoor blijven de belastingen op de snijkant van het gereedschap - met een kleine diameter - constant. Dat pakt zowel voor het gereedschap als de spindel goed uit. Bovendien kan men bij deze strategie de volledige snijlengte van de frees in het materiaal houden, iets dat vooral bij het frezen van gleuven een voordeel is. Per beweging kan er meer materiaal worden weggenomen dan bij conventionele freesstrategieën. Omdat er met een smallere frees wordt gewerkt dan de breedte van de gleuf, kunnen de spanen goed worden afgevoerd. De standtijd van de frees verbetert doordat ook de warmtebelasting bij deze strategie geringer is dan bij traditioneel gleuffrezen.
Tel je al deze factoren bij elkaar, dan kan met deze strategie de bewerkingstijd voor een gleuf met tientallen procenten ingekort worden en de standtijd van de frees verlengd worden. Anders gezegd: in minder tijd meer spanen tegen lagere gereedschapskosten. De trochoïdaal freesstrategie leent zich onder andere voor materialen zoals gehard staal en is eveneens geschikt voor machines met minder vermogen en 3-assige bewerkingscentra. Wel vergt de programmering CAM-software, alhoewel op de moderne machines ook besturingen verkrijgbaar zijn met speciale freesstrategieën, feitelijk dus een besturing met een CAM-programma geïntegreerd.

Plungefrezen

Plungefrezen is een andere strategie die men kan toepassen bij gleuffrezen. Deze strategie leent zich vooral goed wanneer gewerkt moet worden met gereedschappen met een grote uitsteeklengte, dus voor het frezen van diepe gleuven. Bij plungefrezen beweegt het gereedschap in axiale richting en gaat uiteindelijk helemaal in het materiaal, maar stapsgewijs, in tegenstelling tot bij trochoïdaalfrezen. Het is een echte ruwfreesstrategie. Men maakt bij deze strategie gebruik van de stijfheid van de Z-as in een CNC-machine. De krachten die tijdens het frezen ontstaan, worden in die richting geleid.

Hieruit komt vanzelf het voordeel voort: als er diepe gleuven gefreesd worden, waarbij doorbuigen van het gereedschap een reëel risico is, dan is plungefrezen een geschikte strategie. Het kan ook een strategie zijn als het toerental van de spindel onvoldoende is voor hogesnelheidsfrezen. Dan kan men met het plungefrezen van diepe gleuven meer productiviteit uit de machine halen. Hou er wel rekening mee dat het een bewerking is om te ruwen. Er blijft materiaal staan dat naderhand nog weggehaald moet worden. Deze strategie kan zowel bij gesloten als open gleuven worden toegepast.

WELK TYPE GEREEDSCHAP

De keuze van strategie wordt gevolgd door de gereedschapskeuze. Bij de twee genoemde strategieën zijn dit doorgaans vingerfrezen en langesnijkantsfrezen.

  • Vingerfrezen zijn daarbij gevoelig voor snijkrachten, vandaar dat de strategieën goed uitpakken.
  • Langesnijkantsfrezen (met wisselplaten) zijn doorgaans alleen geschikt voor het voorbewerken. De radiale krachten zijn bij dit type frees groot, dus de spindel wordt zwaarder belast. Vermogen en koppel van de spindel kunnen een beperking opleggen aan de inzet van dit type frees.

Door meerdere KNS-schijffrezen van Kennametal op een doorn te plaatsen kan men een eigen gereedschap samenstellen om meerdere groeven in een keer te frezen

Er zijn echter ook gereedschappen die de keuze eigenlijk omdraaien: door voor bijvoorbeeld een schijffrees te kiezen vallen de genoemde strategieën af. De schijffrees kan voor een groot spaanvolume zorgen, maar vraagt wel een aantal strikte uitgangspunten. Zo zijn met name diepe gleuven geschikt voor dit gereedschapsconcept. Gesloten gleuven kunnen hiermee niet bewerkt worden; deze zijn het domein van de vingerfrees. Verder zijn horizontale machines beter geschikt voor de schijffrees dan verticale bewerkingscentra. Dit type gereedschap is evenmin geschikt voor gesloten sleuven. De belangrijkste beperking is wellicht dat men alleen lineair kan groefsteken. Daar staat dan wel tegenover dat men hiermee diepe gleuven kan frezen, T-gleuven gefreesd kunnen worden en dat de breedte instelbaar is. Het is bovendien een stabiel gereedschap.

Tegenloopfrezen

Omdat bij het bewerken van diepe, smalle groeven de spanen nogal eens vast komen te zitten tussen werkstuk en gereedschap, kiest men soms voor tegenloopfrezen. Dat verkort de standtijd van het gereedschap. Een oplossing is een gereedschap te kiezen met inwendige koeling, zodat de spanen beter afgevoerd worden en men gewoon meelopend kan frezen.