Maximaliseren van de efficiëntie met frezen met hoge voeding: een uitgebreide gids

In de wereld van verspanen en frezen zijn efficiëntie en precisie altijd belangrijk. Frezen met hoge voeding zijn een belangrijk onderdeel geworden van de inspanningen van veel fabrikanten om de productiviteit te verhogen en de cyclustijden te verkorten. Deze gids behandelt de basisprincipes van high-feed end milling: wat het is, waarom het zo goed werkt, wanneer u het moet gebruiken en hoe u er het meeste uit kunt halen. Door meer te weten te komen over de technische details en strategische toepassingen van deze gereedschappen, kunnen machinisten recordbrekende prestatieniveaus bereiken en tegelijkertijd geld besparen op kosten zoals gereedschapsvervangingen of kosten voor machine-uitval. Zelfs als u nieuw bent of helemaal niet bekend bent met dit gebied als ingenieur of producent in een branche waar dingen worden gemaakt van metalen platen, enz., zal er hier voor iedereen iets waardevols te vinden zijn!

Wat is een High-Feed End Mill?

Het basisconcept van High Feed Mills begrijpen

Een high-feed frees is een uitzonderlijk snijgereedschap dat is ontworpen om te functioneren met zeer hoge voedingssnelheden, waardoor de snelheid waarmee materialen van een werkstuk worden verwijderd wordt verhoogd zonder stabiliteit en precisie te verliezen. In tegenstelling tot conventionele freesmachines, gebruiken high-feed freesmachines een kleine snijradius met een ondiepe snijdiepte op de wisselplaat, waardoor ze snel over het werkstuk kunnen bewegen. Deze opstelling zorgt er ook voor dat er minimale krachten worden gebruikt bij het snijden terwijl de belasting gelijkmatig over het gereedschap wordt verdeeld, waardoor slijtage wordt geminimaliseerd en de levensduur wordt verlengd. De speciale geometrie en snijactie zorgen voor efficiënte spaanafvoer, lagere spindelbelastingen en verbeterde oppervlakteafwerkingen, waardoor deze typen freesmachines geschikt zijn voor toepassingen die een hoge productiviteit en nauwkeurigheid vereisen.

Vergelijking van hoge-voedingsfrezen met traditionele frezen

Wanneer u frezen met hoge voedingen vergelijkt met traditionele frezen, ziet u een aantal verschillen die ons helpen begrijpen hoe nuttig deze gereedschappen zijn.

Voedingssnelheid en materiaalverwijdering:

• Hoge voedingsfreeskoppen: Hun voedingssnelheden zijn veel hoger en variëren vaak tussen 0,04 en 0,12 inch per tand (IPT). Dit verhoogt de snelheid waarmee materiaal wordt verwijderd aanzienlijk.
• Traditionele freesmachines: Ze hebben relatief lage voedingssnelheden van ongeveer 0,002 – 0,02 IPT, wat een belemmering kan vormen voor een efficiënte materiaalverwijdering.

Snijdiepte:

• Hoge voedingsfreeskoppen: Hierbij wordt een geringe snijdiepte gebruikt, doorgaans tussen 0,01 en 0,08 inch, om de snijkrachten te controleren en hogere invoersnelheden mogelijk te maken.
• Traditionele freesmachines: Deze frezen werken het beste bij diepe sneden van 0,1 tot 1 inch, afhankelijk van de gereedschapsdiameter en het te bewerken materiaal.

Snijkrachten en gereedschapslevensduur:

• Hoge voedingsfreeskoppen: Ze verdelen de belasting gelijkmatig over de wisselplaten, waardoor de benodigde krachten voor het snijden worden verminderd en tegelijkertijd de levensduur van het gereedschap wordt verlengd.
• Traditionele freesmachines: Omdat conventionele frezen diepere sneden maken, worden er hogere snijkrachten aan de frezen toegevoegd, wat leidt tot een hogere slijtage en een kortere levensduur.

Oppervlakteafwerking:

• Hoge voedingsfreeskoppen: Geschikt voor het bereiken van een gladde afwerking dankzij effectieve spaanafvoer en geoptimaliseerde snijomstandigheden.
• Traditionele freesmachines: Kan een verscheidenheid aan oppervlakteafwerkingen opleveren, afhankelijk van de snijomstandigheden of dieptevariaties.

Toepassingen:

• Hoge voedingsfreeskoppen: Geschikt voor profileren, uitsparingen maken en hogesnelheidsbewerkingen waarbij productiviteit/nauwkeurigheid het belangrijkst zijn.
• Traditionele freesmachines – Veelzijdiger dan elk ander type; ze kunnen worden gebruikt voor algemeen freeswerk, inclusief het verwijderen van zwaar materiaal via diepe sleuven of zakken.

Door deze technische aspecten te bestuderen, kunnen operators de juiste gereedschappen selecteren op basis van hun toepassingen, in relatie tot onder andere de snelheidsvereisten en de verwachte precisieniveaus, terwijl ze ook rekening houden met de duurzaamheidsaspecten die hiermee samenhangen.

Toepassingen en industrieën die gebruik maken van hoge-voedingsfreeskoppen

High-feed eindfrezen worden veel gebruikt in industrieën met hoge productiviteits- en nauwkeurigheidsvereisten. Deze sectoren omvatten de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, matrijzenbouw en medische sectoren. In de lucht- en ruimtevaart- en automobielsector worden ze toegepast om complexe componenten effectief te bewerken, waardoor snellere verwijderingssnelheden van materialen en kortere cyclustijden mogelijk zijn. Voor de matrijzenbouw en de matrijsindustrie betekent dit betere mogelijkheden voor oppervlakteafwerkingsverbetering terwijl toch nauwe toleranties voor ingewikkelde onderdelen worden gehandhaafd. Bovendien blijken high-feed eindfrezen ook nuttig in medische toepassingen waar gedetailleerde kenmerken nodig zijn voor het produceren van apparaten of implantaten die in de geneeskunde worden gebruikt, omdat ze zulke nauwkeurige sneden kunnen produceren. Uiteindelijk is wat hun gebruik dicteert echter de behoefte aan snelheid in verschillende precisiegestuurde toepassingen die worden gekenmerkt door efficiëntie, uitstekende oppervlaktekwaliteitsafwerkingen samen en langere levensduur van gereedschappen.

Hoe kiest u de juiste frees met hoge voeding?

Factoren om te overwegen: Geometrie en hoek

Bij het kiezen van een frees met hoge voeding moet men rekening houden met de geometrie en de hoeken van het gereedschap.

Geometrie

De geometrie van een high-feed frees heeft direct invloed op hoe efficiënt het materiaal van een werkstuk verwijdert, evenals op de algehele prestaties. Dit omvat onder andere het aantal groeven, hun afstand en de vorm van de snijkant. Meer groeven kunnen zorgen voor een gladdere afwerking, maar ze kunnen ook gemakkelijk verstopt raken, terwijl minder groeven een grotere spaanafvoer mogelijk maken, wat geschikt is voor ruw snijden.

Hoek

Snijdynamiek wordt grotendeels bepaald door de voorloophoek plus de helixhoek. Een hogere helixhoek zorgt voor een soepeler snijproces, waardoor trillingen die kunnen optreden tijdens nabewerkingen worden verminderd, terwijl een lagere hoek agressieve materiaalverwijdering mogelijk maakt bij voorbewerkingstoepassingen. Het contact tussen gereedschap en werkstuk wordt ook beïnvloed door de voorloophoek, waardoor verschillende belastingen verdeeld over de snijkanten van gereedschappen of oppervlakteafwerkingen op werkstukken kunnen worden bereikt.

Machinebedieners en ingenieurs moeten daarom rekening houden met deze geometrische parameters en de bijbehorende hoekwaarden, om zo de frezen met hoge voeding te selecteren die het beste presteren wat betreft de standtijd van het gereedschap, de efficiëntie tijdens bewerkingsprocessen en de gewenste oppervlaktekwaliteit.

Het selecteren van de juiste wisselplaat en hardmetalen punt

Bij het kiezen van de juiste wisselplaat en hardmetalen punt voor een frees met hoge voeding, moet u rekening houden met veel technische aspecten om de beste prestaties en een lange levensduur te garanderen.

Materiaal invoegen

Efficiëntie tijdens het bewerken en de levensduur van het gereedschap hangen grotendeels af van het materiaal dat voor de inzetstukken wordt gebruikt. Veelvoorkomende materialen zijn als volgt:

• Gecementeerd hardmetaal – het staat bekend om zijn slijtvastheid en taaiheid, waardoor het geschikt is voor toepassingen met hoge snelheid. Dit materiaal is ideaal bij het snijden van zowel ferro- als non-ferrometalen.
• Keramiek – dit materiaal biedt uitstekende hittebestendigheid gekoppeld aan superieure hardheid, hoewel brozer vergeleken met andere zoals carbiden of cermets. Het zou het beste gebruikt kunnen worden bij zeer hoge snelheden bij het afwerken van harde materialen.
• CBN (kubieke boornitride) – vanwege zijn uitzonderlijke hardheid en thermische stabiliteit kan het uitstekend worden gebruikt bij het bewerken van superlegeringen of geharde staalsoorten.

Coating

De prestaties van wisselplaten kunnen ook sterk worden beïnvloed door het type coating dat erop is aangebracht:

• TiN (Titaan Nitride) – verbetert de slijtvastheid en vermindert de wrijving, waardoor de algehele efficiëntie tijdens de werking wordt verbeterd.
• TiAlN (Titanium Aluminium Nitride) biedt een hoge oxidatiebestendigheid en vertoont de thermische stabiliteit die nodig is voor langdurige perioden onder intense hitte die ontstaat door de hoge verwerkingssnelheden die gebruikelijk zijn bij deze molens.
• Diamantcoatings – ze bieden de hoogste hardheid van alle andere coatings die gewoonlijk op wisselplaten worden gebruikt, waardoor ze het meest geschikt zijn voor het bewerken van non-ferrometalen en schurende materialen.

Carbide-kwaliteit

De kwaliteit van het hardmetaal dat bij de punt wordt gebruikt, heeft invloed op verschillende aspecten die verband houden met de prestaties ervan:

• Submicron korrelcarbide: Dit type behoudt de rand beter en is scherper, waardoor het alleen geschikt is voor fijne afwerkingen.
• Middelkorrelig hardmetaal: Hier wordt een balans bereikt tussen taaiheid en slijtvastheid, waardoor veelzijdigheid mogelijk is in verschillende soorten sneden tijdens verschillende fasen van een bepaalde productierun, terwijl toch acceptabele niveaus van beide eigenschappen behouden blijven. Zo wordt een adequate levensduur gegarandeerd zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit van het werkstuk.
• Grofkorrelig hardmetaal: In gevallen waarbij er sprake is van zware voorbewerkingen of onderbroken sneden die tot uitbrokkeling kunnen leiden, moet deze soort maximale taaiheid bieden, terwijl er ook rekening wordt gehouden met andere aspecten, zoals snijsnelheid en voedingssnelheid.

Geometrie van de hardmetalen punt

Specifieke toepassingen vereisen specifieke geometrieën voor hardmetalen punten, waaronder (maar niet beperkt tot):

• Positieve hellingshoek: Dit is handig bij het werken met zachte materialen, omdat de snijkrachten die tijdens dergelijke bewerkingen ontstaan, worden verminderd en er dus een betere oppervlakteafwerking ontstaat.
• Negatieve hellingshoek: Als u werkt met harde en schurende materialen waarbij de sterkte/duurzaamheid van de rand een probleem vormt vanwege de hogere temperaturen op de grensvlakken tussen gereedschap en werkstuk, veroorzaakt door wrijvingshitte die tijdens het bewerkingsproces ontstaat, dan biedt een negatieve spaanhoek een grotere weerstand tegen slijtage en verlengt daarmee de algehele levensduur van het gereedschap onder deze omstandigheden.

Door deze technische parameters in acht te nemen – wisselplaatmateriaal, type coating, selectie van hardmetaalsoort, samen met de geometriespecificatie – kunnen machinisten of ingenieurs weloverwogen beslissingen nemen over hun freestoepassingen.

De High Feed Mill afstemmen op uw materiaal: staal en andere metalen

Bij het vinden van de juiste frees voor uw hoge voeding is het van groot belang dat u rekening houdt met de unieke eigenschappen van elk metaal en de bewerkingsbehoeften ervan.

Hoogvoedingsfrezen in staal

Staal moet doorgaans taai en slijtvast zijn vanwege de hardheid, ongeacht of het een type met een laag of hoog koolstofgehalte is. Om deze reden moet een sterke carbidesoort worden gebruikt bij het frezen met hoge voeding. Dit kan ook worden bereikt door carbiden te gebruiken met middelgrote of grove korrels, zoals die op een stevige carbidesoort. Dit zorgt voor een betere verwijderingssnelheid terwijl de levensduur van het gereedschap optimaal blijft. Coatingmaterialen zoals TiAlN/TiN bieden extra prestatieverbeteringen door een verhoogde slijtvastheid in combinatie met de thermische stabiliteit die ze bieden ten opzichte van ongecoate gereedschappen. Kleine neusradiusgeometrieën zouden hogere snelheden mogelijk maken, wat zou helpen de snijkrachten tijdens het frezen te minimaliseren, waardoor het efficiënter en nauwkeuriger wordt.

Hoge voedingsfrezen in roestvrij staal

Roestvrijstalen werkstukken harden snel uit, waardoor er molens nodig zijn met goede hittebestendigheid en taaiheidseigenschappen tijdens bewerkingsprocessen waarbij hogere voedingssnelheden worden gebruikt. Hoogwaardige coatings zoals die gecoat met TiAlN worden sterk aanbevolen omdat ze bestand zijn tegen hogere temperaturen die worden geproduceerd tijdens het bewerken van deze metalen. Om een evenwicht te vinden tussen de sterkte (slijtagebestendigheid) die vereist is voor de veeleisende aard van roestvrij staal en de broosheid die wordt veroorzaakt door overmatige hardheid, kunnen middelgrote korrelgroottepunten gemaakt van verschillende soorten carbiden als essentieel worden beschouwd om dit doel te bereiken zonder al te veel afbreuk te doen aan de verwachte levensduur van het gereedschap, aangezien positieve spaanhoeken altijd leiden tot betere oppervlakteafwerkingen, maar het effect van werkverharding verminderen, wat de ruwheid nog verder kan vergroten als het niet wordt gecontroleerd.

Frezen in aluminium en andere non-ferrometalen

De beste manier om zachtere materialen zoals aluminium, messing of koper te benaderen, verschilt van de manier die wordt gebruikt bij hardere metalen, omdat hun kneedbaarheid ze kwetsbaar maakt tijdens snijbewerkingen; daarom moeten diamantcoatings waar mogelijk worden aangebracht vanwege hun superieure hardheidsniveaus in combinatie met uitstekende slijtvastheid, wat hechtingsproblemen als gevolg van hechting aanzienlijk kan voorkomen. Het zal ook helpen bij het verbeteren van de levensduur van gereedschappen die worden gebruikt voor freesprocessen met dergelijke soorten materialen. Carbidekwaliteiten met submicronkorrels worden aanbevolen als er samen fijne afwerkingssneden moeten worden gemaakt om scherpe randen te verkrijgen, terwijl positieve spaanhoeken in combinatie met hoge invoersnelheden de verwijderingsefficiëntie verbeteren en daarnaast gladde afwerkingen opleveren die nodig zijn voor non-ferrotoepassingen.

Door zorgvuldig de juiste parameters van een frees met hoge toevoer te kiezen, zoals hardmetaalsoort, coating en puntgeometrie, kunnen machinisten de snijomstandigheden voor verschillende metalen optimaliseren, waardoor de prestaties worden verbeterd en de levensduur van het gereedschap wordt verlengd.

Wat zijn de optimale voedingssnelheden voor hoge-voedingsfrezen?

De juiste invoersnelheid voor uw machine bepalen

Om er zeker van te zijn dat uw machine goed werkt en dat de gereedschappen niet snel verslijten, zijn er verschillende dingen om te overwegen bij het bepalen van de juiste invoersnelheid. Eerst moet u enkele eigenschappen van de materialen evalueren waarmee uw machine werkt, zoals hoe hard ze zijn en wat hun treksterkte is, aangezien deze van invloed zijn op wat als een geschikte invoersnelheid moet worden beschouwd. Een ander ding dat u moet doen, is uitzoeken hoeveel vermogen en stijfheid uw machine heeft, zodat u de maximale hoeveelheid beweging kunt beperken zonder de nauwkeurigheid op te offeren - dit zal helpen bij het bepalen van de hoogst mogelijke invoersnelheid voor een bepaalde situatie. Het zou ook nuttig zijn om bij fabrikanten te informeren naar aanbevolen snelheden voor specifieke hoge-invoer freesmachines die zijn ontworpen voor verschillende soorten materialen. Last but not least, belangrijk, voer tests uit door geleidelijk de invoersnelheden aan te passen totdat het punt wordt bereikt waarop tests minimale oppervlakteruwheid of gereedschapsslijtage laten zien - wat aangeeft dat het optimale bereik ergens tussen deze twee ligt.

Aanpassingen van de voedingssnelheid voor verschillende materialen: staal versus roestvrij staal

Wanneer u de invoersnelheden voor verschillende materialen, zoals staal of roestvrij staal, aanpast, is het belangrijk om rekening te houden met hun individuele eigenschappen. Staal, een legering van koolstof en ijzer, vertoont in de meeste gevallen hogere niveaus van hardheid en treksterkte dan enig ander materiaal, hoewel het over het algemeen gemakkelijker te bewerken is dan roestvrij staal. Omgekeerd hebben roestvrij staalsoorten – bekend om hun corrosiebestendige eigenschappen en die aanzienlijke hoeveelheden chroom bevatten – de neiging om te harden, waardoor ze moeilijk te bewerken zijn. Hier zijn enkele technische parameters die men moet overwegen:

Staaltoevoersnelheid:

• Algemene parameters: De aanbevolen startvoeding ligt tussen 0,004 en 0,012 inch per tand (IPT), afhankelijk van de specifieke staalsoort en hardheid.
• RPM (omwentelingen per minuut): Het typische toerentalbereik kan variëren van 600 tot 1200, maar kan worden aangepast op basis van de gereedschapsdiameter en de gebruikte coating.
• Snijsnelheid: Een goede aanbeveling zou 250-400 oppervlaktevoet per minuut (SFM) zijn.

Voedingssnelheid voor roestvast staal:

• Algemene parameters: Omdat dit materiaal de neiging heeft om tijdens het bewerkingsproces te verharden, is de aanbevolen voedingssnelheid 0,002-0,008 IPT.
• Toerental: Door het toerental te verlagen, kunt u de warmteontwikkeling verminderen. Daarom wordt een snelheid tussen de 400 en 800 tpm aanbevolen.
• Snijsnelheid: Afhankelijk van de legering en de conditie kan 100-250 SFM nodig zijn om slijtage te minimaliseren en de efficiëntie tijdens de snijbewerking te behouden.

Deze parameters veranderen omdat elk materiaal zijn eigen mechanische en fysieke eigenschappen heeft. Staal is relatief eenvoudig te bewerken in vergelijking met roestvrij staal, waardoor hogere snijsnelheden en hogere voedingssnelheden mogelijk zijn. Aan de andere kant vereist roestvrij staal lage waarden van deze variabelen om te voorkomen dat het werk verhardt, wat gemakkelijk kan leiden tot gereedschapsfalen. Raadpleeg altijd de aanbevelingen van uw gereedschapsleverancier voordat u ze gebruikt en voer eerste testsnedes uit voor verdere fijnafstemming op basis van specifieke toepassingen.

Hoe voedingssnelheden de snijkracht en hoge metaalverwijdering beïnvloeden

Voedingssnelheden zijn degene die direct van invloed zijn op de snijkracht en de snelheid van het verwijderen van het metaal; daarom zijn ze essentieel voor efficiëntie bij het bewerken en de levensduur van het gereedschap. Dit houdt in dat wanneer de voedingssnelheden worden verhoogd, de snijkracht normaal gesproken ook toeneemt vanwege de toegenomen hoeveelheid materiaal die wordt gesneden door snijgereedschappen. De verhoogde snijkrachten kunnen de verwijderingssnelheid van metalen verhogen, waardoor de productiviteit tijdens het bewerken wordt verbeterd. Niettemin belast dit gereedschappen en machineonderdelen meer; dus slijten ze gemakkelijk.

Gebaseerd op de huidige kennis van de industrie, zouden we een evenwichtige voedingssnelheid moeten hebben tussen snelle metaalverwijdering en een langere levensduur voor snijgereedschappen. Te veel voeding kan hoge krachten veroorzaken bij het snijden, wat kan leiden tot vervorming of het breken van randen bij het werken met hard materiaal zoals roestvrij staal. Om snel metaal te verwijderen, is het noodzakelijk om de voedingssnelheden correct aan te passen, zodat deze negatieve effecten worden geminimaliseerd, maar de snelheidsnauwkeurigheid op maximaal niveau wordt bereikt tijdens het bewerkingsproces. Het betekent ook dat het gebruik van de juiste voeding niet alleen de productiviteit verbetert, maar ook zorgt voor een uniforme oppervlaktekwaliteit en maatnauwkeurigheid.

Hoe maximaliseer je de standtijd van gereedschap met hoge-voedingsfrezen?

Beste praktijken voor gereedschapsonderhoud en schachtverzorging

Om de standtijd van het gereedschap te verlengen en de beste prestaties te garanderen, is het noodzakelijk om high feed end mills effectief te onderhouden en hun schachten goed te verzorgen. Hier zijn enkele tips over hoe u dat kunt doen:

1. Regelmatig onderzoek: Controleer regelmatig of er sprake is van slijtage, afbrokkeling of onvolkomenheden in de snijgereedschappen. Het kan breuk van gereedschappen voorkomen door vroegtijdige slijtagedetectie en de kwaliteit van de bewerking intact houden.
2. Juiste reiniging: Maak vuil samen met koelmiddelresten of opgebouwde materialen na elk gebruik van deze instrumenten schoon. De integriteit van het oppervlak mag tijdens dit proces niet worden aangetast, dus heeft men geschikte reinigingsmiddelen nodig samen met borstels.
3. Geschikte opslag: Bewaar ze binnenshuis, op een droge plek waar ze niet in contact komen met andere voorwerpen en niet dof of beschadigd raken. Het is beter om ze in speciale houders of koffers te bewaren.
4. Onderhoud van de schacht: Zorg ervoor dat de schachtinterfaces vrij zijn van onzuiverheden die kunnen leiden tot verkeerde uitlijning en dus minder uitloop. Controleer ook regelmatig op tekenen van slijtage of vervorming.
5. Smering: Smeer goed tijdens het bewerken, anders kunnen de wrijvingskrachten hitte veroorzaken en de levensduur van het gereedschap aanzienlijk verkorten. Gebruik snijvloeistoffen die voor uw specifieke toepassing worden aanbevolen, indien aanwezig.
6. Reconditionering: Als er bewijs is dat een bepaald item in de loop van de tijd is gebruikt en versleten, dan kan het professioneel worden gereviseerd. Door het slijpen wordt de geometrie hersteld, terwijl het opnieuw coaten de algehele levensduur verlengt.

Door deze werkwijzen toe te passen, kunt u een langere levensduur bereiken, gecombineerd met een uitstekend werkvermogen voor frezen met hoge voeding, wat resulteert in betrouwbare en kosteneffectieve resultaten bij alle bewerkingsactiviteiten.

Strategieën voor het verminderen van slijtage van wisselplaten en hardmetalen punten

Om wrijving en slijtage van inzetstukken en hardmetalen punten te verminderen, kunt u de onderstaande methoden proberen:

Beste snijsnelheden en voedingen:

• Gebruik de voorgestelde snijsnelheid in combinatie met voedingswaarden die specifiek zijn voor het type materiaal dat u snijdt.
• Voorbeeld van technische parameter: Zorg ervoor dat u bij staal met een hoog koolstofgehalte een snijsnelheid aanhoudt van 250 tot 300 SFM (oppervlaktevoet per minuut) met een voedingssnelheid van 0,005 tot 0,010 inch per omwenteling (IPR).

Geschikte selectie van gereedschapsmateriaal:

• Het selecteren van het juiste werkstukmateriaal en de toepassing van wisselplaatmaterialen en hardmetalen puntmaterialen.
• Voorbeeld van technische parameter: Voor het bewerken van gietijzer kunt u het beste C3-hardmetaal gebruiken. Voor staal raden we u aan om voor C5-hardmetaal te kiezen, omdat dit materiaal een geoptimaliseerde hardheid heeft en daardoor slijtvaster is.

Effectief gebruik van koelmiddel:

• Tijdens het snijden moeten de juiste koelmiddelen worden gebruikt en de juiste doseermethoden worden gebruikt, zodat thermische spanning tot een minimum wordt beperkt en de smering tijdens het hele proces wordt verbeterd.
• Voorbeeld van technische parameter: Om de temperatuur tijdens algemene freesbewerkingen effectief te kunnen regelen, moet de spaanafvoer plaatsvinden met behulp van in water oplosbare koelmiddelen met concentratieniveaus variërend van 10% tot 15%.

Toolpath-optimalisatie:

• Optimaliseer gereedschapspaden om de impactbelasting op gereedschappen te verminderen door plotselinge richtingsveranderingen te voorkomen.
• Voorbeeld van technische parameter: Trochoïdaal frezen is een manier om een gelijkmatige verdeling van de snijkrachten te bereiken, aangezien er gebruik wordt gemaakt van gereedschapspaden met constante aangrijping.

Randvoorbereiding en slijpen:

• Slijp de snijkanten van de wisselplaten samen met hardmetalen punten om de spaanbestendigheid te vergroten en te voorkomen dat ze te vroeg afbrokkelen of verslijten.
• Voorbeeld van technische parameter: Het is bekend dat hardmetalen gereedschappen langer meegaan als de geslepen rand een straal heeft van 0,001” tot 0,002”.

Minimaliseer trillingen en slingering:

• Voor soepele, nauwkeurige sneden moet u ervoor zorgen dat de machine tijdens het instellen goed is gebalanceerd. Ook moet u rekening houden met de balans van de spindel. Zo worden trillingen en gereedschapsafwijkingen verminderd.
• Voorbeeld van technische parameter: Er moet worden gestreefd naar een maximale slag van minder dan 0,0001 inch als men nauwkeurige snijprestaties wil bereiken die geen enkel ruw oppervlak achterlaten.

Door bovenstaande strategieën te volgen en u te houden aan de gespecificeerde technische parameters, kunt u de slijtage van wisselplaten en hardmetalen punten verminderen en zo hun prestaties en levensduur verbeteren.

Optimaliseren van snijdiepte en hoekradius

Om de kwaliteit van de oppervlakteafwerking en de gereedschapsprestaties bij bewerkingen te behouden, is het noodzakelijk om de hoekradius en snijdiepte te optimaliseren. Onder andere de hardheid van het materiaal, het vermogen van de machine en de sterkte van het gereedschap zijn factoren om rekening mee te houden bij het selecteren van de snijdiepte. Normaal gesproken vermindert een ondiepe snijdiepte de slijtage van gereedschappen, maar kan ook meerdere passen vereisen, waardoor de cyclustijd toeneemt, terwijl diepere sneden sneller meer materiaal kunnen verwijderen, maar als ze niet goed worden beheerd, kunnen ze de degradatie van gereedschappen versnellen.

Wat betreft de radius bij hoeken, verbeteren grotere radiussen de levensduur van het gereedschap door snijkrachten over een groter gebied te verspreiden, wat ook de spanningsconcentraties verlaagt. Dit kan echter van invloed zijn op de maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking van de geproduceerde onderdelen. Kleinere radiussen zijn goed voor precisiewerk met nauwere toleranties, hoewel ze kunnen leiden tot een grotere kans op slijtage of breuk van gereedschappen. Optimalisatiestrategieën raden daarom aan dat zowel de hoekradius als de snijdiepte in evenwicht zijn om een betere oppervlakteafwerkingskwaliteit te bereiken tijdens de verlengde levensduur van een gereedschap, terwijl ook materialen efficiënt worden verwijderd. Deze parameters kunnen worden verfijnd door het gebruik van computersimulaties in combinatie met realtime bewakingssystemen, wat een hogere productiviteit en kosteneffectiviteit garandeert.

Wat zijn de voordelen van het gebruik van hoge-voedingsfrezen voor verschillende bewerkingen?

Voordelen bij ruw frezen en vlak frezen

Ruwe snij- en vlakfreesbewerkingen kunnen veel baat hebben bij high-feed-end frezen. Ten eerste kunnen ze materialen sneller verwijderen omdat ze hogere voedingssnelheden toestaan zonder stabiliteit of nauwkeurigheid te verliezen. Als gevolg hiervan verkort dit de bewerkingstijd en verhoogt het ook de productiviteit. Bovendien voorkomt hun stevige constructie trillingen en afbuigende gereedschappen die anders de precisie en oppervlakteafwerking van bewerkte componenten zouden beïnvloeden. Het gebruik van dit soort frezen verlengt ook de levensduur van gereedschappen door een gelijkmatige verdeling van snijkrachten en vermindert de warmteontwikkeling, wat leidt tot lagere operationele kosten. Naast al deze punten zijn het veelzijdige gereedschappen die met veel verschillende materialen kunnen werken, waardoor ze flexibel en efficiënt zijn in verschillende bewerkingstoepassingen.

Efficiëntie bij sleuf- en profielfrezen

Onconventionele geometrische ontwerpen, die helpen bij het vrijmaken van spanen en het verminderen van snijkrachten, maken high-feed eindfrezen het meest effectief voor sleuffrezen en profileren. Zo wordt de voeding verhoogd terwijl de bewerkingstijd wordt verkort. Deze gereedschappen zijn ontworpen met kleine intredehoeken en grote axiale dieptes, zodat ze technisch geoptimaliseerd kunnen worden om de materiaalverwijderingssnelheden te verbeteren en tegelijkertijd de slijtage van het gereedschap en de warmteontwikkeling te minimaliseren.

Technische parameters:

• Voedingssnelheid: Voor sneller maar nauwkeuriger snijden moet u een hogere invoersnelheid gebruiken (afhankelijk van het materiaal tot 0,06 inch per tand).
• Axiale snijdiepte (ADOC): Om de efficiëntie van het verwijderen van materialen te verhogen, zijn hogere ADOC's nodig, die doorgaans tussen 0,05 en 0,1 inch liggen.
• Radiale snedediepte (RDOC): Het moet geoptimaliseerd worden zodat er overal stabiliteit is en dit helpt de doorbuiging van gereedschappen te verminderen, die ongeveer 0,02 – 0,04 inch kan zijn.
• Snijsnelheid: Door efficiënte warmteafvoer en spaanafvoer worden de snelste sneden gemaakt (400-800 SFM, afhankelijk van de hardheid).

Deze technische details hebben een grote invloed op de prestatieniveaus tijdens freesprocessen. Daarom zorgt een correct gebruik ervan voor betere resultaten tegen lagere kosten bij het gebruik van hoge-voedingsfrezen voor sleuf- of profielbewerkingen.

3D-bewerking en complexe geometrie-oplossingen

3D-bewerking verwijst naar het gebruik van geavanceerde freesmethoden om complexe vormen en patronen te vormen die niet met traditionele technieken kunnen worden verkregen. Voor dit doel worden high-feed end mills als ideaal beschouwd omdat ze even nauwkeurig als snel zijn.

Voordelen:

• Precisie: Frezen met hoge voeding garanderen een verbeterde maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking, wat belangrijk is voor onderdelen met nauwe toleranties.
• Freesmethoden: Bij adaptief frezen worden strategieën gebruikt die de gereedschapspaden aanzienlijk optimaliseren, waardoor de cyclustijden worden geminimaliseerd en de standtijd wordt verlengd.
• Paden voor gereedschappen: Hogere kwaliteit CAM-software (Computer-Aided Manufacturing) stelt ontwerpers in staat om ingewikkelde details of vloeiende krommingen te bedenken die met behulp van frezen met hoge voeding kunnen worden bewerkt.

Wanneer dit soort freesmachines worden gecombineerd met moderne CAM-systemen, kunnen fabrikanten onderdelen met moeilijke geometrieën produceren. Hierdoor wordt de algehele efficiëntie verbeterd en de kwaliteit van de output gewaarborgd.

Wat zijn de uitdagingen en oplossingen bij het gebruik van hoge-voedingsfrezen?

Veelvoorkomende problemen: spaanverdunningseffect en nauwkeurigheid van het gereedschapspad

Spaanverdunning belemmert vaak het gebruik van hoge feed-eindfrezen. Dit gebeurt wanneer de snijradius van het gereedschap minder effectief wordt door hogere voedingssnelheden, waardoor er bij elke doorgang minder materiaal wordt verwijderd. Als gevolg hiervan wordt de dikte van de spanen verminderd, wat kan leiden tot lagere kwaliteit sneden en versnelde slijtage van gereedschappen. Om dit te voorkomen, is het belangrijk om de juiste hoeveelheid belasting voor spanen te berekenen en vervolgens de voedingssnelheden aan te passen totdat de gewenste dikte is bereikt.

Nauwkeurigheid bij het maken van gereedschapspaden kan niet genoeg worden benadrukt. Als het niet goed wordt gedaan, kunnen gereedschapspaden ongelijkmatige slijtage van gereedschappen veroorzaken en ruwe oppervlakken op werkstukken produceren. Een manier om dit probleem op te lossen, is door geavanceerde CAM-software te gebruiken die paden optimaliseert, zodat ze nauwkeuriger en consistenter zijn. Bovendien kan de nauwkeurigheid worden verbeterd door de route van een frees continu aan te passen als reactie op veranderingen in snijomstandigheden tijdens bewerkingsprocessen; dergelijke adaptieve strategieën verbeteren zowel de precisie als de levensduur van gereedschappen die worden gebruikt voor freesbewerkingen.

Oplossingen voor praktische toepassing in CNC- en CAM-instellingen

Beste padgeneratie

Om het chip thinning effect te omzeilen, is het een goed idee voor een fabrikant om zich te concentreren op het genereren van optimale toolpaths via geavanceerde CAM software. Deze bestaan uit het volgende:

1. Adaptieve clearing: Gebruik strategieën van adaptieve clearing die helpen bij het handhaven van een gelijkmatige spaanbelasting en het verminderen van snijkrachten. Het gereedschap moet in de juiste hoeken met het materiaal interacteren, waardoor slijtage wordt geminimaliseerd.
2. Trochoïdaal frezen: Implementeer trochoïdale freestechnieken waarbij er continu contact is tussen het gereedschap en het werkstuk, zodat een constante spaanbelasting wordt gehandhaafd tijdens het bewerkingsproces. Dit vermindert de warmteontwikkeling en verhoogt de levensduur van het gereedschap.

Parameters en aanpassingen

Bij het gebruik van high-feed end mills is het belangrijk om parameters goed aan te passen om ze effectief te laten zijn. Enkele belangrijke parameters zijn:

1. Snijsnelheid (Vc): Kies de juiste snijsnelheid, afhankelijk van het materiaal dat u bewerkt. Zo kan roestvrij staal een lagere snijsnelheid van 200-300 SFM (Surface Feet per Minute) nodig hebben, terwijl aluminium hogere snelheden van 800-1200 SFM nodig heeft.
2. Voedingssnelheid (Fz): Bereken de benodigde voedingssnelheid per tand (Fz) onder specifieke snijomstandigheden door deze aan te passen totdat de gewenste spaandikte is bereikt. Normaal gesproken ligt dit tussen 0,002 – 0,012 inch per tand voor high feed end mills.
3. Snedediepte (Ap en Ae): Maak aanpassingen op zowel de axiale snijdiepte (Ap) als de radiale snijdiepte (Ae). Over het algemeen werken high feed end mills op ondiepe axiale dieptes, d.w.z. 0,01 - 0,1 inch, maar grotere radiale dieptes worden gebruikt om meer materiaal te verwijderen zonder de machinespindel te overbelasten.

Gereedschap- en machine-instellingen

De prestaties kunnen sterk worden beïnvloed door de manier waarop de beste gereedschappen worden ingesteld en door de gebruikte machines:

1. Gereedschapshouders en balanceren: Gebruik gereedschapshouders van goede kwaliteit die goed zijn uitgebalanceerd. Hierdoor worden rondloopfouten en trillingen verminderd, wat leidt tot betere oppervlakteafwerkingen en een langere levensduur van het gereedschap.
2. Koelvloeistof en smering: Pas geschikte strategieën voor koeling of smering toe om warmtebeheer en spaanafvoer te beheren; vooral bij het bewerken op hoge snelheden waarbij spaan gemakkelijk in groeven vast komt te zitten. Voor dergelijke scenario's kunnen hogedrukkoelsystemen effectief werken.
3. Machine stijfheid: Zorg ervoor dat de gebruikte CNC-machine stijf genoeg is en ook goed onderhouden is gedurende de gehele levensduur. Machines met hogere waarden voor dynamische stijfheid/demping kunnen hogere invoersnelheden ondersteunen zonder nauwkeurigheid te verliezen tijdens het snijproces.

Fabrikanten kunnen de uitdagingen overwinnen die gepaard gaan met high-feed end mills in CNC-bewerking door deze factoren te overwegen naast geavanceerde CAM-software. Als gevolg hiervan zullen ze de productiviteit en precisie binnen hun operaties verhogen.

Casestudies en voorbeelden uit de praktijk

Casestudy 1: Optimalisatie van de productie van vliegtuigonderdelen

Neem bijvoorbeeld deze toonaangevende fabrikant van lucht- en ruimtevaartapparatuur die de efficiëntie van het bewerken van vliegtuigonderdelen wil verbeteren. Ze koppelden geavanceerde CAM-software aan zeer nauwkeurige algoritmen voor gereedschapspaden en slaagden er zo in om de cyclustijden met 25% te verkorten, terwijl ze nauwe toleranties handhaafden. Dit voorkwam ook oververhitting door de implementatie van hogedrukkoelsystemen en geoptimaliseerde smering, wat de levensduur van gereedschappen aanzienlijk verlengde en zo de kosten in het algemeen verlaagde.

Casestudy 2: Productie van medische hulpmiddelen

Een bekend bedrijf dat medische apparaten maakt, gebruikte high feed end mills voor de productie van titaniumimplantaten. Optimale oppervlakteafwerkingen werden bereikt samen met langer meegaande gereedschappen toen geschikte hardmetalen gereedschappen met TiAlN-coatings werden gekozen. Snellere productiecycli werden mogelijk dankzij hogere voedingssnelheden, terwijl nog steeds aan kwaliteitsvereisten kon worden voldaan, zelfs bij een toegenomen vraag. Dit laat zien hoe belangrijk materiaal- en coatingselecties zijn tijdens uitdagende bewerkingsomgevingen zoals deze.

Casestudy 3: Toepassingen in de automobielindustrie

Een automobielbedrijf dat zich richtte op het verbeteren van zijn vermogen om motoronderdelen te bewerken. Ze waren in staat om vloeiendere sneden te bereiken met minimale slijtage van gereedschappen door onder andere trochoïdale freesstrategieën en uiterst nauwkeurige gereedschapspaden te gebruiken. Hogesnelheidsbewerkingen kunnen zeer veeleisend zijn, vooral als het gaat om warmteafvoer; daarom werden dergelijke bewerkingen continu voortgezet omdat werd gewaarborgd dat zowel de integriteit van de werkstukken als de gereedschappen niet in gevaar zou komen door te zorgen voor voldoende koeling met behulp van krachtige koelsystemen onder hoge druk. Het volgen van deze stappen leidde tot een twintig procent hogere productie-efficiëntie naast aanzienlijke verbeteringen van de componentkwaliteit.

Uit deze voorbeelden blijkt hoe belangrijk een zorgvuldige selectie en beheer van hoge-voedingsfrezen is in diverse geavanceerde productiesectoren.

Veelgestelde vragen (FAQ's)

V: Wat is het nut van hoge-voedingsfreesmachines?

A: High-feed end mills zijn gemaakt voor snelle verwijdering van metaal met bijzonder effectief frezen bij hoge RPM's en toenemende dieptes. Ze worden vaak aangetroffen in 4- en 5-assige machines.

V: Op welke manier beïnvloedt de snijdiepte de efficiëntie van een frees met hoge voeding?

A: De snijdiepte geeft de machinist aan hoe goed hij snel van materialen af kan komen en hoe lang zijn gereedschap meegaat. Het laat hem weten dat hij ondiep kan gaan met hogere snelheden, zodat gereedschappen langer meegaan, of dieper, waardoor ze meer belast worden.

V: Waarom heb je meerdere groeven nodig in een frees met hoge voeding?

A: De reden waarom mensen meerdere groeven in hun hoge-voedingsfrezen hebben, is dat ze sneller en soepeler metaal verwijderen door de snijkracht gelijkmatig over de breedte te verdelen, zodat er minder trillingen zijn. Bovendien geven meer groeven ook betere oppervlakteafwerkingen en efficiëntie.

V: Welke invloed heeft de gereedschapsdiameter op de keuze van de frees?

A: Hoe groter de diameter, hoe stijver en sterker deze over het algemeen wordt, terwijl kleinere diameters goed zijn voor gedetailleerde/ingewikkelde freestaken of pocketbewerkingen. Gereedschapssterkte is afhankelijk van stijfheid; grotere gereedschappen zijn stijver dan hun kleinere tegenhangers.

V: Waar moet ik op letten bij het programmeren van een gereedschapspad voor bewerking met hoge voeding?

A: Bij het programmeren van een gereedschapspad voor hogesnelheidsbewerking moet u rekening houden met de spilsnelheid, de voeding per wisselplaat (FPI), radiale/axiale aangrijping (RDOC/AE), koelmiddel, enz. Ook de freesgrootte is in deze fase belangrijk, want als deze niet goed wordt geselecteerd, kan dit leiden tot slechte prestaties en dus een kortere levensduur.

V: Welke maatregelen moet ik nemen om de levensduur van gereedschappen te verlengen bij het gebruik van hoge-voedingsfrezen?

A: Om ervoor te zorgen dat uw gereedschap langer meegaat, zijn er een paar dingen die u moet doen; ten eerste stelt u de bewerkingsparameters goed in, ten tweede kiest u de juiste freesgeometrie voor uw materiaal, ten derde gebruikt u de juiste koelvloeistof en houdt u de slijtagepatronen van het gereedschap in de gaten. Daarnaast is er nog iets dat kan helpen de levensduur van het gereedschap te verlengen: het gebruiken van kwalitatief goede volhardmetalen freeskoppen, zoals die van Helical Solutions.

V: Wat gebeurt er als koelmiddel wordt gebruikt bij het frezen met hoge voeding?

A: Koelmiddel zorgt ervoor dat de temperaturen in de snijzone omlaag gaan, waardoor de wrijving tussen spanen en gereedschap afneemt en de levensduur van deze apparaten toeneemt en ze beter werken. Het helpt ook bij het afvoeren van spanen, wat belangrijk is bij het werken met titanium en andere materialen.

V: Hoe weet ik of ik een frees met hoge voeding of een ander type freesgereedschap moet gebruiken?

A: De beslissing hierover hangt af van verschillende overwegingen, zoals wat voor oppervlakteafwerking u wilt na het bewerken van onderdelen van verschillende soorten metaal, en specifieke bewerkingen die tijdens productieprocessen worden uitgevoerd. Over het algemeen geldt: als de snelheid omhoog moet, ga ervoor! Gebruik HFC's omdat ze grote hoeveelheden metaal heel snel verwijderen, dus ideaal voor ruwbewerkingen.

V: Zijn er online communities of bronnen waar machinisten meer informatie kunnen krijgen over hoge-voedingsfreesmachines?

A: Ja, het is voor gebruikers erg nuttig om lid te worden van forums die gerelateerd zijn aan de machinebouwindustrie of websites met gedetailleerde handleidingen en tutorials. Deze platforms fungeren als ontmoetingspunten waar mensen hun kennis/ervaring delen die ze in de loop van de tijd hebben opgedaan met HFC's en andere.