Czym jest frezowanie CNC?

Frezowanie CNC jest jednym z najpowszechniejszych rodzajów obróbki skrawaniem, możliwym do wykonania przy użyciu maszyn obrabiających, zwanych frezarkami lub centrami frezarskimi. Pozwalają one nadawać przedmiotom z metalu – ale też i innych materiałów, takich jak: styropian, styrodur, płyty MDF, drewno, materiały drewnopodobne, pianki poliuretanowe i tworzywa sztuczne – odpowiedni kształt, obrabiać powierzchnie płaskie oraz kształtowe, wycinać rowki, gwinty, koła zębate. Jest to kluczowy i niezbędny proces do odpowiedniego przygotowania detalu, dlatego właściwe narzędzia, park maszynowy oraz oczywiście wiedza na temat materiału są niezbędne, aby pracę wykonać dokładnie, rzetelnie i efektywnie.

Frezowanie CNC – co to jest?

Frezowanie jest metodą mającą na celu ukształtowanie danego półfabrykatu poprzez stopniowe usuwanie z przedmiotu obrabianego naddatku materiału. Wszystko po to, aby nadać mu odpowiedni kształt, wymagane właściwości powierzchni (chropowatość) oraz pożądane wymiary, niezwykle dokładne i zgodne z projektem. Podczas frezowania można obrobić powierzchnie kształtowe, rowki, uzębienia, kanaliki i płaszczyzny. Zaraz obok toczenia i szlifowania jest to jedna z najpowszechniej stosowanych metod obróbki wiórowej.

Frezowanie CNC jest kontrolowane komputerowo, dzięki czemu można osiągnąć maksymalną precyzję w wymiarach realizowanych detali, przy zachowaniu powtarzalności wykonywanych projektów. Urządzenia frezujące mogą być też sterowane manualnie przez pracowników, którzy mają wówczas wpływ na – na przykład – spowolnienie czy przyspieszenie procesu obróbki metalu lub dostosowanie jej do indywidualnych wymagań.

Metoda frezowania CNC jest idealna przy produkcji przemysłowej, gdzie wytwarzane są produkty o identycznym kształcie w bardzo dużej ilości.

Specyfika procesu frezowania CNC

Proces ten podzielić można na trzy najważniejsze etapy. Pierwszym z nich jest stworzenie odpowiedniego projektu na komputerze, później jest on przetwarzany, tak aby miał postać planu sterowania narzędziami, a na końcu następuje obróbka takiego tworzywa.

Podstawą do projektowania skutecznych, wydajnych i efektywnych procesów na urządzenia frezujące, jest dobra znajomość technologii oraz zasad programowania. Często zdarza się tak, że te same zadania można wykonać na wiele różnych sposobów (co nie oznacza, że każdy możliwy sposób jest dobry). Trzeba przy tym uwzględnić, że mogą pojawić się głębokie kieszenie, cienkie ściany, obróbka przerywana czy wtrącenia w materiale. Powierzchnie obrabianego przedmiotu mogą być trudne w obróbce za sprawą naskórka odlewniczego lub zgorzeliny na odkuwce. Wybór metody frezowania zależny jest również w dużej mierze od dostępnej obrabiarki, jej typu, wielkości i mocy. Zupełnie inne możliwości dają ciężkie poziome centra obróbcze, a inne – obrabiarki pięcioosiowe, oferujące płynne sterowanie we wszystkich osiach.

Frezowanie CNC a toczenie CNC – różnica

Wykorzystywane w procesie frezowania maszyny różnią się kinematyką od tokarek czy szlifierek. Za ruch obrotowy odpowiada tu specjalne narzędzie, zwane frezem, natomiast za ruch posuwowy przedmiot obrabiany (czasami również narzędzie). Zęby freza wchodzą wówczas w materiał, wytwarzając różnej grubości wióry.

W porównaniu z toczeniem zasadniczą różnicą jest tu konstrukcja narzędzia skrawającego. Te do frezowania mają zazwyczaj wiele ostrzy, co powoduje, że frezowanie jest obróbką przerywaną, podczas której ostrze cyklicznie wchodzi i wychodzi z materiału obrabianego. Wióry, które się tworzą w tym procesie, są z reguły krótkie i sypkie.

Zastosowanie frezowania CNC

Zakłady produkcyjne, w których stosowana jest obróbka poprzez frezowanie CNC, można podzielić ze względu na wielkość produkcji. Z uwagi na ten podział, wyróżnia się produkcję: jednostkową, seryjną, masową.

Zlecenia wykonywane najczęściej w produkcji jednostkowej to prototypy. Produkcja ta charakteryzuje się zazwyczaj niepowtarzalnością elementów. Dobrym przykładem może być tutaj narzędziownia, w której wykonywane są różnego rodzaju przyrządy (np. formy wtryskowe, matryce, tłoczniki czy elektrody). Frezowanie pozwala osiągać duże dokładności wymiarowe, przy zachowaniu odpowiedniej chropowatości powierzchni.

Firmy chcące być konkurencyjne i atrakcyjne dla odbiorców stawiają na nowe, innowacyjne rozwiązania do swoich produktów, przez co wypuszczają coraz to nowsze i nieustannie ulepszane urządzenia. I właśnie takie firmy, produkujące różnego rodzaju maszyny, są tu doskonałym przykładem produkcji seryjnej. Dzięki frezowaniu techniką CNC można znacznie skrócić czas przezbrojenia maszyny oraz wykonywania poszczególnych podzespołów, co jednocześnie przekłada się na większe oszczędności (które przeznaczyć można na inne inwestycje).

Z kolei jako wzorcowego przykładu produkcji masowej użyć można przykład przemysłu motoryzacyjnego. Rozwój produkcji jest tam dynamiczny i zauważalny, a frezowanie CNC jest nieodłącznym elementem. Proces pozwala na obniżenie kosztów wytwarzania części samochodowych, a możliwość modernizacji i dowolnego konfigurowania maszyn frezujących jest gwarantem elastyczności na linii produkcyjnej (tzn. nie ma potrzeby wymiany całego parku maszynowego w przypadku wprowadzania do produkcji nowych modeli samochodów, co znacznie redukuje niepotrzebne koszty).

Podsumowując:
Frezowanie CNC znajduje zastosowanie w wielu branżach, w tym: w przemyśle motoryzacyjnym (produkcja części zamiennych), przemyśle drzewnym (wykończenia elementów drewnianych mebli), branży optycznej, elektro-technicznej oraz zegarmistrzowskiej, ale także w reklamie i marketingu.

Techniki frezowania CNC

Technik frezowania jest wiele. Jeśli skrawanie dokonywane jest ostrzami leżącymi na powierzchni walcowej, mówimy o frezowaniu obwodowym, jeżeli zęby położone są na powierzchni czołowej, mamy do czynienia z frezowaniem czołowym. Ze względu na rozmieszczenie ostrzy wyróżniamy: frezowanie walcowe oraz kształtowe. Mając na względzie sposób poruszania się ostrzy, mamy do czynienia z frezowaniem: współbieżnym oraz przeciwbieżnym. Różne mogą być również wymiary frezowania CNC, w tym: 2D, 3D i 5D.

Rodzaje frezowania zależne są od rozmieszczenia ostrzy frezarki lub konstrukcji produktu. Dzięki temu możliwe jest wykonywanie najróżniejszych elementów o praktycznie dowolnych parametrach.

I tak wyróżniamy:

Frezowanie czołowe

Frezowanie czołowe jest podstawową operacją frezowania, nazywaną również frezowaniem płaszczyzn. Odbywa się ona najczęściej z wykorzystaniem narzędzi o kącie przystawienia równym 45 stopni, celem lepszego formowania wióra. Można stosować także narzędzia na płytki wielokątne lub okrągłe, co pozwala poprawić ekonomię procesu, ze względu na dużą ilość krawędzi skrawających do dyspozycji.

Istnieje również możliwości zastosowania płytek dogładzających w operacjach wykańczających frezowania czołowego. Jest to specjalny rodzaj płytek skrawających, o ponadstandardowej szerokości krawędzi skrawającej, stosowany, aby poprawić jakość powierzchni. Stosuje się je w połączeniu z płytkami standardowymi – wtedy jedna bądź kilka płytek dogładzających jest osadzonych w głowicy obok płytek frezujących w taki sposób, że wystaje poniżej nich o ok. 0,05 mm. Dzięki temu można zebrać powstałe nierówności powierzchni pozostawione przez pozostałe ostrza.

Frezowanie walcowo-czołowe

Frezowanie walcowo-czołowe jest typem frezowania, w którym obróbka następuje z wykorzystaniem czołowych oraz bocznych krawędzi ostrzy narzędzia, tak, aby uzyskać jednocześnie dwie płaszczyzny po przejściu frezu. Mamy tu do czynienia z bardzo dużą różnorodnością narzędzi do wyboru, począwszy od głowic frezarskich, poprzez frezy tarczowe, a skończywszy na frezach palcowych. Pozwala to na uzyskanie optymalnego efektu obróbki, przy czym jednym z podstawowych wymogów jest uzyskanie rzeczywistego kąta 90 stopni pomiędzy płaszczyznami obrabianymi.

Frezowanie profilowe

Frezowanie profilowe to grupa operacji typowa dla obróbki skrawaniem CNC i niemożliwa do wykonania na obrabiarkach konwencjonalnych. W grupie tej mieści się: obróbka detalu w wielu osiach jednocześnie, kształtowanie wklęsłych i wypukłych form w dwóch i trzech wymiarach. W celu uzyskania optymalnych rezultatów obróbki potrzebne jest zaawansowane programowanie ścieżek narzędzia. Proces ten powinien być podzielony na co najmniej trzy typy operacji: obróbka zgrubna, obróbka półwykańczająca i obróbka wykańczająca. W przypadku detali wymagających bardzo wysokiej jakości powierzchni wykorzystuje się techniki obróbki szybkościowej tzw. HSM.

Frezowanie rowków

Frezowanie rowków to także często wykonywana operacja frezująca. Większość aplikacji frezowania wymaga wykonania właśnie najrozmaitszych rowków, kanałków czy podebrań. Mogą być one płytkie lub głębokie, zamknięte lub otwarte, krótkie lub długie, szerokie lub wąskie, proste bądź zakrzywione – wybór jest naprawdę szeroki. Odpowiednią technikę oraz narzędzie dobiera się w zależności od konkretnego zadania. Frezy tarczowe są narzędziami przeznaczonymi do rowkowania lub odcinania materiału. Mogą efektywnie wykonywać długie, głębokie, otwarte rowki z gwarancją stabilności oraz produktywności takiej operacji. Możliwe jest też łączenie ich w zespoły, zwielokrotniając przy tym objętość usuwanego materiału w jednym przejściu. Korzyściami wypływającymi ze stosowania tego typu frezów jest możliwość stabilnego wybierania wąskich i głębokich rowków, toteż powinny one stanowić pierwszy wybór w tego typu aplikacjach.

Frezowanie gwintów

Frezowanie gwintów, czyli inaczej obróbka gwintów na frezarkach, jest możliwa w pełnym zakresie zastosowań zarówno dla gwintów wewnętrznych, jak i zewnętrznych, prawych oraz lewych, o dowolnych skokach. Podstawowymi narzędziami stosowanymi w nacinaniu gwintów są gwintowniki oraz narzynki. Bardziej zaawansowaną formą kształtowania gwintów wewnętrznych jest ich wygniatanie tzw. wygniatakami, które swoją konstrukcją przypominają gwintowniki, różnią się jednak tym, że nie posiadają ostrzy, a jedynie wierzchołki oraz kanaliki smarne. Plastycznie formują one gwint, przez co unika się tworzenia wiórów. Jeśli chodzi o frezowanie, to mamy tutaj do dyspozycji szereg narzędzi mniej lub bardziej uniwersalnych, pozwalających naciąć niemal każdy gwint. Frezowanie jest mniej wydajne od wygniatania, ale pozwala na większą kontrolę nad procesem i stanowi jego uzupełnienie w przypadkach, gdzie nie można zastosować wygniataka.

Materiały poddawane frezowaniu CNC

Usługa frezowania CNC – którą możesz zlecić w LaserTrade – pozwala na skrawanie różnorakich materiałów, takich jak: drewno oraz materiały drewnopochodne, gips ceramiczny, tworzywa sztuczne lite (np. plexi, poliwęglan), PVC, a także kompozyty wielowarstwowe, aluminium czy twardy mosiądz. Dzięki tak szerokiemu spektrum obróbki materiałów frezowanie wykorzystywane może być z powodzeniem na wielu polach działalności człowieka.

Zakłady produkcyjne posiadające odpowiednie doświadczenie, wykwalifikowany personel ze znajomością technologii oraz nowoczesne sprzęty są w stanie sprostać nawet najtrudniejszym zadaniom z zakresu frezowania CNC. Niektóre materiały wykazują jednak niską skrawalność – choć są niezastąpionym surowcem w danej branży – dlatego należy umiejętnie i z wiedzą podchodzić do tematu, ażeby frezowanie nie stało się iście niewykonalnym wyzwaniem technologicznym.

Oferujemy: frezowanie metalu (w tym: frezowanie mosiądzu, frezowanie miedzi, frezowanie Hardoxu i wiele innych usług).

Frezowanie CNC aluminium

Aluminium, z uwagi na dobrą relację pomiędzy masą własną a wytrzymałością, jest chętnie stosowane przez projektantów i wykorzystywane w obróbce poprzez frezowanie CNC. Jego cechy znajdują zastosowanie zwłaszcza w przemyśle lotniczym oraz samochodowym, gdzie waga części ma kluczowe znaczenie. Frezowanie aluminium będzie przebiegało szybko, wydajnie i efektywnie, jeśli zachowanych zostanie kilka niezbędnych warunków: kluczowa jest kontrola przywierania materiału do narzędzia oraz tendencja do rysowania powierzchni obrobionej przez powstające wióry. Zastosowanie właściwych narzędzi oraz pilnowanie chłodzenia strefy obróbki pozwala na osiągnięcie zadowalających efektów procesu.

Frezowanie CNC stali

Podstawowym materiałem stosowanym we frezowaniu na maszynach CNC są stale, powszechnie używane w zastosowaniach przemysłowych. Dostępne są one w wielu gatunkach, mających różne właściwości. Jednym z głównych podziałów jest podział na podstawie zawartości węgla oraz innych dodatków stopowych. W ten sposób wyróżniamy:

(Patrz też: frezowanie stali hartowanej)

Frezowanie CNC stali nierdzewnej

Ta szczególna grupa materiałów należy do kategorii stali stopowych. Wyróżnia się zastosowaniem określonych pierwiastków stopowych, takich jak chrom oraz nikiel, które przyczyniają się do odporności takiej stali na korozję. Stale nierdzewne występują w wielu różnorodnych gatunkach, w zależności od oczekiwanych właściwości. Z punktu widzenia obróbki skrawaniem znaczenie ma podział stali nierdzewnych ze względu na wewnętrzną strukturę krystaliczną. I tak wyróżniamy: stale ferrytyczne i martenzytyczne, które są dobrze obrabialne, oraz stale austenityczne, zazwyczaj sprawiające problemy podczas frezowania. W LaserTrade zrzeszamy specjalistów w ofercie mających frezowanie stali nierdzewnej.

Frezowanie tworzyw sztucznych

Frezowanie tworzyw sztucznych może być realizowane na wielozadaniowych obrabiarkach CNC, frezarkach lub ploterach, w tym na powszechnie użytkowanych maszynach do obróbki metalu i drewna. Tym, co charakteryzuje wykorzystywanie wyrobów polimerowych do obróbki skrawaniem, jest zróżnicowanie ich właściwości, a także zastosowania. W związku z tym frezowanie tworzyw sztucznych, w zależności od konkretnego materiału, powinno być wykonywane w różnorodnej temperaturze. Pracując więc na frezarkach i materiałach sztucznych, należy mieć na względzie odpowiednio dopasowane parametry, w tym urządzenia posiadające frezy o spiralnym kształcie, pozwalające bezpiecznie wykonać zaplanowaną pracę. W celu uniknięcia nadmiernego rozgrzania wskazane jest wykonywanie zleceń z optymalną dla danego materiału prędkością obrotową.

Odmienność dotycząca obróbki skrawaniem tworzyw sztucznych – w porównaniu do innych materiałów – objawia się także w dużej ilości wytwarzanych w trakcie tego procesu wiórów. Przy frezowaniu tworzyw sztucznych warto zatem zawczasu zaopatrzyć się w skuteczny system odsysania – w roli tej doskonale sprawdzają się choćby wydajne odkurzacze przemysłowe.

Kilka uwag dotyczących frezowania tworzyw sztucznych:

Do frezowania tworzyw sztucznych – na powszechnie użytkowanych maszynach do obróbki metalu i drewna – mogą być wykorzystywane narzędzia wykonane w całości z monolitu węglika (VHM). Można też stosować narzędzia do obróbki aluminium, lepiej jest jednak wybierać narzędzia specjalnie zaprojektowane do skrawania tego rodzaju materiałów. Narzędzia powinny być bardzo dobrze naostrzone, z odpowiednią – dedykowaną do materiału – geometrią.

Stosowane narzędzia powinny mieć geometrię z dużymi kanałami wiórowymi, aby łatwiej można było odprowadzić wiór, a wraz z nim również wytwarzające się podczas obróbki ciepło. Najczęściej używa się do tego celu frezów palcowych – do otworów podłużnych i kanałków wpustowych – oraz walcowo-czołowych, jedno- lub maksymalnie dwuostrzowych. Zastosowanie geometrii freza z małą ilością ostrzy umożliwia zmniejszenie drgań narzędzia. Pozwala to uzyskać wysoką wydajność skrawania i dobrą jakość powierzchni, a także dobre odprowadzenie wióra. Do obróbki kompozytów zaleca się stosowanie narzędzi z monolitu węglika z powłoką diamentową i odpowiednio dobraną geometrią (routery).

(Patrz też: frezowanie styropianu, frezowanie pianki XPE)

Frezowanie drewna

Przy obróbce drewna dzięki frezarce z łatwością wykonać można zaokrąglone krawędzie, rowki, otwory pod zawiasy, czy fantazyjne żłobienia i wzory. Nada to pracom finezji, kunsztu, unikalności, a przy okazji sprawi, że będą one perfekcyjne i dopracowane w najdrobniejszych szczegółach.

Frezowanie drewna wykorzystywane jest przede wszystkim w meblarstwie i tworzeniu przedmiotów dekoracyjnych. Za jego pomocą można wykańczać kanty i krawędzie, zaokrąglać brzegi, wycinać rowki i profile, tworzyć kanały, nacięcia czy specyficzne otwory pod zawiasy. Jest przydatne przy wycinaniu finezyjnych wzorów w drewnie. Przy bardziej skomplikowanych pracach obok frezarki i frezów przydatny może okazać się także specjalny stół do pracy, dopasowany do wybranego narzędzia.

Idealna dla początkujących i najprostsza w użytkowaniu jest frezarka górnowrzecionowa. Jej końcówka pracująca położona jest bezpośrednio nad stołem, dzięki czemu obsługa narzędzia jest łatwa i bezpieczna. Obsługa frezarki dolnowrzecionowej jest trudniejsza i znacznie bardziej niebezpieczna przez to, że końcówka pracująca znajduje się w niej pod stołem. Służy ona do tworzenia bardzo skomplikowanych wzorów i detali artystycznych. Pozwala na operowanie większymi frezami i może mieć potężniejszą moc silnika, ale przy okazji jest też gabarytowo większa i mniej poręczna. W pracach podstawowych, takich jak nadawanie kształtu kantom, tworzenie rowków czy zaokrąglanie krawędzi lepiej sprawdzi się jednak model górnowrzecionowy. Niektóre frezarki górnowrzecionowe – ale tylko te o większej mocy – można przekształcić we frezarki dolnowrzecionowe, a do tego celu wystarczy dokupić specjalny montażowy stół przekształcający. 

Dobranie odpowiedniej końcówki zależy od tego, jaki chcemy uzyskać efekt. Dopasowuje się ją do rodzaju wykończenia, a nie typu materiału. Od wielkości i rodzaju wybranego frezu zależeć będzie też prędkość obrotów. Odpowiednie prędkości dobrane do konkretnych końcówek są zwykle opisane w instrukcji urządzenia.

(Patrz też: frezowanie sklejki, frezowanie MDF)

Park maszyn obsługujących frezowanie CNC

Frezarki, czyli narzędzia do frezowania, możemy podzielić na: jednowrzecionowe oraz wielowrzecionowe. Z uwagi na przeznaczenie wyróżniamy: frezarki do drewna, do gwintów, do kół zębatych, pionowe, poziome, uniwersalne. Wybierając frezarkę odpowiednią do rodzaju naszych usług, musimy wziąć pod uwagę wyposażenie standardowe oraz dodatkowe danego urządzenia. Należy uwzględnić, do jakiego rodzaju frezowania będzie nam służyć i pod tym kątem dobierać najlepsze dla nas parametry.

We współczesnych frezarkach CNC wyróżniamy następujące układy sterowania:

Korzyści z frezowania CNC

Wśród głównych zalet wynikających ze stosowania w zakładzie produkcyjnym frezowania CNC warto wspomnieć:

Frezowanie CNC powierz specjalistom

Jeśli chciałbyś nawiązać współpracę i zlecić frezowanie CNC, to platforma LaserTrade jest miejscem idealnym. 

LaserTrade to setki firm partnerskich z całego kraju, szybki kontakt z całą siecią partnerską, błyskawiczne oferty wykonania zapisujące się w Twoim Panelu Klienta. Po wybraniu Wykonawcy zrealizujesz zamówienie z dostawą prosto pod drzwi. 

Witaj w świecie LaserTrade!