Unisign Machine Tools » Protected: Verspanen – kort

Verspanen
Welke methoden zijn er?

Wat is verspanen?
Kort gezegd: een metalen product vormgeven door gecontroleerd materiaal weg te snijden. Voor dit wegsnijden bestaan diverse technieken zoals frezen, kotteren en ruimen en tappen. In dit artikel lichten we elke verspaningstechniek toe. Tevens beschrijven we de verschillende gereedschappen die je kunt gebruiken en geven we bij elk gereedschap aan welke aanspraken het aan een CNC machine stelt. Of te wel de voor- en nadelen van het gebruik.
Schijffrees en vingerfrees

Schijffrees (links) en vingerfrees (rechts)

Frezen

Frezen is een verspanende bewerking waarbij je met een roterend gereedschap, de frees, materiaal van het product verwijdert. Zo kun je een sleuf, profiel of hoek frezen of een product mooi vlak/glad frezen.

Groef of sleuf frezen

Wil je een groef of sleuf frezen? Dan kun je kiezen uit meerdere gereedschappen. De keuze wordt bepaald door een aantal factoren: zoals de diepte en breedte en of het een open of gesloten sleuf betreft. We vergelijken twee gereedschappen: de schrijffrees en vingerfrees.

Schijffrees

  • Geschikt voor open sleuven.
  • Geschikt voor diepe en smalle sleuven.
  • Slechte spaanafvoer – de spaankamers vullen zich.
  • Hoog koppel en laag toerental.
  • Hoog vermogen en hoge stabiliteit.
  • Lage kosten – de wisselplaten hebben meerdere bruikbare snijkanten.
  • De tanden moeten in contact blijven met het materiaal, zodat de aandrijving onder spanning blijft. Hierdoor blijven ongewenste trillingen beperkt.

Vingerfrees

  • Geschikt voor open en gesloten sleuven.
  • Ongeschikt voor diepe en smalle sleuven. Alleen ondiepe sleuven door beperkte freeslengte.
  • Goede spaanafvoer.
  • Laag koppel en hoog toerental.
  • Laag vermogen.
  • Stabiliteit – hoge krachten en trillingsgevoelig bij grote freeslengte.
  • Hoge kosten – heel gereedschap vervangen door volledige slijtage.
  • Bij het naslijpen van gereedschap wordt de diameter kleiner.
Profielfrees

Profielfrezen

Profielfrezen gebruik je om complexe 3D vormen in werkstukken te creëren. Of om gladde oppervlakteafwerkingen van verticale, horizontale of schuine oppervlakken te bereiken. Profielfrezen is uitermate geschikt om bijvoorbeeld onderdelen zoals matrijzen te maken.

  • Geschikt voor complexe vormen.
  • Geschikt voor lichte bewerkingen.
  • Geschikt voor langdurige bewerkingen- het vereist wel een hoge dynamiek van de machine.
  • Goede spaanafvoer.
  • Laag koppel en hoog toerental.
  • Laag vermogen.
  • Er is een geringe stabiliteit vereist.
  • Lage kosten. De wisselplaten hebben meerdere bruikbare snijkanten.
  • Behoudt zijn constante toegift. Dit resulteert in weinig wisselingen in werkbelasting.
Vlakfrees

Vlakfrezen (45°)

Vlakfrezen gebruik je, de naam zegt het al, om vlakke oppervlakken glad en gelijkmatig te maken. Nauwkeurige vlakheid en hoge precisie zijn van cruciaal belang bij toepassingen waarbij het vlakke oppervlak in wisselwerking staat met andere componenten.
Bij deze toepassing kies je een frees met een instelhoek van 45°. De instelhoek is de hoek tussen de snijkant van de wisselplaat en het werkstuk. Door deze instelhoek ontstaat het spaanverdunningseffect wat resulteert in een hogere productiviteit. Het materiaal wordt verdeeld over een groter deel van de snijkant, waardoor je een dunnere maar hogere spaan krijgt. Daar staat tegenover dat de verhoogde axiale krachten leiden tot hogere druk op het werkstuk.

  • Geschikt voor glad en gelijkmatig maken van oppervlakken.
  • Goede spaanafvoer.
  • Hoog koppel en laag toerental.
  • Gemiddeld vermogen.
  • Goede stabiliteit.
  • Hoge productiviteit door het spaanverdunningseffect.
  • Lage kosten. De wisselplaten beschikken over 4 bruikbare snijkanten. Ronde wisselplaten zijn het meest kosteneffectief omdat ze onbeperkt draaibaar zijn.
  • Snijkanten moeten in contact blijven met het materiaal, zodat de aandrijving onder spanning blijft.
  • Positioneer de frees uit het midden om zo dun mogelijke spanen te produceren.
  • Gebalanceerde snijkrachten door axiale stijfheid van machine. Dit vermindert radiale krachten op het gereedschap.
  • Reduceert trillingen bij lange uitsteeklengten en zwakke configuraties.
Hoekfrees

Hoekfrezen (90°)

Een hoekfrees gebruik je om hoeken en lage randen (vaak samen met het vlak) te bewerken. Is er sprake van hoge randen? Dan gebruik je een schouderfrees. Deze heeft meerdere lagen met wisselplaten. Het frezen met een hoek- of schouderfrees is een zware freesbewerking.

  • Geschikt voor bewerken van hoeken en lage randen. Bij hoge randen schouderfrees inzetten.
  • Goede spaanafvoer.
  • Hoog koppel en laag toerental.
  • Gemiddeld vermogen.
  • Slechte stabiliteit en lage productiviteit.
  • Hoge kosten. Relatief hoge gereedschapskosten. De wisselplaten hebben slechts 2 bruikbare snijkanten. Ronde wisselplaten zijn niet mogelijk.
  • Tanden moeten in contact blijven met het materiaal, zodat de aandrijving onder spanning blijft.
  • Bij hogere snededieptes de snijsnelheid reduceren om ongewenste trillingen tegen te gaan.
  • Lage axiale kracht op het werkstuk: hierdoor geschikt voor dunwandige producten.
  • Hoge radiale krachten op het werkstuk.
  • Geeft een relatief grote snedediepte in relatie tot de wisselplaatgrootte.

Hoge voeding frezen (10°)

Frezen met hoge voeding is verspanen met een frees met een kleine snedediepte en een grote voedingssnelheid. Met deze bewerkingsmethode maximaliseer je de materiaalverwijderingssnelheid en productiviteit. De techniek vereist niet alleen een robuust en stabiel gereedschap maar ook een juiste selectie van snijparameters. Dit is essentieel om efficiënte materiaalverwijdering te garanderen. Waarbij uiteraard de oppervlakteafwerking en standtijd van het gereedschap behouden blijven.

  • Geschikt om materiaal te verwijderen.
  • Goede spaanafvoer.
  • Laag koppel en hoog toerental.
  • Laag vermogen.
  • Hoge stabiliteit. Vereist stijve en stabiele machine om hogere snijkrachten op te vangen.
  • Hoge productiviteit bij geringe snedediepte.
  • Lage kosten. De wisselplaten beschikken over 4 bruikbare snijkanten. Ronde wisselplaten zijn het meest kosteneffectief omdat ze onbeperkt draaibaar zijn.
  • Snijkrachten worden axiaal in de spindelrichting opgenomen en stabiliseren de spindel.
  • Vereist vaak hoge spilsnelheden om hoge voedingen aan te kunnen en de productiviteit op peil te houden.
  • De machine moet hoge voedingssnelheden ondersteunen voor efficiënte materiaalverwijdering.

Ruimen of kotteren

Kotteren of ruimen is een verspanende techniek waarbij het werkstuk vastligt en het gereedschap draait. De techniek gebruik je om een bestaand gat in een product te vergroten of na te bewerken.

Ruimen

Ruimen zet je in om de maatvoering van een gat te verfijnen. Dit doe je nadat het gat al is aangebracht. Het zorgt voor een nauwkeurige dimensionering en een betere afwerking. Ruimers hebben snijkanten op specifieke locaties. Hiermee bewerken ze het gat en bereiken ze de gewenste maatvoering. Met ruimen kun je echter niet de positie van het gat aanpassen, omdat de ruimer het reeds gemaakte gat volgt.

  • Geschikt voor vergroten van bestaande gaten of nabewerken. Vooral bij seriewerk.
  • Slechte spaanafvoer.
  • Hoog koppel en hoge voeding vereist bij laag toerental.
  • Laag toerental en hoog vermogen.
  • Goede stabiliteit.
  • Hoge productiviteit.
  • Hoge kosten doordat het gehele gereedschap vervangen moet worden.
  • Ruimer heeft een vaste diameter en is niet instelbaar.
  • Stabiel doordat veel snijkanten in aangrijping zijn.
  • Gat krijgt glad oppervlak.
Kotterkop

Kotteren

Het is gebruikelijk om een gat te kotteren wanneer de diameter, rondheid, positie en afwerking van het gat belangrijk zijn. Je gaat reeds bestaande gaten kotteren om ze te vergroten, de vorm te verbeteren, de positie aan te passen of de rondheid en de rechtheid te corrigeren. Hiervoor gebruik je een kotterboor en kotterkop om het gat op de juiste maat te brengen en een gladde afwerking te creëren.

  • Geschikt voor vergroten van bestaande gaten of nabewerken. Vooral voor enkelstuks.
  • Goede spaanafvoer.
  • Laag koppel en hoog toerental.
  • Laag vermogen.
  • Goede stabiliteit.
  • Lage productiviteit.
  • Hoge kosten door hoge slijtage in verband met enkele snijkant.
  • Diameter is instelbaar.
  • Is gevoelig voor onnauwkeurigheden.
  • Gat krijgt glad oppervlak.

Draadsnijden

Om schroefdraad te maken (draadsnijden), kun je kiezen uit drie technieken.

Roltap

Bij een roltap maak je gebruik van een walsproces. Je krijgt een gladde schroefdraad zonder bramen of spaanders. Het draadgat blijft hierdoor vrij van spanen. Het materiaal wordt weggeduwd in plaats van verspaand. Je zet een roltap in als een hogere kwaliteit en nauwkeurigheid van de schroefdraad vereist is. Het resultaat is een sterkere schroefdraad met betere pasvorm en afwerking.
Als je een roltap in dunwandig materiaal gebruikt, kan dit resulteren in vervorming van het werkstuk. Het materiaal dat wordt weggeduwd, kan zorgen voor een stuik aan de buitenzijde van het werkstuk.

  • Geschikt voor het maken van gladde schroefdraad zonder bramen/spaanders.
  • Goede spaanafvoer doordat er geen spaanvorming plaatsvindt.
  • Hoog koppel en hoog toerental.
  • Hoog vermogen en goede stabiliteit.
  • Hoge productiviteit.
  • Hoge kosten. Het gehele gereedschap dient vervangen te worden.
  • Langere levensduur / standtijd.
  • Sterkere schroefdraad.
  • Flanken krijgen een betere oppervlaktekwaliteit.
  • Dieper tappen van blinde gaten mogelijk.
Snijtap

Snijtap

Een snijtap maakt gebruik van snijranden om de schroefdraad te snijden. De tap snijdt het materiaal weg en maakt zo de schroefdraad. Het nadeel hiervan is dat de spanen die vrijkomen het draadgat vervuilen.
Een snijtap gebruik je bij toepassingen waarbij de kwaliteit van het schroefdraad minder belangrijk is.

  • Geschikt voor het maken van schroefdraad waarbij kwaliteit minder van belang is.
  • Slechte spaanafvoer; spanen vervuilen het draadgat.
  • Laag koppel.
  • Laag toerental en daardoor lagere snelheid.
  • Hoog vermogen en goede stabiliteit.
  • Lage productiviteit.
  • Hoge kosten. Het gehele gereedschap dient vervangen te worden.
Schroefdraadfrees

Schroefdraadfrezen

Bij deze methode maak je schroefdraad via een freesbewerking. Je hebt een CNC-machine nodig die een spiraalbeweging kan maken. Het gereedschap roteert en legt een cirkelvormige baan af waarbij deze tegelijkertijd in axiale richting wordt verplaatst.

  • Geschikt voor het maken van schroefdraad. Uitsluitend met een CNC machine die een spiraalbeweging kan maken.
  • Goede spaanafvoer door korte spanen.
  • Laag koppel en hoog toerental.
  • Laag vermogen en lage stabiliteit.
  • Lage productiviteit. Het is een langzame en daardoor minder economische bewerkingsstrategie.
  • Lage kosten. De wisselplaten zijn vervangbaar.
  • Geen tap uitloop waardoor blinde gaten tot onderin getapt kunnen worden.
  • Slechtere oppervlakkwaliteit en minder nauwkeurige schroefdraad.

Dit artikel biedt inzicht in de diverse verspaningsmethoden, hun toepassingen en de overwegingen bij de selectie van de meeste geschikte methode en gereedschap. Daarbij hebben we ook gekeken naar de eisen die de gereedschappen aan een CNC machine stellen.