Oppervlaktekwaliteit of oppervlakteruwheid van CNC-gefreesde componenten is van het grootste belang voor fabrikanten. Het doel is om onderdelen te produceren die idealiter geen grote nabewerking nodig hebben om oppervlaktevervormingen op te vangen.
Realistisch gezien is die ideale oppervlakteafwerking misschien niet mogelijk, maar de keuze van gereedschap kan het probleem verergeren. Het materiaal, de grootte, de geometrie, de slijtvastheid en de snijparameters van het gereedschap – beïnvloeden allemaal de oppervlaktekwaliteit van een CNC gefreesd onderdeelDe keuze van het gereedschap moet dus gemaakt worden na afweging van al deze factoren.
In dit artikel worden alle aspecten van een snijgereedschap besproken die van invloed zijn op de oppervlaktekwaliteit bij CNC-bewerking en de redenen hiervoor.
Keuze van gereedschapsmateriaal Oppervlakteafwerking
De eerste factor die van invloed is, is de gereedschap materiaalOm het eenvoudig te houden, zullen we drie soorten CNC-bewerkingsmachines bekijken: hardmetaal, HSS en keramiek.
Hardmetalen gereedschappen kan een scherpe rand behouden bij hoge snelheden, wat helpt om nauwere toleranties te bereiken op hardere materialen. Bovendien zorgt hun hoge hittebestendigheid voor snellere bewerking zonder dat dit ten koste gaat van de oppervlaktekwaliteit.
Keramisch gereedschappen bieden de hoogste hardheid van alle snijgereedschappen en behouden deze zelfs bij hoge temperaturen. Ze kunnen fijne afwerkingen bereiken op moeilijk te bewerken materialen zoals gehard staal en legeringen met hoge sterkte. Ze zijn echter bros en kunnen breken onder impact of lage snelheden.
HSS snijgereedschappen zijn geschikt voor algemene bewerkingstaken vanwege hun betaalbaarheid en gemak van opnieuw slijpen. HSS-gereedschappen hebben echter een lagere hittebestendigheid, wat hun prestaties op harde metalen beperkt. Ze zijn geneigd om sneller bot te worden bij hoge temperaturen, wat de oppervlakteruwheid kan vergroten.
Het effect van gereedschapsgeometrie op de oppervlakteafwerking
Positionering en grootte van het gereedschap zijn ook van belang. Een grotere diameter verhoogt de stijfheid van het gereedschap. Maar die diameter vereist meer machinevermogen; het kan thermisch uitzetten en een ruwere afwerking veroorzaken als het niet goed wordt beheerd. Dunnere diameters zijn daarentegen flexibel, maar gevoelig voor afbuiging.
De spaanhoek is een andere beïnvloedende factor. Een positieve spaanhoek vermindert snijkrachten, minimaliseert gereedschapslijtage en oppervlaktegladheid. Echter, te veel positieve spaanhoek kan de snijkant verzwakken en afbrokkelen.
De ontlastingshoek zorgt voor speling tussen het gereedschap en het werkstuk om onnodige wrijving te voorkomen. Wanneer de ontlastingshoek groot is, neemt de speling toe. En dus ook de wrijving en slijtage van het gereedschap. Als het echter te steil is, kan het de gereedschapsrand verzwakken en afbrokkelen.
Een scherpere gereedschapsrand resulteert ook in minimale vervorming en een schonere snede. Zeer scherpe randen zijn echter gevoeliger voor slijtage, vooral in hardere materialen. Voor dergelijke gevallen bieden licht geslepen of afgeronde randen een evenwichtige aanpak.
Waarom gereedschapscoatings belangrijk zijn voor de oppervlaktekwaliteit
Gereedschapscoatings verbeteren de duurzaamheid van het gereedschap, verminderen de wrijving en reguleren de warmte. Dit alles draagt bij aan een gladdere afwerking van het bewerkte oppervlak.
Titanium Nitride (TiN) Coating, goudgeel van kleur, is een populaire optie voor snijgereedschappen. De laag/coating vermindert de hechting tussen het gereedschap en het werkstuk, wat uiteindelijk de opgebouwde rand (BUE) minimaliseert - een factor die de oppervlaktekwaliteit kan verslechteren. Bovendien zorgt het ervoor dat gereedschappen op hogere snelheden kunnen werken, omdat het thermisch stabiel is.
DLC-coatings hebben een uitzonderlijke hardheid en een extreem lage wrijvingscoëfficiënt, waardoor ze ideaal zijn voor taken met hoge precisie. Het gladde DLC-oppervlak vermindert de wrijving, die verantwoordelijk is voor gereedschapsslijtage. DLC-gecoate snijgereedschappen hebben veelbelovende resultaten laten zien bij het bewerken van aluminium.
De invloed van gereedschapsslijtage op de oppervlakteruwheid
Flankslijtage en trillingen zijn twee belangrijke slijtagemechanismen die een verhoogde ruwheid kunnen veroorzaken.
Flankslijtage treedt op als de flank van het gereedschap wrijving ondervindt tegen het bewerkte oppervlak, waardoor de snijkant geleidelijk wordt geërodeerd. Na verloop van tijd neemt het snijvermogen van het gereedschap af en ziet u ruwe afwerkingen tot inconsistent contact. Het creëert ook microgroeven en krassen op het oppervlak.
De trillingen bij CNC-bewerkingen komen ook voort uit gereedschapsslijtage, want als de snijkant verslechtert, verliest deze zijn stabiliteit. De relatie tussen flank en trilling is lineair; hoe hoger de flankslijtage, hoe hoger de trilling. In dergelijke omstandigheden zijn de trillingssporen duidelijk merkbaar op het werkstuk.
Snijparameters en hun invloed op de oppervlaktekwaliteit
Snijparameters, met name spindelsnelheid en voedingssnelheid, spelen een rol bij het bepalen van de oppervlaktekwaliteit bij CNC-bewerking. Ze regelen snijkrachten, gereedschapstemperatuur en spaanvorming – de factoren die de oppervlakteruwheid bepalen.
Spindelsnelheid is de snelheid waarmee het gereedschap roteert. Bij hoge snelheden gaat de snijkant vaker over het materiaal, wat resulteert in gladdere sneden en een lagere oppervlakteruwheid. Te hoge snelheden zijn desastreus voor metalen vanwege de warmteontwikkeling. Er moet dus een balans worden gehandhaafd.
De trend is volledig het tegenovergestelde in het geval van de voedingssnelheid. Een lagere voedingssnelheid resulteert vaak in een fijnere oppervlakteafwerking, omdat de snijkant minder materiaal per doorgang aanraakt, wat minder gereedschapsmarkeringen creëert. Studies naar CFRP-composieten tonen aan dat lagere voedingssnelheden helpen om defecten zoals delaminatie en bramen te voorkomen.
Gereedschapspadstrategieën en oppervlakteruwheid
Het gereedschapspad kan de oppervlaktekwaliteit beïnvloeden door de contacttijd, richting en snijlastverdeling te regelen. Het voorbeeld van klimfrezen kan ons hierbij helpen.
Bij het klimmend frezen snijdt het gereedschap in dezelfde richting als de voeding, wat zorgt voor minder wrijving en een gladdere afwerking. Bij conventioneel frezen snijdt het gereedschap tegen de voeding in. Dit resulteert in meer wrijving, wat kan leiden tot een ruwer oppervlak omdat het materiaal vervormt bij het intredepunt.
Afwerkingsopties aangeboden door RJCMold
De juiste gereedschapsselectie kan de uitkomst van de oppervlakteafwerking bepalen. In de meeste gevallen is het echter niet mogelijk om een fijn, glad oppervlak te bereiken – CNC-gefreesde onderdelen moeten secundaire afwerkingsprocessen ondergaan.
Bij RJCMold bieden wij afwerkingsopties om de oppervlaktekwaliteit van CNC-bewerkte onderdelen te verbeteren. U kunt kiezen tussen een as-machinale (standaard) afwerking, anodiseren, poedercoaten, zilvercoaten, zinkplateren, vergulden en natlakken. Daarnaast hebben we meerdere afwerkingsopties beschikbaar voor spuitgieten, 3D-printen en urethaangieten.
Neem contact op met RJC Mold Neem vandaag nog contact met ons op om de beste afwerking voor uw project te bespreken!
