Hoe kies je de beste CNC-freesbewerkingen?

In dit artikel geven we je een kort overzicht van de belangrijkste CNC freesbewerkingen die Autodesk Fusion360 biedt, met als doel je te helpen de beste te kiezen voor je volgende project.

Eerst vergelijken we de verschillende bewerkingen voor verschillende toepassingen en daarna gaan we dieper in op elke bewerking om inzicht te geven in hoe je ze goed kunt configureren.

Belangrijke inleidende truc: door je muis op een parameter in fusion te plaatsen, wordt er een kleine hulp widget geopend met een korte uitleg over de betreffende bewerking.

Het kiezen van de juiste bewerkingen voor een specifieke taak kan overweldigend zijn gezien het aantal beschikbare opties. Laten we beginnen met een snelle vergelijking van de basis.

Houd er rekening mee dat er veel geldige manieren van frezen zijn en dat Fusion360 andere freesbewerkingen biedt dan die we in dit artikel presenteren. We hebben besloten ons te richten op de bewerkingen die onze Mekanika gemeenschap het meest gebruikt op hun eigen CNC-freesmachines.

Houd er rekening mee dat er veel geldige manieren van frezen zijn en dat Fusion360 andere freesbewerkingen biedt dan die we in dit artikel presenteren. We hebben besloten ons te richten op de bewerkingen die onze Mekanika gemeenschap het meest gebruikt op hun eigen CNC-freesmachines.

Als het gaat om het frezen van pockets (in feite grote gaten), heb je 2 opties: de Pocket bewerking ofde Adaptive Clearing bewerking.

Het belangrijkste verschil tussen beide bewerkingen is dat Pocket ervoor zorgt dat je frees constant blijft aanliggen in het materiaal, terwijl Adaptive Clearing hapjes neemt, afwisselend snijdt en koelt en abrupte richtingsveranderingen vermijdt.

Waar Pocket constant freest (en dus sneller gaat dan Adaptief ruimen), helpt het afwisselende aanslaan van uw gereedschap met het Adaptief ruimen het afkoelen. Dit kan erg handig zijn bij het frezen van harde en snel verhittende materialen zoals aluminium.

Kortom:

• Als je materiaal zacht is en geen verwarmingsprobleem oplevert (zoals multiplex, mdf...), kun je tijd besparen met pockets.
• Als je materiaal hard is en/of voorzichtig moet omgaan met warmteopbouw (zoals aluminium, kunststoffen...) is het misschien beter om adaptieve clearing te gebruiken.

Kiezen tussen 2D of 3D bewerken is vrij eenvoudig:

Is het volume dat je wilt frezen een rechte geëxtrudeerde vorm, of zitten er variaties in de extrusie (afschuiningen, vijltjes, hobbels, spleten, sleuven, enz...)?

Als wat je wilt frezen recht is (bovenaanzicht), kies dan een 2D bewerking. Gebruik anders een 3D bewerking.

Opmerking: Als je een 2D bewerking gebruikt in plaats van een 3D bewerking op bijvoorbeeld een kegelvormig gat, dan krijg je een cilinder.

• De boorbewerking gebruikt vaste XY-coördinaten en duikt in Z. Dit betekent dat je alleen een gat kunt boren dat exact dezelfde diameter heeft als de frees die je gebruikt en dat de stofafzuiging niet erg goed is.
  Daarom is deze bewerking meer geschikt voor boren dan voor vlakke frezen, die gemaakt zijn om te snijden.

Boren met een vlakke frees en een freesspindelsnelheid kan heel snel hitte opbouwen en je materiaal verbranden!

• De boorbewerking met een duikbeweging in Z terwijl je een helix maakt in XY. Dit betekent dat je gaten kunt “uitboren” die tot twee keer de diameter van je frees zijn. Het is ook veel sneller dan het gebruik van een kamerbewerking voor deze gaten en helpt bij het afvoeren van de spanen uit het gat dat je aan het boren bent, waardoor warmteontwikkeling wordt vermeden.

Om tekst, logo's of een ander 2D-profiel in je materiaal te graveren, heeft Fusion een graveerfunctie. U kunt meer te weten komen over het gebruik hiervan in onze Branding van uw project.

Milling flat surfaces is one of the huge asset a CNC milling machine can offer. Whether you want to use your CNC as a jointer, mill some engineering projects or just flatten your spoilerboard, the Face operation is the one you want to go to flatten any large surface.

Een CNC machine wordt niet alleen gebruikt voor 2D bewerkingen zoals het snijden van contouren of het maken van rechte gaten, maar geeft je ook de mogelijkheid om 3D projecten met textuur te frezen die onmogelijk met de hand te maken zouden zijn (zie ons Topografische kaart project).
Bij dit soort projecten wordt vaak eerst een 3D Adaptive Clearing-bewerking gebruikt (om de materiaalvoorraad op te ruwen) en vervolgens een Scallop-bewerking met een kogelkopfrees om de textuur te verfijnen.
De Scallop-bewerking maakt een 3D-gereedschapsbaan rond een punt en laat de frees helemaal rond de textuur draaien die je wilt frezen om het rijstveldeffect weg te werken dat achterblijft na het 3D adaptief ruimen.

Opmerking: Hoewel je een vlakke frees kunt gebruiken met een schulpbewerking, zal deze scherpere randen achterlaten dan een kogelkopfrees en ongewenste snijsporen op je werkstuk achterlaten die moeilijk weg te schuren zijn.

Opmerking: Houd er rekening mee dat dit richtlijnen zijn.

Er zijn oneindig veel mogelijkheden om freesbewerkingen te configureren en uiteindelijk zul je deze parameters moeten aanpassen aan je eigen behoeften.

In het eerste tabblad Gereedschap: zoals voor alle bewerkingen, moet je beginnen met het selecteren van de frees die je wilt gebruiken voor deze bewerking. In ons voorbeeld kiezen we een 8mm vlakke frees (uit onze frezenbundel) waarvoor we de hardhout preset gebruiken.

In het tweede tabblad Geometrie: selecteer de contour die je wilt frezen.

Selecteer de contour die je met het gereedschap wilt bereiken: dit betekent dat als je een onderdeel vrij wilt frezen, je de onderste contour van deze vorm moet selecteren, niet de bovenste.

Als dit een buitencontour is, moeten we tabs gebruiken zodat, zodra de frees de onderkant van ons stuk bereikt, het hele lichaam niet loskomt (wat gevaarlijk kan zijn of het onderdeel kan beschadigen als het het gereedschap raakt terwijl het terugtrekt).

Verander de breedte, hoogte en tussenruimte van de tabs tot je voelt dat het stuk voldoende ondersteund wordt en het geen nachtmerrie is om het schoon te maken nadat het frezen klaar is. Meestal zijn 4 tabs per onderdeel voldoende.Het derde tabblad, Hoogtes, wordt gebruikt om verschillende referentiehoogtes te definiëren (bijvoorbeeld de veilige hoogte boven het model waar de frees mag komen als hij niet aan het frezen is).

Het bewerken van dit tabblad is optioneel omdat Fusion geweldige vooringestelde parameters heeft, maar het kan zijn dat je deze waarden moet veranderen als je lange frezen gebruikt of als je echt dik materiaal freest.

In elk geval, als je klemmen gebruikt om je materiaal vast te zetten op het spoilerboard, raden we je aan om deze waarden niet te veranderen. Als je je materiaal hebt vastgezet met schroeven, kun je de waarden wijzigen tot de waarden in de onderstaande figuur (niet minder).

In het vierde tabblad Passeer moet je alleen de waarden Meervoudige passeerbewegingen - Maximale stapgrootte voor opruwen en Voorraad te verlaten wijzigen.

• Maximale opruwstap: we raden aan om onder de radius te blijven van de frees die je gebruikt (in dit geval onder de 4 mm) als je een beginner bent. Aangezien dit project in hardhout is, blijven we veilig en nemen we 2,5 mm als stapwaarde.

• De Stock to Leave is de verschuiving die je wilt laten tussen de modelmaat en het vlak dat het gereedschap daadwerkelijk gaat zagen (radiale verschuiving voor laterale verschuiving, axiale verschuiving voor verticale verschuiving). Beide kunnen worden ingesteld op positieve of negatieve waarden.
  Dit is natuurlijk optioneel en je kunt het uitvinken om te frezen op de exacte afmetingen van het 3D-model.

Het laatste tabblad Linking is om Fusion te vertellen hoe u wilt dat uw frees het materiaal in- en uitloopt.
We raden aan om Ramps te gebruiken in plaats van Plunges met Leads & Transitions zoals voorgesteld door Fusion.

Uw menutabblad zou er dan zo uit moeten zien (verwijder de Lead in /Lead Out en voeg een Ramp toe).

De Ramping Angle hangt af van de hardheid van het materiaal dat je freest.
Hier zijn enkele waarden die we aanbevelen:
- MDF: 20° tot 30°
- Multiplex: 15° tot 20°
- Naaldhout: 10° tot 15°
- Hardhout: 5 tot 10°
- Aluminium: 1 tot 4°

Als je de hoogtewaarden in stap 3 hebt gewijzigd, moet je de waarde “Veilige afstand” bewerken. Anders kun je de standaardwaarde van Fusion gebruiken.

Om pockets te frezen, moet je kiezen tussen 2 verschillende bewerkingen (zoals eerder uitgelegd) : Pocket en Adaptive Clearing. Raadpleeg de beschrijving hierboven voor meer informatie over deze twee bewerkingen.

Pocket

Net als bij de contourbewerking beginnen we met het definiëren van het gereedschap: een frees en de voorinstelling die we willen gebruiken.

Vervolgens kunnen we de kamer(s) die we willen uitfrezen selecteren op het tabblad Geometrie.

Selecteer altijd de onderkant van de kamers (dit kan de onderkant zijn of de onderste contour).

Net als bij de contourbewerking kunnen we optioneel de hoogtes aanpassen in het derde menutabblad. Ook hier wordt het tabblad Passes alleen gebruikt om de maximale opruwstap voor de passes en de parameters voor de stock-to-leave in te stellen.

De vijfde menutab van deze bewerking lijkt ook veel op die van de contourbewerking, behalve dat we meerdere opties hebben voor de hellingen.

We raden aan Helix of Profiel te gebruiken voor alle materialen, met de hoek ingesteld op dezelfde waarden als aanbevolen voor de contourbewerking hierboven.

Adaptief ruimen

Het enige verschil in parameters ten opzichte van de Pocket-bewerking zit in het vierde menutabblad Geometrie.

De Optimum Load moet altijd kleiner zijn dan de radius van je frees (in ons geval kleiner dan 4 mm). Een hogere waarde zou ervoor zorgen dat de frees sneller opwarmt. Een lagere waarde geeft de frees meer tijd om af te koelen, maar verhoogt ook de freestijd.

Het belangrijkste voordeel van Adaptive Clearing ten opzichte van Pocketis dat je over het algemeen de snedediepte kunt vergroten. Waar we 3,5 mm gebruikten voor onze snedediepte bij het instellen van de Pocket bewerking, gaan we nu naar 5 mm diepte.

Er zijn niet veel parameters om te bewerken als je de boorbewerking gebruikt. Selecteer gewoon het juiste gereedschap, de preset en de gaten die je wilt uitboren.

Zoals altijd kun je (optioneel) de hoogtes bewerken om dikke materialen of lange frezen tegen te komen. Het is niet nodig om manieren te definiëren om in en uit het materiaal te gaan, omdat de boorbewerking een helix beschrijft wanneer deze in het materiaal duikt.

Je kunt echter nog steeds de hoek van die helix configureren. Je kunt de aanbevolen hoeken voor contourhellingen delen door 2 om hoeken voor kotteren te vinden.

Begin met het selecteren van het gereedschap en de juiste aanzet en snelheid (of een voorinstelling).

Hoewel de Scallop-bewerking werkt met elke frees, raden we aan om kogelkopfrezen te gebruiken voor de beste resultaten.

Op het tabblad Geometrie kunt u de volgende velden bewerken:

• Bounding box (als je wilt dat de scallop op het hele model wordt toegepast, anders kun je de contour van het gebied dat je wilt frezen selecteren)
• Extra offset (optioneel) : Speel een beetje met deze parameter om ervoor te zorgen dat de frees een beetje buiten het model loopt, dit zorgt ervoor dat je hele model wordt gefreesd.
• Model: Selecteer het model waarop je de Scallop bewerking wilt gebruiken (als je veel modellen in de setup hebt)

Zoals altijd is de derde menutab (Hoogtes) optioneel.

In het vierde menutabblad (Passes) vind je de belangrijkste parameter voor deze bewerking: de Stepover.

De Stepover waarde bepaalt de zijdelingse afstand tussen twee freesbanen. Hoe kleiner, hoe preciezer je 3D textuur zal zijn. Maar hoe langer het duurt om de bewerking uit te voeren...

• Meestal geeft een Stepover van 0,3 tot 0,5 mm goede resultaten terwijl het snel genoeg blijft.
• Als het alleen is om het profiel van je model op te ruwen, zal een Stepover van 0,7 tot 1 mm sneller zijn en een 'OK' resultaat geven.
• Voor heel precies werk op materiaal dat gemakkelijk krast (plastic bijvoorbeeld) kan een Stepover van 0,1 mm nodig zijn.

Het komt er allemaal op neer hoe glad je de afwerking wilt hebben en hoeveel tijd je ervoor over hebt.

Je kunt veel tijd besparen door grof materiaal te verwijderen voordat je een schulprand doet. Gebruik bijvoorbeeld eerst een 3D pocket clearing operatie met een Stock To Leave op 0,5mm, op deze manier kun je de schulprand sneller uitvoeren omdat er maar weinig materiaal wordt verwijderd.

Raadpleeg ons artikel Je project brandmerken voor meer informatie over de bewerking Graveren.

Om een vlakbewerking in te stellen, selecteer je eerst het gereedschap en stel je de aanzet en snelheid in (of kies je een voorinstelling).

Selecteer op het tabblad Geometrie de contour van het vlak dat je vlak wilt frezen.

Bewerk de volgende parameters op het tabblad Passes:

• Stock Offset: de radiusgrootte van het gereedschap (om ervoor te zorgen dat er geen afgeronde hoek zichtbaar is op het onderdeel)
• Stepover: Net als bij de schulprand is dit de horizontale afstand tussen twee passen van het gereedschap. We raden aan deze in te stellen op de radius van je gereedschap.
• Meervoudige diepte: als je veel materiaal moet verwijderen om het gewenste vlak te bereiken, moet je dit misschien in meerdere stappen doen.
• Restmateriaal: (optioneel)