​Co to jest frezowanie?

Frezowanie jest jedną z najpopularniejszych metod obrabiania różnego rodzaju materiałów. Przedmioty, które na jakimś etapie ich powstawania zostały poddane frezowaniu, otaczają nas niemal wszędzie. Metoda ta służy nadaniu danemu materiałowi pożądanego kształtu lub funkcjonalności (np. frezowanie otworów), bądź bywa stosowana w celu wykonania zdobień (np. dekoracyjne frezowanie krawędzi).

Frezowanie wykonuje się za pomocą urządzeń nazywanych frezarkami – specjalistycznych maszyn wyposażonych w głowice z frezami. Narzędzia frezerskie to narzędzia wieloostrzowe, o zróżnicowanej geometrii i kształtach, za pomocą których można obrabiać zarówno płaszczyzny, jak i powierzchnie kształtowe oraz rowki. Frezy dzieli się ze względu na: geometrię ostrzy (kąt natarcia), kształt ostrzy i kierunek pracy. Do podstawowych narzędzi frezerskich należą frezy walcowe, walcowo-czołowe, trzpieniowe (tzw. palcowe) oraz tarczowe.

Frezowanie odbywa się za pomocą narzędzi wieloostrzowych, a głowice urządzeń oraz obrabiane materiały – w zależności od rodzaju maszyny i stopnia jej zaawansowania – mogą przesuwać się w kilku osiach jednocześnie. Obrabiarki 5-osiowe realizują jednocześnie ruch narzędzia i przedmiotu obrabianego w pięciu komputerowo sterowanych osiach. Frezowaniu można poddawać zarówno materiały płaskie, jak i bryły o złożonych kształtach (tzw. free-form).

Rodzaje frezowania i techniki frezu

Technik frezowania jest kilka. Można je podzielić według trzech kryteriów doboru: technologicznego (frezowanie walcowe, czołowe i skośne), konstrukcyjnego (frezowanie pełne, niepełne i swobodne) oraz kinematycznego (frezowanie przeciwbieżne i współbieżne).

Frezowanie walcowe, czołowe i skośne

Kryterium technologiczne decyduje o wyróżnieniu trzech rodzajów frezowania:

• frezowanie walcowe (obwodowe) – oś obrotu frezu jest równoległa do obrabianej powierzchni;
• frezowanie czołowe – oś obrotu frezu jest prostopadła do obrabianej powierzchni;
• frezowanie skośne – oś obrotu frezu w stosunku do obrabianej powierzchni jest pod kątem innym niż 0° i 90°.

Frezowanie pełne, niepełne i swobodne

Kryterium konstrukcyjne decyduje o wyróżnieniu trzech rodzajów frezowania:

• frezowanie pełne (trójstronne) – obrabiane są trzy powierzchnie jednocześnie;
• frezowanie niepełne (dwustronne) – obrabiane są równocześnie dwie powierzchnie;
• frezowanie swobodne (jednostronne) – obrabiana jest wyłącznie jedna powierzchnia.

Frezowanie współbieżne i przeciwbieżne

Kryterium kinematyczne decyduje o wyróżnieniu dwóch rodzajów frezowania:

• frezowanie współbieżne – obrabiany materiał przesuwa się w tym samym kierunku co ruch ostrza frezu;
• frezowanie przeciwbieżne – obrabiany materiał przesuwa się w kierunku przeciwnym do ruchu ostrza.

Frezowanie współbieżne daje czystsze krawędzie przy twardszych materiałach – dlatego w obróbce pleksi i dibond stosuje się je częściej niż frezowanie przeciwbieżne. To wybór ważny przy produkcji elementów reklamowych, gdzie estetyka krawędzi ma bezpośredni wpływ na odbiór gotowego produktu.

Frezowanie materiałów reklamowych – drewno, plexi, dibond i inne

Frezowanie poszczególnych materiałów wymaga zastosowania frezów odpowiednio dobranych do właściwości danego podłoża. Każdy materiał zachowuje się inaczej pod frezem – twardość, struktura włókien i skłonność do odpryskiwania decydują o wyborze narzędzia i parametrów maszyny.

Frezowanie drewna i sklejki jest stosunkowo proste – drewno jest miękkie i podatne na skrawanie, więc frezy spiralne dobrze radzą sobie z cięciem konturów i frezowaniem rowków. Sklejka wymaga większej uwagi przy krawędziach, bo warstwy mogą się rozwarstwiać przy zbyt agresywnych parametrach posuwu.

Frezowanie pleksi (PMMA) jest wymagające, bo pleksiglas jest twardy i ma tendencję do topienia się przy zbyt wysokich prędkościach. Frezy jednoostrzowe z dużym kątem natarcia i chłodzenie powietrzem pozwalają uzyskać optycznie czyste krawędzie – ważne przy elementach reklamowych i szyldach z plexi na wymiar, gdzie przezroczystość materiału eksponuje każdą skazę.

Frezowanie dibond to obróbka płyty kompozytowej – płyty Dibond składają się z dwóch warstw aluminium i rdzenia z polietylenu. Frezarka CNC precyzyjnie nadcina miejsce zagięcia frezem ze zbieżnością, a po automatycznej zmianie narzędzia wycina gotowy kształt – cały proces przebiega bez zmiany pozycji materiału na stole.

Frezowanie PCV, poliwęglanu i HIPS to obróbka tworzyw sztucznych o różnej twardości. PCV tnie się lekko, poliwęglan wymaga ostrych frezów, żeby uniknąć odpryskiwania. HIPS – materiał o strukturze podobnej do styropianu – frezuje się frezami z dużym luzem między ostrzami, co zapewnia odprowadzenie wiórów i czyste cięcie.

Frezowanie MDF generuje dużo pyłu, ale sam materiał jest jednorodny i wycina się bardzo równo – stąd popularność MDF w elementach ekspozycyjnych i dekoracyjnych.

W D-POS frezujemy: plexi, dibond, PCV, poliwęglan, HIPS, MDF, drewno i sklejkę. Metali nie obrabiamy – frezowanie aluminium i stali wymaga innego typu maszyn i specjalnych narzędzi.

Frezowanie CNC w D-POS – maszyna i możliwości

D-POS realizuje frezowanie CNC na hybrydowym urządzeniu Trident 4010 ATC, dedykowanym branży specjalizującej się w wykonywaniu zadruków na różnych materiałach. Frezarka wyposażona jest w wszechstronną kombinację głowic umożliwiających realizację nawet najbardziej wymagających zleceń z zakresu obróbki skrawaniem, cięcia i wycinania, bigowania i oscylacji. Są to:

• wrzeciono frezarskie (frezarka CNC) – wrzeciono posiada automatyczny magazynek wymiany siedmiu frezów, co umożliwia precyzyjną obróbkę materiału z wykorzystaniem różnych frezów bez konieczności zmiany pozycji opracowywanego materiału;
• aktywny nóż styczny – nóż do obróbki giętkich i półsztywnych materiałów (m.in. PCV, PETG, papier, tektura) z gwarancją uzyskania czystych krawędzi cięcia; w głowicy można ręcznie wymieniać noże, np. na „saber blade”, kółko do cięcia, nóż bigujący, nóż 45° czy nóż prosty;
• pneumatyczny nóż oscylacyjny – nóż wykonujący 9 tysięcy oscylacji na minutę, za pomocą którego można skutecznie wycinać materiały takie jak guma, tektura czy pianka; głowica umożliwia ręczną wymianę ostrzy.

Trident 4010 ATC to urządzenie stołowe z polem roboczym 1,52 m × 3,05 m. Można na nim obrabiać materiały płaskie oraz materiały o wypukłej powierzchni (do poziomu płaskorzeźb). Głowice frezarki CNC nie są uchylne – obracają się wokół własnej osi i poruszają w pionie, ale nie mogą pracować pod kątem, co wyklucza uzyskanie kątów ujemnych w materiale.

Automatyczna zmiana narzędzi pozwala na pełną realizację skomplikowanych projektów bez interwencji operatora – np. gotowej obudowy z dibond: najpierw frezarka nadcina miejsca zagięcia, po zmianie narzędzia wycina kształty docelowe. Urządzenie wyposażone jest też w kamerę do rozpoznawania nadrukowanych paserów, co umożliwia precyzyjne wycinanie dowolnych kształtów po wydruku UV.

Jeśli zastanawiasz się, kiedy wybrać frezowanie CNC, a kiedy laser – sprawdź artykuł: frezowanie czy laser – jak wybrać technikę cięcia.

Często zadawane pytania

Na czym polega frezowanie CNC?

Frezowanie CNC (Computer Numerical Control) to obróbka skrawaniem sterowana komputerowo. Maszyna wykonuje ruchy frezu według zaprogramowanej ścieżki – parametry takie jak prędkość obrotowa, głębokość cięcia i prędkość posuwu są zadane cyfrowo. To pozwala na powtarzalną precyzję i realizację skomplikowanych kształtów, które przy obróbce ręcznej byłyby niemożliwe do uzyskania. Frezowanie CNC sprawdza się wszędzie tam, gdzie liczy się dokładność wykonania i możliwość seryjnego powielania elementów.

Jakie materiały można frezować?

Frezarki CNC obrabiają szerokie spektrum materiałów: drewno, sklejkę, MDF, plexi, poliwęglan, PCV, HIPS, dibond i piankę. Każdy z tych materiałów wymaga innych frezów i parametrów maszyny – plexi frezuje się narzędziami jednoostrzowymi, dibond frezami do kompozytów. Metale – aluminium i stal – wymagają innego rodzaju maszyn i specjalnych narzędzi, dlatego nie każda frezarka CNC jest do nich przystosowana. W D-POS frezujemy materiały reklamowe i do wyposażenia wnętrz; metali nie obrabiamy.

Czym różni się frezowanie współbieżne od przeciwbieżnego?

Przy frezowaniu współbieżnym materiał przesuwa się w tym samym kierunku co ostrze frezu – to daje czyste krawędzie i mniejsze siły skrawania, ale wymaga sztywnej maszyny bez luzów w prowadnicach. Frezowanie przeciwbieżne jest mniej wrażliwe na luzowość maszyny, ale krawędź cięcia jest bardziej szorstka. W produkcji reklamowej, gdzie liczy się estetyka krawędzi pleksi czy dibond, częściej stosuje się frezowanie współbieżne.

Czy frezowanie i cięcie laserowe to to samo?

Frezowanie i cięcie laserowe to dwie różne technologie obróbki. Laser tnie materiał wiązką światła – jest szybszy przy cienkich materiałach i daje wąską linię cięcia. Frezowanie usuwa materiał mechanicznie frezem – radzi sobie z grubszymi podłożami i może tworzyć rowki, kieszenie i kształty 3D (czego laser nie robi). Frezarka CNC wygrywa przy obróbce wgłębnej i bigowaniu; laser – przy precyzyjnym cięciu cienkich arkuszy. Szczegółowe porównanie opisuje artykuł frezowanie czy laser.

Jakie kształty można uzyskać frezowaniem CNC?

Frezowanie CNC pozwala wyciąć praktycznie dowolny kształt płaski – kontury, otwory, rowki, napisy. Frezarka Trident 4010 ATC w D-POS pracuje w układzie 2D/2,5D: głowice poruszają się w pionie i poziomie, ale nie pod kątem, co wyklucza kąty ujemne (podcięcia). Kamera do rozpoznawania paserów umożliwia precyzyjne wycinanie kształtów po wydruku UV – np. naklejki wycinane konturowo po nadruku.

Podsumowanie

Frezowanie jest jedną z technik obróbki materiałów za pomocą skrawania – to tzw. obróbka ubytkowa, w której usuwa się materiał w opracowywanym miejscu zgodnie z projektem. Cel frezowania może być różny: nadanie podłożu pożądanego kształtu, stworzenie otworów lub nacięć albo ozdobienie krawędzi. Różne techniki frezowania CNC i szeroka gama narzędzi frezerskich pozwalają obrabiać drewno, plexi, sklejkę, dibond i inne materiały reklamowe.

Masz projekt wymagający frezowania CNC? Napisz do D-POS lub sprawdź nasz szczegółowy artykuł: na czym polega frezowanie CNC.