De juiste frees voor optimale nestingresultaten
Materiaal, geometrie en toepassing bepalen snijkwaliteit en standtijd
De keuze van de juiste nestingfrees bepaalt in grote mate de afwerkingskwaliteit, standtijd en proceszekerheid. Toch wordt dit aspect in de praktijk vaak onderschat. Niet alleen het materiaal, maar ook de geometrie en toepassing van de frees spelen een cruciale rol. Dit artikel zet de belangrijkste selectiecriteria helder op een rij.
Nesting in het kort
Nesting is een veelbelovende techniek die tegemoetkomt aan de hedendaagse noden van schrijnwerkers en hun klanten: optimalisering van de snelheid van het werkproces, terwijl de afvalhoeveelheid gereduceerd wordt. De werkwijze gaat als volgt: het paneel wordt in de machine met een vacuümtechniek vastgezet, dat gebeurt rechtstreeks door het op een beschermende onderplaat uit mdf, rubber, spaanplaat of multiplex vast te zuigen. Vervolgens worden eerst alle bewerkingen uitgevoerd, het opdelen gebeurt daarna.
De nestingtechniek profiteert volop van de explosieve groei van dataverwerking, waardoor de rekensnelheid toenam en gesofisticeerde CAD/CAM-software ontwikkeld kon worden. Deze geeft een optimale invulling aan de nestingbewerkingen. Het is ook een zeer divers inzetbare techniek: spaanplaat, mdf, OSB, massiefhout, multiplex, triplex, bepaalde kunststoffen en vellen van NE-metaal kunnen allemaal verwerkt worden.
Wanneer komt de kwaliteit in gedrang?
Naast afvalbeperking en snelheidswinst zijn er nog factoren die meespelen in de noden van klanten, waarbij afwerkingskwaliteit de allerbelangrijkste is. En net daar durft het schoentje wel eens te knellen. Sommige schrijnwerkers doen een aanzienlijke investering in een nestingmachine en de bijhorende software, maar kiezen dan voor de verkeerde frees of werken te lang met dezelfde frees.
De keuze van de juiste frees steunt op drie bepalende factoren: materiaal, geometrie en toepassing
Materiaal van de frees
Bij het nesten maken we een onderscheid tussen het uitvlakken van de onderplaat, het opdelen en het profileren.
Bij het uitvlakken van de onderplaat maakt men gebruik van een afplatfrees. Dergelijke frezen zijn te verkrijgen in twee uitvoeringen: met WP-messen of in diamant. Voor het profileren kunnen profielbovenfrezen gebruikt worden uit dezelfde materialen.
Voor het opdelen en frezen van het plaatmateriaal worden hogerendementsfrezen ingezet, meestal in Z=3-uitvoering (zie verder). Belangrijk is dat er te allen tijde een goede afvoer van de spanen gegarandeerd blijft, maar daarover later meer.
Materialen
Nestingfrezen bestaan meestal uit een lichaam van hardmetaal en zijn verkrijgbaar in snijvlakken uit drie materialen: diamant (vaak als DP of PCD aangeduid), tungsten carbide (HW) of een hardmetaallegering met tungsten carbide (HWM). De diamantenversie is de duurste, maar daar staat een excellente kwaliteit tegenover. Diamant is dus niet enkel a girl’s best friend, maar ook de beste vriend van de nestingfrezer.
Voor wie een piekfijne afwerking van de randen wil en een vlotte, geleidelijke bewerking van het paneel, zal dit de beste keuze zijn. De hardheid van de frees speelt een belangrijke rol in de afwerkingskwaliteit, maar moet altijd bekeken worden in combinatie met geometrie, toepassing en snijparameters. Frezen die over te weinig hardheid beschikken, kunnen aan de randen meer bramen en beschadiging veroorzaken, bovendien zullen ze ook zelf sneller beschadigd raken en slijtage vertonen, waardoor ze sneller vervangen moeten worden.
Prijs-kwaliteitsverhouding
Als we in functie daarvan de totale prijs over de tijd bekijken, geeft dit natuurlijk een ander beeld dan mochten we enkel de pure aankoopprijs in rekening brengen. Iets om in het achterhoofd te houden bij prijsvergelijkingen dus. Bij de materiaalkeuze moet u dus prijs-kwaliteitsgewijs afwegen, want voor sommige applicaties is diamant minder geschikt of wat te veel van het goede en zijn de alternatieven zeker een valabele vervanging. Een goed voorbeeld hiervan is massief hout, waarbij volhardmetalen (VHW)-frezen vaak de voorkeur genieten. De reden is dat de knopen die soms opduiken, nefast kunnen zijn voor diamantfrezen. Ook hier zijn er diverse uitvoeringen: met positieve of negatieve spiraal, maar ook met wisselende spiraal (deels positief en deels negatief). Dergelijke VHW-frezen zijn verkrijgbaar in tal van diameters en snijlengtes, meestal in Z=2- of Z=3-uitvoering.
Niet de aankoopprijs, maar de standtijd bepaalt de echte kost
Wanneer herslijpen?
De fabrikant geeft altijd aan hoeveel keer uw frees herslepen kan worden. Het is moeilijk om een algemeen geldende interval op te stellen, omdat het applicatiegebied zo breed is. Enkel voor bedrijven die voortdurend grote series produceren, is dit enigszins mogelijk. Voor alle andere geldt dat ondervinding en ervaring van de operator de beste leidraad vormen om tot herslijpen over te gaan. Dat proces verloopt afhankelijk van het type frees: diamantgereedschappen (DP/PCD) worden herslepen via eroderen of vonkverspanen, terwijl hardmetalen frezen (HW) mechanisch worden nageslepen met een slijpschijf.
Bij het vonkverspanen van tools wordt met een elektrode van koper of grafiet het spiegelbeeld van de te slijpen frees gerealiseerd. Dit gebeurt door elektrische ontladingen tussen een elektrode en de snijkant, waarbij gebruikgemaakt wordt van een diëlektrische vloeistof die tegelijk koelt en het proces stabiliseert. De vonken eroderen gecontroleerd het diamanten snijmateriaal totdat een nieuwe scherpe snijkant ontstaat.
Geometrie van de frees
Bij de opbouw van de frees kijken we vooral naar het aantal snijkanten in de lengte en radiaal, de diameter, de snijlengte en de draairichting. Verder geven fabrikanten ook de aanvoersnelheid en het maximale toerental mee. Deze parameters hebben een rechtstreekse invloed op de snijkwaliteit en processtabiliteit.
Waar vroeger vooral gekeken werd naar het aantal snijkanten, verschuift de focus vandaag naar de snijgeometrie. Moderne nestingfrezen maken gebruik van variabele tandverdelingen, wisselende snijhoeken en geoptimaliseerde spiraalvormen. Daardoor worden trillingen beperkt en ontstaat een stabieler freesproces met een constantere snijkwaliteit.
Daarnaast zien we een evolutie naar frezen met een hoger aantal snijkanten, zoals Z4-configuraties, ook bij kleinere diameters. Door niet-symmetrische tandverdelingen en een doordachte positionering van de snijkanten kunnen deze zonder onderlinge interferentie samenwerken. Dit zorgt voor een efficiëntere benutting van de snijlengte, een gelijkmatigere slijtage en hogere doorvoersnelheden.
Bij klassieke Z3+3-frezen kon de verspringende tandverdeling nog een beperking vormen voor aanvoersnelheid en standtijd. Moderne geometrieën beperken deze nadelen en verbeteren tegelijk de spaanafvoer en processtabiliteit.
De spiraalrichting speelt daarbij een belangrijke rol. Frezen met een positieve spiraal zorgen voor een optimale spaanafvoer naar boven toe, in de richting van de afzuiging. Dat heeft echter een invloed op de afwerkingskwaliteit van de deklaag. Wie daar een mooi resultaat wil, zal negatief moeten snijden. In dat geval is een combinatiefrees aangewezen.
Frezen met een negatieve spiraal voeren het houtstof en -spanen naar beneden af. Dat zorgt voor een betere afwerking aan de bovenzijde, maar een minder zuiver resultaat aan de onderzijde. Daarom worden deze frezen vooral ingezet bij dunner plaatmateriaal, kleinere werkstukken en het trekken van groeven.
Toepassing en procesparameters
Bij de keuze voor een nestingtool moeten ook enkele randvoorwaarden vervuld worden om tot een goed eindresultaat te komen. Zo moet de nuttige snijlengte van de frees aangepast zijn aan de dikte van het paneel. Dat klinkt logisch, maar er worden toch vaak fouten tegen gemaakt omdat de nuttige snijlengte in Z3 over het hoofd gezien wordt. Bij veel frezen is die beperkt ten opzichte van de effectieve lengte, want er zijn ook zones waar slechts in Z2 gefreesd wordt, en aan de deklaag loopt dat soms terug tot Z1. De producenten proberen dit euvel te verhelpen door frezen op de markt te brengen die over de volle 100% van de nuttige lengte effectief ook in Z3 werken. Let wel dat Z3 niet sowieso altijd de beste keuze is.
Goede spaanafvoer voorkomt warmte, slijtage en kwaliteitsverlies
Bij zeer harde materialen of ondergronden met een hoge dichtheid wordt het volume spanen zeer groot, waardoor het afvoeren van de bramen problemen kan opleveren. Dat kan leiden tot meer frictie bij het snijden, meer warmte-opbouw en uiteindelijk tot snellere slijtage of zelfs breuk. Als in dit geval een frees met Z = 2 + 2 ingezet wordt, stijgt de afvoercapaciteit en kan dit probleem misschien verholpen worden.
Het efficiënt afvoeren van spanen en stof blijft een belangrijk aandachtspunt bij nesting. Naast externe oplossingen wordt dit vandaag ook steeds vaker geïntegreerd in het gereedschapsontwerp zelf. Grotere spaanruimtes en aangepaste snijgeometrieën zorgen ervoor dat spanen efficiënter worden afgevoerd, wat de warmteontwikkeling beperkt en de standtijd van het gereedschap verhoogt.
Daarnaast wordt er ook gewerkt met turbines die een luchtstroom creëren om de bramen en stof actief te verwijderen. Let wel dat het extra gewicht dat hierdoor gerealiseerd wordt, kan zorgen voor een tragere werking.
Diameter en stabiliteit
De diameterkeuze is een volgende factor. Het is verleidelijk om te blijven werken met dezelfde tool als dat enigszins mogelijk is, maar toch is het beter om met een zo breed mogelijke diameter te werken. Dit in combinatie met een zo kort mogelijke lengte draagt bij aan de stijfheid van het geheel. Een grotere stijfheid betekent dat de installatie beter bestand is tegen trillingen, wat op zijn beurt een beter eindresultaat geeft.
Recente ontwikkelingen tonen ook aan dat frezen steeds vaker ontworpen worden als universele tools die binnen een bepaald diktebereik inzetbaar zijn zonder aanpassing van het programma. Dit verhoogt de flexibiliteit in het productieproces en beperkt stilstand bij wissels, wat vooral in geautomatiseerde omgevingen een belangrijke meerwaarde vormt.
Met dank aan Leuco en Leitz
