Wat zijn de nieuwigheden bij groeffrezen?

Een groeffrees wordt meestal gebruikt op een CNC-bovenfreesmachine, een kantenlijmer, een pennenbank, een vierzijdige schaafmachine of een tafelfrees om een rechte groef te maken in een plaat of massief hout.

Definitie groeffrees

Een groeffrees is een speciaal daartoe ontwikkeld snijwerktuig, gemonteerd op een (hout)bewerkingsmachine, die een volkomen rechtlijnige sleuf aanbrengt in een materiaal, zoals massief hout, houtplaten en kunststof. Ook een rabat of slag valt onder de definitie van een ‘groef’, zoals aangebracht wordt door een groeffrees. Groeffrezen worden uitgerust met wisselmesjes, hardmetalen of diamanten snijtanden. Sommige groeffrezen bestaan uit meerdere elementen om zo verschillende groefbreedtes te kunnen maken door het ombouwen van de frees. Bij het gebruik van een CNC met nesting worden steeds vaker bovenfrezen ingezet voor het frezen van groeven. Dit gaat minder snel, maar je hebt wel geen uitloop zoals bij een groefzaag waardoor je niet in een aanliggend stuk zal frezen.

Het juiste type groeffrees bij het juist materiaal is nodig om problemen te vermijden

Bewerkbare materialen

Massief hout

In massief hout, zowel hardhout als zachthout, kunnen er groeven aangebracht worden met een tafelfrees (toupie), een kantenlijmer, een pennenbank, een vierzijdige schaafmachine of een CNC- machine voor ronde bewerkingen of in combinatie met het kalibreren en het boren van gaten.

Plaatbewerking

Het aanbrengen van groeven bij de plaatbewerking gebeurt op een CNC-machine, een kantenlijmer en een toupie. Een typische bewerking op platen is het aanbrengen van groeven voor kastruggen.

Problemen

Bij het gebruik van groeffrezen kunnen er zich enkele problemen voordoen. Een on­juiste keuze van het type groeffrees in functie van het te bewerken mate­riaal of het gebruik van versleten snijtanden verklaren die vaak.

Problemen treden veel op bij uittrede van het mes

Uittrede van het mes

Eventueel optredende problemen bij het gebruik van groeffrezen zijn de uitsplintering, uitrafeling en uitbreuk van houtvezels van de groef. Bij massief hout is dit meestal geen probleem, maar wel bij met melamine, laminaat of fineer beplakte platen. Dit probleem stelt zich meestal bij het uittreden van het mes uit het materiaal. Hoe dieper de groef is, hoe meer uitbraak van vezels er zal optreden. Dit valt te controleren door te frezen in meeloop. Hierbij wordt de decorlaag als het ware in de plaat gedrukt en afgesneden. Zo bekom je een veel betere afwerking. Diepe groeven geven verder ook problemen bijeen efficiënte spaanafvoer, vanwege de grote hoeveelheid spanen. Dit is een mogelijke oorzaak van een grotere kans op uitsplintering.

Meeloop versus tegenloop

In meeloop kan men altijd zuiver frezen. Dit is echter enkel veilig op een CNC-machine met automatische aanvoer. Op een tafelfrees, dus met manuele aanvoer, is het in meeloop frezen theoretisch mogelijk, maar in de praktijk is het erg onveilig voor de bediener. De bediener bepaalt de draairichting van de frees en programmeert of er in meeloop of in tegenloop wordt gefreesd.

De regels voor meeloop en tegenloop

Men werkt het best altijd in tegen­loop, omdat dit minder gevaarlijk is en een veel langere standtijd en betere spaanafvoer biedt. Voorsnijders zijn noodzakelijk in tegenloop en hebben meestal geen zin in meeloop. 

Voordelen meeloop

Bij het frezen in meeloop bekomt men een onberispelijke afwerkings­kwaliteit van de groeven. Bij de plaatbewerking (beplakte platen) zal men zo veel mogelijk opteren voor het frezen in meeloop. Dit omdat bij sommige houtachtige plaatmaterialen zoals vezelplaat de densiteit van de vezels naar de kern van de plaat toe afneemt. Hierdoor neemt de kans op vezeluitbreuk toe. Massief hout is splintergevoelig en men kan ervoor opteren om bij het frezen van groeven in massief hout in meeloop te frezen. Maar massiefhout in tegenloop frezen kan ook gebeuren, omdat de splinters vermeden worden door de voorsnijders.

Nadelen meeloop

De freeskrachten werken anders bij meeloop, waardoor het moeilijker is om controle te houden over het werkstuk. Een werkstuk kan zo met dodelijke kracht gelanceerd worden. Daarom is het frezen in meeloop van massief hout met een manuele aanvoer onmogelijk en niet toegelaten, om veiligheidsredenen. Daarnaast treedt er ook een standtijdverlies op, omdat de snede bij het frezen in meeloop sneller bot worden.

Maximale groefdiepte

De maximale groefdiepte is afhankelijk van de diameter van de groeffrees en de eventuele flensdiameter. Hoe groter de diameter van de groeffrees, hoe groter de groefdiepte. Deze waarde is een door de fabrikant opgegeven parameter van een groeffrees.

Aantal snijvlakken

Een belangrijke factor is het aantal snijvlakken (Z-waarde). Bij groeffrezen met wisselplaatjes is het zo dat er meestal met vier tot acht tandjes wordt gewerkt, maar steeds gecombineerd met twee tot vier voorsnijders aan beide zijden. Groefzagen hebben meestal twaalf tot achttien tanden. Alles is afhankelijk van het materiaal waarin er moet worden gewerkt, maar vooral van de snelheid van de aanvoer. Spreken we over vastbestukte frezen, dan wordt het aantal tanden bepaald door o.a. de volgende parameters: het te bewerken materiaal, het toerental in combinatie met de diameter en de doorvoersnelheid van de machine.

Snijbreedte

Bij een frees met verstelbussen kan de snijbreedte aan de hand van een inbussleutel afgesteld worden

Vast

De vaste of eendelige groeffrezen hebben een vaste snijbreedte die niet instelbaar is. Bij CNC-machines zal men meestal kiezen voor vaste groeffrezen. Het is bij deze programmeerbare toestellen immers mogelijk om, indien de breedte van de uit te frezen groef groter is dan de snijbreedte van de vaste groeffrees, gebruik te maken van een aantal naast elkaar liggende of over­lappende freesbanen.

Met tussenringen

Voor tafelfrezen of manuele machines worden er meestal groeffrezen gebruikt waarvan de snijbreedte instelbaar is aan de hand van tussenringen. Deze groeffrezen met tussenringen bestaan in tweedelige tot meerdelige uitvoeringen. De twee- en driedelige uitvoeringen zijn het meest courant. De vierdelige (en hoger) zijn moeilijker afstelbaar. Een nadeel van dit type verstelbare groeffrees is evenwel dat men de groeffrees van de as dient af te nemen om de snijbreedte te kunnen instellen. Een courante verstelling is 0,10 mm.

Met verstelbussen

Bij dit type instelbare groeffrees kan de snijbreedte aan de hand van een inbussleutel afgesteld worden. Een enkele slag van 360° met de sleutel kan de snijbreedte dan bijvoorbeeld, respectievelijk van de gekozen draairichting, met 1/10 mm vergroten of verkleinen. Het grote voordeel van dit type verstelbare groeffrees is dat men voor het verstellen van de snijbreedte de groeffrees niet van de as hoeft te nemen, wat een grote tijdwinst betekent. Met bijvoorbeeld een schuifmaat kan men de snijbreedte bepalen, terwijl de groeffrees op de machine bevestigd blijft.

Automatisch

Een nieuwigheid zijn automatisch verstelbare groeffrezen. Die maken het mogelijk om op slechts een aggregaat de snijbreedte te veranderen bij een draaiende machine.

Snijmaterialen

Hardmetaal (HW)

Bij de hardmetalen messen bestaan er de opgebraseerde (bestukte) plaketten en de wisselmesjes (wisselplaatjes of omkeermesjes). Bij bestukte messen spreekt men van HW-vastbestukte groeffrezen, in het andere geval van frezen of messenkoppen met wisselplaatjes of omkeermesjes.

Diamant (DIA)

De diamanten versies zijn bijna altijd bestukt (opgebraseerd). Bij grote series is snij­gereedschap van polykristallijn diamant (PKD) aan te raden, waarbij er standtijden bereikt worden die dertig tot vijftig keer hoger zijn dan bij overeenkomstig hardmetalen gereedschap.

Omkeermessen

Met twee, drie of vier snijkanten. Omkeermessen kunnen door de gebruiker gekeerd worden, indien ze versleten zijn. Een driehoekig, vierkant of trapeziumvormig element, op elke zijde voorzien van een snijvlak, kan door de gebruiker in een nieuwe stand verzet worden.

Soorten sneden

Op een groeffrees zijn er twee types snijtanden gemonteerd. Voor­snijders en ruimersneden kunnen afzonderlijk voorkomen of gecombi­neerd zijn in een enkele snijtand.

• Ruimersneden. Dit type mes ruimt de groef. Ruimersneden hebben twee snijkanten.
• Voorsnijders. De voorsnijders snijden de flanken van de groef.

Vlakke versus wisseltanden

Vlakke tanden

Vlakke tanden (FZ) zijn tanden die een snijvlak hebben dat evenwijdig ligt aan de as van de groeffrees. Ze veroorzaken een eerder hoge snijdruk en de kwaliteit van de groefflanken is soms niet optimaal.

Wisseltanden

De snijvlakken van wisseltanden vertonen, in vooraanzicht gezien, een hoek met de as van de groeffrees. Deze waarde is algemeen gekend als de tophoek (zie ook verder). Rond de omtrek van de groeffrees staan ze afwisselend gemonteerd, met afwisselend een helling naar rechts, gevolg door een helling naar links. Deze wisseltanden snijden gelijkmatiger en veroorzaken minder snijdruk, wat resulteert in een betere afwerkingskwaliteit van de flanken van de groef. Hun nadeel is echter dat de bodem van de groef niet 100% vlakgefreesd is, maar een bol oppervlak vertoont. Bij veel toepassingen vormt dit echter geen enkel probleem, maar bij specifieke groeffrezen wordt een groepvertanding toegepast om dit fenomeen te vermijden. Hierbij volgt er na de linkse en rechtse wisseltand een vlakke tand.

Snijgeometrie

De vorm, stand en afmetingen van de snijtanden zijn belangrijke technische kenmerken voor het bekomen van een goed eindresultaat, dit bij het frezen, zowel het groeffrezen als het bovenfrezen, maar evengoed bij bijvoorbeeld zaagbladen.

Spaanhoek en vrijloophoek

De spaanhoek en de vrijloophoek worden vanuit zijaanzicht bekeken. Een grote spaanhoek is nood­zakelijk om een glad snijvlak te bekomen met een minimum aan slijtage van de tip. Een brede vrijloophoek verhindert dat de rug van het mes tegen het reeds bewerkte materiaal wrijft. Omdat er voldoende metaaldikte aan de snijtippen behouden moet blijven, is het steeds verder verhogen van deze twee hoeken niet mogelijk. Ook vrijloop op de flanken zorgt voor een beter resultaat.

Tophoek en ashoek

• Vooraanzicht: de snijvlakken van wissel­tanden vertonen, in vooraanzicht gezien, een hoek met de as van de groeffrees. Deze waarde is algemeen gekend als de tophoek (een andere belangrijke waarde is de radiale vrijloophoek).
• Bovenaanzicht: de snijvlakken van wisseltanden vertonen, in bovenaanzicht gezien, een hoek met de as van de groeffrees. Deze waarde is algemeen gekend als de ashoek (een andere belangrijke waarde is de zijdelingse vrijloophoek).

Optimalisatie

Bij een geoptimaliseerde snijgeometrie zal de producent de optimale ashoek en tophoek combineren met een aangepaste tandvorm. Dit soort geoptimaliseerde snijgeometrie is eerder gebruikelijk bij diamant, omdat de verhouding van prijs en standtijd enkel bij dit duurdere type van snijtand een reëel kosten­voordeel oplevert.

Coatings

Het toepassen van coatings op snijmaterialen is mogelijk, dus ook bij de groeffrezen. Het voordeel van de gecoate snijtanden vormt de verhoging van de standtijd. De coating op hardmetaal (HW) kan de standtijd met 30 tot 300% verhogen ten opzichte van een niet-gecoat hardmetalen gereedschap. Een coating is echter geen courante praktijk bij het groeffrezen in plaatmateriaal. Door fragmenten van o.a. ijzer, steen en zand in spaanderplaat raakt de coating beschadigd en heeft het dus weinig nut.