De automotoren, vliegtuigonderdelen en behuizingen van mobiele telefoons die we dagelijks zien, zijn bijna allemaal afhankelijk van machinale bewerking. Simpel gezegd betekent machinale bewerking het nemen van een onbewerkt stuk metaal en het gebruik van verschillende werktuigmachines en frezen om overtollig materiaal te verwijderen, en dit in de specifieke afmetingen en vormen te brengen die vereist zijn door de blauwdrukken.
Een overzicht van zeven veelgebruikte bewerkingsmethoden - Zhihu
Hoewel ze allemaal snijden met zich meebrengen, verschillen methoden zoals draaien, frezen, schaven, slijpen, boren en kotteren aanzienlijk in hun snijtechnieken, de gebruikte apparatuur en de soorten taken die ze kunnen uitvoeren.
Laten we eerst een concept verduidelijken: bewerkingsprecisie.
Voordat we bewerkingsmethoden bespreken, moeten we de term 'precisie' begrijpen.
Precisie verwijst naar het verschil tussen de afmetingen van het voltooide onderdeel en de afmetingen die in de blauwdruk zijn gespecificeerd. Hoe kleiner het verschil, hoe hoger de nauwkeurigheid. Nationale normen classificeren precisie in 20 graden, variërend van IT01 tot IT18; een lager getal duidt op een hogere precisie, terwijl een hoger getal een lagere precisie aangeeft.
Mechanische onderdelen die in algemene fabrieken worden gebruikt, hebben doorgaans een nauwkeurigheid van ongeveer IT7, terwijl onderdelen voor landbouwmachines meestal rond IT8 liggen.
Een andere belangrijke indicator is de oppervlakteruwheid-in essentie, hoe glad of vlak het oppervlak van het onderdeel is. Het wordt gemeten in micrometers (μm); hoe lager de waarde, hoe gladder het oppervlak.
I. Draaien – Snijden tijdens het draaien
Bij het draaien roteert het werkstuk terwijl het snijgereedschap stil blijft staan.
Tijdens het draaiproces wordt het werkstuk op de spindel van de draaibank geklemd en draait het met hoge snelheid, terwijl het snijgereedschap lineair langs het oppervlak van het werkstuk beweegt en overtollig materiaal laag voor laag verwijdert.
Waar is de draaibank het meest geschikt voor? Onderdelen met rotatiesymmetrie, zoals assen, schijven en hulzen. Simpel gezegd: vrijwel alles in de vorm van een cilinder wordt op een draaibank geproduceerd. Componenten zoals motorkrukassen en lagerringen zijn afhankelijk van draaien.
CK61350 CNC zware-horizontale draaibank (drie-geleidingsrails)_Dezhou Zhongtuo Machine Tool Manufacturing Co., Ltd.
De draaiprecisie varieert doorgaans van IT8 tot IT7, met een oppervlakteruwheid tussen 1,6 en 0,8 micrometer. Met precisiedraaien kan de nauwkeurigheid worden verbeterd tot IT6–IT5 en kan de ruwheid worden teruggebracht tot 0,4–0,1 micrometer. Bij het bewerken van non-ferrometalen op een hoge-precisiedraaibank met behulp van een diamantgereedschap, kan het resulterende oppervlak zo glanzend zijn als een spiegel; dit proces staat bekend als 'spiegeldraaien'.
Draaibanken bieden nog een voordeel: de mogelijkheid om verschillende taken uit te voeren door simpelweg van gereedschap te wisselen. Door het monteren van een uitwendig draaigereedschap kan men buitendiameters bewerken; een kotterbaar maakt bewerking van de interne boring mogelijk; en een draadsnijgereedschap maakt draadsnijden mogelijk. Eén enkele standaard horizontale draaibank kan een grote verscheidenheid aan bewerkingen aan.
II. Frezen – Multi-snijder gelijktijdig snijden
Bij het frezen draait het snijgereedschap terwijl het werkstuk stilstaat of langzaam beweegt.
Bij het frezen wordt gebruik gemaakt van gereedschappen met meerdere-tanden-in het bijzonder frezen-waarbij elke tand snijdt terwijl het gereedschap draait. Door de aanwezigheid van meerdere tanden en de afwezigheid van de “stationaire terugslag” die bij het schaven voorkomt, biedt frezen een hoge efficiëntie.
Wat kunnen freesmachines? Ze kunnen vlakke oppervlakken, groeven, treden, tandwielen, spieën, schroefdraad en complexe matrijsoppervlakken -vrijwel alles bewerken. Daarom wordt frezen beschouwd als het meest veelzijdige bewerkingsproces.
Mastercam Meer--assige bewerking – Oplossingen en technieken voor efficiënte complexe oppervlaktebewerking (Chinese website Mastercam)
Bij het frezen worden doorgaans precisieniveaus van IT8 tot IT7 en oppervlakteruwheidswaarden tussen 6,3 en 1,6 micrometer bereikt. CNC-freesmachines bieden een hogere precisie en bereiken het niveau van 0,01- millimeter, terwijl gelijktijdige CNC-freesmachines met vijf assen een positioneringsnauwkeurigheid van ± 0,002 millimeter kunnen bereiken.
Wat is het belangrijkste verschil tussen draaien en frezen? Draaien is geschikt voor cilindrische en symmetrische onderdelen, terwijl frezen ideaal is voor vierkante, platte of onregelmatige onderdelen met complexe kenmerken. Over het algemeen wordt een as gedraaid, terwijl een vierkant blok met sleuven wordt gefreesd.
III. Boren – Gespecialiseerd voor het maken van gaten
Bij boren wordt een roterende boor in vast materiaal voortbewogen om een gat te creëren.
Boren is de meest fundamentele methode voor het maken van gaten. Het kan worden uitgevoerd op speciale boormachines of op draaibanken, boormachines en freesmachines.
Z3050×16 Radiale boormachine voor zwaar gebruik met lage- snelheid- – Tengzhou Gaodi Machine Tool Co., Ltd.
Boren heeft echter een inherent nadeel: beperkte nauwkeurigheid. Omdat boren lang en slank zijn, missen ze stijfheid en hebben ze de neiging om tijdens de bewerking van het midden af te drijven. Boren levert doorgaans een nauwkeurigheid op van slechts IT13 tot IT11, met een oppervlakteruwheid van 50 tot 12,5 micrometer. Hoewel sommige bronnen beweren dat het IT10 kan bereiken, is dat een optimistische schatting.
Daarom wordt een geboord gat meestal beschouwd als een ruw-bewerkt onderdeel. Als hoge nauwkeurigheid vereist is, moet het gat verdere afwerkingsprocessen ondergaan, zoals verzinken of ruimen.
IV. Saai – Het gat verfijnen
Bij kotteren wordt een bestaand gat bewerkt om het groter, ronder en gladder te maken.
Het gebruikte gereedschap wordt een kotterbaar (of kottergereedschap) genoemd; het is doorgaans een gereedschap met één- punt, gemonteerd op een staaf die in het gat steekt om het snijden uit te voeren.
Het grootste voordeel van kotteren is dat de gatdiameter niet strikt wordt beperkt door de gereedschapsgrootte. Bij het boren wordt de gatgrootte bepaald door de boordiameter, terwijl een kottergereedschap een instelbare snijdiepte binnen een bepaald bereik mogelijk maakt, wat een veel grotere flexibiliteit biedt.
Met kotteren kan een nauwkeurigheid van IT9 tot IT7 en een oppervlakteruwheid van 2,5 tot 0,16 micrometer worden bereikt. Precisiekotteren kan IT7 tot IT6 bereiken, met ruwheidsniveaus tussen 0,63 en 0,08 micrometer.
Een bewerking waar u misschien wel van heeft gehoord, maar nog nooit hebt gezien: een saaie-een eye-openingservaring (Tencent Video).
Het verschil tussen boren en kotteren is eenvoudig: boren creëert een nieuw gat in massief materiaal, terwijl kotteren een bestaand gat vergroot en verfijnt. De één transformeert ‘niets in iets’, terwijl de ander ‘ruw in verfijnd’ transformeert.
V. Schaven – achteruit-en-voorwaarts schrapen
Bij schaven beweegt het gereedschap in een rechte lijn heen en weer over het werkstukoppervlak, net zoals een timmerman hout schaaft.
Er zijn twee hoofdtypen schaafmachines: de shaper (of heen en weer bewegende schaafmachine) en de portaalschaafmachine. Shapers zijn geschikt voor kleine tot middelgrote werkstukken-, terwijl portaalschaafmachines zijn ontworpen voor grote werkstukken.
Schaven wordt vooral gebruikt voor het bewerken van vlakke oppervlakken en rechte sleuven. Het is een gebruikelijke methode voor het bewerken van de geleidingen van grote werktuigmachines.
Portaalschaafmachine
Met schaven wordt doorgaans een nauwkeurigheid van IT9 tot IT7 en een oppervlakteruwheid van 6,3 tot 1,6 micrometer bereikt. Vooraf schaven is minder nauwkeurig (IT12 tot IT11), terwijl voor nabewerken IT8 tot IT7 kan worden bereikt.
Schaven heeft echter een belangrijk nadeel: een laag rendement. Tijdens de heen en weer gaande beweging van een schaafmachine wordt de helft van de slag stationair besteed- zonder daadwerkelijk werk te verrichten. Bijgevolg wordt bij de massaproductie het schaven steeds vaker vervangen door frezen. Tegenwoordig wordt schaven vooral gebruikt voor de productie van één-stuk of kleine- batch en voor het bewerken van vlakke oppervlakken op grote componenten.
VI. Slijpen-Precisie bereikt door schuren
Bij slijpen wordt gebruik gemaakt van een schuurschijf om een dunne laag materiaal van het werkstukoppervlak te verwijderen.
Werkstukken die bestemd zijn voor het slijpen hebben doorgaans een afschrikking (harding) ondergaan en bezitten een hoge hardheid; aangezien standaard draai- of freesgereedschappen ze niet effectief kunnen snijden, zijn slijpschijven vereist.
Slijpen is een nauwkeurig afwerkingsproces dat een hoge nauwkeurigheid kan bereiken-meestal variërend van IT8 tot IT5 of beter-met oppervlakteruwheidswaarden tussen 1,25 en 0,16 micrometer. Precisieslijpen kan 0,16 tot 0,04 micrometer bereiken, ultra-precisieslijpen 0,04 tot 0,01 micrometer, en spiegelslijpen-kan niveaus onder 0,01 micrometer bereiken.
[Afbeelding]
Hoewel slijpen een hoge nauwkeurigheid biedt, wordt het gekenmerkt door een laag rendement en hoge kosten. Daarom is dit meestal de laatste stap in de bewerkingsvolgorde; De eerste vormgeving wordt uitgevoerd via draaien, frezen of schaven, waarbij een kleine hoeveelheid materiaal (toeslag) overblijft voor de laatste slijpgang.
Samenvatting
Elk van deze zes bewerkingsmethoden heeft zijn eigen specifieke toepassing:
Draaien: de primaire methode voor roterende onderdelen zoals assen, schijven en hulzen.
Frezen: De meest veelzijdige methode, gebruikt voor vlakke oppervlakken, sleuven, tandwieltanden en complexe gebogen oppervlakken.
Boren: wordt gebruikt om nieuwe gaten te maken; het startpunt voor gatbewerking.
Saai: wordt gebruikt om bestaande gaten te vergroten en te verfijnen; biedt een veel hogere nauwkeurigheid dan boren.
Schaven: Gebruikt voor vlakke oppervlakken en rechte sleuven; laag rendement maar geschikt voor grote componenten.
Slijpen: de laatste afwerkingsstap; gebruikt voor materialen met een hoge-hardheid en bereikt de hoogste precisie.
Onderdelen binnen één machine vereisen vaak een combinatie van deze methoden. Een as kan bijvoorbeeld eerst in vorm worden gebracht, vervolgens worden geboord en uiteindelijk wordt de buitendiameter ervan geslepen,-stap-voor-stap door ruwe bewerking, semi-afwerking en afwerking.
Met de vooruitgang van CNC-technologie en intelligente productie worden deze traditionele bewerkingsmethoden opnieuw gedefinieerd. Draai-draaimolenbewerkingscentra kunnen draai- en freesbewerkingen combineren in één enkele machine. Vijf--assige CNC-bewerkingsmachines maken de bewerking van meerdere oppervlakken in één enkele opstelling mogelijk. AI-technologie kan er zelfs voor zorgen dat werktuigmachines autonoom bewerkingstrajecten kunnen optimaliseren, waardoor de afhankelijkheid van de ervaring van ervaren machinisten wordt verminderd. Machines evolueren, maar de fundamentele logica-die bepaalt welke snijmethode moet worden gebruikt voor een specifieke vorm-zal op korte termijn niet veranderen.
