Introductie
Metaalbewerking heeft zich ontwikkeld van traditioneel handmatig metaalsnijden naar microbewerking met lasers. Bewerking is een brede term die verwijst naar een breed scala aan processen en technologieën die bij de productie worden gebruikt.
Het leren van de basisprincipes van metaalbewerking is essentieel voor nieuwe ondernemers en aspirant-leveranciers van metalen onderdelen. Tijdens het bewerkingsproces wordt materiaal van een werkstuk verwijderd. Metaal wordt met behulp van elektrische werktuigmachines in het gewenste ontwerp gevormd om metalen onderdelen of componenten te maken in een verscheidenheid aan toepassingen. Bewerking kan ook op elk bestaand onderdeel, zoals een smeden of een investeringsgietstuk.
In dit artikel leest u meer over het metaalbewerkingsproces, zodat u dit kunt gebruiken om de beste productieprocedures voor uw producten te kiezen en aan de behoeften en voorkeuren van uw klanten te voldoen.
Wat is Bewerking van metaal
Metaalbewerking is een industriële techniek voor het maken van metalen onderdelen, gereedschappen en machines. Het omvat een aantal stappen om de juiste vorm, gatdiameter, maat, textuur en afwerking van het eindproduct te verkrijgen.
Omvat bovendien het gebruik van werktuigmachines om een werkstuk in een specifieke vorm te vormen. Tijdens het productieproces vereisen de meeste, zo niet alle, componenten en metalen onderdelen een vorm van bewerking. Andere materialen, zoals kunststoffen, rubber, hout en papierproducten, worden vaak machinaal bewerkt.
Soorten bewerkingstechnologie
Verbrandingsbewerkingstechnologie
Wat als we u vertelden dat er verschillende vormen van verbrandingsbewerkingstechnologie bestaan? Brand- en laswerktuigmachines worden gebruikt om het werkstuk te verwarmen en vorm te geven. Het is bekend dat ze door verschillende materialen heen branden.
· Lasersnijtechnologie
Lasersnijders smelten, verbranden of verdampen materialen door een hoogenergetische, smalle lichtstraal uit te zenden. Deze methode is ideaal voor het etsen van patronen of het vormen van staal tot een solide kunstwerk. Lasersnijden biedt voordelen zoals een extreme samenstelling en hoogwaardige serviceafwerkingen.
· Zuurstofsnijtechnologie
Om materialen te snijden en weg te smelten, wordt bij dit soort bewerkingen gebruik gemaakt van een combinatie van zuurstof en brandstofgas. Omdat propaan-, waterstof-, benzine- of acetyleenmoleculen uiterst brandbaar zijn, worden ze doorgaans in dit proces gebruikt.
· Plasmasnijtechnologie
Dit hulpmiddel werkt door een plasmastroom in een elektrische boog af te vuren. Als gevolg hiervan worden inerte gassen omgezet in plasma. Als u met plasma werkt, kan het natuurlijk extreem heet aanvoelen.
Erosiebewerkingstechnologie
Hoewel brandend gereedschap warmte gebruikt om extra materiaal te verwijderen, gebruiken erosiemachines elektriciteit of water om materiaal van uw werkstuk te verwijderen.
· Waterstraalsnijtechnologie
Waterstraalsnijders gebruiken een waterstroom onder hoge druk om door een verscheidenheid aan materialen te snijden. Om materialen sneller dan ooit tevoren af te breken, mengt u eenvoudigweg een soort schuurkorrel in de waterstroom. Waterstraalsnijders worden doorgaans gebruikt op materialen die vervormd of beschadigd zijn als gevolg van blootstelling aan hitte.
· Machinetechnologie voor elektrische ontlading
Om kleine kraters te maken, worden elektrische ontladingsbewerkingsgereedschappen gebruikt om elektrische bogen te ontladen. Dit verbetert het tempo van "volledige sneden". Elektrische ontladingsbewerking wordt ook gebruikt in toepassingen die complexe vormen nodig hebben.
Bewerkingsgereedschappen met elektrische ontlading kunnen ook worden gebruikt om door moeilijke materialen te snijden. Bewerkingsgereedschappen met elektrische ontlading beperken het aantal ferrolegeringen door een basismateriaal te gebruiken om elektriciteit te geleiden.
Metaalbewerkingstechnieken
- Draai
- Frezen
- Malen
- Boren
- Boren
- Zagen
- Ruimen
- ECM/EDM
Draai
Draaien is de eenvoudigste machinebewerking, inclusief het stevig vastklemmen van een werkstuk op een draaiende plaat of doorn. Het snijgereedschap wordt tegen het werkstuk gehouden in een bevestiging die op een bewegende slede is gemonteerd terwijl het draait. De slede kan omhoog en omlaag worden bewogen over de lengte van het werkstuk, maar ook dichter bij en verder weg van de middenlijn. Deze eenvoudige bewerkingsmethoden zijn perfect voor het efficiënt verwijderen van grote hoeveelheden materiaal. Een boor die op de losse kop is geïnstalleerd, kan ook nauwkeurige gaten boren langs de middenlijn van het werkstuk.
Op de buitenste cirkel van een rond voorwerp worden draaibanken gebruikt om concentrische vormen te creëren. Veel ronde of cirkelvormige onderdelen worden op een draaibank vervaardigd, waaronder sleuven, ringgroeven, getrapte schouders, interne en externe schroefdraden, cilinders en assen. Ze kunnen ook oppervlakteafwerkingen genereren die bijzonder glad en homogeen zijn.
Frezen
Frezen verschilt van draaien doordat het werkstuk stil blijft terwijl het snijgereedschap op een spil draait. In de meeste gevallen wordt het werkstuk horizontaal vastgehouden in een machinebankschroef die in de X- en Y-richting beweegt. De spil beweegt in de X-, Y- en Z-assen en draagt een verscheidenheid aan snijgereedschappen.
Een molen kan gaten en boringen boren, maar het is het beste om materiaal uit complexere en asymmetrische stukken te verwijderen. Frezen worden gebruikt om vierkante/platte vlakken, inkepingen, afschuiningen, kanalen, profielen, spiebanen en andere kenmerken te maken die hoekafhankelijk zijn. Het merendeel van de bewerkingen op CNC-bewerkingsmachines wordt uitgevoerd door samen frezen en draaien. Snijvloeistof wordt gebruikt om het werkstuk en het snijgereedschap af te koelen, te smeren en metaaldeeltjes weg te spoelen bij alle metaalbewerkingen.
Malen
Slijpen is een bewerkingsproces waarbij met een schurend draaiwiel een kleine hoeveelheid materiaal van een werkstuk wordt verwijderd om een fijne afwerking te verkrijgen. Slijpen kan ook worden gebruikt om het object te textureren of lichte sneden te maken.
· Oppervlakte slijpen
Voor veel toepassingen is een zeer glad oppervlak op metalen voorwerpen van cruciaal belang, en de beste methode om dit te bereiken is met een slijpmachine. De molen bestaat uit een draaiende schijf bedekt met een grove schuurkorrel. Het werkstuk wordt op een tafel gemonteerd en wordt zijdelings heen en weer bewogen onder de slijpschijf of stil gehouden terwijl de schijf draait. Uiteraard kan deze procedure alleen worden toegepast op vlakken die niet worden belemmerd door uitsteeksels die uit het oppervlak steken.
Afhankelijk van het te slijpen materiaal worden verschillende soorten schuurmiddelen gebruikt. Omdat de hitte en mechanische stress van het slijpproces het werkstuk kunnen beschadigen, is het belangrijk om de snelheid en temperatuur van het gereedschap onder controle te houden.
· Cilindrisch slijpen
Oppervlakteslijpen en draaibankdraaien worden in dit proces gebruikt. Een cirkelvormig of cilindrisch slijpwiel wordt normaal gesproken tegen het oppervlak van het werkstuk gedraaid terwijl het stationair wordt gehouden. Op zowel binnen- als buitendiameters kunnen cilindrische slijpmachines worden gebruikt over de gehele lengte van het onderdeel of op gedeeltelijke dieptes.
Deze procedure heeft het voordeel dat uiterst nauwkeurige en exacte toleranties worden verkregen met een zeer gladde oppervlaktetextuur.
· Optisch slijpen
Oppervlakteslijpen en draaibankdraaien worden in dit proces gebruikt. Een cirkelvormig of cilindrisch slijpwiel wordt normaal gesproken tegen het oppervlak van het werkstuk gedraaid terwijl het stationair wordt gehouden. Op zowel binnen- als buitendiameters kunnen cilindrische slijpmachines worden gebruikt over de gehele lengte van het onderdeel of op gedeeltelijke dieptes.
Deze procedure heeft het voordeel dat uiterst nauwkeurige en exacte toleranties worden verkregen met een zeer gladde oppervlaktetextuur.
Boren
Kotteren is het proces waarbij reeds geboorde of gegoten gaten worden vergroot. Lijnkotteren (een van beide uiteinden ondersteund door een kotterbaar), terugtrekkend kotteren (een gat boren in de achterste helft van het werkstuk) en draaibankkotteren zijn allemaal voorbeelden van kotteren (het vergroten van een gat met een enkelpunts snijgereedschap om taps toelopende of vierkante gaten)
Boren kan ook worden genoemd als een methode om eerder gesneden gaten in een werkstuk te vergroten. Boren kan worden gebruikt om de eerste gaten te maken. Bij het boren wordt, in tegenstelling tot bij het boren, gebruik gemaakt van een enkelpunts snij-instrument.
Boren
Boren is een bewerkingsmethode waarbij boortjes worden gebruikt om cilindrische gaten in vaste materialen te maken. Het is een van de belangrijkste bewerkingstechnieken, omdat de gemaakte gaten vaak worden gebruikt om te helpen bij de montage. Boormachines worden het meest gebruikt, maar draaibanken kunnen ook worden gebruikt. Boren is een voorbewerkingsfase in de meeste productieprocessen die resulteert in afgewerkte gaten die vervolgens worden getapt, geruimd, geboord of anderszins worden aangepast om gaten met schroefdraad te produceren of om de afmetingen van de gaten binnen acceptabele toleranties te brengen. Boortjes snijden over het algemeen gaten die groter zijn dan hun nominale grootte en gaten die niet noodzakelijkerwijs recht of rond zijn vanwege de flexibiliteit van de boor en de wens om de weg van de minste weerstand te zoeken. Als gevolg hiervan wordt boren doorgaans gespecificeerd als ondermaats, met bewerking om het gat op de uiteindelijke grootte te krijgen.
De gebruikte boortjes hadden twee spiraalvormige groeven die omhoog liepen in de schacht. De "cannelures" voeren de stukken, of swarf, uit het gat wanneer de boor het materiaal binnengaat. Elk type materiaal heeft een aanbevolen boorsnelheid en voeding.
Zagen
Metalen worden doorgaans gezaagd met behulp van afkortmachines om kortere lengtes te maken van staven, geëxtrudeerde vormen en andere materialen. Bandzagen, zowel verticaal als horizontaal, beitelen het materiaal weg met doorlopende lussen van getande banden. De snelheid van de band varieert afhankelijk van het materiaal, waarbij sommige hogetemperatuurlegeringen een trage 30 fpm vereisen en zachtere materialen zoals aluminium 1000 fpm of meer vereisen. Elektrische ijzerzagen, schuurcirkelzagen en cirkelzagen zijn voorbeelden van andere afkortmachines.
Lasergravure
Lasergraveren is het beste voor zeer nauwkeurige etikettering of markering, omdat het lasertechnologie gebruikt voor permanente markering, flexibiliteit, snelle cyclustijden en integratie in de productielijn. Het is een goedkope methode om metalen voorwerpen te markeren.
Lasertechnologie maakt nauwkeurig metaalstempelen mogelijk via lasergraveren. Het labelen van metalen producten met de juiste serienummers, identiteitscodes, merknamen en modelnummers kan met precisie en uniformiteit worden gedaan met behulp van metalen precisiestempels. Het gebruik van lasertechnologie zal indruk maken op uw klanten en investeerders.
Ruimen
Brootsen wordt onder meer gebruikt voor het maken van vierkante gaten, spiebanen en splinegaten. De broche bestaat uit verschillende tanden die in een vijlachtig patroon zijn geplaatst, waarbij elke tand iets groter is dan de tand ervoor. De broach maakt een reeks diepere sneden terwijl deze door een voorbereid voorloopgat (of voorbij een oppervlak) wordt getrokken of geduwd. Voor het duwbrootsen worden vaak verticale persmachines gebruikt. Trekbrootsen wordt gewoonlijk gedaan met verticale of horizontale apparaten die over het algemeen hydraulisch worden aangedreven. Snijsnelheden voor zeer sterke metalen variëren van 5 tot 50 fpm voor zachtere metalen.
ECM/EDM
· ECM
Elektrochemische bewerking is een soort omgekeerde galvanisering die resulteert in braamvrije gaten met uitstekende oppervlakteafwerkingen. Het werkstuk wordt niet onderworpen aan thermische druk omdat het een koude bewerkingstechniek is.
· EDM
Dit zijn niet-mechanische materiaalverwijderingsmethoden die afhankelijk zijn van corrosieve vonken of chemicaliën. Bij machinale bewerking met elektrische ontlading wordt een vonk van een elektrode via een diëlektrische vloeistof naar het oppervlak van een geleidend werkstuk gestuurd. Met deze technologie kunnen gaten met een kleine diameter, matrijsholten en andere fijne kenmerken worden vervaardigd. De thermische eigenschappen en geleidbaarheid van het metaal, en niet de hardheid, beïnvloeden de ontladingssnelheid.
Bij het kiezen van CNC-snijgereedschappen zijn er de factoren waarmee u rekening moet houden
Materiaal en kenmerken van het werkstuk
Het materiaal van het werkstuk heeft een grote invloed op de gereedschapskeuze. Aluminium, nodulair gietijzer en grijsijzeren gietstukken zijn de meest bewerkte materialen bij Stecker Machine. Voor elk materiaal hebben we favoriete CNC-bewerkingsgereedschappen voor metaalbewerking. Ingenieurs beginnen graag met beproefde, gestandaardiseerde tools, waardoor risico's, inventaris en kosten worden verminderd.
Boren, frezen en tappen worden gebruikt om verschillende onderdelen te bewerken, en standaardgereedschap is beschikbaar voor elk gereedschapstype en materiaal. Stecker biedt bijvoorbeeld drie basisfrezen met een hoekvlak van 90°: één voor het snijden van aluminium, één voor het bewerken van nodulair gietijzer en één voor het bewerken van grijs ijzer. Aluminium heeft de hoogste bewerkbaarheid van deze materialen, daarom heeft aluminium gereedschap hogere normen voor oppervlaktevoeten per minuut (SFM), waardoor het sneller kan werken.
Productievolume
Over het algemeen vereisen projecten met een hoog volume gespecialiseerde, hoogwaardige snijgereedschappen, terwijl projecten met een laag volume meer economisch gereedschap gebruiken. Het komt allemaal neer op schaalvoordelen, waarbij het enorme volume aan te produceren componenten de dure kosten van hoogwaardige, functiespecifieke gereedschappen rechtvaardigt.
Mogelijkheden voor combinaties
Bij CNC-bewerking kunnen gereedschappen met meerdere functies veel geld en tijd besparen. Wanneer meerdere bewerkingen (drie, vier of meer) door één enkel gereedschap kunnen worden uitgevoerd, neemt de cyclusduur toe, terwijl de gereedschapswisseltijd afneemt.
Een goed ontworpen inzetbaar combogereedschap kan bijvoorbeeld op drie verschillende manieren boren en afschuinen, waardoor het werk in één gang met één gereedschap wordt voltooid in plaats van met zes (en zes gangen). Ja, die op maat gemaakte tool met meerdere functies kan u €3,000,- kosten, maar de besparingen stapelen zich snel op om de prijs te dekken, vooral bij een project met een groot volume.
Capaciteit van machines
De meeste snijgereedschappen zijn compatibel met CNC-machines. Dit betekent echter niet altijd dat deze machines het meest efficiënt zijn. Ingenieurs en operators begrijpen dat een machine met een hoger vermogen (met een grotere conus) hen in staat stelt multifunctionele combotools te gebruiken.
Voor kleinere gietstukken zijn geen takels nodig om ze te verplaatsen, terwijl voor grotere gietstukken dat wel het geval is. Het ontwikkelen van een armatuur die twee of drie kleine componenten tegelijk op een grotere machine kan uitvoeren, kan potentieel voor verbeterde efficiëntie bieden. Dit is een illustratie van hoe een enorme machine niet altijd een massale casting impliceert.
Materiaal van het gereedschap
Hetzelfde snijgereedschap kan uit verschillende materialen worden vervaardigd, waarvan sommige duurzamer (en dus duurder) zijn dan andere.
Volhardmetaal is een snijgereedschapsmateriaal dat extreem duurzaam is. Een gereedschap met PCD-tip bereikt daarentegen een ander niveau van duurzaamheid. Het moeilijkste huidige snijgereedschap is PCD, of polykristallijne diamant, dat wordt gemaakt door diamantdeeltjes te sinteren met een metalen bindmiddel.
Een boorgereedschap met PCD-punt heeft een standtijd van ongeveer 4x die van volhardmetalen gereedschap (2,500 stuks versus 10,000), maar kan ook 25% sneller werken. Het kostenverschil tussen de twee (ongeveer $180 voor hardmetaal tegen $960 voor PCD) wordt gecompenseerd door het verschil in productie (hoger spiltoerental, extra voedingssnelheid EN arbeid, installatie en andere besparingen).
Strategie
Ingenieurs ontwerpen doorgaans een best-case scenario (beste gereedschap, agressieve cyclustijden, hoogwaardige bevestiging) en een "Plan B"-scenario bij het bepalen hoe een nieuw project in de werkplaats wordt afgerond (goedkopere gereedschappen, minder krachtige machines, enz.). De verleiding is groot om de kosten laag te houden door een goedkopere oplossing te kiezen, maar dit betekent meestal dat de gereedschappen hieronder lijden.
De fout in dat argument is dat er geen rekening wordt gehouden met mogelijke toolingproblemen, die niet alleen evenveel kosten als het aanvankelijke beste scenario, maar ook de kosten van tijdverspilling aan het project toevoegen.
Ervaring is van onschatbare waarde
Sommige CNC-machinebedrijven hebben meer deskundige medewerkers dan andere. Niets kan tippen aan de kennis die is verzameld tijdens decennia van succesvolle CNC-machineprojecten. Deze koplopers hebben ervaring met het beheren van projecten vanaf het begin tot de voltooiing, en beschikken over de noodzakelijke processen en over veel van de noodzakelijke hulpmiddelen.
Dus, hoe komt een nieuwkomer in een ervaren CNC-machinewerkplaats terecht? Zelfs de beste CNC-opleidingen en -trainingen in het hoger onderwijs leren immers niet hoe je gereedschap moet selecteren. Het is in dit geval een voorbeeld van tribale kennis: vaardigheden die van ingenieur op ingenieur worden doorgegeven, meestal in high-end CNC-machinewerkplaatsen.
Samenvatting
U begrijpt nu beter de verschillende soorten bewerkingen en processen. Bij machinale bewerking worden verschillende apparatuur en processen gebruikt, afhankelijk van het gebruikte werkstuk of materiaal en het gewenste productresultaat. Bij het bewerkingsproces kunnen mechanische, schurende, thermische of chemische manieren worden gebruikt om materiaal te verwijderen om het beste productontwerp en de beste eigenschappen te bereiken.
Begrip van metaalbewerking helpt u plannen, of u nu een beginnende ondernemer bent of iemand die metalen onderdelen wil produceren en leveren voor de automobiel-, elektronica- en andere industrieën. Hoewel er veel te leren valt, kan een gesprek met een professional in metaalbewerking u helpen uw doelen te bereiken.
