Typen en classificatie van bewerkingsprocessen | Productiewetenschap

Dit artikel werpt licht op de soorten bewerkingsprocessen. De soorten zijn:- 1. Vormgeven en Plannen 2. Draaien en kotteren 3. Boren en 4. Frezen. Het is noodzakelijk om enige kennis te hebben van de feitelijke bewerkingen en hun analyses. In dit artikel zullen we niet ingaan op de extreme technologische details en alle mogelijke soorten bewerkingen, maar we zullen ons alleen bezighouden met de meest basale en veelvoorkomende bewerkingen.

Soorten bewerkingsproces # 1. Vormgeving en Planning:

De basisaard van het materiaalverwijderingsproces is in beide gevallen hetzelfde. Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat bij het vormgeven de primaire (snij)beweging aan het gereedschap wordt gegeven en de voeding aan het werkstuk, terwijl het bij de planning slechts het tegenovergestelde.

Het snijden is intermitterend van aard en vindt plaats tijdens de voorwaartse slag. Tijdens het terugbrengen van het gereedschap (of de job, al naar gelang het geval) wordt de aanvoerbeweging uitgevoerd wanneer er geen snijactie is. Figuur 4.34 toont enkele details van de snijzone.

Bij een daadwerkelijke snijbewerking zijn de belangrijkste parameters de slagen per tijdseenheid (N), slaglengte (S), snelle retourverhouding (R) (verplaatsing / slag), snedediepte ( d), en de gereedschapshoeken. Om deze parameters om te zetten in de basisbewerkingsparameters, zou het voldoende zijn om Fig. 4.34 te bekijken, die een doorsnede toont.

Er moet aan worden herinnerd dat in het algemeen niet wordt voldaan aan de voorwaarde van orthogonale bewerking, maar we zullen het proces behandelen door aan te nemen dat de mechanica van orthogonale bewerking van toepassing is. Wat het stroomverbruik betreft, zijn de resultaten niet erg onnauwkeurig. De ongesneden dikte en de breedte van de snede worden gegeven door de relaties –

Waarbij Ψ de primaire hoofdsnijhoek is. De hellingshoek blijkt α te zijn (ook wel normale hellingshoek genoemd) in de doorsnede (Fig. 4.34). In figuur 4.35 zijn de snij- en stuwkrachtcomponenten van de kracht weergegeven.

De snijcomponent F_C handelt tegen v en F_T werkt loodrecht op het transiënte oppervlak. F_T kan weer worden opgelost in twee componenten, namelijk F_f (feedcomponent) en F_n (onderdeel loodrecht op het bewerkte oppervlak), als –

De verspaningssnelheid wordt gegeven door LdƒN, waarbij L de lengte van het werk is en N het aantal snijslagen per tijdseenheid. De zaagtijd is ook te achterhalen als de breedte (B) van het werk, de totale diepte waarmee het werkoppervlak moet worden verlaagd (H), de zaagdiepte (d), de voeding (ƒ) en de snijslag per tijdseenheid (N) worden gegeven. De totale tijd –

Soorten bewerkingsprocessen # 2. Draaien en saai:

Draaien is een van de meest voorkomende bewerkingen. Door deze bewerking worden in het algemeen omwentelingsoppervlakken geproduceerd, hoewel de vlakke oppervlakken worden geproduceerd door vlakdraaien. Alle draaibewerkingen worden op draaibanken gedaan. De belangrijkste soorten draaibewerkingen zijn - (i) draaien van cilindrische en getrapte cilindrische oppervlakken, (ii) draaien van taps toelopende en gebogen omwentelingsoppervlakken, (iii) draaien van schroefdraad, en (iv) vlakdraaien en afsteken. Wanneer een inwendig oppervlak wordt bewerkt, staat de bewerking algemeen bekend als kotteren.

De kotterbewerkingen kunnen ook worden uitgevoerd voor het produceren van verschillende soorten interne omwentelingsoppervlakken. We zullen hier de mechanica van een eenvoudige draaibewerking bespreken. Dit kan vervolgens worden uitgebreid tot de verschillende andere speciale operaties wanneer dat nodig is. Figuur 4.37a toont een eenvoudige draaibewerking. Het gereedschap dat voor een dergelijke bewerking wordt gebruikt, wordt gewoonlijk een gereedschap met één punt genoemd.

De gedetailleerde geometrie van deze bewerking wordt geïllustreerd in Fig. 4.37b. Afbeelding 4.38 toont de verschillende aanzichten en hoeken van een enkelpunts draaigereedschap. De parameters in de bijbehorende basisbewerking kunnen worden gevonden als –

Waarbij Ψ de hoek van de zijsnijkant is. De normale spaanhoek α kan worden gevonden wanneer de gereedschapshoeken zijn gespecificeerd. In het algemeen is niet voldaan aan de voorwaarde van orthogonaliteit, maar om de discussie binnen het bestek van deze tekst te houden, zullen we orthogonale bewerking aannemen. De snijsnelheid wordt gegeven als –

Waarbij N het aantal baanomwentelingen per tijdseenheid is en D de baandiameter is. Aangezien de snedediepte d erg klein is in vergelijking met D, mag worden aangenomen dat de snijsnelheid constant is over de hele snedebreedte en gelijk is aan de waarde die wordt gegeven door vergelijking (4.41). Om te voldoen aan de voorwaarde van orthogonale bewerking, moet de snijkant loodrecht op de snelheidsvector staan, en het kan gemakkelijk worden aangetoond dat de voorwaarde waaraan moet worden voldaan door de gereedschapshoeken is –

Typ # 3. Boren:

De meest voorkomende bewerking voor het maken van gaten is boren en dit wordt meestal uitgevoerd met behulp van een spiraalboor. In tegenstelling tot vormen en draaien, zijn hier twee belangrijke snijkanten bij betrokken. Figuur 4.41 toont een booroperatie.

Als de totale voortgang van de boor per omwenteling (de voedingssnelheid) ƒ is, dan is het aandeel van elke snijkant ƒ/2 omdat elke lip de ongesneden laag krijgt waarvan het bovenoppervlak is afgewerkt door de andere lip 180° vooruit (tijdens 180° rotatie is de verticale verplaatsing van de boor ƒ/2). De ongesneden dikte t₁ en de snijbreedte w worden gegeven als –

r is de straal van het punt op de snijkant waar de normale hellingshoek wordt geëvalueerd, D de nominale diameter van de boor, β de halve punthoek (Fig. 4.41b), en Ψ de spiraalhoek (Fig. 4.42).

Tabel 4.12 geeft de typische waarden van de boorhoeken en parameters.

Opgemerkt moet worden dat bij het boren de variaties in snijsnelheid en andere parameters langs de snijkant merkbaar zijn en dat het hele fenomeen zeer complex is. Al onze berekeningen zijn echter gebaseerd op het middelpunt van elke snijkant. Het effect van alle krachten die op de boor werken (Fig. 4.43) kan worden weergegeven door een weerstandskoppel M en een stuwkracht F. De actie aan de beitelrand is niet echt een snijactie; het is eerder een manier om als een wig in het materiaal te duwen. Maar het effect van de beitelrand op het koppel is verwaarloosbaar, net als op de rotatie-as.

De bijdrage van de beitelrand aan de ontwikkeling van de stuwkracht is aanzienlijk. De totale stuwkracht F kan worden uitgedrukt als –

Soorten bewerkingsprocessen # 4. Frezen:

Frezen is misschien wel de meest veelzijdige bewerkingsbewerking en de meeste vormen kunnen door deze bewerking worden gegenereerd. Het is vooral onmisbaar voor het bewerken van de onderdelen zonder rotatiesymmetrie. In tegenstelling tot draai-, vorm- en boorgereedschappen heeft het freesgereedschap een groot aantal snijkanten. De as waarop het mes is gemonteerd, is algemeen bekend als het prieel.

De freesbewerkingen kunnen in twee hoofdgroepen worden ingedeeld, namelijk – (i) horizontaal frezen en (ii) verticaal frezen. Bij de horizontale freesbewerking is de freesas horizontaal. Figuur 4.44 toont enkele veelvoorkomende horizontale freesbewerkingen. Horizontaal frezen kan opnieuw in twee groepen worden verdeeld, afhankelijk van de relatieve snij- en voedingsbewegingen. Wanneer de opstelling is zoals getoond in Fig. 4.45a, wordt de bewerking frezen genoemd.

Als het snijden en de aanvoerbeweging in dezelfde richting zijn (Fig. 4.45b), wordt de bewerking neerwaarts frezen genoemd. Aangezien bij neerwaarts frezen de neiging bestaat dat het werk in de frees wordt gesleept, is omhoog frezen veiliger en wordt dit vaak gedaan. Downfrezen resulteert echter in een betere oppervlakteafwerking en een langere standtijd. Wanneer de snijkanten spiraalvormig zijn, verloopt de snijbewerking soepeler en wordt een betere afwerking verkregen. Dit komt door de geleidelijke inschakeling van de snijkant.

De snijas is verticaal en loodrecht (in het algemeen) op het werkoppervlak bij verticaal frezen. Het schema van spaanvorming tijdens het frezen van vlakke platen met een rechte frees wordt uitgelegd in Fig. 4.47a. De frees heeft een diameter D en de opgegeven snedediepte is d. Wanneer gefreesd wordt met een rechte snijkant, is de bewerking orthogonaal en is de kinematica van de spaanvorming zoals weergegeven in Fig. 4.47b.

Aangezien alle snijkanten deelnemen aan de bewerking, wordt een studie van het proces vergemakkelijkt door de werking van slechts een enkele tand te beschouwen. Als ƒ de voedingssnelheid van de tafel is in mm/min, dan is de effectieve voeding per tand in mm ƒ/(NZ), waarbij N het toerental van de frees is en Z het aantal tanden in de frees.

De materiaalverwijderingssnelheid per breedte-eenheid van de job wordt gegeven door ƒd. Uit Fig. 4.47b is duidelijk te zien dat de dikte van het ongesneden materiaal voor de snijrand geleidelijk toeneemt, tot een maximum nabij het oppervlak, en dan weer snel tot nul daalt. Als de invoersnelheid klein is in vergelijking met de omtreksnelheid van de snijplotter, dan –

Dus de snijkrachtcomponenten F_C en F_T (getoond in Fig. 4.48) verandert niet alleen in richting, maar ook in grootte als de snijkant langs het snijoppervlak beweegt.

Het is duidelijk dat bij het snijden met een rechte frees er geen component is van de snijkracht langs de snijas. De gemiddelde ongesneden dikte kan worden genomen als de helft van de maximale waarde. Dus –

De gemiddelde waarden van F_C en F_T kan bij benadering worden bepaald met behulp van deze waarde van ongesneden dikte. Sinds F_T werkt in radiale richting, het produceert geen koppel en het askoppel is alleen te danken aan de component F_C . Het koppel M als gevolg van één snijtand is dus F_C (d/2) en varieert ongeveer als F_c . Afbeelding 4.49 toont de variatie van het askoppel (M) met asrotatie voor de werking van slechts één enkele tand.

Om het totale koppel (M̅) te krijgen, moeten de momenten die door alle tanden worden veroorzaakt, correct worden gesuperponeerd. Dit leidt tot drie verschillende mogelijkheden, namelijk- (i) β <2π / Z, (ii) β =2π / Z, en (iii) β> 2π / Z. Figuur 4.50a toont de drie verschillende mogelijkheden; het askoppel dat met elk van deze overeenkomt, wordt getoond in Fig. 4.50b. Uit Fig. 4.50 blijkt dat bij een rechte snijkop de kracht en het doornkoppel scherpe variaties hebben die trillingsproblemen kunnen veroorzaken.

Wanneer een spiraalvormige frees wordt gebruikt, begint en eindigt het contact tussen de snijkant en het werkstuk geleidelijk. Hier zijn het askoppel als gevolg van een enkele tand en het totale koppel van het type dat wordt getoond in Fig. respectievelijk 4.51a en 4.51b. Het bewerkingsvermogen kan worden berekend door het product te nemen van de assnelheid en het gemiddelde totale askoppel. De gemiddelde stuwkracht kan worden geacht te werken langs de middelste radiale lijn van de contactboog van het werkstuk.