Wat is verspanen? – Definitie, proces en tool

Verspanen is een fabricageterm die een breed scala aan technologieën en technieken omvat. Het kan ruwweg worden gedefinieerd als het proces waarbij materiaal van een werkstuk wordt verwijderd met behulp van aangedreven werktuigmachines om het in een bedoeld ontwerp te vormen.

De meeste metalen componenten en onderdelen vereisen enige vorm van bewerking tijdens het fabricageproces. Andere materialen, zoals kunststoffen, rubbers en papierwaren, worden ook vaak vervaardigd door middel van bewerkingsprocessen. Laten we in detail leren wat bewerking is, het proces en het gereedschap en de technologieën die ervoor worden gebruikt.

Wat is bewerken?

Bewerking is een prototyping- en fabricageproces dat de gewenste uiteindelijke vorm creëert door ongewenst materiaal uit een groter stuk materiaal te verwijderen. Bij deze processen wordt een onderdeel opgebouwd door materiaal te verwijderen, dit proces staat ook wel bekend als subtractive manufacturing, in tegenstelling tot additive manufacturing, waarbij een gecontroleerde toevoeging van materiaal wordt toegepast.

Wat het "gecontroleerde" deel van de definitie precies inhoudt, kan variëren, maar het impliceert meestal het gebruik van werktuigmachines.

Verspanen is een onderdeel van de fabricage van veel metalen producten, maar het kan ook worden gebruikt op andere materialen zoals hout, kunststof, keramiek en composietmateriaal. Een persoon die gespecialiseerd is in verspanen, wordt een machinist genoemd.

Een ruimte, gebouw of bedrijf waar machinale bewerking wordt uitgevoerd, wordt een machinewerkplaats genoemd. Veel van de moderne bewerkingen worden uitgevoerd door computer numerieke besturing (CNC), waarbij computers worden gebruikt om de beweging en werking van de molens, draaibanken en andere snijmachines te regelen. Dit verhoogt de efficiëntie, omdat de CNC-machine onbemand draait, waardoor de arbeidskosten voor machinewerkplaatsen worden verlaagd.

Wat zijn de verschillende soorten bewerkingen?

De drie belangrijkste bewerkingsprocessen worden geclassificeerd als draaien, boren en frezen. Andere bewerkingen die in diverse categorieën vallen, zijn onder meer vormgeven, plannen, kotteren, kotteren en zagen. Dit zijn:

• Draaien– Draaien of draaien houdt in dat het werkstuk op een machine wordt gedraaid, terwijl een enkelzijdig snijgereedschap stationair blijft. Het snijgereedschap wordt langzaam parallel aan de rotatie-as van het werkstuk verplaatst, waarbij materiaal wordt verwijderd.
• Boren – Boren resulteert in het creëren van een rond gat door een cilindrisch gereedschap evenwijdig aan de rotatie-as van het werkstuk te draaien. Het gemaakte gat heeft dezelfde diameter als het gebruikte gereedschap.
• Frezen – Frezen is het proces van het verwijderen van materiaal, met behulp van roterende frezen, van een werkstuk in een aanvoerbeweging loodrecht op de rotatie-as van het snijgereedschap. Dit is een van de meest voorkomende vormen van bewerking die tegenwoordig wordt gebruikt.
• Diverse bewerkingen zijn bewerkingen die strikt genomen geen machinale bewerkingen mogen zijn, in die zin dat ze geen spaanproducerende bewerkingen zijn, maar deze bewerkingen worden uitgevoerd op een typische werktuigmachine. Polijsten is een voorbeeld van een diverse bewerking. Polijsten produceert geen spanen, maar kan worden uitgevoerd op een draaibank, frees of kolomboormachine.

Hoe werkt verspanen?

Bij een onafgewerkt werkstuk dat machinaal moet worden bewerkt, moet er materiaal worden weggesneden om een ​​afgewerkt product te maken. Een afgewerkt product zou een werkstuk zijn dat voldoet aan de specificaties die voor dat werkstuk zijn uiteengezet door technische tekeningen of blauwdrukken.

Zo kan het nodig zijn dat een werkstuk een bepaalde buitendiameter heeft. Een draaibank is een werktuigmachine die kan worden gebruikt om die diameter te creëren door een metalen werkstuk te roteren, zodat een snijgereedschap metaal kan wegsnijden, waardoor een glad, rond oppervlak ontstaat dat overeenkomt met de vereiste diameter en oppervlakteafwerking.

Een boor kan worden gebruikt om het metaal in de vorm van een cilindrisch gat te verwijderen. Andere gereedschappen die voor verschillende soorten metaalverwijdering kunnen worden gebruikt, zijn freesmachines, zagen en slijpmachines. Veel van deze zelfde technieken worden gebruikt bij houtbewerking.

Meer recente, geavanceerde bewerkingstechnieken omvatten precisie CNC-bewerking, elektrische ontladingsbewerking (EDM), elektrochemische bewerking (ECM), lasersnijden of waterstraalsnijden om metalen werkstukken vorm te geven.

Bij moderne productontwikkeling wordt machinale bewerking meestal gedaan met behulp van een CNC-machine, wat staat voor Computer Numeric Control. In wezen gebruikt de machine computersoftware om CAD-ontwerpmodellen te maken en gereedschapspaden in kaart te brengen, waardoor de ontwerpen worden omgezet in 3D-bewerkte onderdelen. De CNC kan onderdelen maken van een grote verscheidenheid aan materialen, in verschillende soorten afwerkingen, met toleranties tot op 0,001 inch van massief materiaal.

In tegenstelling tot rapid prototyping, worden onderdelen bewerkt met echte materialen die de dichtheid, afwerking en porositeit van het voltooide ontwerp weerspiegelen. Bewerkte onderdelen kunnen worden gebruikt voor representatieve testen, modellen inclusief glijdende componenten waar wrijving een factor is, en voor afgedichte componenten die 0 ringen en pakkingoppervlakken vereisen.

Nu we weten wat machinale bewerking is en hoe het wordt gedaan, weten we dat machinale bewerking wordt gedaan door bewerkingsgereedschap, dus laten we meer te weten komen over verschillende bewerkingsgereedschappen en hun gebruik.

Wat is bewerkingsgereedschap?

Een werktuigmachine is een machine voor het hanteren of machinaal bewerken van metaal of andere stijve materialen, gewoonlijk door snijden, boren, slijpen, knippen of andere vormen van vervorming. Werktuigmachines gebruiken een soort gereedschap dat het snijden of vormen doet.

Alle werktuigmachines hebben een middel om het werkstuk in te perken en zorgen voor een geleide beweging van de onderdelen van de machine. De relatieve beweging tussen het werkstuk en het snijgereedschap (dat het gereedschapspad wordt genoemd) wordt dus op zijn minst tot op zekere hoogte door de machine gecontroleerd of beperkt, in plaats van volledig "uit de hand" of "uit de vrije hand" te zijn.

Het is een elektrisch aangedreven metaalsnijmachine die helpt bij het beheren van de benodigde relatieve beweging tussen het snijgereedschap en de baan die de grootte en vorm van het baanmateriaal verandert.

De precieze definitie van de term werktuigmachine verschilt per gebruiker, zoals hieronder wordt besproken. Hoewel alle werktuigmachines "machines zijn die mensen helpen dingen te maken", zijn niet alle fabrieksmachines werktuigmachines.

Tegenwoordig worden werktuigmachines meestal anders aangedreven dan door de menselijke spier (bijvoorbeeld elektrisch, hydraulisch of via een lijnschacht), die worden gebruikt om gefabriceerde onderdelen (componenten) te maken op verschillende manieren, waaronder snijden of bepaalde andere soorten vervorming. Met hun inherente precisie maakten werktuigmachines de economische productie van verwisselbare onderdelen mogelijk.

Verschillende soorten bewerkingsgereedschap en technologieën

Soorten bewerkingsgereedschap

Er zijn veel soorten bewerkingsgereedschappen en ze kunnen alleen of in combinatie met andere gereedschappen in verschillende stappen van het productieproces worden gebruikt om de beoogde onderdeelgeometrie te bereiken. De belangrijkste categorieën van bewerkingsgereedschappen zijn:

• Saai gereedschap: Deze worden meestal gebruikt als afwerkingsapparatuur om gaten te vergroten die eerder in het materiaal zijn gesneden.
• Snijgereedschap: Apparaten zoals zagen en scharen zijn typische voorbeelden van snijwerktuigen. Ze worden vaak gebruikt om materiaal met vooraf bepaalde afmetingen, zoals plaatwerk, in een gewenste vorm te snijden.
• Boorgereedschap: Deze categorie bestaat uit tweezijdige roterende apparaten die ronde gaten maken evenwijdig aan de rotatie-as.
• Slijpgereedschap: Deze instrumenten passen een roterend wiel toe om een ​​fijne afwerking te bereiken of om lichte sneden op een werkstuk te maken.
• Frezen: Een frees maakt gebruik van een roterend snijoppervlak met meerdere bladen om niet-ronde gaten te maken of unieke ontwerpen uit het materiaal te snijden.
• Draaigereedschappen: Deze gereedschappen roteren een werkstuk om zijn as, terwijl een snijgereedschap het in vorm vormt. Draaibanken zijn het meest voorkomende type draaiapparatuur.

Soorten verbrandingstechnologieën

Machines voor het lassen en branden gebruiken warmte om een ​​werkstuk te vormen. De meest voorkomende soorten bewerkingstechnologieën voor lassen en branden zijn:

• Lasersnijden: Een lasermachine zendt een smalle, hoogenergetische lichtstraal uit die materiaal effectief smelt, verdampt of verbrandt. CO2- en Nd:YAG-lasers zijn de meest voorkomende typen die worden gebruikt bij machinale bewerking. Het lasersnijproces is zeer geschikt om staal te vormen of patronen te etsen tot een stuk materiaal. De voordelen zijn onder meer hoogwaardige oppervlakteafwerkingen en extreme snijprecisie.
• Oxy-fuel snijden: Deze bewerkingsmethode, ook bekend als gassnijden, maakt gebruik van een mengsel van brandstofgassen en zuurstof om materiaal te smelten en weg te snijden. Acetyleen, benzine, waterstof en propaan dienen vaak als gasmedia vanwege hun hoge ontvlambaarheid. De voordelen van deze methode zijn onder meer een hoge draagbaarheid, een lage afhankelijkheid van primaire stroombronnen en de mogelijkheid om dikke of harde materialen te snijden, zoals stevige staalsoorten.
• Plasmasnijden: Plasmatoortsen vuren een elektrische boog af om inert gas om te zetten in plasma. Dit plasma bereikt extreem hoge temperaturen en wordt met hoge snelheid op het werkstuk aangebracht om ongewenst materiaal weg te smelten. Het proces wordt vaak gebruikt op elektrisch geleidende metalen die een precieze snijbreedte en minimale voorbereidingstijd vereisen.

Soorten erosiebewerkingstechnologieën

Terwijl brandende gereedschappen warmte toepassen om overtollig materiaal te smelten, gebruiken apparaten voor erosiebewerking water of elektriciteit om materiaal van het werkstuk te eroderen. De twee belangrijkste soorten erosiebewerkingstechnologieën zijn:

• Waterstraalsnijden: Dit proces maakt gebruik van een waterstroom onder hoge druk om door materiaal te snijden. Er kan schuurpoeder aan de waterstroom worden toegevoegd om erosie te vergemakkelijken. Waterstraalsnijden wordt meestal gebruikt op materialen die schade of vervorming kunnen oplopen door een door warmte beïnvloede zone.
• Elektrische ontladingsbewerking (EDM): Dit proces, ook bekend als vonkbewerking, maakt gebruik van elektrische vonkontladingen om microkraters te creëren die snel resulteren in volledige sneden. EDM wordt gebruikt in toepassingen die complexe geometrische vormen in harde materialen en met nauwe toleranties vereisen. EDM vereist dat het basismateriaal elektrisch geleidend is, wat het gebruik ervan beperkt tot ijzerlegeringen.

CNC-bewerking

Computergestuurde bewerking (CNC-bewerking) is een computerondersteunde techniek die kan worden gebruikt in combinatie met een breed scala aan apparatuur. Het vereist software en programmering, meestal in de G-codetaal, om een ​​bewerkingsgereedschap te begeleiden bij het vormgeven van het werkstuk volgens vooraf ingestelde parameters.

In tegenstelling tot handmatig geleide methoden, is CNC-bewerking een geautomatiseerd proces. Enkele van de voordelen zijn:

• Hoge productiecycli: Zodra de CNC-machine correct is gecodeerd, heeft deze meestal minimaal onderhoud of stilstand nodig, waardoor een snellere productiesnelheid mogelijk is.
• Lage fabricagekosten: Vanwege de omloopsnelheid en de lage handmatige arbeidsvereisten, kan CNC-bewerking een kostenefficiënt proces zijn, met name voor grote productieruns.
• Uniforme productie: CNC-bewerking is doorgaans nauwkeurig en levert een hoge mate van ontwerpconsistentie tussen de producten op.

Precisiebewerking

Elk bewerkingsproces dat ongebruikelijk kleine snijtoleranties vereist (tussen 0,013 mm en 0,0005 mm, als vuistregel) of oppervlakteafwerkingen die fijner zijn dan 32T, kan worden beschouwd als een vorm van precisiebewerking. Net als CNC-bewerking kan precisiebewerking worden toegepast op een groot aantal fabricagemethoden en gereedschappen.

Factoren zoals stijfheid, demping en geometrische nauwkeurigheid kunnen de nauwkeurigheid van de snede van een precisiegereedschap beïnvloeden. Bewegingscontrole en het vermogen van de machine om te reageren met hoge voedingssnelheden zijn ook belangrijk bij precisiebewerkingstoepassingen.

Wat zijn de voordelen van machinale bewerking?

Er zijn verschillende voordelen van machinale bewerking:

1. Betrouwbaarheid

Het bewerkingsproces vindt continu plaats zonder storing, ongeacht de tijd of dag van de week. De chips en de grondstoffen worden omgezet in afgewerkte producten en als hoogwaardige gereedschappen op de markt gebracht. Storingen zijn zeer minimaal omdat ze kunnen optreden wanneer onderhoud nodig is of tijdens een reparatie. Machines werken betrouwbaar; het maakt niet uit of het een weekdag, weekend of feestdag is.

2. Vereist minder menselijke arbeid

Door de technologische ontwikkeling is de bewerking in de maakindustrie geautomatiseerd. Het proces wordt voornamelijk gecontroleerd door computers of robots die meestal de productiekosten verlagen door menselijke arbeid te elimineren. Tijdens de gecontroleerde materiaaltoevoeging vereist het proces minimale supervisie en toezicht voor onderhoudsdoeleinden.

3. Hoge productie

Het proces zorgt voor een hoge productiviteit omdat ze over het algemeen een enorme hoeveelheid werk doen, zoals boren, betere oppervlakteafwerking, frezen en spinnen in een relatief korte periode.

4. Identieke producten

De afgewerkte producten, zoals de snijmetalen, zijn homogeen en vertonen ondanks het hoge productietempo weinig tot geen fouten. Als gevolg hiervan worden de producten verkoopbaar dankzij hun verbeterde kwaliteit.

5. Verhoog de winst en verminder inspanningen

Een andere goede reden waarom u uw metalen apparaten moet bewerken, is om de winst te vergroten en de inspanningen te verminderen. Sommige mensen vragen zich misschien af:hoe verhoudt machinale bewerking zich tot hogere winsten? Het feit is dat machinale bewerking apparaten een beetje duur maakt, maar het is aan de andere kant zeer voordelig.

Met een metaal dat een bewerking heeft ondergaan, verlaagt u niet alleen de productiekosten, maar bespaart u ook veel tijd en moeite. Ondanks dit voordeel is het altijd aan te raden om er een aan te schaffen, om zeker te weten of de machine in orde is en tijdens het werken foutloos is.

6. Verbeterde efficiëntie

Bewerking is een van de beste manieren om de efficiëntie van uw metalen te verhogen. Bij het bewerken van de metalen zijn ze altijd uitgerust met interne kwaliteitswaarborgdetectoren. Dit brengt veel efficiëntie met zich mee in termen van het verhogen van de productiesnelheid van de metalen en zorgen voor een goed gebruik van grondstoffen.

Bovendien wordt machinale bewerking altijd beschouwd als een opmerkelijke manier om te zorgen voor hoge normen voor metaalbewerking en fabricage van onderdelen. Meer om de efficiëntie te verhogen, wordt machinale bewerking beschouwd als een van de manieren om de uitgaven te verlagen.

Dit komt door het vermogen om de verbruikskosten te verlagen; daarom, het verminderen van geldverspilling. Kortom, het vermindert de uitgaven; dus, wat bijdraagt ​​aan de voordelen van het uitvoeren van het bewerkingsproces.

7. Verhoogde nauwkeurigheid

De meeste metalen die worden bewerkt, worden gebruikt in de verwerkende industrie. Dit omvat plaatsen die handmatige draai- en freesprocessen vereisen. Ze kunnen ook worden gebruikt in de zorgsector, maar het punt dat u hier moet opmerken, al deze sectoren brengen veel nauwkeurigheden met zich mee.

Hierop veranderen ze in metalen die vanwege hun nauwkeurigheidsniveau machinaal zijn bewerkt. Dit is een duidelijk bewijs van hoe verspanen essentieel is om een ​​grotere nauwkeurigheid van uw metalen te garanderen, wat zich vertaalt in nauwkeurigheid bij het voltooien van uw taken.