Bewerken uitgelegd: definitie, proces en essentiële gereedschappen

Bewerken is een productieterm die een breed scala aan technologieën en technieken omvat. Het kan ruwweg gedefinieerd worden als het proces van het verwijderen van materiaal van een werkstuk met behulp van aangedreven machinegereedschappen om het in een beoogd ontwerp te vormgeven.

De meeste metaalcomponenten en onderdelen vereisen een of andere vorm van bewerken tijdens het productieproces. Andere materialen, zoals kunststoffen, rubberen, en papiergoederen, worden ook veelvuldig geproduceerd door bewerkingsprocessen. Laten we in detail leren wat bewerken is, het proces, en de gereedschappen en technologieën die ervoor gebruikt worden.

Wat is bewerken?

Bewerken is een prototyping- en productieproces dat de gewenste eindvorm creëert door ongewild materiaal van een groter stuk materiaal te verwijderen. In deze processen wordt een onderdeel gebouwd door materiaal te verwijderen, dit proces wordt ook wel subtractieve productie genoemd, in tegenstelling tot additieve productie, waarbij een gecontroleerde toevoeging van materiaal wordt gebruikt.

Precies wat het "gecontroleerde" deel van de definitie impliceert kan variëren, maar het impliceert meestal het gebruik van machinegereedschappen.

Bewerken is een onderdeel van de productie van veel metaalproducten, maar het kan ook op andere materialen worden toegepast zoals hout, kunststof, keramiek, en composietmateriaal. Een persoon die gespecialiseerd is in bewerken, wordt een werkwerker genoemd.

Een ruimte, gebouw, of bedrijf waar bewerken gedaan wordt, heet een werkplaats. Veel van de moderne bewerking wordt uitgevoerd door computernumerieke besturing (CNC), waarbij computers gebruikt worden om de beweging en bediening van freesbanken, draaibanken, en andere snijmachines te controleren. Dit verhoogt de efficiëntie, aangezien de CNC-machine bemanningsloos draait, dus arbeidskosten voor werkplaatsen verlaagt.

Wat zijn de verschillende typen bewerken?

De drie hoofd bewerkingsprocessen zijn geclassificeerd als draaien, boren, en frezen. Andere operaties die in diverse categorieën vallen, omvatten slepen, plannen, uitboren, brochen, en zagen. Ze zijn:

• Draaien– Draaien of draaibanken omvat het roteren van het werkstuk op een machine, terwijl een eenzijdig snijgereedschap stationair blijft. Het snijgereedschap wordt langzaam parallel aan de rotatie-as van het werkstuk bewogen, materiaal verwijderend terwijl het gaat.
• Boren – Boren resulteert in het creëren van een rond gat door een cilindervormig gereedschap parallel aan de rotatie-as van het werkstuk te roteren. Het gecreëerde gat is gelijk in diameter aan het gebruikte gereedschap.
• Frezen – Frezen is het proces van het verwijderen van materiaal, met behulp van roterende snijters, van een werkstuk in een voedingsbeweging loodrecht op de rotatie-as van het snijgereedschap. Dit is een van de meest voorkomende vormen van bewerken die vandaag gebruikt wordt.
• Diverse operaties zijn operaties die strikt genomen geen bewerkingsoperaties zijn in die zin dat ze mogelijk geen span producerende operaties zijn, maar deze operaties worden op een typische machinegereedschap uitgevoerd. Glanspolijsten is een voorbeeld van een diverse operatie. Glanspolijsten produceert geen span maar kan op een draaibank, freesbank, of boormachine uitgevoerd worden.

Hoe werkt bewerken?

Een onafgewerkt werkstuk dat bewerking vereist, moet een deel materiaal weggesneden krijgen om een afgerond product te creëren. Een afgerond product zou een werkstuk zijn dat voldoet aan de specificaties die voor dat werkstuk vastgelegd zijn in technische tekeningen of blauwdrukken.

Bijvoorbeeld, een werkstuk kan vereist zijn om een specifieke buitendiameter te hebben. Een draaibank is een machinegereedschap dat gebruikt kan worden om die diameter te creëren door een metalen werkstuk te roteren zodat een snijgereedschap metaal kan afsnijden, wat een gladde, ronde oppervlakte creëert die overeenkomt met de vereiste diameter en oppervlakteafwerking.

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

Meer recente, geavanceerde bewerkingstechnieken omvatten precisie CNC-bewerking, elektrische ontladingsbewerking (EDM), electro-chemische bewerking (ECM), lasersnijden, of waterstraalsnijden om metaalwerkstukken te vormgeven.

In moderne productontwikkeling, wordt bewerken meestal gedaan met een CNC-machine, wat staat voor Computer Numerieke Besturing. In essentie gebruikt de machine computersoftware om CAD-ontwerpmodellen te nemen en gereedschappaden uit te stippelen, de ontwerpen om te zetten in 3D-gebeoordeelde onderdelen. De CNC kan onderdelen maken van een breed scala aan materialen, in varierende typen afwerkingen, met tolerantiën gecreëerd tot de dichtstbijzijnde 0,025 mm van vast materiaal.

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

Nu we weten wat bewerken is en hoe het gedaan wordt, weten we dat bewerken gedaan wordt met bewerkingsgereedschappen, dus laten we leren over verschillende bewerkingsgereedschappen en hun toepassingen.

Wat is een bewerkingsgereedschap?

Een machinegereedschap is een machine voor het hanteren of bewerken van metaal of andere starre materialen, meestal door snijden, boren, slijpen, scheren, of andere vormen van vervorming. Machinegereedschappen emploeren een of ander gereedschap dat het snijden of vormgeven doet.

Alle machinegereedschappen hebben een of ander middel om het werkstuk te constrangeren en bieden een geleide beweging van de onderdelen van de machine. Dus, de relatieve beweging tussen het werkstuk en het snijgereedschap (wat de toolpath genoemd wordt) wordt gecontroleerd of geconstringeerd door de machine tot ten minste een mate, in plaats van volledig "vrije hand" of "vrije hand".

Het is een aangedreven metaalsnijmachine die helpt bij het managen van de benodigde relatieve beweging tussen het snijgereedschap en het werk dat de grootte en vorm van het werkstukmateriaal verandert.

De precieze definitie van het term machinegereedschap varieert onder gebruikers, zoals hieronder besproken. Terwijl alle machinegereedschappen "machines zijn die mensen helpen om dingen te maken", zijn niet alle fabriekmachines machinegereedschappen.

Vandaag de dag worden machinegereedschappen typisch aangedreven anders dan door de menselijke spier (bijv., elektrisch, hydraulisch, of via lijnaandrijving), gebruikt om gefabriceerde onderdelen (componenten) te maken op verschillende manieren die snijden of bepaalde andere soorten vervorming omvatten. Met hun inherentie precisie, maakten machinegereedschappen de economische productie van uitwisselbare onderdelen mogelijk.

Verschillende typen bewerkingsgereedschappen en technologieën

Typen bewerkingsgereedschappen

Er zijn veel typen bewerkingsgereedschappen, en ze kunnen alleen of in combinatie met andere gereedschappen op verschillende stappen van het productieproces gebruikt worden om de beoogde deelgeometrie te bereiken. De hoofdcategorieën van bewerkingsgereedschappen zijn:

• Uitboorgereedschappen: Deze worden typisch gebruikt als afwerkingsapparatuur om eerder in het gemaakte gat te vergroten.
• Snijgereedschappen: Apparaten zoals zagen en scharen zijn typische voorbeelden van snijimplementen. Ze worden vaak gebruikt om materiaal met vooraf bepaalde afmetingen, zoals plaatmetaal, in een gewenste vorm te snijden.
• Boorgereedschappen: Deze categorie bestaat uit tweezijdig roterende apparaten die ronde gaten parallel aan de rotatie-as creëren.
• Slijpgereedschappen: Deze instrumenten passen een roterend wiel toe om een fijne afwerking te bereiken of lichte sneden op een werkstuk te maken.
• Freesgereedschappen: Een freesgereedschap gebruikt een roterend snijoppervlak met meerdere messen om niet-cirkelvormige gaten te maken of unieke ontwerpen uit het materiaal te snijden.
• Draaigereedschappen: Deze gereedschappen roteren een werkstuk op zijn as terwijl een snijgereedschap het vormgeeft om een vorm te maken. Draaibanken zijn het meest voorkomende type draaiapparatuur.

Typen brandende bewerkingstechnologieën

Lassen en brandende machinegereedschappen gebruiken hitte om een werkstuk te vormgeven. De meest voorkomende typen lassen en brandende bewerkingstechnologieën omvatten:

• Lasersnijden: Een lasermachine emiteert een smalle, hoog-energetische lichtstraal die effectief smelt, verdampt, of brandt materiaal. CO2 en Nd:YAG lasers zijn de meest voorkomende typen gebruikt in bewerking. Het lasersnijproces is goed geschikt voor het vormgeven van staal of het etsen van patronen in een stuk materiaal. De voordelen omvatten hoge-kwaliteit oppervlakteafwerkingen en extreme snijprecisie.
• Oxy-fuel snijden: Ook bekend als gassnijden, gebruikt deze bewerkingsmethode een mengsel van brandgassen 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 omvatten hoge draagbaarheid, lage afhankelijkheid van primaire energiebronnen, en de mogelijkheid om dikke of harde materialen te snijden, zoals robuuste staalkwaliteiten.
• Plasma snijden: Plasmapistoelen vuren een elektrische boog af om inert gas in plasma te transformeren. Dit plasma bereikt extreem hoge temperaturen en wordt met hoge snelheid op het werkstuk toegepast om ongewild materiaal weg te smelten. Het proces wordt vaak gebruikt op elektrisch geleidende metalen die een nauwkeurige snijbreedte en minimale voorbereidingstijd vereisen.

Typen erosieve bewerkingstechnologieën

Terwijl brandende gereedschappen hitte toepassen om overbodige voorraad te smelten, gebruiken erosieve bewerkingsapparaten water of elektriciteit om materiaal van het werkstuk af te eroderen. De twee hoofdtypen erosieve bewerkingstechnologieën zijn:

• Waterstraalsnijden: Dit proces gebruikt een hoogdruk waterstraal om door materiaal te snijden. Afschuimend poeder kan aan de waterstraal toegevoegd worden om erosie te faciliteren. Waterstraalsnijden wordt typisch gebruikt op materialen die schade of vervorming kunnen lijden van een hitte-beïnvloede zone.
• Elektrische ontladingsbewerking (EDM): Ook bekend als vonkbewerking, gebruikt dit proces elektrische boogontladingen om micro-krater te creëren die snel resulteren in complete sneden. EDM wordt gebruikt in toepassingen die complexe geometrische vormen in harde materialen en bij nauwe tolerantiën vereisen. EDM vereist dat het basismateriaal elektrisch geleidend is, wat het gebruik beperkt tot ferrollegeringen.

CNC-bewerking

Computernumerieke besturing bewerking (CNC-bewerking) is een computer-ondersteunde techniek die in combinatie met een breed scala aan apparatuur kan worden gebruikt. Het vereist software en programmeren, meestal in de G-code taal, om een bewerkingsgereedschap te sturen bij het vormgeven van het werkstuk volgens vooraf ingestelde parameters.

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

• Hoge productiecycli: Eenmaal de CNC-machine correct gecodeerd, heeft het meestal minimaal onderhoud of downtime nodig, wat toelaat voor een snellere productiesnelheid.
• Lage productiekosten: Vanwege de omsetsnelheid en lage handmatige arbeidsvereisten, kan CNC-bewerking een kostenefficiënt proces zijn, met name voor hoge-volume productieruns.
• Uniforme productie: CNC-bewerking is typisch precies en levert een hoog niveau van ontwerpconsistentie onder zijn producten op.

Precisie bewerking

Elk bewerkingsproces dat ongewone kleine slijptolerantiën vereist (tussen 0,013 mm en 0,0005 mm, als vuistregel) of oppervlakteafwerkingen fijner dan 32T, kan als een vorm van precisie bewerking beschouwd worden. Net als CNC-bewerking, kan precisie bewerking toegepast worden op een breed aantal fabricatiemethoden en gereedschappen.

Factoren zoals stijfheid, demping, en geometrische nauwkeurigheid kunnen de exactheid van een precisie gereedschapssnede beïnvloeden. Bewegingscontrole en het vermogen van de machine om te reageren op hoge voedersnelheden zijn ook belangrijk in precisie bewerkingsapplicaties.

Wat zijn de voordelen van bewerken?

Er zijn verschillende voordelen van bewerken:

1. Betrouwbaarheid

Het bewerkingsproces vindt continu plaats zonder enige storing ongeacht de tijd of dag van de week. De spanen en de grondstoffen worden omgezet in afgeronde producten en op de markt gebracht als hoogwaardige gereedschappen. Storingen zijn erg minimaal aangezien ze kunnen optreden wanneer onderhoud vereist is of tijdens een reparatie. Machines werken betrouwbaar; het maakt niet uit of het een werkdag, weekend, of feestdag is.

2. Vereist minder menselijke arbeid

Vanwege de technologische ontwikkeling, is bewerken in productiegeautomatiseerd. Het proces wordt voornamelijk gecontroleerd door computers of robots die meestal productiekosten verlagen door menselijke arbeid te elimineren. Tijdens de gecontroleerde materiaaltoevoeging, vereist het proces minimaal toezicht en oversight voor onderhoudsdoeleinden.

3. Hoge productie

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

4. Identieke producten

De afgeronde producten, zoals de gesneden metalen, zijn homogeen en hebben heel weinig of geen fouten ondanks de hoge productiesnelheid. Als resultaat worden de producten verhandelbaar vanwege hun verbeterde kwaliteit.

5. Verhoog winst en verminder inspanning

Een andere geweldige reden waarom je je metaalapparaten moet bewerken is om de winst te verhogen en de inspanning te verminderen. Sommige mensen kunnen zich afvragen, hoe bewerken gerelateerd is aan verhoogde winst? Het feit is dat bewerken apparaten iets duurder maakt, maar het is, aan de andere kant, erg gunstig.

Met een metaal dat bewerkt is, zal je niet alleen de productiekosten verlagen, maar het zal ook veel van je tijd en inspanning besparen. Ondanks dit voordeel, is het altijd raadzaam, als je er een wilt kopen, om zeker te zijn dat de machine goed is en of het foutloos werkt.

6. Verbeterde efficiëntie

Bewerken is een van die beste manieren die kunnen helpen de efficiëntie op je metalen te verhogen. Wanneer de metalen bewerkt worden, zijn ze altijd uitgerust met interne kwaliteitsborgingsdetectoren. Dit brengt veel efficiëntie mee in termen van het verhogen van de productiesnelheid van de metalen en het garanderen van goed gebruik van grondstoffen.

Daarnaast wordt bewerken altijd beschouwd als een opmerkelijke manier om hoge standaarden van metaalbewerking en onderdeelfabricatie te waarborgen. Naast verhoogde efficiëntie, wordt bewerken beschouwd als een van de manieren om uitgaven te verlagen.

Dit is vanwege het vermogen om de verbruikskosten te verlagen; daardoor geldverspilling te reduceren. Kortom, het verlaagt uitgaven; dus, toevoegend aan de voordelen van het uitvoeren van het bewerkingsproces.

7. Verhoogde nauwkeurigheid

De meeste metalen die bewerkt worden, worden gebruikt in de productie-industrie. Dit omvat plekken die handmatig draaien en frezen vereisen. Ze kunnen ook in de gezondheidszorgsector gebruikt worden, maar het punt dat je moet onthouden, al deze sectoren betreffen veel nauwkeurigheid.

Op dit punt, veranderen ze in metalen die bewerkt zijn vanwege hun nauwkeurigheidsniveau. Dit is duidelijk bewijs van hoe bewerken essentieel is in het garanderen van verhoogde nauwkeurigheid op je metalen, wat vertaalt naar nauwkeurigheid in het voltooien van je taken.