Broaching Uitgelegd: Proces, Toepassingen en Types

Wat is Broaching?

Broaching is een bewerkingsproces waarbij een scherp, gehard, getand gereedschap materiaal van een werkstuk verwijdert op een consistente, continue en nauwkeurige manier. Het broaching-proces gebruikt een gereedschap met verhoogde tanden van verschillende groottes die precies een gespecificeerd hoeveelheid materiaal wegsnijden met elke pas over het werkstuk.

Bij broaching beweegt het multi-snijgereedschap terwijl het werkstuk statisch blijft, of het werkstuk beweegt terwijl het gereedschap statisch is. In sommige gevallen kan er relatieve rotatie zijn tussen het gereedschap en het werkstuk. Het broaching-proces kan intern zijn door het centrum van het werkstuk of extern over het oppervlak van het werkstuk.

Broaching is een bewerkingsproces dat een getand gereedschap gebruikt, een broach genoemd, om materiaal te verwijderen. Er zijn twee hoofdtypes van broaching: lineair en rotatief. Bij lineair broaching, wat het meest voorkomende proces is, wordt de broach lineair tegen een oppervlak van het werkstuk gedreven om de snede te bewerkstelligen.

Lineaire broaches worden gebruikt in een broaching-machine, wat soms wordt verkort tot broach. Bij rotatief broaching wordt de broach gedraaid en in het werkstuk geperst om een assymmetrische vorm te snijden.

Een rotatieve broach wordt gebruikt in een draaibank of schroefmachine. In beide processen wordt de snede in één pas van de broach uitgevoerd, wat het erg efficiënt maakt.

Broaching wordt gebruikt wanneer precisiebewerking vereist is, vooral voor onevenvormige vormen. Veelvoorkomend bewerkte oppervlakken omvatten cirkelvormige en niet-cirkelvormige gaten, splines, sleutelgaten en vlakke oppervlakken.

Typische werkstukken omvatten kleine tot middelgrote gietstukken, smedstukken, draaibankonderdelen en stampingen. Hoewel broaches duur kunnen zijn, wordt broaching meestal bevorzugd boven andere processen wanneer gebruikt voor hoge-aantal productieruns.

Broaches zijn gevormd vergelijkbaar met een zaag, behalve dat de hoogte van de tanden toeneemt over de lengte van het gereedschap. Bovendien bevat de broach drie distincte secties: een voor ruwbewerking, een voor half-afwerking en de laatste voor afwerking.

Broaching is een ongewone bewerkingsproces omdat de voeding in het gereedschap ingebouwd is. Het profiel van het bewerkte oppervlak is altijd de inverse van het profiel van de broach. De stijging per tand (RPT), ook bekend als de stap of voeding per tand, bepaalt de hoeveelheid verwijderd materiaal en de grootte van de span.

De broach kan relatief tot het werkstuk bewogen worden of vice versa. Omdat alle features in de broach ingebouwd zijn, is geen complexe beweging of gespecialiseerde arbeid vereist om het te gebruiken. Een broach is effectief een verzameling van enkelpunt-snijgereedschappen in serie gerangschikt, die achtereenvolgens snijden; de snede is analoog aan meerdere passes van een slaanmachine.

Wat is het Broaching Proces?

Het broaching-proces varieert afhankelijk van of oppervlakte- of interne broaching wordt gebruikt. Oppervlaktebroaching is de meest voor de hand liggende operatie omdat één oppervlak op het andere werkt.

Bijvoorbeeld, ofwel het broaching-gereedschap blijft stationair en het werkstuk wordt ertegen bewogen, of het werkstuk is stationair en de broach wordt ertegen bewogen.

Interne broaching is niet zo simpel. Voor het gebruik van een interne broach, moet het werkstuk op zijn plaats bevestigd worden met een werkhouder, wat ook fungeert als de montuur voor de broaching-machine. Dan, met behulp van de lift op de machine, wordt de broach in het werkstuk gelaten.

Dan pakt de trekkers van de machine de broach-pilot vast, en toen de lift de volger vrijgeeft, trekt de trekker de broach volledig door het stuk. Ten slotte wordt het werkstuk verwijderd en de broach herkoppelt met de lift.

Wat zijn de Toepassingen van Broaching?

Er is een overvloed aan toepassingen voor broaches. In feite heb je waarschijnlijk typen broaching gezien in handgereedschappen, apparaten, sanitaire installaties, autodesign, landbouwapparatuur en een verscheidenheid aan andere militaire en industriële toepassingen.

Echter, het primaire gebruik van broaching is in de productie van hoge-volume onderdelen die nauwkeurige, herhalende en complexe sneden vereisen. Hoewel het broaching-proces gebruikt kan worden voor een verscheidenheid aan toepassingen, zijn de beste materialen om te gebruiken die met een hardheidswaarde van tussen 26 en 28 Rockwell C.

Echter, veel productiebedrijven hebben succes gezien door materialen te gebruiken tot een hardheidswaarde van 32 Rockwell C.

Hoe Je Je Broaches Zorgt?

Wanneer je een nieuwe broach ontvangt, is het waarschijnlijk goed voor minstens 8.000 sneden. Echter, als de broach verzorgd en regelmatig geschärpt wordt, kun je die oorspronkelijke schatting verhogen tot bijna 60.000 of meer sneden.

Broaches zijn dure onderdelen, met sommige van ongeveer $2.000 of meer, en hoewel de geschatte 8.000 sneden OK kunnen zijn voor kleinere operaties, kan niet elk bedrijf het zich veroorloven om deze tools zo vaak te vervangen.

Daarom, na het snijden van 3.000 onderdelen, kan het de moeite waard zijn om je broaches te laten schärpen en herstellen om de bruikbaarheid van de broaches te verlengen en de totale productiekosten te verlagen. Als je hebt gemerkt dat er een toename is in de kracht die vereist is om je onderdelen te snijden, dan heeft je broach misschien scherping nodig.

Types van Broaching Machines

Hier zijn slechts een paar types van broaching machines om te overwegen:

• Horizontale broaching
• Verticale broaching
• Interne broaching
• Externe broaching
• Rotatieve broaching
• Lineaire broaching

1. Horizontale Broaching Machine

Horizontale broaching machines gebruiken de trek-type methode voor het broachen van het werkstuk en worden gebruikt voor interne en externe broaching. Een horizontale machine heeft een bed, een broach-pilot en een aandrijfmechanisme.

De hoofdbroaches op een horizontale machine zijn sleutelgaten, splines, sleuven, ronde gaten en interne vormen. Hoewel horizontale machines vloerruimte innemen, zijn ze perfect voor lange broaches en zware werkstukken.

2. Verticale Broaching Machine

Een verticale broaching machine duwt of trekt het broaching-gereedschap, met duw-broaching als de meest voorkomende type. Het ontwerp en de configuratie van verticale machines maken het mogelijk voor hen om meerdere operaties uit te voeren omdat het gemakkelijk is om een werkstuk van de ene machine naar de andere te passeren.

De drie typen verticale machines zijn duw naar beneden, trek naar boven en trek naar beneden. Het trek-naar-boven ontwerp is het meest populair. Verticale broaching machines kunnen aangedreven worden door hydrauliek of een electro-mechanische aandrijving; hydrauliek is de meest populaire en kosteneffectieve.

3. Oppervlakte Broaching Machine

Een oppervlakte broaching machine verwijdert overtollig materiaal van het oppervlak van een werkstuk. Het snijgereedschap passeert over het werkstuk om platte of gecontourde oppervlakken te produceren. Het unieke kenmerk van een oppervlakte broaching machine is dat het snijgereedschap bevestigd is aan een ram die gedwongen wordt langs het werkstuk.

De ram kan horizontaal of verticaal bewegen afhankelijk van het ontwerp van de machine. Het is mogelijk voor een oppervlakte broaching machine om twee rams te hebben; dit wordt beschreven als duplex broaching.

4. Continue Broaching Machine

In continue broaching beweegt het werkstuk constant terwijl de broach stationair blijft. De beweeging kan recht, horizontaal of circulair zijn.

Met horizontale continue broaching worden werkstukken geladen op een fixture die gemonteerd is op een ketting. Continue broaching wordt gebruikt voor het snijden van vergelijkbare onderdelen tegelijkertijd.

5. Rotatieve Broaching Machine

Rotatieve broaching is anders dan de andere vormen van broaching en bekend als wobble broaching. Het is een precisiemethode voor het produceren van interne polygonale vormen intern of extern. Bij rotatieve broaching wordt het snijgereedschap onder een hoek van 1 graad ten opzichte van de centrumlijn van het werkstuk geplaatst; dit zorgt ervoor dat de broach snijdt met een beitel- of schaalvormig effect.

Rotatieve broaching kan voltooid worden met een draaibank of freesmachine met een horizontale of verticale spindelmachine waar de spindle vrij mag draaien. De vormen die gecreëerd kunnen worden met rotatieve broaching omvatten zestelhoeken, vierkanten, zagerijen, sleutelgaten, involuten, spline, tandwiel, nummers en letters.

6. Draai Broaching Machine

Draai broaching machines worden gebruikt voor circulaire, lineaire en spiraal snijden waar oppervlakken een hoge afwerking nodig hebben. Het gereedschap heeft meerdere inzetten om materiaal te verwijderen door de krukas tussen de centerns te draaien. De componenten van een draai broaching machine zijn in staat om af te werken of ruw te bewerken. Het type machine bepaalt het gereedschap.

Ruwbewerkingsinzetten en hun segmenten hangen af van de eisen van de stofverwijderingssnelheid. De afwerkingsegmenten hebben verstelbare cartridges, wat ideaal is voor het produceren van strakke toleranties.

7. CNC Broaching

Computer Numerical Control (CNC) machines kunnen gebruikt worden voor het broaching-proces dankzij recente technologische ontwikkelingen. Onderdelen kunnen gebroacht worden met de rotatieve of lineaire processen in een enkele stap. Broaching-bedrijven hebben gereedschappen, gereedschapslichamen en houders ontworpen die in het CNC-proces opgenomen kunnen worden.

CNC broaching heeft indexeerbare inzetbroaching-gereedschappen en gereedschapshouders. De speciale gereedschapshouders maken het mogelijk om verschillende gespecialiseerde inzetten te hebben. CNC broaches omvatten rotatieve of wobble, punching, sleutelgat, splines, polygonen en zagerijen om er een paar te noemen.

Voordelen van Broaching

• Zeer hoge productiesnelheid hoger dan frezen, plannen, boren etc.
• Hoge dimensionale en vormnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking van het product.
• Ruw- en afwerking in een enkele slag van dezelfde snijder.
• Heeft slechts één snijbeweging nodig, dus ontwerp, constructie, bediening en controle zijn eenvoudiger.
• Extreem geschikt en economisch voor massaproductie.
• Deskundigheid niet nodig.
• Opvallend afgewerkt gezicht.
• Korte cyclus tijd met hoge nauwkeurigheid.
• Weinig vaardigheid vereist om een broaching-operatie uit te voeren.
• Broaching kan gebruikt worden voor zowel interne als externe oppervlakteafwerking.
• Een tolerantie van +-0,0075 mm en een oppervlakteafwerking van ongeveer 0,8 micron kan in dit proces verkregen worden.
• Sneevloeistof kan gemakkelijk toegepast worden waar het meest effectief is omdat een broach de vloeistof in de snede trekt.

Nadelen van Broaching

• Alleen doorboringen en oppervlakken kunnen bewerkt worden.
• Alleen bruikbaar voor lichte sneden.
• Snij snelheid kan niet hoog zijn.
• Defecten of schade in de broach beïnvloeren productkwaliteit ernstig.
• Ontwerp, fabricatie en herstel van de broaches zijn moeilijk en duur.
• Elke keer dat de maat, vorm en geometrie van de klus verandert, moet een aparte broach worden aangeschaft en gebruikt.
• Alleen economisch wanneer het productievolume groot is.
• Een erg groot werkstuk kan niet gebroacht worden.
• Hoge gereedschapskosten.
• Broaching kan niet gebruikt worden voor de verwijdering van een grote hoeveelheid stof.
• Te broachende onderdelen moeten in staat zijn om rigide ondersteund te worden en moeten de krachten weerstaan die tijdens het snijden opbouwen.