Niet-traditioneel bewerkingsproces begrijpen

Niet-traditionele bewerking, ook bekend als "niet-conventionele bewerking" of "moderne bewerkingsmethode", is een bewerkingsmethode waarbij gebruik wordt gemaakt van elektriciteit, warmte, licht, elektrochemische energie, chemische energie, geluidsenergie en speciale mechanische energie om te verwijderen, vervormen, eigenschappen wijzigen of plaatmaterialen.

Boren, kotteren, snijden, frezen en andere conventionele bewerkingsprocessen worden uitgevoerd met traditionele gereedschappen met een snijkant. Deze traditionele bewerkingsmethoden zijn achterhaald naarmate de technologie en de tijd vorderden, ook al vormen ze de basis van het bewerkingsproces.

In dit artikel maakt u kennis met de definitie, toepassingen, diagrammen, kenmerken, typen, werking, voor- en nadelen van het niet-traditionele bewerkingsproces.

Wat is niet-traditionele bewerking?

De niet-traditionele bewerkingsmethode is een geavanceerde techniek om de nadelen van traditionele bewerking te overwinnen. Ultrasone bewerking, laserstraalbewerking, waterstraalbewerking, schurende waterstraalbewerking, elektronenstraalbewerking en andere zijn voorbeelden van dit bewerkingsproces.

Wanneer een artikel wordt geproduceerd met behulp van moderne technologie, staat dit bekend als een onconventioneel, niet-traditioneel of modern bewerkingsproces. De technieken kunnen worden gebruikt voor het bewerken van gecompliceerde, micro-oppervlakte en lage stijfheid objecten gemaakt van metalen of niet-metalen materialen van elke hardheid, sterkte, taaiheid of brosheid. Sommige technologieën voor superfinishing, spiegelafwerking en (atomaire) bewerking op nanoschaal kunnen allemaal tegelijkertijd worden gebruikt.

Toepassingen

De toepassingen van niet-traditionele verspaning zijn zo groot omdat er verschillende soorten zijn die geschikt zijn voor een specifieke toepassing. Hieronder staan ​​enkele gebieden waar deze bewerkingsmethoden worden gebruikt.

Sommige bewerkingsprocessen worden gebruikt voor het bewerken van mallen en onderdelen met ingewikkeld gevormde gaten en holtes. Worden gebruikt voor het bewerken van materiaal met verschillende materiaaleigenschappen, hard of bros, zoals harde legering en gehard staal. Onconventionele bewerkingen worden gebruikt om diepe fijne gaten, gevormde gaten, diepe groeven, smalle spleten en het snijden van dunne plakjes te maken.

• Op dezelfde manier waarop niet-traditionele bewerkingsprocedures worden gebruikt om harde oppervlakken te frezen, worden niet-traditionele bewerkingsmethoden gebruikt om matrijzen te ontwerpen. Onconventionele bewerkingsmethoden kunnen worden gebruikt om verschillende harde metalen te verwerken die niet kunnen worden bewerkt met behulp van typische procedures.
• Voor het boren van gaten met een zeer kleine diameter in een mondstuk van een brandstofinjectiesysteem worden ook in de auto-industrie niet-traditionele methoden gebruikt. Niet-traditionele bewerkingsmethoden kunnen ook worden gebruikt om tandwielen te bewerken.
• Voor het bewerken van ingewikkelde ontwerpen op dunne metalen platen worden veel niet-traditionele bewerkingsprocessen gebruikt, zoals laserstraalbewerking.
• Voor het snijden van kwetsbare materialen zoals glas, keramiek en kwarts kunnen onconventionele bewerkingsprocedures zoals Abrasive Jet Machining worden gebruikt.
• Een niet-conventioneel bewerkingsproces kan worden gebruikt om een ​​snijgereedschap te bewerken.
• Moderne bewerking is van cruciaal belang in de lucht- en ruimtevaartindustrie, omdat het wordt gebruikt om complexe vliegtuigonderdelen te maken.

Kenmerken

Hieronder staan ​​enkele kenmerken van het niet-traditionele bewerkingsproces:

1. Gereedschapsmaterialen kunnen een veel lagere hardheid hebben dan werkstukmaterialen
2. Energie zoals elektrische energie, elektrochemische energie, geluidsenergie of lichtenergie kan worden gebruikt om het materiaal direct te verwerken.
3. Tijdens de bewerking zijn mechanische krachten niet zichtbaar en het werkstuk vertoont zelden mechanische en thermische vervorming, die beide gunstig zijn voor het verbeteren van de bewerkingsnauwkeurigheid en de kwaliteit van het werkstukoppervlak.
4. Er kunnen verschillende gecombineerde methoden worden gekozen om nieuwe procesmethoden te creëren, waardoor de productie-efficiëntie en de bewerkingsprecisie aanzienlijk worden verbeterd.
5. Bijna elke nieuwe energiebron opent de mogelijkheid van een nieuwe methode van niet-traditionele bewerking.

Soorten niet-traditionele bewerkingsprocessen

Hieronder vindt u de verschillende methoden van niet-traditionele bewerkingsprocessen:

Elektrische ontladingsbewerking (EDM):

EDM, ook bekend als ontladingsbewerking of elektro-erosiebewerking, is een niet-traditionele bewerkingstechnologie voor het etsen van geleidende materialen met behulp van elektrische erosie die wordt veroorzaakt door een pulsontlading tussen twee polen ondergedompeld in een werkvloeistof. De basisuitrusting die voor dit proces wordt gebruikt, is de werktuigmachine met elektrische ontlading. Hieronder vindt u enkele kenmerken van machinale bewerking met elektrische ontlading:

• Bewerken zonder snijkracht;
• Geen gebreken zoals bramen, gereedschapssporen, groeven, enz.
• In staat om materialen te verwerken die moeilijk te snijden zijn met conventionele bewerkingsmethoden en werkstukken met een complexe vorm
• Materialen van gereedschapselektroden hoeven niet harder te zijn dan het materiaal van het werkstuk;
• Automatisering is eenvoudig bij het gebruik van elektrische bewerking;
• In sommige toepassingen moet de metamorfe laag die na de behandeling op het oppervlak is gevormd, verder worden verwijderd.
• Het is moeilijk om te gaan met rookvervuiling die ontstaat tijdens de zuivering en verwerking van werkvloeistof

Toepassingen:

Hieronder staan ​​de toepassingen van niet-traditionele bewerkingsprocessen:

• Maken van complexe gaten en holtes in mallen en stukken;
• Verschillende harde en brosse materialen, zoals harde legeringen en gehard staal, zijn bewerkbaar.
• Onder andere het bewerken van fijne diepe gaten, gebogen gaten, diepe groeven, smalle spleten en dunne plakjes
• Snij- en meetinstrumenten zoals snijgereedschappen, monsterplaten en draadringmeters zijn allemaal machinaal te bewerken.

Diagram van EDM:

Elektrolytische bewerking:

Het werkstuk wordt machinaal bewerkt tot een specifieke vorm en grootte op basis van het principe van anodische oplossing in het elektrolytische proces en met behulp van de gegoten kathode. Elektrolytisch verspanen biedt aanzienlijke voordelen voor moeilijk te bewerken materialen, gecompliceerde vormen en dunwandige producten. Geweerloop, mes, integrale waaier, mal, geprofileerd gat en onderdelen, afschuinen en ontbramen zijn allemaal voorbeelden van elektrolytische bewerking. De elektrolytische bewerkingstechniek heeft een belangrijke, zo niet onvervangbare rol gespeeld bij de bewerking van tal van producten.

Voordelen:

• Een breed scala aan bewerkingsdiensten. Elektrochemisch machinaal bewerken kan bijna alle geleidende materialen behandelen zonder afbreuk te doen aan mechanische of fysieke eigenschappen zoals sterkte, hardheid of taaiheid, en de metallografische structuur van de materialen wordt meestal onaangetast na machinale bewerking. Het wordt vaak gebruikt voor het bewerken van harde legeringen, legeringen voor hoge temperaturen, gehard staal, roestvrij staal en andere moeilijk te bewerken materialen.
• Hoge productiesnelheden
• Uitstekende bewerkingskwaliteit, vooral aan het oppervlak.
• Het kan worden gebruikt om vervormbare onderdelen en dunne wanden te bewerken.
• Tijdens het elektrochemische bewerkingsproces is er geen contact tussen het gereedschap en het werkstuk, geen mechanische snijkracht, geen restspanning en vervorming, geen braam en flitsen.

Nadelen:

• De bewerkingsprecisie en bewerkingssnelheid zijn laag.
• Dure bewerking. Hoe hoger de meerprijs per artikel, hoe kleiner de batch.

Diagram van elektrolytische bewerking:

Laserbewerking

Om machinale bewerking te bereiken, gebruiken lasers lichtenergie om een ​​hoge energiedichtheid in het brandpunt te bereiken nadat ze door de lens zijn scherpgesteld, het materiaal smelten of verdampen en het in een zeer korte periode verwijderen. Laserbewerking biedt de voordelen van minder materiaalverspilling, een zichtbaar kosteneffect bij grootschalige productie en hoge flexibiliteit voor het snijobject. Lasertechnologie wordt in Europa vooral gebruikt om unieke materialen te lassen, zoals hoogwaardige carrosserieën en bases van voertuigen, vliegtuigvleugels en romp van ruimteschepen.

Laserlassen, lasersnijden, oppervlaktemodificatie, lasermarkering, laserboren, microbewerking en fotochemische depositie, stereolithografie, laseretsen en andere laserbewerkingsmethoden zijn de meest gebruikte toepassingen.

Diagram van laserbewerking:

Bewerking met elektronenbundels

Het machinaal bewerken van materialen met gebruikmaking van de thermische of ionisatie-effecten van een hoogenergetische convergente elektronenstraal staat bekend als elektronenstraalbewerking (EBM). Hoge energiedichtheid, sterke penetratie, een breed scala aan eenmalige smeltdiepten, grote lasbreedteverhouding, hoge lassnelheid, kleine thermische impactzone en weinig vervorming bij het gebruik zijn allemaal voordelen.

De bewerkingsmaterialen voor bewerking met elektronenstralen zijn divers en het snijgebied kan vrij klein zijn. De bewerkingsnauwkeurigheid kan worden gemeten in nanometers, waardoor moleculaire of atomaire bewerking mogelijk is. Aanzienlijke productiviteit; machinale bewerking veroorzaakt weinig vervuiling, maar de kosten van bewerkingsapparatuur zijn hoog. Het kan worden gebruikt om microgaatjes, kleine spleten en andere ingewikkelde vormen te maken. Het kan ook worden gebruikt voor fijne lithografie en lassen. Het belangrijkste gebruik van machinale bewerking met elektronenstralen in de automobielindustrie is de technologie van brughuls voor het lassen met vacuüm elektronenstralen.

Ionenstraalbewerking

In een vacuümtoestand wordt de bewerking van de ionenbundel bereikt door de ionenstroom die door de ionenbron wordt gegenereerd, te versnellen en te concentreren op het oppervlak van het werkstuk. Het bewerkingseffect kan perfect worden geregeld dankzij de nauwkeurige regeling van de ionische stroomdichtheid en ionische energie, waardoor ultraprecieze bewerking op nanometer-, moleculair en atomair niveau mogelijk is. Het machinaal bewerken van ionenbundels zorgt voor minder vervuiling, weinig spanning en vervorming en is flexibel voor de materialen die worden verwerkt, maar brengt aanzienlijke kosten met zich mee.

Ionenstraalbewerking kan in twee fasen worden gebruikt; etsen en coaten.

• Etsbewerking:Ionenetsing wordt gebruikt om het luchtlager van de gyroscoop en de groeven op de dynamische drukmotor te bewerken met een hoge resolutie, precisie en herhaalbaarheid. Het etsen van zeer nauwkeurige grafische afbeeldingen, zoals geïntegreerde schakelingen, opto-elektronische apparaten en optische geïntegreerde apparaten, is een andere toepassing van ionenbundeletsen. Ionenstraaletsen wordt ook gebruikt om materialen te verdunnen om monsters te maken voor penetrerende elektronenmicroscopie.
• Machinale bewerking van ionenbundelcoating:er zijn twee soorten bewerking van ionenbundelcoating:sputterdepositie en ionenplating. Metalen of niet-metalen films kunnen worden geplateerd op metalen of niet-metalen oppervlakken, en verschillende legeringen, verbindingen of bepaalde synthetische materialen, halfgeleidermaterialen en materialen met een hoog smeltpunt kunnen ook worden geplateerd met de ionische coating. Het coaten van smeerfilm, hittebestendige film, slijtvaste film, decoratieve film en elektrische film met ionenstraalcoatingtechniek is mogelijk.

Plasmaboogbewerking

Plasmaboogbewerking is een niet-traditionele bewerkingstechnologie die de warmte-energie van een plasmaboog gebruikt om metaal of niet-metaal te snijden, lassen en spuiten. Het kan folie en dunne platen lassen en heeft een sleutelgateffect, waardoor enkelzijdig lassen en dubbelzijdig vrijvormen mogelijk is. De plasmaboog heeft een hoge energiedichtheid, een hoge boogkolomtemperatuur en een hoog penetrerend vermogen. Voor staal met een dikte van 10-12 mm is geen afschuining vereist en kan volledige laspenetratie en dubbelzijdige vormgeving in één stap worden bereikt, met een hoge lassnelheid, hoge productiviteit en minimale spanningsvervorming. Omdat de apparatuur ingewikkeld is en veel gas gebruikt, is deze alleen geschikt voor binnenlassen.

Het wordt veel gebruikt in de industriële productie, met name voor het lassen van koper en koperlegeringen, titanium en titaniumlegeringen, gelegeerd staal, roestvrij staal en molybdeen in militaire toepassingen en geavanceerde industriële technologie zoals ruimtevaart, waar raketgranaten van titaniumlegering en sommige vliegtuigen dunwandige containers worden gebruikt.

Ultrasone bewerking

Door ultrasone frequentie te gebruiken als hulpmiddel voor trillingen en stoten met een kleine amplitude op het behandelde oppervlak door vrij schurend materiaal in de vloeistof tussen het en het werkstuk, zorgt ultrasone bewerking ervoor dat het oppervlak van het werkstuk geleidelijk barst. Doorboren, snijden, lassen, nesten en polijsten zijn allemaal veel voorkomende toepassingen voor ultrasoon bewerken. Kan elk materiaal bewerken, maar is bijzonder goed geschikt voor het snijden van een verscheidenheid aan harde, brosse niet-geleidende materialen met hoge precisie en uitzonderlijke oppervlaktekwaliteit, maar met een lage snelheid.
Perforatie (inclusief ronde gaten, gevormde gaten en o.a. gebogen gaten), snijden, steken, nesten, snijden van diverse harde en brosse materialen, zoals glas, kwarts, keramiek, silicium, germanium, ferriet, edelsteen en jade, batchgewijs ontbramen van kleine onderdelen, polijsten van mal oppervlak en slijpschijfdressing zijn allemaal voorbeelden van ultrasone bewerking.

Chemische bewerking

Om de gewenste vorm, afmeting of oppervlak van het werkstuk te krijgen, gebruikt chemische bewerking een zuur-, alkali- of zoutoplossing om het materiaal van de onderdelen te corroderen of op te lossen. De bewerkingsmethode is ideaal voor het uitdunnen van grote oppervlakken en het snijden van gecompliceerde gaten in dunwandige objecten. Het is geschikt voor bewerking van grote oppervlakken en kan meerdere onderdelen tegelijk verwerken; het kan alle metalen materialen verwerken die kunnen worden gesneden, vrij van hardheid en sterkte. Zonder enige spanning, barst of braam bereikt de oppervlakteruwheid Ra 1,252,5 m, het is eenvoudig te gebruiken, kan niet worden gebruikt om smalle sleuven of gaten te bewerken en het is ongeschikt voor het verwijderen van gebreken zoals oppervlakteruwheid en krassen.

Snel prototypen

Moderne CAD/CAM-technologie, lasertechnologie, computernumerieke besturingstechnologie, precisie-servo-aandrijftechnologie en nieuwe materiaaltechnologie worden allemaal gebruikt om RP-technologie te ontwikkelen en te combineren. Vanwege verschillende vormende materialen hebben verschillende soorten rapid prototyping-systemen verschillende vormprincipes en systeemkenmerken. De onderliggende techniek blijft echter hetzelfde:“productie per laag, laag voor laag overlappen.” Het is vergelijkbaar met de integratieprocedure in de wiskunde. Qua uiterlijk lijkt de fast-prototyping-technologie op een "3D-printer".

Het kan productontwerpgegevens (CAD) rechtstreeks ontvangen en snel nieuwe productmonsters, mallen of modellen produceren zonder dat een mal, snijplotter of armatuur nodig is. Dientengevolge kan wijdverbreide acceptatie en inzet van RP-technologie de tijd die nodig is om nieuwe producten te ontwikkelen aanzienlijk verkorten, ontwikkelingskosten besparen en de ontwikkelingskwaliteit verhogen. Dit is de revolutionaire betekenis van RP-technologie voor de productie, van de traditionele "eliminatietechniek" tot de huidige "groeimethode", van matrijsproductie tot schimmelvrije productie. Rapid prototyping-technologie kan worden gebruikt in verschillende industrieën, waaronder luchtvaart, ruimtevaart, auto's, communicatie, medische behandelingen, elektronica, huishoudelijke apparaten, speelgoed, militaire uitrusting, industriële modellering (beeldhouwkunst), bouwmodellen en machinebouw.

Bekijk de video hieronder voor meer informatie over niet-traditionele bewerkingsprocessen:

Voor- en nadelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden

Voordelen:

Hieronder vindt u de voordelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden in hun verschillende toepassingen.

Hoge nauwkeurigheid :Nauwkeurigheid is een grote zorg voor hedendaagse ondernemingen, of ze nu klein of groot zijn. In vergelijking met items die zijn gemaakt met niet-traditionele bewerkingsmethoden, produceren conventionele bewerkingsmethoden minder nauwkeurige resultaten. Door de hoge nauwkeurigheid is onconventionele bewerking geschikt voor de moderne tijd en kan deze worden gebruikt ter vervanging van traditionele bewerkingstechnieken.

Minder ruis :Omdat niet-traditionele bewerkingsprocessen een betere vervanging zijn voor traditionele bewerkingsmethoden, helpen ze de geluidsoverlast in de omgeving te verminderen. Omdat het proces stil is, kunnen bepaalde niet-traditionele bewerkingsfabrieken in woonwijken worden gevestigd.

Hoge productie :In vergelijking met traditionele bewerkingsprocedures, bevorderen moderne of onconventionele bewerkingsmethoden een hoge outputsnelheid. Dit komt omdat niet-traditionele benaderingen sneller en nauwkeuriger werken dan traditionele manieren.

Minder afvalproduct :Werken aan oudere apparatuur maakt het beheersen van afvalproducten uiterst moeilijk. De chips moeten op tijd worden afgevoerd, wat meer inspanning vraagt. Niet-traditionele bewerkingstechnologieën daarentegen produceren geen afval of produceren microafval dat gemakkelijk te hanteren en weg te gooien is.

Geen slijtage van het gereedschap :Bij niet-traditionele bewerkingsprocedures is er geen contact tussen het gereedschap en het werkstuk, wat resulteert in geen gereedschapsslijtage. Dit elimineert de mogelijkheid van gereedschapsstoringen en voorkomt slijtage van het gereedschap.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van niet-conventionele bewerkingsmethoden, doet zich nog steeds een beperking voor. Hieronder vindt u de nadelen van dit bewerkingsproces in hun verschillende toepassingen.

Hoge initiële kosten :Omdat het veel elektrische onderdelen omvat die naast mechanische werken, zijn de initiële kosten voor het opzetten van een niet-traditionele bewerkingsfabriek hoger dan die van een typische bewerkingsfabriek. Kleinschalige en huisjesbedrijven kunnen er hierdoor geen gebruik van maken.

Hoge stroomvereiste :Een niet-traditionele verspaningsinstallatie vereist aanzienlijk meer vermogen dan een standaard verspaningsinstallatie. Dit komt door het gebrek aan contact tussen het gereedschap en het werkstuk, waardoor er meer energie nodig is om het gereedschapsoppervlak te bewerken.

Complex mechanisme :Niet-traditionele bewerkingsprocessen hebben, in tegenstelling tot typische bewerkingsprocedures, een meer geavanceerd mechanisme. Niet-traditionele bewerkingsmethoden vereisen dat de operator bekwaam genoeg is om de betrokken procedures uit te voeren. Als de installatie om welke reden dan ook faalt, moet een hooggekwalificeerde professional deze repareren.

Lagere metaalverwijderingssnelheid :In vergelijking met standaard bewerkingsprocedures hebben niet-traditionele bewerkingsmethoden een lagere verspaningssnelheid. Niet-traditionele procedures zijn daarom ongeschikt voor grootschalige producten.

Niet geschikt voor zachte materialen :De snijwerking van een niet-traditionele bewerkingsmethode wordt meestal veroorzaakt door een plaatselijke temperatuurstijging van het werkstuk. Als gevolg hiervan is de methode niet geschikt voor het snijden van zachte materialen zoals rubber of plastic, omdat het werkstuk zou worden verbrand.

Conclusie

Niet-traditionele bewerking, ook bekend als "niet-conventionele bewerking" of "moderne bewerkingsmethode", is een bewerkingsmethode waarbij gebruik wordt gemaakt van elektriciteit, warmte, licht, elektrochemische energie, chemische energie, geluidsenergie en speciale mechanische energie om te verwijderen, vervormen, eigenschappen veranderen of plaatmaterialen. De bewerkingsmethode omvat EDM, elektrolytisch, laser, EBM, ionenstraalbewerking, enz. Dat is alles voor dit artikel, waar de definitie, toepassingen, kenmerken, typen, werking, voor- en nadelen van niet-traditionele bewerkingsmethoden.

Ik hoop dat je er veel aan hebt, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot ziens!