Bewerking Onder de Loep: Processen, Gereedschappen en Toepassingen

Bewerking is een gecontroleerde materiaalverwijderingstechniek die een materiaal (meestal metaal) snijdt tot een gespecificeerde eindvorm en -afmeting. Subtractieve productie verwijst naar procedures die dit gemeenschappelijke patroon hebben, in tegenstelling tot additieve productie, waarbij materiaal gecontroleerd wordt toegevoegd. De exacte betekenis van het "gecontroleerde" element van de term varieert, maar omvat vaak het gebruik van machinegereedschappen.

Bewerking wordt gebruikt om talloze metalen items te maken, maar kan ook worden toegepast op andere materialen zoals hout, kunststof, keramiek en composieten. Een bewerker is een persoon gespecialiseerd in bewerking. Een machinezaak is een ruimte, gebouw of bedrijf waar bewerking plaatsvindt. Computer Numerical Control (CNC), waarbij computers de beweging en werking van freesbanken, draaibanken en andere snijgereedschappen besturen, wordt veelvuldig toegepast in moderne bewerking. Dit verbetert de efficiëntie door de CNC-machine onbeheerd te laten draaien, wat de arbeidskosten voor machinezaken verlaagt.

In dit artikel leert u de definitie, toepassingen, doel en functies, diagram, typen, operaties, werking, voor- en nadelen van het bewerkingsproces. U wordt ook geïntroduceerd in het begrip machinegereedschap.

Wat is een bewerkingsproces?

Bewerking is het proces van het vormgeven en afmeten van materialen tot een specifieke vorm en afmeting. Doorgaans gaat bewerking over metaalbewerking, hoewel het ook kan verwijzen naar de productie van hout, kunststof, keramiek, steen en andere materialen. Als u grondstoffen heeft die u wilt vormgeven tot een bepaalde vorm voor een specifiek doel, gebruikt u bewerkingsprocedures. Moeren en bouten, voertuigonderdelen, flenzen, boorbotten, plaketten en diverse andere gereedschappen en items die in verschillende industrieën worden gebruikt, zijn voorbeelden van bewerkte producten.

Bewerking kan ook worden gezien als een cruciale afwerkingsmethode waarbij onderdelen tot de juiste afmetingen en oppervlaktepolitur worden gebracht door geleidelijk overmaatmateriaal van de voorbereide rouwling in de vorm van spaan te verwijderen met een snijgereedschap dat door de werkoppervlakte wordt geduwd. Een machinegereedschap is aangedreven apparatuur die overmaatmateriaal in de vorm van spaan verwijdert om een product tot de gewenste nauwkeurigheid te dimensioneren, vormgeven en verwerken. Draaibanken, boormachines, hobelmachines, plantmachines, enzovoort zijn voorbeelden van machinegereedschappen. Ten slotte wordt een snijgereedschap gebruikt om het materiaal van de werkstukoppervlakte te verwijderen. Om de operatie uit te voeren, moet het harder zijn dan het werkstuk. Snijgereedschappen zijn verdeeld in twee categorieën: enkelpunt en meerpunt.

Doel

De meeste technische componenten, zoals tandwielen, lagers, koppelingen, gereedschappen, schroeven en moeren, vereisen dimensionele en vormcorrectheid serta een goede oppervlaktepolitur om goed te functioneren. Giet- en smeedtechnieken kunnen bijvoorbeeld de vereiste nauwkeurigheid en politur niet bereiken. Dergelijke voorbereide onderdelen, bekend als rouwlingen, vereisen half-afwerking en afwerking, wat wordt bereikt door bewerking en slippen. Slippen is in essentie hetzelfde als bewerken. Bewerking tot een hoge mate van nauwkeurigheid en politur stelt een product in staat om:

• aan zijn functionele eisen te voldoen
• zijn prestaties te verbeteren
• zijn levensduur te verlengen

Diagrammen van machinegereedschappen hieronder.

Typen bewerkingsprocessen

Bewerkingsprocessen zijn ingedeeld in twee categorieën: conventionele en niet-conventionele bewerkingsprocessen.

Conventionele bewerking:

Een conventioneel bewerkingsproces is een proces waarbij de bewerking op de traditionele manier plaatsvindt, zonder gebruik van geavanceerde methoden. Deze bewerkingsmethode wordt daarom ook traditionele bewerking genoemd. Scherpe snijgereedschappen, zoals de kegelgereedschap in de draaibank voor kegelbewerking, worden in deze techniek gebruikt. Hieronder volgen de typen conventionele bewerkingsprocessen en hun operaties:

Draaibank

De horizontale metaal-draaimachine, vaak aangeduid als motordraaibank, is de meest significante van alle machinegereedschappen. Veel van de kernmechanische principes ervan zijn opgenomen in het ontwerp van andere machinegereedschappen, wat het de vader van alle andere machinegereedschappen maakt. De motordraaibank is een eenvoudig machinegereedschap dat voor diverse operaties gebruikt kan worden, waaronder draaien, plandraaien en boren. Het draait en boort met een enkelpuntsnijgereedschap. Draaioperaties omvatten het draaien van rechte of kegelvormige cilindrische vormen, nopen, schouders en draadgaten, evenals het plandraaien van vlakke oppervlakken aan de uiteinden van cilindrische stukken, en omvatten het wegsnijden van overmaatmetaal van de buitendiameter van een werkstuk in de vorm van spaan. De meest voorkomende gatbewerkingsoperaties, zoals boren, uitboren, reamen, inbooren, afzetten en draadgaten met een enkelpuntsgereedschap of tap, zijn opgenomen in interne cylindrische operaties.

Slipmachines

Slipmachines gebruiken een draaiend abrasief wiel, ook wel slijpwiel of abrasieve band genoemd, om microscopische spaan van metalen onderdelen te verwijderen. Slijpen is de meest nauwkeurige van alle basale bewerkingstechnieken. Harde of zachte items worden geslepen tot tolerances van plus of min 0,0001 inch met moderne slipmachines (0,0025 millimeter).

Hobel- en plantmachines

Enkelpuntsgereedschappen worden gebruikt om vlakke oppervlakken, nopen, schouders, T-nopen en hoekoppervlakken te bewerken tijdens hobel- en plantoperaties. De grootste hobelmachines kunnen componenten tot 36 inch lang verwerken en hebben een snijhub van 36 inch. Het snijgereedschap van de hobelmachine oscilleert, snijdend op de voorwaartse hub en voedt het werkstuk automatisch naar het gereedschap op de teruggaande hub.

Freesmachines

Bij deze typen bewerkingsprocessen wordt het werkstuk voorgehouden tegen een draaiend snijgereedschap, een frees, in een freesmachine, dat metaal snijt. Voor een breed scala aan freesoperaties zijn frezen van verschillende vormen en afmetingen beschikbaar. Vlakke oppervlakken, nopen, schouders, schuine oppervlakken, zwaluwstaarten en T-nopen worden allemaal gefreesd. Voor het snijden van concave vormen en convexe nopen, afronden van hoeken en snijden van tandwieltanden, worden diverse vormtandfrezen gebruikt.

Boormachines

Boormachines, ook wel boorpersen genoemd, gebruiken een spiraalboor om gaten in metaal te maken. Zij gebruiken ook diverse andere snijgereedschappen om basis gatbewerkingsoperaties uit te voeren zoals reamen, uitboren, inbooren, afzetten en tappen van binnengewinden met een taphouder.

Pessen

Scharen, uitstansen, vormtrekken, buigen, smeden, munten, opreken, flenseren, knijpen en hameren zijn operaties om metaalonderdelen te produceren. Al deze operaties vereisen pessen met een bewegelijke stam die tegen een anvil of basis geperst kan worden. Zwaartekracht, mechanische verbindingen, hydraulische of pneumatische systemen kunnen allemaal de bewegelijke stam aandrijven.

Niet-conventionele bewerking:

Traditionele bewerkingsprocessen gaan uit van de gedachte dat het gereedschap harder is dan het werkstuk. Echter, sommige materialen zijn te hard of te broos om met traditionele processen te bewerken. Het gebruik van extreem harde nikkel- en titaniumlegeringen in vliegtuigmotoren heeft bijvoorbeeld de interesse in niet-traditionele bewerkingstechnieken gewekt, met name "elektrische methoden". Hieronder volgen de diverse typen niet-conventionele bewerkingstechnieken:

Elektronenbundelbewerking (EBM)

EBM kan gaten van zo klein als 0,001 inch (0,025 mm) in diameter of sleuven zo smal als 0,001 inch in materialen met een dikte tot 0,250 inch (6,25 millimeter) snijden. In de halfgeleiderindustrie wordt EBM ook gebruikt als alternatief voor lichtoptische productiemethoden.

Elektro-ontladingsbewerking (EDM)

De elektrode en het werkstuk worden gedompeld in een dielectrische vloeistof, en een voermechanisme handhaaft een vonkgat tussen de elektrode en het werkstuk van 0,0005 tot 0,020 inch (0,013 tot 0,5 millimeter). De deeltjes worden weggeploegd toen vonfontladingen kleine deeltjes van het werkstuk smelten of verdampen, en de elektrode beweegt vooruit. De procedure wordt gebruikt om matrijzen, malen, gaten, sleuven en kaviteiten van praktisch elke vorm te bewerken. Het is nauwkeurig maar langzaam.

Electrochemische bewerking (ECM)

ECM repliceert electroplatering in omgekeerde richting. In dit proces wordt metaal van een werkstuk opgelost met gelijkstroom met een gecontroleerde snelheid in een elektrolytische cel. De anoodwerkstuk wordt in een complementaire vorm gebracht naarmate de ene elektrode dichter bij de andere komt om consistente afstand te behouden. Het gebrek aan gereedschapslijtage en de mogelijkheid om een harder werkstuk te verwerken met een zachtere kathodegereedschap zijn twee voordelen van ECM. ECM wordt in de vliegtuigmotor- en automobileindustrie gebruikt voor ontgraten, boren van kleine gaten en bewerken van uitzonderlijk harde turbinebladen, onder andere.

Ionenbundelbewerking (IBM)

IBM wordt in de halfgeleiderindustrie en de productie van asferische lenzen gebruikt omdat het nauwkeurige bewerking van bijna elk materiaal mogelijk maakt. Textureren van oppervlakken voor betere hechting, produceren van atomaire schone oppervlakken op apparaten zoals laserspiegels, en wijzigen van de dikte van dunne lagen zijn voorbeelden van hoe de technologie wordt toegepast.

Laserbewerking (LM)

LM is een techniek voor het snijden van metaal of refractaire materialen door het materiaal te smelten en verdampen met een intense laserbundel. Boren met een laser wordt gebruikt om microscopische gaten (0,005 tot 0,05 inch [0,13 tot 1,3 millimeter]) in materialen te snijden die te zwaar zijn voor standaardmethoden, hoewel het energie-intensief is omdat de stof gesmolten en verdampt moet worden om verwijderd te worden.

Plasmaboogbewerking (PAM)

De meeste metalen, inclusief die die niet succesvol met een zuurstofacetyleenbrenner gesneden kunnen worden, kunnen met deze methode gesneden worden. De PAM-techniek is gebruikt om aluminiumlegeringen tot zes inch (15 centimeter) dik en roestvrij staal tot vier inch (10 centimeter) dik te snijden met zware brenners. Platenprofiels snijden, roestvrij staal nopen snijden, en zware, geharde staal draaien op draaibanken zijn toepassingen voor deze procedure.

Andere methoden van niet-conventionele bewerkingsprocessen zijn:

• Ultrasonische bewerking (USM)
• Chemische bewerking (CHM)
• Fotochemische bewerking (PCM)
• Waterstraalbewerking

Bekijk de onderstaande video om te leren hoe bewerkingsprocessen werken:

Voor- en nadelen van conventionele en niet-conventionele bewerkingsprocessen

Voordelen van conventionele bewerking

Hieronder volgen enkele voordelen van het bewerkingsproces.

• Het is bijna onmogelijk om een hoog niveau van oppervlakteafwerking te bereiken.
• Bewerking wordt uitgevoerd op diverse materialen, waaronder hout, kunststof, composieten en keramiek.
• Draadgaten, zeer rechte randen, nauwkeurige ronde gaten en andere geometrische aspecten zijn allemaal haalbaar.
• Dimensionele nauwkeurigheid is uitstekend.

Nadelen van conventionele bewerking

Hieronder volgen de beperkingen van het bewerkingsproces.

• De efficiëntie van de operator bepaalt de correctheid van de geproduceerde componenten.
• Productie mist consistentie. Daarom is een complete inspectie van het onderdeel vereist.
• De eisen van de operator verlagen de productiesnelheden.
• Het arbeidsprobleem zal ernstig zijn door de grote hoeveelheid betrokken arbeidskrachten.
• Het produceren van ingewikkelde vormen zoals parabolische krommingcomponenten en kubieke krommingcomponenten is moeilijk.
• Frequency ontwerpswijzigingen van het onderdeel kunnen niet in de huidige layout worden verwerkt.

Voordelen van niet-conventionele bewerkingsprocessen

Hieronder volgen de voordelen van conventionele bewerkingsmethoden:

• Het heeft een hoog niveau van precisie en oppervlakteafwerking.
• Omdat geen fysiek gereedschap gebruikt wordt, is er geen gereedschapslijtage.
• Ze produceren geen spaan, laat staan minuscule spaan.
• In werking zijn deze stil.
• Het is eenvoudig te automatiseren.
• Het kan elke complexe vorm bewerken.

Nadelen van niet-conventionele bewerkingsprocessen

Hieronder volgen de beperkingen van niet-conventionele bewerking:

• Initiële of opstartkosten zijn hoog.
• Arbeid met een hoog vaardigheidsniveau is vereist.
• De metaalverwijderingssnelheid is lager.
• Bewerking vereist meer vermogen.
• Het is niet kosteneffectief voor grootschalige fabrikanten.

Conclusie

Bewerkingsprocessen of machinegereedschappen zijn ingedeeld in conventionele en niet-conventionele processen. Het niet-conventionele is de nieuwe manier van bewerken, terwijl het conventionele de oude methode is die we noemden draaien, boren, slippen, hobelen, planten, enz. Dit was het voor dit artikel over de definitie, toepassingen, doel, diagram, typen, operaties, voor- en nadelen van het bewerkingsproces.

Ik hoop dat u er veel aan hebt gehad. Deel het graag met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!