De juiste CNC-armatuur kiezen:soorten en tips voor optimale werkstukopspanning

Laten we meteen in het onderwerp duiken. Een bewerkingsopspanning kan van vele typen zijn, afhankelijk van het onderdeel, de machine en de machinist. De volgende secties over typen CNC-opspanningen zijn bedoeld om de belangrijkste typen te behandelen die te vinden zijn in de gereedschapskist van een machinist.

CNC-schroefbevestiging

CNC-bankschroeven zijn de beste bewerkingsopstelling voor de meeste bewerkingsopstellingen vanwege hun veelzijdigheid en gebruiksgemak. Ze zijn afgeleid van de traditionele mechanische bankschroef die populair is bij houtbewerking en handmatige fabricage en zijn de preciezere versie ervan.

CNC-bankschroeven bieden ongelooflijke klemkracht via een hydraulisch/pneumatisch schroefmechanisme. Hun interne mechanisme bestaat uit twee schuine oppervlakken (zoals een wig) die tegen elkaar worden gedrukt om de stijfheid te vergroten en de kaaklift aan te pakken.

Bovendien hebben ze aan de buitenkant vlakke, nauwkeurig geslepen randen. Deze vlakken staan loodrecht op elkaar, waardoor een nauwkeurige positionering van de bankschroef op de werktafel of op maat gemaakte armaturen mogelijk is.

Een ander kenmerk is hun kaakontwerp. Hoewel ze schijnbaar vlak zijn, creëren hun oppervlaktetextuur en klemkracht een hoge klemdruk die het onderdeel stevig vasthoudt tijdens de bewerking.

Hoekarmatuur

Hoekopspanningen zijn een ander veelgebruikt hulpmiddel onder CNC-werktuigopspanningen. Hun voornaamste doel is om het werkstuk onder specifieke hoeken stevig vast te houden. De meest voorkomende toepassingen zijn afschuinen, afschuinen en boren onder een hoek.

Net als de CNC-bankschroef zijn hoekbevestigingen betrouwbaar en stijf. De hoekplaat wordt vaak geleverd met een gatenraster voor gemakkelijke plaatsing en montage van onderdelen. Bovendien zijn veel producten ook voorzien van een verstelbare hoek met een vergrendelingsmechanisme, waardoor machinisten de hoek kunnen aanpassen aan hun behoeften.

Hoekbevestigingen zijn van groot nut voor machinisten die werken met onderdelen die buiten de mogelijkheden van hun machine liggen. Een prismatisch onderdeel met een paar schuine oppervlakken kan bijvoorbeeld eenvoudig worden bewerkt op een 3-assige machine met een schuine opspanning. Tegelijkertijd kan het ook op een 4-assige machine worden bewerkt, maar tegen meerprijs.

Klembevestiging

Klemmen zijn er in verschillende soorten en vormen, maar het basisdoel blijft hetzelfde. Ze houden het werkstuk stevig vast door mechanische kracht uit te oefenen. Deze kracht komt vaak van schroeven of veren. Enkele populaire typen klemmen zijn trapklemmen, randklemmen, neerdrukklemmen en teenklemmen.

Hoewel klemmen niet noodzakelijkerwijs een CNC-armatuur zijn, vallen ze zeker binnen de brede categorie. Daarom zijn ze het vermelden waard hier.

Jig-armatuur

Mallen zijn belangrijke bewerkingsopspanningen die worden gebruikt om de beweging van het snijgereedschap te geleiden en deze nauwkeurig over het werkstuk te lokaliseren. Een veel voorkomende toepassing van mallen is boren. Als een onderdeel meerdere gaten heeft op verschillende locaties, is het gebruik van een jib met voorgeboorde gaten (zoals een stencil) zeer tijdbesparend.

Er zijn verschillende soorten mallen:

• Plaatmal
• Sjabloonmal
• Hoekmal
• Bladmal
• Diametermal

Het is belangrijk om te vermelden dat veel ingenieurs onderscheid maken tussen mallen en opspanningen vanwege de speciale functie van mallen, die de beweging van het gereedschap begeleiden. Armaturen worden daarentegen strikt gedefinieerd als apparaten die het werkstuk vasthouden en lokaliseren. Ongeacht dit onderscheid vallen mallen en armaturen beide onder de brede categorie van het vasthouden van werk en werken ze vaak naast elkaar.

Indexeringsarmatuur

Indexeringsarmaturen zijn zeer nuttig bij het vervaardigen van onderdelen met gelijkmatig verdeelde geometrische patronen. Bijvoorbeeld een rond onderdeel met om de 30 graden een gat. Enkele veel voorkomende toepassingen zijn onder meer snijsleuven, tandwieltanden en freesgroeven, allemaal geometrische kenmerken met gelijke tussenruimte.

CNC-indexeerarmaturen zijn robuust en kunnen gemakkelijk aan de werktafel worden bevestigd. Bovendien kunnen moderne CNC-indexeerkoppen worden geautomatiseerd met servobesturing en rechtstreeks worden bediend vanaf de controller van de machine of een zelfstandige besturingseenheid.

Modulair armatuur

Modulaire armaturen behoren tot de meest innovatieve soorten CNC-armaturen in deze lijst. Ze maken geen deel uit van een standaard bevestigingssysteem en geometrie, zoals bankschroeven en klemmen. In plaats daarvan bestaan ze uit een breed scala aan verwisselbare componenten die kunnen worden geassembleerd om een op maat gemaakte armatuuropstelling te vormen die uniek is voor de specifieke taak die moet worden uitgevoerd.

Deze herconfigureerbare componenten omvatten platen, klemmen, steunen en plaatsbepalers van verschillende afmetingen. Bovendien is de montage snel en eenvoudig en gebeurt dit met behulp van plaatsbepalers of bevestigingsmiddelen.

Modulaire armaturen bieden tal van voordelen. Omdat ze aanpasbaar zijn aan verschillende toepassingen, besparen ze kosten door de investeringen in gespecialiseerde armaturen te verminderen. Bovendien zijn het nauwkeurige plaatsbepalers en uitbreidbaar naar grotere opstellingen.

Het ontwerpen van CNC-armaturen kan een behoorlijk complex proces zijn. Afhankelijk van het onderdeelontwerp en de machinemogelijkheden kunnen de procesmoeilijkheden variëren. We zullen enkele tips van experts delen om het proces van het ontwerpen van CNC-werkstukopspanningen beter beheersbaar en systematischer te maken.

1. Definieer duidelijk de ontwerpvereisten van uw CNC-armatuur

Zoals bij elk technisch project begint het ontwerpen van CNC-armaturen met het definiëren van het probleem. In deze context moeten de ontwerpers hun doelen met betrekking tot productienauwkeurigheid, kosten, timing, enz. verduidelijken om een duidelijk beeld te krijgen van waar ze naar streven.

2. Verzamel relevante informatie uit de winkel

De volgende stap is het verzamelen van informatie over uw bronnen. Dit omvat de soorten CNC-machines die u heeft, de materialen waarmee uw armatuur zal werken, het aantal bewerkingen en de volgorde ervan, en uiteraard de werkstukspecificaties.

3. Ontwikkel meer dan één concept voor CNC-armatuurontwerp

Het mooie van CNC-werkstukopspanningen is dat er nooit maar één oplossing is. Je kunt creatief zijn met het ontwerpen van armatuur en meerdere oplossingen voor het opspannen van werkstukken bedenken. Als ontwerper is het de beste gewoonte om alle ideeën te verzamelen en voor elk idee een basisontwerp op te stellen ter vergelijking.

4. Kies het beste CNC-armatuuridee

Zodra u meerdere ideeën op tafel heeft, is de volgende stap het afwegen van de voor- en nadelen ervan in het licht van de specifieke vereisten van uw project. Uiteindelijk komt u na enig overleg tot de beste optie voor uw toepassing. Zorg ervoor dat u alles in overweging neemt, inclusief productiekosten, gereedschapskosten, onderhoud en levensduur van het product.

5. Optimaliseer en implementeer het gekozen CNC-armatuur

In de laatste stap verfijnt u het ontwerp dat u kiest en voltooit u de productieplannen. Het doel is om de armatuurnauwkeurigheid en kosteneffectiviteit te maximaliseren. Deskundig advies is om je best te doen om vast te houden aan standaardcomponenten zoals klemmen, tapeinden, platen, enz. om te profiteren van hun kwaliteit en lage kosten.

Een andere aanbeveling is bovendien om niet te veel aandacht te besteden aan de afwerking, aangezien dit slechts een vast onderdeel is. Pas waar nodig dure oppervlakteafwerkingsmethoden toe.

Bovendien is de laatste tip een beetje contra-intuïtief maar nuttig. Extra nauwe onderdeeltoleranties moeten ook worden vermeden. Ze verbeteren niet noodzakelijkerwijs de nauwkeurigheid van de positionering, maar verhogen de kosten. Meestal kunnen machinisten kleine onnauwkeurigheden in de opspanning tijdens het instellen en positioneren van onderdelen gemakkelijk elimineren.

Het vakgebied van het CNC-armatuurontwerp ontwikkelt zich net zo snel als de bewerkingstechnologie zelf. Dankzij de komst van Industrie 4.0 zijn CNC-werktuigopspansystemen uitgegroeid tot intelligente apparaten. In de volgende paragrafen zullen we enkele van deze ontwikkelingen bespreken.

1. Robotarmatuur laden

Het machinaal laden/ontladen van spanmiddelen is altijd tijdrovend geweest. Moderne machinewerkplaatsen besparen nu veel tijd met het laden en lossen van armatuur door robots. Het is niet alleen snel, maar ook veel nauwkeuriger dan handmatig laden.

Bovendien kunnen robotarmen honderden routines opslaan, waardoor productie-ingenieurs het laden/lossen van hun gehele productvloot met slechts één robot kunnen automatiseren.

2. CNC-armatuurbewaking

Het monitoren van het proces en de instellingen via de CNC-armatuur is ook een spannende toepassing van moderne technologieën op dit gebied. Sommige armatuurontwerpers gebruiken sensormetingen op verschillende locaties op het armatuur om zaken als klemkracht, onderdeelvalidatie en bevestiging van de armatuurlocatie te monitoren.

3. Armatuurdemping

Demping is een belangrijke factor voor het onderdrukken van bewerkingstrillingen, die catastrofaal kunnen zijn voor het onderdeel in gevallen zoals klapperen. Bepaalde soorten CNC-armaturen maken gebruik van speciale dempingsmaterialen die bewerkingskrachten kunnen absorberen terwijl het onderdeel stabiel en goed geplaatst blijft. Dit is een geweldige oplossing om problemen zoals chatter te voorkomen.

In eerdere paragrafen hebben we gesproken over talloze soorten CNC-armaturen. Maar zelfs met zoveel bewerkingsopspanningen op de markt is het niet altijd mogelijk om bepaalde onderdelen vast te houden en te lokaliseren met behulp van standaard opspanoplossingen.

In dit geval kunt u denken aan een op maat gemaakte CNC-armatuur. Zoals de naam al doet vermoeden is het een armatuur op maat voor een specifieke toepassing.

Technisch gezien is het eenvoudig om te beslissen of u een klantarmatuur nodig heeft of niet. Als standaardoplossingen niet volstaan, heb je ze nodig. U moet echter ook rekening houden met factoren als de kosten van het ontwerpen en vervaardigen van op maat gemaakte CNC-werktuigopspanningen en het rendement op de investering. Het is meer een zakelijke beslissing dan een technische beslissing.

Een ander aspect waarmee rekening moet worden gehouden, is de beschikbaarheid van technische middelen om een op maat gemaakte CNC-armatuur te ontwikkelen. Het is een zeer technische taak en vereist aandacht voor detail van de ontwerpers. WayKen biedt hoogwaardige productiediensten, waaronder op maat gemaakt armatuurontwerp en -productie.

Welke soort werkstukken kunnen CNC-armaturen bevatten?

CNC-armaturen zijn flexibele apparaten die ronde, prismatische, platen, cilindrische en onregelmatig gevormde onderdelen kunnen vasthouden.

Zijn CNC-armaturen uitwisselbaar tussen verschillende CNC-machines?

De meeste CNC-armaturen zijn uitwisselbaar vanwege hun standaard geometrische kenmerken. In zeldzame gevallen kan dit echter niet mogelijk zijn als de machinespecificaties aanzienlijk verschillen of als het armatuur op maat is gemaakt.

Hoe kies ik de juiste CNC-armatuur voor mijn toepassing?

Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden, zoals de afmetingen van het werkstuk, de vorm, het materiaal, de bewerkingen, de volgorde van deze bewerkingen en de mogelijkheden van de CNC-machine.