Wenn Sie der Fertigungsindustrie angehören, sollten Sie sich der modernen Technologien bewusst sein, die bei Fertigungsverfahren und der Metallbearbeitung eingesetzt werden. Es wird durchgeführt, um verschiedene Industrieteile in einem breiten Spektrum mit äußerster Präzision und Genauigkeit zu entwickeln.
Mit der modernen Technologieentwicklung hat die neueste Mikrobearbeitung mit Lasertechnologie das traditionelle manuell betriebene Metallschneiden ersetzt. Das Wort „Bearbeitung“ ist ein Herstellungsprozess, der eine breite Palette von Techniken und Technologien umfasst.
Der Bearbeitungsprozess gehört zur Kategorie der subtraktiven Fertigung, bei der Material vom Werkstück abgetragen wird, um das gewünschte Produkt herzustellen. Das Metall kann mit mehreren Kraftmaschinenwerkzeugen in jedes gewünschte Design gebracht werden. Schmieden und Gießen sind ebenfalls Teil des Bearbeitungsprozesses.
In diesem Artikel werden wir hauptsächlich die Metallbearbeitung und ihre verschiedenen Techniken diskutieren, um den geeigneten Bearbeitungsprozess entsprechend den Anforderungen auszuwählen, um die Bedürfnisse der Kunden zu erfüllen. Also lasst uns anfangen.
Was ist Metallbearbeitung?
Die Metallbearbeitung ist ein subtraktiver Fertigungsprozess, der zur Entwicklung von Metallteilen, Maschinenkomponenten und verschiedenen Industriewerkzeugen verwendet wird. Bei der Metallbearbeitung sind verschiedene Methoden beteiligt, um das gewünschte Produktdesign hinsichtlich Form, Durchmesser, Größe, Endbearbeitung und Oberflächenqualität zu erreichen.
Verschiedene Bearbeitungsarten
Bearbeitungsprozesse werden in zwei Haupttypen eingeteilt: unkonventionelle und konventionelle Verfahren. Im unkonventionellen Bearbeitungsprozess wird das Material mit Hilfe von thermischer oder chemischer Energie abgetragen. Andererseits besteht das herkömmliche Verfahren der maschinellen Bearbeitung hauptsächlich aus Einzelpunktschneiden, Mehrpunktschneiden und abrasivem Schneiden und wird weithin für die Metallbearbeitung verwendet.
Einige der verschiedenen Verfahren zum Entfernen von Metallmaterial werden im Folgenden erörtert:
1. Mechanische Bearbeitungsverfahren
Einzelpunktschneiden
Bei diesem Verfahren wird mit einem einzigen scharfkantigen Schneidwerkzeug Material vom Werkstück abgetragen. Das Single-Point-Cutting-Verfahren wird hauptsächlich bei Drehoperationen eingesetzt. Die Spindel dreht das Werkstück und das Schneidwerkzeug bewegt sich entlang der Achse des Werkstücks, um Material zu entfernen.
Drehoperationen umfassen Bohren, Einstechen, Abstechen, Plandrehen und Gewindeschneiden. Außerdem enthält es komplexe Konturen, Verjüngungen, Schlitze und Gewinde.
Planungs- und Formgebungsprozesse sind auch in den Einzelpunkt-Schneidprozessen enthalten.
Mehrpunktschneiden
Dabei werden mehrere scharfkantige Schneidwerkzeuge zum Materialabtrag an das Werkstück herangeführt. Die kritischsten Funktionen des Mehrpunktschneidens sind Fräsen und Bohren. In einem zylindrischen Schneidwerkzeug dreht sich der scharfe Zahn mit hoher Geschwindigkeit, um das Werkstückmaterial zu entfernen. Während des Fräsvorgangs wird das rotierende Werkzeug verwendet, um verschiedene Merkmale auf dem Werkstück zu entwickeln.
Einige der gemeinsamen Fräsoperationen, die auf Fräsmaschinen durchgeführt werden, sind Anfasen und Plan- und Stirnfräsen. Fräsprozesse können verschiedene Arten von Taschen, Schlitzen und komplexen Konturen erzeugen. Eine Fräsmaschine wird auch zum Bohren und Bohren verwendet. Zwei weitere Arten des Fräsens sind Räumen und Sägen, die später in diesem Artikel besprochen werden.
2. Schleifbearbeitung
Abrasive Bearbeitung ist ein Prozess, bei dem ein Schleifwerkzeug verwendet wird, um das Werkstückmaterial zu entfernen. Dieser Prozess wird auch zum Formen und Bilden verschiedener Merkmale auf dem Werkstück verwendet. Die Oberflächenveredelung kann auch durch Schleifbearbeitung erfolgen.
Die Schleifkörner des Schneidwerkzeugs werden in der rotierenden Scheibe gebunden, die für den Schleifprozess verwendet wird. Das Schleifen kann auch auf der Flachschleifmaschine oder auf der Rundschleifmaschine erfolgen. Das Schleifmaterial wird für die Schleifstrahlbearbeitung verwendet, und es wird auch mit Wasser für die Schleifwasserstrahlbearbeitung verwendet. Hornen, Ultraschallbearbeitung und Läppen sind ebenfalls Arten der Schleifbearbeitung.
3. Chemische Bearbeitung
Die am häufigsten verwendete Art der chemischen Bearbeitung ist die elektrochemische Bearbeitung, bei der die Chemikalie verwendet wird, um das Material vom Werkstück zu entfernen. Es wird für die Massenproduktion verwendet. Es ist nur für leitfähige Materialien machbar, die mit konventionellen Methoden schwer zu bearbeiten sind. Dieser Prozess wird auch zur Oberflächenveredelung und zum Entgraten durchgeführt.
4. Thermische Bearbeitung
Das thermische Bearbeitungsverfahren wird verwendet, um das Material aus dem hochsteifen Material zu entfernen – schwer zerspanbar. Brennschneiden, EDM und Elektronenstrahlbearbeitung sind einige der wichtigsten Arten der thermischen Bearbeitung. Elektroerosion (EDM) wird verwendet, um komplexe Geometrien mit höchster Präzision herzustellen. Dieses Verfahren ist jedoch zeitaufwändig und für die Massenproduktion nicht durchführbar.
Metallbearbeitung durch CNC-Maschine
Die CNC-Maschine ist die kritischste und grundlegendste Maschine jeder Maschinenwerkstatt. CNC-Maschinen (Computer Numeric Control) werden zur Herstellung des Werkstücks verwendet, in dem das Produktdesign in die physische Form umgewandelt wird. CNC wird mit vorprogrammierter Software geliefert, die die Konstruktionsparameter liest und die spezifischen Operationen wie Schleifen, Fräsen, Drehen, Plandrehen und Bohren ausführt.
Zuerst wird das Design auf der CAD-Software entwickelt und dann zur Ausführung auf die CNC-Maschine übertragen. Die Verwendung von CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Produkten schließt die Möglichkeit menschlicher Fehler aus und produziert qualitativ hochwertige Produkte.
Arbeitsprinzip der CNC-Maschine
CNC-Maschinen sind mit direkter Steuerung und Regelung ausgestattet, um die Geschwindigkeit und Position der Maschine zu regeln. Bei einem Open-Loop-System werden die Signale zwischen Antriebsregler und Motor nur in eine Richtung übertragen, und eine Open-Loop-Steuerung führt die Vorgänge aus, die weniger Kraft und Geschwindigkeit erfordern. In einem System mit geschlossenem Regelkreis nimmt die Steuerung Feedback von der Maschine, um die Fehler und Störungen der Maschinen zu diagnostizieren, und die Regelung mit geschlossenem Regelkreis wird dort verwendet, wo die Produkte mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit bearbeitet werden müssen.
Die meisten Maschinenwerkstätten sind mit 2-Achsen-CNC-Maschinen ausgestattet, und einige von ihnen verfügen auch über 3-Achsen-CNC-Maschinen (oder mehr). Ein Schritt- oder Servomotor wird zum Positionieren von Werkzeugen gemäß dem speziell programmierten Code verwendet.
Arten von CNC-Maschinen und Anwendungen
In der heutigen modernen Welt werden fast alle Maschinenteile auf CNC-Maschinen hergestellt. Einige der am häufigsten durchgeführten Operationen auf CNC sind Biegen, Bohren, Bohren, Schleifen, Laserschneiden, Plasmaschneiden, Fräsen und Ultraschallschweißen. Viele Maschinen, darunter Drehmaschinen, Mühlen, Wasserstrahlmaschinen und Erodiermaschinen, werden mit CNC betrieben.
Einige der am häufigsten verwendeten CNC-Maschinen sind:
CNC-Drehmaschinen: In der CNC-Drehmaschine wird das Material in das Spannfutter der Maschine eingespannt, und Maschinen entfernen das Material, indem sie das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit in kreisförmiger Richtung drehen. Es ist möglich, komplexe Geometrien auf CNC-Drehmaschinen zu entwickeln. Diese Maschinen können nur mit zwei Achsen (X und Z) arbeiten.
CNC-Fräsen: CNC-Fräsen können im Allgemeinen mit 3 Achsen (X, Y und Z) arbeiten, wobei einige von ihnen auch mit einer zusätzlichen Achse ausgestattet sind. Der Designer entwickelt ein Programm, das dann auf der Maschine installiert wird, die die programmspezifischen Funktionen ausführt, um das erforderliche Produkt zu bauen. Seine Operationen sind fast ähnlich wie die CNC-Drehmaschinen.
Plasmalichtbogenschneider: Plasmalichtbogenschneider werden verwendet, um Metall oder andere Materialien bei sehr hoher Temperatur zu schneiden. Dieser Prozess muss bei hohen Temperaturen und Geschwindigkeiten durchgeführt werden. Das Plasma wird mit einem Lichtbogen und Druckluftgas erzeugt, um das Material zu schneiden.
Wasserstrahlschneider: CNC-gesteuerte Wasserstrahlschneider werden verwendet, um harte Materialien mit hohem Wasserdruck zu schneiden. Einige Schleifmittel werden auch in Verbindung mit dem Wasser zum Entgraten und Oberflächenfinish verwendet. Es kann mechanische Teile mit komplexer Geometrie herstellen. Wasserstrahlanwendungen umfassen die Bergbauindustrie, die Luft- und Raumfahrtindustrie und die Automobilindustrie.
Prozesse in der Metall-CNC-Bearbeitung
Die Herstellung muss viele Bearbeitungsprozesse durchlaufen, um ein fertiges Produkt zu entwickeln. Einige dieser Prozesse werden im Folgenden besprochen:
1. Fräsen
Mahlen ist einer der wesentlichen Prozesse bei der Herstellung eines Werkstücks. Es wird auch zur Herstellung von Metallwerkzeugen verwendet. Fräsen wird durchgeführt, um symmetrische Metallteile, Schlitze, Löcher, Taschen und komplexe Konturen herzustellen. Maßgeschneiderte Halterungen und Befestigungselemente sind das häufigste Beispiel für den Fräsprozess.
Die für den Fräsprozess verwendeten Schneidwerkzeuge bestehen aus Hartmetall, Schnellarbeitsstahl (HSS), Kobaltschnellarbeitsstahl und Kohlenstoffstahl. Die Werkzeugauswahl hängt von der Art des Materials des Werkstücks ab. Manchmal wird auch Kühlmittel zugeführt, während das starre oder harte Material gefräst wird.
2. Drehen
Während einer Drehoperation wird das Werkstück in das Spannfutter der Maschine montiert und schnell gedreht. Dann bewegt sich das Werkzeug entlang der Achse des Werkstücks, um Material zu entfernen. Dieser Prozess wird durchgeführt, um den Durchmesser oder die Länge des Werkstücks zu reduzieren. Die Werkzeugauswahl im Drehbetrieb richtet sich nach den Produktanforderungen.
Drehen wird auch durchgeführt, um den Produkten einige Merkmale hinzuzufügen, und es kann ein Einzel- oder Mehrpunkt-Schneidwerkzeug verwendet werden. Wellen und Befestigungselemente werden ebenfalls durch dieses Verfahren hergestellt.
Die Hersteller verwenden für Drehoperationen unterschiedliche Rohstoffe wie Nickel, Messing, Zink, Stahl, Titan und Magnesium. Die Materialauswahl hängt von einigen seiner mechanischen Eigenschaften ab, einschließlich Kosten, Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit. Drehen führt zu verlängerten Standzeiten und exzellenter Oberflächengüte.
Einige der Features, die Sie durch Drehen erzeugen können, sind: Löcher, Verjüngungen, konturierte Oberflächen, Durchmesservariationen und Schlitze
3. Reiben
Beim Reiben wird ein Werkzeug mit mehreren Schneiden verwendet, um die Größe eines vorgebohrten Lochs zu vergrößern. Es kann auf den Fräsmaschinen durch Wechseln des Werkzeugs mit der Reibahle durchgeführt werden, die normalerweise aus HSS oder Hartmetall besteht und in verschiedenen Größen erhältlich ist.
4. Langweilig
Bohren ist der Prozess, bei dem wir die Tiefe erhöhen oder die vorhandenen Bohr- oder Gusslöcher vergrößern. Es gibt drei verschiedene Arten des Langweilens;
Reihenbohren (Bohrstange stützt eines der beiden Enden)
Rückwärtsbohren (Bearbeiten eines Lochs am hinteren Teil des Werkstücks)
Aufbohren auf der Drehbank (Verwenden eines Einpunkt-Schneidwerkzeugs zum Verjüngen von Löchern)
5. Schleifen
Das Schleifen kann unter Verwendung eines Schleifsteins, einer Schleifscheibe oder einer Schleifmaschine durchgeführt werden. Es wird für den Schleifbearbeitungsprozess durchgeführt, der zur Oberflächenveredelung und zur Verbesserung der Oberflächenqualität des Produkts durchgeführt wird. Dieser Prozess kann auch mit Hilfe der CNC-Bearbeitung durchgeführt werden.
6. Honen
Es ist eine von Herstellern weit verbreitete Technik, um eine bestimmte Metalloberfläche zu erzielen. Dieser Vorgang wird auch als Entgraten bezeichnet, bei dem unnötiges Material vom Werkstück entfernt wird. Es wird auch durchgeführt, um eine bestimmte Textur auf das Werkstück zu gravieren, die gewünschte Oberflächenqualität zu erhalten oder den erforderlichen Durchmesser des Metallwerkstücks zu erreichen.
7. Räumen
Der Prozess des Räumens kann verschiedene ungerade Formen erzeugen. Es hilft auch beim Entfernen des unerwünschten Materials vom Werkstück. Sie wird mit Hilfe eines gezahnten Werkzeugs, auch Räumnadel genannt, durchgeführt. Die Räumnadel kann linear zum linearen Räumen verwendet werden, und sie kann mit der Drehmaschine zum Rotationsräumen verwendet werden.
8. Gestaltung
Die Metallumformung wird durchgeführt, um die spezifische Form eines Produkts zu erhalten, um die Anforderungen der Kunden zu erfüllen. Dieser Prozess umfasst das Schmieden, bei dem das heiße Metall gehämmert oder gepresst wird, um das erforderliche Profil zu erhalten. Zur Formgebung wird das Metallbauteil bis zu 75 Prozent über seine Schmelztemperatur hinaus erhitzt.
9. Lasergravur
Sie haben vielleicht bemerkt, dass viele Firmenprodukte mit einem Firmennamen graviert sind, und zwar mit Hilfe von Lasergravur. Es ist auf industrieller Ebene weit verbreitet für hochpräzise Etikettierung und Markierung. Lasergravur wird zur dauerhaften Markierung verwendet, und dieses Verfahren ist flexibel, erfordert weniger Vorlaufzeit und ist kostengünstig.
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Fazit
Abschließend kommen wir zu dem Schluss, dass es verschiedene Arten von Maschinen für die Metallbearbeitung gibt und viele Prozesse daran beteiligt sind. Nachdem Sie diesen vollständigen Artikel gelesen haben, haben Sie nun ein umfassendes Verständnis für mehrere Bearbeitungsverfahren und die Prozesse der Metallbearbeitung.
In diesem Artikel wurden auch verschiedene Arten von Werkzeugen und Werkzeugtechniken besprochen. In der Zwischenzeit können mechanische, abrasive, thermische und chemische Bearbeitungsverfahren dazu beitragen, das gewünschte Produktdesign zu erreichen.
Wenn Sie Einsteiger in diesem Bereich sind, hilft Ihnen der Artikel bei der Material- und Prozessauswahl der Metallbearbeitung. Es gibt noch so viele Dinge, die Sie verstehen müssen, und die Beratung durch einen Metallbearbeitungsexperten wird Ihnen bei der Gestaltung Ihres gewünschten Produkts sehr helfen.
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