naar top
Menu
Logo Print
16/05/2018 - MATTHIAS ROBBE

LAAT JE GEEN RAD VOOR DE OGEN DRAAIEN

De meest geschikte draaibeitel

Een modern draaiproces draait al lang niet meer alleen om het op hoge snelheid verwijderen van metaal. Alle parameters die het proces bepalen, worden tegenwoordig zorgvuldig bewaakt en de divergentie is enorm. In dit artikel beschrijven we de basisbeginselen van deze verspanende bewerking, met name uitwendig draaien. We besteden ook de nodige aandacht aan de keuzefactoren die bepalen welk draaigereedschap u moet gebruiken. Of dit op een teach-indraaibank of CNC-machine moet worden uitgevoerd, leest u hier.

Seco draaienIn 2003 kraakten gangsters een sterk beveiligde kluis in het Antwerp Diamond Center, een van de belangrijkste draaischijven van diamanten in de wereld. In de kranten werd de diamantroof gretig omschreven als de grootste ooit. De dieven gingen toen aan de haal met minstens 100 miljoen euro aan goudstaven, ruwe en geslepen diamant, juwelen, waardepapieren en cashgeld. Een verhaal dat zo uit een Hollywoodfilm kan komen. Al blijkt uit een reconstructie dat de dieven daarvoor geen hightech spullen gebruikten, maar de safedeurtjes eenvoudig kraakten met een systeem dat ze in Italië op hun draaibank ineen hadden geknutseld. Hoe ze dat deden, daar hebben we het raden naar. En we hebben ook niet de intentie om van u een volleerde dief of dievegge te maken. Toch zagen we in de verjaardag van de diamantroof het uitgelezen moment om de draaibewerking nog eens onder de loep te nemen.

DRAAIEN IS ELEMENTAIRE VERSPANINGSMETHODE

Draaien is een combinatie van twee bewegingen, waarbij er met een gereedschap met één snijkant cilindrische vormen gemaakt worden. De rotatie van het werkstuk en de voedingsbeweging van het gereedschap bepalen de draaibewerking. In allerlei opzichten is dit de meest elementaire verspaningsmethode, met betrekkelijk eenvoudige definities. Al moeten we dit meteen nuanceren. Doordat de draaibewerking zo vaak wordt toegepast, heeft het moderne draaien zich ontwikkeld tot een geoptimaliseerd en geautomatiseerd proces dat een grondige inschatting van de diverse toepassingsfactoren vereist.

Verschillende draaiprocessen

Het draaien kan onderverdeeld worden in een aantal basisbewerkingen, aan de hand waarvan men het gereedschapstype en de snijgegevens bepaalt en de individuele bewerkingen programmeert. Het snijgereedschap kan langs de as van het werkstuk bewegen om de diameter van het onderdeel te verkleinen (langsdraaien) of het beweegt vanaf het uiteinde van het onderdeel naar het hart, om het onderdeel in te korten (vlakdraaien). Vaak worden deze twee voedingsrichtingen met elkaar gecombineerd, om conische of gebogen oppervlakken te maken (profieldraaien). Met moderne CNC-machines en hun uitgebreide programmeermogelijkheden is dit geen enkel probleem.

Ontwikkelingen

Een modern draaiproces draait al lang niet meer alleen om het op hoge snelheid verwijderen van metaal. De parameters die het proces bepalen, worden zorgvuldig bewaakt. Dat geldt ook voor de kwaliteit van het eindproduct en de betrouwbaarheid van de onderdelen. Meer zelfs, de sterk cyclisch gerichte techniek met vaak ver uitgespannen stukken maakte de voorbije decennia dezelfde evolutie door als overige verspaningsvormen: integratie van functies, prestatieverhoging, grotere productdiversiteit en kleinere series, koppeling aan andere bewerkingen en toenemende aansturing vanuit een bedrijfseigen netwerk. De divergentie is dan ook enorm. Lang- of kortdraaien, horizontaal of verticaal draaien, pick-updraaien, carrouseldraaien, superprecisiedraaien, diamant-, zacht- en harddraaien … Dat alles in pure vorm, maar ook al CNC-draaimachines met geïntegreerde lasersystemen. We kunnen grofweg een onderscheid maken tussen uitwendig of inwendig draaien, harddraaien en multitaskbewerkingen. Daarnaast bestaan er gespecialiseerde bewerkingen, zoals draadsnijden, groefsteken, afsteken en kotteren. Al deze verschillende draaibewerkingen vragen ook specifieke gereedschappen.

GEREEDSCHAPPEN

Mitsubishi MaterialsEen gereedschap kan het proces maken of breken. De voorbije decennia kende het aantal draaigereedschappen een exponentiële groei. Ze werden opnieuw uitgevonden, geoptimaliseerd en, onder andere afhankelijk van de draaibewerking, geselecteerd en gebruikt. De keuze van de juiste wisselplaat hangt echter niet alleen af van de bewerking. Ook de kwaliteit van het eindstuk speelt een rol. Gaat het om voorruwen? Of een eindbewerking waarbij het oppervlak van het draaideel een hoge afwerkingsgraad moet krijgen? Al snel werden verspanende bedrijven geconfronteerd met de vraag welke keuzemethodiek ze moesten volgen om tot het juiste gereedschap te komen. Het gaat immers niet meer enkel en alleen om de toepassing, maar ook bedrijfsprocessen spelen een rol in de keuze voor het juiste draaigereedschap. Fabrikanten van gereedschappen zien zichzelf daarom intussen steeds vaker in een adviserende functie, niet alleen wat betreft de keuze van het gereedschap, maar ook het bedrijfsproces. High performance tooling (productief), cost efficient tooling (economisch), precision tooling (kwaliteit) of versatile tooling (universeel). Het is een afweging die telkens opnieuw moet worden gemaakt.

Spaanbeheersing

Door spaanbrekers aan te brengen op de beitels, maken fabrikanten deze voor taaiere materialen geschikt. De vuistregel hierbij is dat materialen als gietijzer heel goed zonder spaanbreker kunnen worden gedraaid, omdat dit kortspanige materialen zijn.

Koeling

Moeilijk te bewerken materialen vereisen geavanceerde gereedschappen, die gedurende langere perioden kunnen presteren. Daarbij is het gebruik van koelmiddel onder hoge druk de voorbije decennia toegenomen. Niet alleen om spanen beter te beheersen, maar ook om de standtijd van het gereedschap te verlengen.

Snijparameters

Het werkstuk draait in de draaibank rond met een bepaalde spilsnelheid (n) en een bepaald aantal omwentelingen per minuut. Afhankelijk van de diameter van het werkstuk leidt dit op het bewerkingspunt tot een bepaalde snijsnelheid of oppervlaktesnelheid (Vc) in m/min. Dit is de snelheid waarmee de snijkant het oppervlak van het werkstuk bewerkt en waarmee de omtrek van het te verspanen oppervlak de snijkant passeert. De snijparameters zijn een factor die draaiers zelf volledig in de hand hebben. De voeding (fn), de intredehoek (kr), de snedediepte (ap) … Hou hierbij vooral rekening met de belasting van de snijkant. De snedediepte bijvoorbeeld verdubbelen zorgt niet voor een hogere belasting, omdat de lengte van de snijkant die in het materiaal zit, eveneens verdubbeld wordt. Hogere voedingen leiden daarentegen wel tot hogere belastingen van de snijkant.

Gereedschapsgeometrie

wisseplatenEen van de punten waarop er gelet moet worden, is de neusradius (re) van de wisselplaat. Deze is zowel van invloed op de sterkte van de snijkant als op de uiteindelijke oppervlaktekwaliteit van het afgewerkte product. Hoe kleiner de neusradius, hoe beter de oppervlakteruwheid. In theorie is de kleinste neusradius nul, maar in de praktijk is dit meestal 0,2 of 0,4 mm. Een grotere neusradius levert een sterkere wisselplaat en een langere standtijd op. De grootste neusradius is in principe 2,4 mm. Bij de nieuwe generatie van wisselplaten is er soms sprake van een Wiper neusradius. Deze wisselplaten hebben een dubbele neusradius en zijn ontwikkeld om een betere oppervlaktekwaliteit te realiseren bij een hogere voeding.

Werkstukmateriaal

Bij hardere materialen, bijvoorbeeld gietijzer, is een plaat met een negatieve geometrie aangewezen. Die onderscheiden zich met een hogere snijkantsterkte, met een betere krachtenverdeling. Ze zijn met name geschikt voor zware snijomstandigheden en vormen meestal de voor de hand liggende keuze voor het uitwendig draaien. Een positieve geometrie zorgt voor lagere snijkrachten en is met name goed voor het inwendig draaien en het uitwendig draaien van slanke onderdelen. Hoe zachter het materiaal, hoe positiever de geometrie van het gereedschap kan zijn.

EN VERDER ...

Keramische wisselplaten, PKD, CVD-D … Ook het snijmateriaal speelt een belangrijke rol bij draaibewerkingen. Alle materialen hebben hun eigen toepassingen en zijn eerder aanvullend op elkaar. Zeker het vermelden waard, al gaan we er, vanwege de complexiteit, in dit artikel niet dieper op in.