Proefhoofdstuk verspanende techniek

9Draaien

K. Kort

Redactie

H. Hebels

2013

14517_BW_TransferW H09.indd 114517_BW_TransferW H09.indd 1 03-07-13 09:3203-07-13 09:32

Proefhoo

fdstuk

Hovew

Lijn

Hovew

Lijn

V E R S P A N E N2

9.1 Inleiding

Draaien is een verspanende bewerkingsmethode waarmee je cilindrische werk-stukken kunt maken. Het werkstuk draait rond terwijl een beitel materiaal van het werkstuk verwijdert. Het uitgangsmateriaal is meestal rond, maar kan ook vierkant, rechthoekig of een zeskant zijn. Voor het draaien gebruik je een draai-bank of draaimachine. Zie figuur 9.1.

Figuur 9.1 Draaimachine

9.2 Opbouw draaimachine

Bedrijven gebruiken tegenwoordig vooral CNC-gestuurde draaimachines. Maar je leert alle aspecten van het draaiproces meestal op een conventionele (handbe-diende) draaibank.Het is belangrijk dat je de functies van de verschillende onderdelen van deze machine kent. Daardoor weet je hoe je de machine moet gebruiken en hoe je daarmee veilig kunt omgaan.


9 D R A A I E N 3

Belangrijke onderdelen van een draaimachine zijn: – frame; – vaste kop; – losse kop; – sledecombinatie met beitelhouder; – klauwplaat; – digitale uitlezing.

9.2.1 Frame

Het frame is de basis van de draaimachine. Het frame geeft de machine stabiliteit en dempt trillingen die tijdens het draaien kunnen ontstaan. In het frame zijn de elektromotor en eventueel de installatie voor koelvloeistof gemonteerd. Op het frame zitten de geleidingen voor de sledecombinatie en de losse kop.

9.2.2 Vaste kop

Links op het frame zit de vaste kop. Zie figuur 9.2. In de vaste kop zijn de hoofd-spil en het aandrijfmechanisme gemonteerd. De hoofdspil (of hoofdas) van de draaimachine drijft het werkstuk aan.

Figuur 9.2 Vaste kop van de draaimachine


V E R S P A N E N4

Op de vaste kop zitten de hendels en knoppen van het schakelmechanisme. Daar-mee kun je het toerental en de aanzet instellen. Door het toerental van de hoofd-spil aan te passen stel je de snijsnelheid van het draaiproces in. De aanzet bepaalt samen met de snedediepte de hoeveelheid te verspanen materiaal.

Op de spilneus van de hoofdspil wordt een spaninrichting (meestal een klauw-plaat) voor het werkstuk bevestigd. De hoofdspil is hol. Daardoor kun je ook producten van stafmateriaal bewerken met de draaimachine. Zie figuur 9.3.

Figuur 9.3 Hoofdspil met spaninrichting

9.2.3 Losse kop

De losse kop is tegenover de vaste kop op het frame gemonteerd. Zie figuur 9.4. In de losse kop zit een as: de pinole. De pinole heeft een inwendige conus waarin je verschillende gereedschappen kunt spannen. Bijvoorbeeld een boorkop, een ruimer met conische schacht of een meedraaiend center.


9 D R A A I E N 5

Figuur 9.4 Losse kop

9.2.4 Sledecombinatie met beitelhouder

Tussen de vaste kop en de losse kop zit de sledecombinatie. Zie figuur 9.5. De sle-decombinatie zorgt voor de verplaatsing van de beitel, die het materiaal ver-spaant. De sledecombinatie bestaat uit een langsslede (1), een dwarsslede (2) en een beitelslede (3). De sleden kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen. Daar-door kun je de beitel in de langs- en dwarsrichting verplaatsen.

Figuur 9.5 Sledecombinatie

12 3

4

5


V E R S P A N E N6

De langsslede verplaatst de beitel evenwijdig aan de hoofdspil (in de Z-richting). Je kunt de langsslede met de hand verplaatsen door het handwiel (4) te verdraai-en. Je kunt de langslede ook automatisch laten verplaatsen.Op de langsslede zit de dwarsslede. De dwarsslede verplaatst de beitel loodrecht op de Z-richting (in de X-richting). Deze slede kun je ook met de hand (5) of automatisch verplaatsen.Op de dwarsslede zit de beitelslede. Deze slede verplaats je met de hand. Met de beitelslede verplaats je de beitel evenwijdig aan de hoofdspil (in de Z-richting). Je kunt de beitelslede ook onder een hoek plaatsen, om een schuine kant aan een product te draaien, of om een conisch werkstuk te draaien.Op de beitelslede zit de beitelhouder. In de beitelhouder bevestig je de beitel. Zie figuur 9.6.

Figuur 9.6 Beitel in beitelhouder

Als je de beitel in de Z-richting verplaatst, wordt een deel van het werkstuk dun-ner. Dit noem je langsdraaien. Als je de beitel in de X-richting verplaatst, wordt een deel van het werkstuk korter. Dit noem je dwarsdraaien. Zie figuur 9.7.


9 D R A A I E N 7

Z

X

Figuur 9.7 Langsdraaien (Z-richting) en dwarsdraaien (X-richting)

9.2.5 Klauwplaat

Op de spilneus van de hoofdas kun je een klauwplaat bevestigen. Zie figuur 9.8. In een zelfcentrerende klauwplaat span je een cilindrisch werkstuk op. Je kunt ook andere spangereedschappen op de spilneus bevestigen. Bijvoorbeeld een spantang. Daarmee kun je snel werkstukken opspannen.

Figuur 9.8 Zelfcentrerende klauwplaat


V E R S P A N E N8

9.2.6 Digitale uitlezing

Tegenwoordig heeft bijna elke conventionele draaibank een digitale uitlezing. Zie figuur 9.9. Daarop kun je de verplaatsing van de sleden in X- en Z-richting aflezen. De Z-waarde geeft de verplaatsing van de langslede aan. De X-waarde geeft de verplaatsing van de dwarsslede aan.Soms kun je ook de verplaatsing van de beitelslede aflezen op de digitale uitle-zing. De uitlezing geeft dan de verplaatsing van de langsslede (Z) en de beitelslede (Z0) aan. Zie figuur 9.9. Soms wordt de som van beide verplaatsingen aangege-ven (ΣZ).

Figuur 9.9 Digitale uitlezing met Z0

Bij de verplaatsing in de X-richting (dwarsslede) zijn er twee mogelijkheden. Als je de digitale uitlezing instelt op diameter geeft de uitlezing de diameter van het afgedraaide werkstuk aan. Als je de digitale uitlezing instelt op radius geeft de uitlezing de snedediepte aan.

Voorbeeld

Gegeven:Je wilt een as draaien van 20 naar 16 mm.

Gevraagd:Hoe ver moet je de dwarsslede verplaatsen?


9 D R A A I E N 9

Oplossing:Bij radiusinstelling verplaats je de dwarsslede 2 mm in de X-richting. Dit komt overeen met een snedediepte van 2 mm. De uiteindelijke diameter wordt 16 mm.

Bij diameterinstelling geeft de digitale aflezing een verandering van de diame-ter aan. Je draait de diameter volgens de uitlezing van 20 naar 16 mm. In wer-kelijkheid verplaats je de beitel (en dus ook de dwarsslede) 2 mm. Dit komt overeen met een snedediepte van 2 mm.

9.3 Het draaiproces

Tijdens het verspanen wordt de snijkant van de beitel met grote kracht tegen het materiaal gedrukt. Daardoor zal het materiaal gaan afschuiven. Een afgeschoven vlak noem je een segment. Een aantal van deze segmenten vormen samen een spaan. Zie figuur 9.10.

beitelpunt

afschuifvlak

segment

spaanvlak

vrijloopvlaksnijkant

υ

Figuur 9.10 Spaanvorming

Je moet een aantal keuzes maken om het draaiproces goed te laten verlopen. Hierna lees je welke keuzes belangrijk zijn.

9.3.1 Beitelkeuze

Als je een beitel kiest houd je rekening met het materiaal dat je wilt verspanen en met de manier waarop je het werkstuk gaat bewerken.


V E R S P A N E N10

Beitelvorm

Er zijn beitels voor inwendig- en uitwendig draaien. Zie figuur 9.11.

a

b

c

Figuur 9.11 Beitels voor uitwendig en inwendig draaien

Voor het draaien van assen gebruik je beitels voor uitwendig draaien. De meest voorkomende bewerkingen bij uitwendig draaien zijn langsdraaien, vlakken, ste-ken en schroefdraad snijden. Bij langsdraaien en vlakken kies je een beitel met een zo groot mogelijke punt. Bij steken kies je een beitel met een smalle snijkant. Bij schroefdraadsnijden heeft de beitelpunt de vorm van de schroefdraad.

Bij inwendig draaien is het uitgangsmateriaal buisvormig of voorgeboord, dus hol. De beitel moet in deze holte werken, om de inwendige diameter groter en zeer nauwkeurig op maat te kunnen maken.

De soort bewerking bepaalt dus de vorm van de beitel, terwijl de beschikbare ruimte bepalend is voor de diameter en de lengte van de beitel. Vanwege de stabi-liteit van de beitel kies je de dikste beitel die je zo kort mogelijk kunt opspannen.


9 D R A A I E N 11

Beitelmateriaal

Je kunt kiezen uit verschillende beitelmaterialen. Zie tabel 9.1.

T A B E L 9 . 1 V E R S C H I L L E N D E B E I T E L M A T E R I A L E N

Beitel van snelstaal

Beitel met gesoldeerd hardmeta-len beitelplaatje

Beitel met verwisselbaar hard-metalen beitelplaatje

Snelstaal

Een beitel van snelstaal (HSS) kun je eenvoudig zelf slijpen. Het slijpen van bei-tels is erg arbeidsintensief en dus duur. Daarom wordt snelstaal bijna niet meer gebruikt.

Hardmetaal

Tegenwoordig worden vooral beitels met hardmetalen plaatjes gebruikt. Met deze beitels kun je een hogere snijsnelheid bereiken. Er zijn beitels met gesoldeer-de plaatjes en beitels met verwisselbare plaatjes. Beitels met gesoldeerde hardme-talen plaatjes zijn moeilijk te slijpen. Als zo’n beitel versleten is moet je deze ver-vangen.

Het is beter om beitels met verwisselbare hardmetalen plaatjes te gebruiken. Deze plaatjes hebben meerdere snijkanten. Je kunt het plaatje verdraaien, waar-door je het meerdere keren kunt gebruiken.Er zijn verschillende soorten verwisselbare snijplaatjes. Je kiest een snijplaatje aan de hand van de genormaliseerde ISO-codering. Zie tabel 9.2.


V E R S P A N E N12

T A B E L 9 . 2 C O D E R I N G S N I J P L A T E N B I J D R A A I E N

Code keys – TurningInsert/Metric series, Extract from ISO 1832-2004

*not ISO

1. Insert shape

A B C D

E H K L

M O P R

S T V W

2. Normal clearance

A B C

D E F

G N P

O = Special

3. Tolerances

Tol.-class

Tolerance± mm For d, dimension mm

3,17

5*

3,96

9

4,06

4

4,76

0

6,35

0

9,52

5

12,7

00

15,8

75

19,0

50

25,4

00

31,7

50

38,1

00

s d

A 0,025 0,025

C 0,025 0,025

E 0,025 0,025

F 0,025 0,013

G 0,130 0,025

H 0,025 0,013

J

0,025 0,050

0,025 0,080

0,025 0,100

0,025 0,130

0,025 0,150

K

0,025 0,050

0,025 0,080

0,025 0,100

0,025 0,130

0,025 0,150

M

0,130 0,050

0,130 0,080

0,130 0,100

0,130 0,130

0,130 0,150

U

0,130 0,080

0,130 0,130

0,130 0,180

0,130 0,250

© SECO


9 D R A A I E N 13

Code keys – TurningInserts

4. Fixing and/or chipbreaker

A B G M N

R T U W

X = Special

5. Cutting edge length

A, B, K C, D, E, M, V H, O, P L

R S T W

6. Thickness

01 = 1,59 mmT1 = 1,98 mm02 = 2,38 mm03 = 3,18 mmT3 = 3,97 mm

04 = 4,76 mm05 = 5,56 mm06 = 6,35 mm07 = 7,94 mm08 = 8,00 mm09 = 9,52 mm

7. Corner configuration

1 st letter A =45D = 60E = 75F = 85P = 90Z = Special

2nd letter A =45B = 5C = 7D = 15E = 20F = 25G =30N = 0P = 11Z = Special

nose radius M0 = round inserts (metric version)

0050102040812etc

= 0,05 mm= 0,1 mm= 0,2 mm= 0,4 mm= 0,8 mm= 1,2 mm

8. Cutting edge condition

F E T S

W = High feed inserts

Not mandatory information

9. Cutting direction

L N R


10. Internal designation

e.g. chipbreaker designationF = FinishingM = MediumR = Roughing

e.g. edge designatione.g. 01020=0,1 mm x 20

11. Manufacturers option

Tip sizes:L0L1L2LF = full-face insert (sintered layer)


12. Internal designation

Turning

e.g. chipbreaker designation

F = FinishingM = MediumR = RoughingWZ = Wiper (PCBN)

etc.


13. No. of tips

B = 2C = 3D = 4

U = 4 (double sided)V = 6 (double sided)

© SECO


V E R S P A N E N14

Materiaalsoort product

De keuze voor een snijplaatje hangt ten eerste af van de materiaalsoort van het product. Elke materiaalsoort is ingedeeld in een groep. Elke groep heeft een kleur en een ISO-code. Zie tabel 9.3.

T A B E L 9 . 3 I N D E L I N G M A T E R I A A L S O O R T I N G R O E P E N

ISO Kleur Toepassingsgebied

P Blauw Staalsoorten

M Geel Roestvaststaal

K Rood Gietijzer

N Mintgroen Non-ferro metalen

S Oranje Superlegeringen en titaan

H grijs Zeer (geharde)materialen

Voorbeeld

Gegeven:Het materiaal is staal.

Gevraagd:Welke ISO-code en kleur heeft het bijbehorende snijplaatje?

Antwoord:Kies een plaatje dat is gecodeerd met een P in een blauw vakje.

De vorm van het snijplaatje wordt bepaald door de contour die je moet draaien. Zie figuur 9.12. Kies altijd voor een zo groot mogelijke punthoek. Een grote punthoek geeft namelijk meer sterkte aan het beitelplaatje. Vaak wordt een ruit-vormig plaatje met hoeken van 80 graden gebruikt, omdat deze voor veel bewer-kingen is te gebruiken.


9 D R A A I E N 15

Uitwendigbewerken

C D R S T W V V

80o 50o - 90o 60o 80o 35o 55o

Inwendigbewerken

= Aanbevolen wisselplaatvorm = Alternatieve wisselplaatvorm

C D R S T W V

80o 50o - 90o 60o 80o 35o

Figuur 9.12 Selectie wisselplaatvorm

9.3.2 Geometrie van de beitelpunt en beitelplaatjes

Beitels en snijplaatjes zijn voorzien van hoeken. Daardoor ontstaat er een wig die in het product gedrukt wordt om het overtollige materiaal (de spaan) te verwijde-ren. Zie figuur 9.13.


V E R S P A N E N16

spaanhoek

beitel

wighoek

bewerkt vlak

vrijloophoek

elastischeterugveringvan het materiaalvrijloopvlaksnijkantwerkstuk

snede-dikte

onbewerkt vlakafschuifvlak

spaanvlak

spaan

γ

β

αα + β + γ = 90

h

υ BA

hc

o

Figuur 9.13 Spaanvorming bij draaien

Omdat er verschillende soorten beitels zijn, zitten deze hoeken niet altijd op dezelfde plaats. In figuur 9.14 zie je de plaats van de verschillende hoeken op een mesbeitel.

Figuur 9.14 Geometrie van een mesbeitel

a snijhoeken en snijvlakken b eerste hulpvrijloophoek

c tweede hulpvrijloophoek

spaanvlak

snijkant

vrijloopvlak

spaanhoek

wighoek

vrijloophoek

γ

β

α

hulpvrijloophoek α 1

hulpvrijloophoek α 2

hulpvrijloophoekhulpsnijkant


9 D R A A I E N 17

De benodigde grootte van de verschillende hoeken hangt af van het te verspanen materiaal. Omdat elk materiaal anders reageert, is ook de benodigde grootte van deze hoeken anders. Uitgangspunt is dat er bij elk materiaal op een soepele manier spanen worden gevormd.

Spaanhoek

De spaanhoek zorgt ervoor dat de spaan goed over het spaanvlak schuift. Hoe groter de spaanhoek is, hoe gemakkelijker de spaan kan weglopen en des te min-der de spaan wordt omgebogen. Hierdoor worden de benodigde verspanings-krachten kleiner.

Vrijloophoek

De vrijloophoek zorgt ervoor dat er minimaal contact is tussen de beitel en het product. Hierdoor zijn de wrijving en de warmteontwikkeling die daardoor ont-staat zo klein mogelijk.

Wighoek

De grootte van de wighoek is afhankelijk van de spaanhoek en de vrijloophoek. Hoe groter de wighoek, hoe sterker het verspaningsgereedschap is. Ook kan daardoor de warmte beter worden afgevoerd. Bij een grote wighoek wordt de beitel minder snel stomp.

Hulpvrijloophoeken

De hulpvrijloophoeken zorgen ervoor dat het contact tussen de beitel en het pro-duct zo klein mogelijk is. Hierdoor is er minder wrijving en daarmee ook minder warmteontwikkeling.

Positieve en negatieve snijkantgeometrie

Snijplaatjes voor draaien kunnen een positieve- of een negatieve snijkantgeome-trie hebben. Bij een positieve snijkantgeometrie heeft het beitelplaatje een vrij-loophoek en is de wighoek kleiner dan 90 graden. Omdat de wighoek belangrijk is voor de sterkte van het snijplaatje, kies je soms toch voor een wighoek van 90 graden. Het gevolg is dat er geen vrijloophoek meer is. Om toch een goede ver-spaning te krijgen wordt het snijplaatje dan onder een hoek in de wisselhouder geplaatst, zodat er toch een vrijloophoek ontstaat. Dit noem je een negatieve wis-selplaat. Zie figuur 9.15.


V E R S P A N E N18

: spaanhoek

: wighoek : vrijloophoek β

γ

α

: spaanhoek

: wighoek : vrijloophoek

γ

βα

a Positieve wisselplaat b Negatieve wisselplaat

Figuur 9.15 Positieve en negatieve wisselplaat

Intredehoek

De intredehoek is de hoek tussen de hartlijn van het werkstuk en de snijkant van de beitel. Bij beitels met hardmetalen snijplaatjes bepalen de vorm van het plaatje en de positie van het plaatje in de beitelhouder de intredehoek. De intredehoek heeft invloed op de richting waarin de spaan wordt afgevoerd. De snedediepte en de intredehoek bepalen samen de spaanvorm. Zie figuur 9.16.

Figuur 9.16 Spaanafvoer bij verschillende intredehoeken

9.3.3 Aanzet en snedediepte

Aanzet

De aanzet is de snelheid waarmee de beitel langs het werkstuk beweegt. Een ander woord voor aanzet is voeding. Deze wordt aangeduid met de letter f en uit-gedrukt in mm/omw. De aanzet zorgt ervoor dat er permanent een spaan ont-staat, zodat de verspaning doorgaat. De grootte van de aanzet bepaalt de dikte van de spaan.

Snedediepte

De snedediepte is de verplaatsing van de beitel loodrecht op de aanzet. De snede-diepte wordt aangeduid met de letter a en uitgedrukt in mm. Je stelt de snede-diepte steeds in voor één cyclus van langs- of dwarsdraaien. De grootte van de snedediepte bepaalt de breedte van de spaan.De snedediepte is belangrijk voor de keuze van de grootte van een wisselplaatje. Zie figuur 9.17.

a p a p

rκ


9 D R A A I E N 19

Wisselplaatvorm Soort bewerking

Maximale snedediepte a, mmF R

M

Wissel-plaatgrootte

06

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

0912161925

061115

06081012151619202532

09121519253139

1116222733

111622

0608

16

Ruitvormig 80 graden


Bolvormig

Vierkant

Driehoekig


Driehoekig 80 graden

W

V

T

S

R

D

C

KKNUX/KNMX 55 graden

Figuur 9.17 Selectie wisselplaatgrootte


V E R S P A N E N20

De snedediepte is afhankelijk van de soort bewerking. Er is ook een relatie tussen de aanzet en de snedediepte. Zie tabel 9.4.

T A B E L 9 . 4 R E L A T I E T U S S E N A A N Z E T E N S N E D E D I E P T E

Soort bewerking f (aanzet) in mm/omw a (snedediepte) in mm

Voordraaien 0,5 2 - 5

1 4 - 10

1,5 6 - 15

Middelmatig bewerken

0,2 0,8 - 1,5

0,35 1,4 - 3,25

0,5 2 - 5

Nadraaien 0,1 0,2

0,2 0,35

0,3 0,5

9.3.4 Oppervlaktekwaliteit bij draaien

De ruwheidsfactor Ra is een maat voor oppervlaktekwaliteit van het werkstuk. Hiermee geef je op een tekening aan hoe glad het te verspanen oppervlak moet zijn afgewerkt. Tijdens het draaien kun je met een vergelijkingsplaatje controle-ren of de ruwheid van het werkstuk voldoet. Zie figuur 9.18.

Figuur 9.18 Vergelijkingsplaatjes voor het gedraaide oppervlak

De ruwheid wordt vooral bepaald door de aanzet en de vorm van de beitelpunt of het beitelplaatje. Zie figuur 9.19.


9 D R A A I E N 21

fa

f f f

Figuur 9.19 Oppervlakteruwheid afhankelijk van beitelvorm

Bij een grote aanzet ontstaat een grote oppervlakteruwheid. Zie figuur 9.20a. Als je een kleinere aanzet kiest, wordt de ruwheid kleiner (gladder oppervlak). Zie figuur 9.20b. De ruwheid wordt ook kleiner als je een beitel of een beitel-plaatje met een grotere neusradius (r) kiest. Zie figuur 9.20c.

Figuur 9.20 Effect van aanzet en neusradius op oppervlaktekwaliteit

De neusradius is de afronding op de punt van de wisselplaat. Deze is van invloed op de sterkte van de beitel en bepaalt samen met de aanzet de oppervlaktekwali-teit. Zie figuur 9.20.

De maximaal toelaatbare ruwheid die op de tekening staat bepaalt welke aanzet je kiest. Zie tabel 9.5.

a ruwheid met grote aanzet b ruwheid met kleine aanzet c invloed neusradius


V E R S P A N E N22

In de praktijk neem je voor de neusradius vaak twee keer de aanzet. Voor een aanzet van 0,2 mm/omw kies je dan een neusradius van 0,4 mm.

T A B E L 9 . 5 O P P E R V L A K T E R U W H E I D S W A A R D E RaA F H A N K E L I J K V A N f E N r

De vorm van een beitelplaatje heeft ook invloed op de oppervlakteruwheid van het gedraaide vlak. Een wiperplaatje heeft een speciale vorm waarmee je een lage ruw-heidswaarde kunt bereiken. Dat kan zelfs bij een grote aanzet. Zie figuur 9.21.

R m

ax

r ISOr Wiper R

max

Figuur 9.21 Oppervlakteruwheid met wiperplaatje

9.3.5 Snijsnelheid, toerental en standtijd

De snijsnelheid en het toerental zijn afhankelijk van het beitelmateriaal en het materiaal dat je wilt verspanen. Ook de standtijd van de beitel is belangrijk.

Snijsnelheid

De snijsnelheid vc is de afstand die de beitel snijdt per minuut. Deze snelheid wordt bij langsdraaien bepaald door de omtreksnelheid van het werkstuk op de plaats waar de beitel het materiaal verspaant. Zie figuur 9.22.


9 D R A A I E N 23

f n

vc

a p

n

Figuur 9.22 Snijsnelheid vc, toerental n, snedediepte ap en aanzet fn bij het draaiproces

Toerental

Je kunt de snijsnelheid instellen door het toerental van de draaibank aan te pas-sen. Om aan de snijsnelheid te komen moet het werkstuk een aantal omwentelin-gen maken. Het aantal omwentelingen per tijdseenheid heet het toerental. Het toerental wordt aangeduid met de letter n en aangegeven in omwentelingen per minuut.

Standtijd

De standtijd is de zuivere productietijd van een beitel, voordat deze bot wordt. Voor beitels met hardmetalen plaatjes geldt een standtijd van 15 minuten. Dit wordt aangeduid met v15. Bij beitels van snelstaal gaan we uit van een standtijd van 60 minuten. De aanduiding is dan v60. In tabellen voor toelaatbare snijsnel-heden voor verschillende materialen worden deze waarden vermeld.

9.3.6 Bepalen snijsnelheid en toerental

Je kunt het verband tussen het toerental en de snijsnelheid berekenen of bepalen met grafieken. De snijsnelheid is afhankelijk van het materiaal van het product en het materiaal van de beitel. Ook het gebruik van koelvloeistof en de soort draaibewerking hebben invloed.

Snijsnelheid bepalen met tabellen

Bij de bepaling van de snijsnelheid ga je uit van de standtijd. Voor het draaien met snelstalen beitels is de standtijd 60 minuten. In tabel 9.6 zie je de snijsnelheid voor de verschillende metalen.


V E R S P A N E N24

T A B E L 9 . 6 R I C H T L I J N E N V O O R S N I J S N E L H E I D V 6 0 ( M / M I N )

B I J V E R S P A N E N M E T H S S - G E R E E D S C H A P

Bij gebruik van beitels met hardmetalen plaatjes is de snijsnelheid veel hoger. In de praktijk zoek je de snijsnelheid op in de tabellen van de leveranciers. Zie bij-voorbeeld tabel 9.7.


9 D R A A I E N 25

TA

BE

L 9

.7

S

NI

JS

NE

LH

EI

D B

IJ D

RA

AI

EN

ME

T B

EK

LE

ED

HA

RD

ME

TA

AL

GE

RE

ED

SC

HA

P

ISO

Mat

eria

also

ort

Kw

alit

eit h

ardm

etaa

l (C

VD

bek

leed

)

TP

0500

TP

1500

TP

2500

TP

3500

TH

150

0T

M 2

000

TM

400

0A

anze

t f in

mm

/om

w b

ij sn

eded

iept

e a p =

2,5

mm

0,25

0,30

0,40

0,25

0,30

0,40

0,25

0,30

0,40

0,25

0,30

0,40

0,25

0,30

0,40

0,20

0,30

0,40

0,20

0,30

0,40

Snijs

nelh

eid

v c in

m/m

in

P

Zac

ht k

ools

tofs

taal

(≤ 4

50 N

/mm

2)89

582

068

576

570

561

561

054

545

044

541

536

5-

--

--

--

--

Aut

omat

enst

aal (

400

- 700

N/m

m2)

760

695

580

645

600

520

515

460

380

375

350

305

--

--

--

--

-

Nor

maa

l sta

al (4

50 -

550

N/m

m2)

625

575

480

535

495

430

425

380

315

310

290

255

--

--

--

--

-

Laa

ggel

egee

rd s

taal

( 550

- 70

0 N

/mm

2)53

549

041

045

542

037

036

532

527

026

525

021

5-

--

--

--

--

Ger

eeds

chap

staa

l (70

0 - 9

00 N

/mm

2)44

541

034

038

035

030

530

527

022

522

020

518

0-

--

--

--

--

Ger

eeds

chap

staa

l (90

0 - 1

200

N/m

m2)

390

360

300

335

310

270

265

240

195

195

180

160

--

--

--

--

-

HG

ehar

d st

aal (

≤ 12

00 N

/mm

2)-

--

--

--

--

--

-16

513

010

5-

--

--

-

M

RV

S A

(zac

ht)

--

--

--

410

335

265

--

--

--

340

280

230

275

225

185

RV

S A

-D (m

ediu

m b

ewer

kbaa

r)-

--

--

-32

026

521

0-

--

--

-27

022

018

021

517

514

5

RV

S A

-D (s

lech

t bew

erkb

aar)

--

--

--

265

215

170

--

--

--

220

180

150

175

145

120

RV

S A

-D (z

eer

moe

ilijk

bew

erkb

aar)

--

--

--

195

160

125

--

--

--

165

135

110

130

105

90

Aan

zet f

in m

m/o

mw

bij

sned

edie

pte

a p = 3

,0m

m

K

Gie

tijz

er (g

rijs

)0,

200,

400,

600,

200,

400,

600,

100,

250,

400,

200,

300,

45

Gie

tijz

er (s

mee

dbaa

r en

nod

ulai

r)34

030

027

534

030

027

5-

--

--

-

Gie

tijz

er (g

eleg

eerd

en

nodu

lair

)29

025

523

529

025

523

5-

--

--

-

Gie

tijz

er (h

oogg

eleg

eerd

)24

021

019

524

021

019

5-

--

--

-

N

Al-

lege

ring

en (l

aag

Si-g

ehal

te)

--

--

--

1560

1080

600

--

-

Al-

lege

ring

en (h

oog

Si-g

ehal

te)

--

--

--

1210

780

450

--

-

Cu-

lege

ring

en

--

--

--

980

820

600

--

-

S

Supe

rleg

erin

gen

(Dis

callo

y)-

--

--

--

--

5535

20

Supe

rleg

erin

gen

(Ste

llite

)-

--

--

--

--

4528

16

Supe

rleg

erin

gen

(Inc

onel

)-

--

--

--

--

3925

14

Tit

aanl

eger

inge

n -

--

--

--

--

9560

33


V E R S P A N E N26

Op de verticale as zie je de te verspanen materiaalsoorten aangegeven met de codes P t/m S. Deze code zie je op de horizontale as terug in de kwaliteit van het hardmetaal waarmee je kunt verspanen. De afgelezen snijsnelheid geldt voor een bepaalde snedediepte ap en aanzet f.

Toerental bepalen met een v-d-diagram

Je kunt voor het bepalen van het toerental ook gebruik maken van een v-d-dia-gram. Zie figuur 9.23. Je bepaalt eerst de snijsnelheid met een tabel. Zie tabel 9.7. Vervolgens bepaal je het toerental aan de hand van de diameter van het werkstuk.

1 000

10 16 25 40

630

500

400

315

200

125

100

80

63

40

10

m/min

50

160

250

31,5

draaimiddellijn

snijs

nelh

eid

(v)

63063 100 160 250 400 1 00012,5 20 31,5 8050 125 mm200 800315

d( )

12,5

16

20

25

2 50

0m

in1

6001

2501

000

800

630 50

040

031

5

250

200

1012

,5162025

31,540506380

100

125

160

toer

enta

ln)(

1-

Figuur 9.23 Dubbellogaritmisch v-d-diagram


9 D R A A I E N 27

Voorbeeld

Gegeven:Snijsnelheid is 95 m/min. Diameter werkstuk is 180 mm.

Gevraagd:Bepaal het toerental met behulp van het v-d-diagram.

Oplossing:Trek vanuit draaidiameter 180 mm een lijn verticaal omhoog.Trek vanuit de waarde van de snijsnelheid 95 m/min een lijn horizontaal naar rechts.Op het snijpunt van deze lijnen lees je op de schuine lijn het toerental af:160 omw/min.

Het voordeel van een v-d-diagram is dat je snel het toerental kunt bepalen. Bij enkelstuksfabricage of bij kleine series is dit een goede methode.

Toerental berekenen met een formule

Als je een v-d-diagram gebruikt, levert dat een afgerond toerental op. Bij grotere series op CNC-machines gebruik je daarom geen v-d-diagram, maar bereken je het toerental. Daardoor weet je exact het maximaal toelaatbare toerental, bij een vastgestelde standtijd. Je kunt dan optimaal verspanen.

Je kunt het toerental berekenen met de volgende formule:

n = v · 1000

π · d

Met: – v = snijsnelheid in m/min; – d = middellijn werkstuk in mm; – n = toerental in min-1.

Je mag het berekende toerental niet overschrijden, omdat de toelaatbare snijsnel-heid dan te hoog wordt. Op de draaimachine stel je daarom altijd het dichtstbij-zijnde lagere toerental in.


V E R S P A N E N28

Voorbeeld

Gegeven:Je wilt een werkstuk van rond 80 mm draaien. De snijsnelheid voor het mate-riaal is 225 m/min.

Gevraagd:Bereken het toerental.

Oplossing:

n = 225 × 1000

π × 80

n = 895 min -1

9.4 Spannen van beitels

Om trillingen te voorkomen moet je een beitel zo kort mogelijk opspannen. Het punt waar de verspaning plaatsvindt moet daarom zo dicht mogelijk bij de beitel-houder liggen.

9.4.1 Beitelhouder

De beitelhouder neemt de verspaningskrachten van de beitel op. Er zijn verschil-lende soorten beitelhouders. De beitelhouder met snelwisselhouder wordt het meest gebruikt. Het voordeel daarvan is dat je meerdere houders kunt gebruiken, voorzien van verschillende beitels.

9.4.2 Instellen van de beitel

Bij het draaien moet de beitel op centerhoogte staan. Dat betekent dat de hoogte van de beitelpunt gelijk moet zijn aan de hoogte van de hartlijn van de hoofdas en het center in de losse kop. Zie figuur 9.24.Een snelwisselhouder kun je op centerhoogte stellen met de stelschroef. Als deze op hoogte staat kun je de stelschroef borgen. Ook kun je verschillende snelwissel-houders met beitels vooraf op hoogte afstellen. Hierdoor kun je tijdens het draai-en snel beitels wisselen.


9 D R A A I E N 29

a controleren b instellen op centerhoogte

Figuur 9.24 Beitel op centerhoogte

Als een beitel niet op centerhoogte staat veranderen de vrijloophoek (α) en de spaanhoek (γ). Hierdoor veranderen ook de snijeigenschappen van het proces en worden de verspaningscondities slechter. Als de beitel onder de hartlijn staat is de spaanhoek (γ) te klein. Staat de beitel te hoog dan is de vrijloophoek (α) te klein. Zie figuur 9.25.

β

h

toename vrijloophoek

´γ

α´

α

β

γ

verminderingspaanhoek

β

h ´γ

α´

α

β

γ

toenamespaanhoek

verminderingvrijloophoek

a beitel onder hartlijn b beitel boven hartlijn

Figuur 9.25 Invloed hoogte beitelpunt op spaanhoek en vrijloophoek

9.5 Veiligheidsvoorzieningen op de conventionele draaimachine

Om veilig te kunnen werken heeft een draaimachine een aantal veiligheidsvoor-zieningen.

Nulspanningsbeveiliging

Als tijdens het draaien de spanning tijdelijk wegvalt, moet je daarna de nulspan-ningsbeveiliging van de machine opnieuw inschakelen. Daarmee voorkom je dat de machine direct gaat draaien als de spanning opnieuw wordt ingeschakeld.


V E R S P A N E N30

Noodstop

Met de noodstop kun je de machine volledig stilzetten. De noodstop moet tijdens het productieproces binnen handbereik zitten.

Beschermkap voor de klauwplaat

Je kunt de beschermkap niet over de klauwplaat trekken als de klauwplaatsleutel nog in de klauwplaat zit. Zie figuur 9.26. De draaibank kan nu niet worden inge-schakeld.

Figuur 9.26 Beschermkap voor klauwplaat

Beschermkap voor aanzet- en schroefas

Bij draaimachines worden de assen afgeschermd door een beschermkap. Deze kap voorkomt dat kledingstukken worden gegrepen door de assen.


9 D R A A I E N 31

9.6 Kernpunten

– Het resultaat van het draaien is een cilindrisch werkstuk, waarbij het uit-gangsmateriaal meestal rond is.

– Een aantal belangrijke onderdelen van de draaimachine zijn:• frame;• vaste kop;• losse kop;• sledecombinatie met beitelhouder;• klauwplaat;• digitale uitlezing.

– Beitels met hardmetalen beitelplaatjes worden veel gebruikt tijdens het draai-proces. De keuze voor het juiste beitelplaatje doe je aan de hand van de genor-maliseerde ISO-codering.

– Het toerental en de aanzet zijn twee variabelen die je op de draaimachine moet instellen. Het toerental bepaal je met de snijsnelheid. De snijsnelheid en de aan-zet zijn gegevens die je van de beitelleverancier krijgt of uit een tabel haalt.

– De snijsnelheid vc is de afstand die de beitel snijdt per minuut. – De standtijd is de zuivere productietijd van een beitel, voordat deze bot wordt. – Je kunt het toerental berekenen met de volgende formule:

– n = v · 1000

π · d

Met:• v = snijsnelheid in m/min;• d = middellijn werkstuk in mm;• n = toerental in min-1.

– De aanzet is de snelheid waarmee de beitel langs het werkstuk beweegt. Een ander woord voor aanzet is voeding. Deze wordt aangeduid met de letter f en uitgedrukt in mm/omw.

– De snedediepte is de verplaatsing van de beitel loodrecht op de aanzet. De snedediepte wordt aangeduid met de letter a en uitgedrukt in mm.

– De vrijloophoek zorgt ervoor dat er minimaal contact is tussen de beitel en het product.

– De spaanhoek zorgt ervoor dat de spaan goed over het spaanvlak schuift. – De grote van de wighoek is afhankelijk van de spaanhoek en de vrijloophoek.

Hoe groter de wighoek, hoe sterker het verspaningsgereedschap is. – De intredehoek is de hoek tussen de hartlijn van het werkstuk en de snijkant

van de beitel. – Als een beitel niet op centerhoogte staat veranderen de vrijloophoek (α) en de

spaanhoek (γ).


V E R S P A N E N32

– Bij een negatieve snijplaatgeometrie wordt het snijplaatje onder een hoek in de wisselhouder geplaatst, zodat er toch een vrijloophoek ontstaat.

– De opspanning van een beitel is van belang in verband met de verspanings-krachten en de beitelhoeken.

– De ruwheid van het bewerkte oppervlak wordt bepaald door de aanzet en de neusradius van de beitel of het beitelplaatje.

– Veiligheidsvoorzieningen bij een draaimachine zijn:• nulspanningsbeveiliging;• noodstopbeschermkap voor klauwplaat;• beschermkap voor aanzet- en schroefas.

Verantwoording

Wij danken de volgende bedrijven, instanties en personen voor het beschikbaar stellen van illustraties:

K. Kort figuur 9.2; 9.3; 9.4; 9.6; 9.8; 9.9; 9.26mbongo / 123RF Stockfoto figuur 9.1Sandvik Benelux BV, Schiedam figuur 9.15; 9.17; 9.20; 9.22Schut Geometrische Meettechniek B.V., Groningen figuur 9.17Secotools Benelux N.V. Gorinchem tabel 9.2VDH Machines & Gereedschappen BV, Utrecht figuur 9.5


Proefhoofdstuk verspanende techniek

Documents

Transcript of Proefhoofdstuk verspanende techniek