Proefhoofdstuk verspanende techniek

Draaien

9

k u t fds

o o h oef

Pr

K. Kort Redactie H. Hebels 2013

14517_BW_TransferW H09.indd 1

03-07-13 09:32

2

9.1

V E R S PA N E N

Inleiding

Draaien is een verspanende bewerkingsmethode waarmee je cilindrische werkstukken 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 draaibank 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 (handbediende) 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 2

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 hoofdspil en het aandrijfmechanisme gemonteerd. De hoofdspil (of hoofdas) van de draaimachine drijft het werkstuk aan.

Figuur 9.2 Vaste kop van de draaimachine

14517_BW_TransferW H09.indd 3

03-07-13 09:33

4

V E R S PA N E N

Op de vaste kop zitten de hendels en knoppen van het schakelmechanisme. Daarmee kun je het toerental en de aanzet instellen. Door het toerental van de hoofdspil 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 klauwplaat) 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 4

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 sledecombinatie zorgt voor de verplaatsing van de beitel, die het materiaal verspaant. De sledecombinatie bestaat uit een langsslede (1), een dwarsslede (2) en een beitelslede (3). De sleden kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen. Daardoor kun je de beitel in de langs- en dwarsrichting verplaatsen.

2

3

1

5 4 Figuur 9.5 Sledecombinatie

14517_BW_TransferW H09.indd 5

03-07-13 09:33

6

V E R S PA N E N

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 verdraaien. 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 dunner. 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 6

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

7

X Z

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

14517_BW_TransferW H09.indd 7

03-07-13 09:33

8

V E R S PA N E N

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 uitlezing. 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 aangegeven (ÎŁZ).

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?

14517_BW_TransferW H09.indd 8

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 diameter aan. Je draait de diameter volgens de uitlezing van 20 naar 16 mm. In werkelijkheid 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. spaanvlak beitelpunt segment afschuifvlak

Ď…

snijkant

vrijloopvlak

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.

14517_BW_TransferW H09.indd 9

03-07-13 09:33

10

V E R S PA N E N

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, steken 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 stabiliteit van de beitel kies je de dikste beitel die je zo kort mogelijk kunt opspannen.

14517_BW_TransferW H09.indd 10

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 hardmetalen beitelplaatje Beitel met verwisselbaar hardmetalen beitelplaatje

Snelstaal

Een beitel van snelstaal (HSS) kun je eenvoudig zelf slijpen. Het slijpen van beitels 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 gesoldeerde plaatjes en beitels met verwisselbare plaatjes. Beitels met gesoldeerde hardmetalen plaatjes zijn moeilijk te slijpen. Als zo’n beitel versleten is moet je deze vervangen.

Het is beter om beitels met verwisselbare hardmetalen plaatjes te gebruiken.

Deze plaatjes hebben meerdere snijkanten. Je kunt het plaatje verdraaien, waardoor 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 11

03-07-13 09:33

12

V E R S PA N E N

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 – Turning Insert/Metric series, Extract from ISO 1832-2004

Tolerance ± mm

S

T

V

E

N

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

0,025

0,025

x

E

0,025

0,025

x

x

F

0,025

0,013

x

G

0,130

0,025

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

H

0,025

0,013

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

0,025

0,050

x

x

x

x

0,025

0,080

0,025

0,100

x

x

0,025

0,130

0,025

0,150

x

x

0,025

0,050

0,025

0,080

0,025

0,100

0,025

0,130

0,025

0,150

x

x

0,130

0,050

0,130

0,080

0,130

0,100

0,130

0,130

0,130

0,150

x

x

0,130

0,080

0,130

0,130

0,130

0,180

0,130

0,250

x

x

W

C

F

P

U O = Special

x

x

x

C

M

G

x

x

0,025

K

D

x

x

d

0,025

2. Normal clearance

B

x

s A

J

A

38,100

R

31,750

P

25,400

O

L

19,050

M

K

15,875

H

12,700

E

For d, dimension mm 3,175*

Tol.class

9,525

D

6,350

C

4,760

B

4,064

A

3. Tolerances

3,969

1. Insert shape

x

x

x

x

x

x x x

x x

x

x

x

x x x

x x

x

x

x

x x x

x x

*not ISO

© SECO

14517_BW_TransferW H09.indd 12

03-07-13 09:33

9

13

DRAAIEN

Code keys – Turning Inserts 4. Fixing and/or chipbreaker A

B

G

M

R

T

U

W

N

X = Special 5. Cutting edge length

6. Thickness

A, B, K

C, D, E, M, V

H, O, P

L

R

S

T

W

01 = 1,59 mm T1 = 1,98 mm 02 = 2,38 mm 03 = 3,18 mm T3 = 3,97 mm

04 = 4,76 mm 05 = 5,56 mm 06 = 6,35 mm 07 = 7,94 mm 08 = 8,00 mm 09 = 9,52 mm

7. Corner configuration 1 st letter

A =45q D = 60q E = 75q F = 85q P = 90q Z = Special

2nd letter

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

8. Cutting edge condition F

E

nose radius

M0 = round inserts (metric version) 005 01 02 04 08 12 etc

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

9. Cutting direction T

S

L

N

R

W = High feed inserts Not mandatory information

Not mandatory information

10. Internal designation e.g. chipbreaker designation F = Finishing M = Medium R = Roughing

11. Manufacturers option Tip sizes: L0 L1 L2 LF = full-face insert (sintered layer) Not mandatory information

12. Internal designation e.g. edge designation e.g. 01020=0,1 mm x 20q

Turning e.g. chipbreaker designation F = Finishing M = Medium R = Roughing WZ = Wiper (PCBN) etc.

Not mandatory information 13. No. of tips B=2 C=3 D=4

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

Š SECO

14517_BW_TransferW H09.indd 13

03-07-13 09:33

14

V E R S PA N E N

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 ruitvormig plaatje met hoeken van 80 graden gebruikt, omdat deze voor veel bewerkingen is te gebruiken.

14517_BW_TransferW H09.indd 14

03-07-13 09:33

9

15

DRAAIEN

C

D

R

S

T

W

V

V

80o

50o

-

90o

60o

80o

35o

55o

C

D

R

S

T

W

V

80o

50o

-

90o

60o

80o

35o

Uitwendig bewerken

Inwendig bewerken

= Aanbevolen wisselplaatvorm

= Alternatieve wisselplaatvorm

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 verwijderen. Zie figuur 9.13.

14517_BW_TransferW H09.indd 15

03-07-13 09:33

16

V E R S PA N E N

spaanhoek γ spaanvlak spaan

beitel

hc

wighoek β bewerkt vlak

afschuifvlak onbewerkt vlak snedeh dikte

vrijloophoek α α + β + γ = 90 o

A B

υ

werkstuk

snijkant

vrijloopvlak

elastische terugvering van het materiaal

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. spaanvlak snijkant spaanhoek γ

wighoek β

vrijloopvlak hulpvrijloophoek α 1

vrijloophoek α

a snijhoeken en snijvlakken

b eerste hulpvrijloophoek

hulpvrijloophoek α 2

hulpvrijloophoek hulpsnijkant

c tweede hulpvrijloophoek Figuur 9.14 Geometrie van een mesbeitel

14517_BW_TransferW H09.indd 16

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 minder de spaan wordt omgebogen. Hierdoor worden de benodigde verspaningskrachten 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 ontstaat 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 product 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 snijkantgeometrie hebben. Bij een positieve snijkantgeometrie heeft het beitelplaatje een vrijloophoek 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 verspaning te krijgen wordt het snijplaatje dan onder een hoek in de wisselhouder geplaatst, zodat er toch een vrijloophoek ontstaat. Dit noem je een negatieve wisselplaat. Zie figuur 9.15.

14517_BW_TransferW H09.indd 17

03-07-13 09:33

18

V E R S PA N E N

γ : spaanhoek

γ : spaanhoek

α: vrijloophoek

β : wighoek

a Positieve wisselplaat

α: vrijloophoek

β : wighoek

b Negatieve wisselplaat

Figuur 9.15 Positieve en negatieve wisselplaat

Intredehoek

ap

ap

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.

κr

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 uitgedrukt in mm/omw. De aanzet zorgt ervoor dat er permanent een spaan ontstaat, 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 snedediepte wordt aangeduid met de letter a en uitgedrukt in mm. Je stelt de snedediepte 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 18

03-07-13 09:33

9

Wisselplaatvorm

Wisselplaat grootte

Soort bewerking Maximale snedediepte a, mm F M 1

Ruitvormig 80 graden

C

Ruitvormig 50 graden

D Bolvormig

R

Vierkant

S

Driehoekig

T Ruitvormig 35 graden

V Driehoekig 80 graden

19

DRAAIEN

2

3

4

5

6

R 7

8

9

10

11

12

13

14

15

06 09 12 16 19 25 06 11 15

06 08 10 12 15 16 19 20 25 32 09 12 15 19 25 31 39 11 16 22 27 33 11 16 22 06 08

W KNUX/KNMX 55 graden

16

K Figuur 9.17 Selectie wisselplaatgrootte

14517_BW_TransferW H09.indd 19

03-07-13 09:33

20

V E R S PA N E N

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

0,2

0,8 - 1,5

0,35

1,4 - 3,25

0,5

2-5

0,1

0,2

0,2

0,35

0,3

0,5

Middelmatig bewerken

Nadraaien

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 controleren 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 20

03-07-13 09:33

9

f

f

21

f

a

f

DRAAIEN

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 beitelplaatje met een grotere neusradius (r) kiest. Zie figuur 9.20c.

a ruwheid met grote aanzet

b ruwheid met kleine aanzet

c invloed neusradius

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 oppervlaktekwaliteit. Zie figuur 9.20.

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

14517_BW_TransferW H09.indd 21

03-07-13 09:33

22

V E R S PA N E N

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

A F H A N K E L I J K

V A N

f

E N

Ra

r

r Wiper

R max

r ISO

R max

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 ruwheidswaarde kunt bereiken. Dat kan zelfs bij een grote aanzet. Zie figuur 9.21.

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.

14517_BW_TransferW H09.indd 22

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

23

vc n ap

fn

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 passen. Om aan de snijsnelheid te komen moet het werkstuk een aantal omwentelingen 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 snijsnelheden 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.

14517_BW_TransferW H09.indd 23

03-07-13 09:33

24

T

A B E L

9.6 R

V E R S PA N E N

I C H T L I J N E N

B I J

V O O R

V E R S P A N E N

M E T

S N I J S N E L H E I D

HSS-

V 60

(

M

/

M I N

)

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 bijvoorbeeld tabel 9.7.

14517_BW_TransferW H09.indd 24

03-07-13 09:33

14517_BW_TransferW H09.indd 25

S

N

K

M

H

P

ISO

T

9.7

-

Cu-legeringen

Superlegeringen (Discalloy)

Superlegeringen (Stellite)

Superlegeringen (Inconel)

Titaanlegeringen

-

Al-legeringen (laag Si-gehalte)

Al-legeringen (hoog Si-gehalte)

240

Gietijzer (hooggelegeerd)

0,40

290

0,20

Gietijzer (grijs)

-

Gietijzer (gelegeerd en nodulair)

-

RVS A-D (zeer moeilijk bewerkbaar)

-

-

340

-

RVS A-D (slecht bewerkbaar)

-

-

360

Gietijzer (smeedbaar en nodulair)

-

RVS A-D (medium bewerkbaar)

390

Gereedschapstaal (900 - 1200 N/mm2) -

445

Gereedschapstaal (700 - 900 N/mm2)

RVS A (zacht)

410

Laaggelegeerd staal( 550 - 700 N/mm2) 535

-

490

625

Normaal staal (450 - 550 N/mm2)

Gehard staal (≤ 1200 N/mm2)

575

760

695

820

895

Zacht koolstofstaal (≤ 450 N/mm2)

-

-

-

-

-

-

-

210

255

300

0,60

-

-

-

-

-

300

340

410

480

580

685

0,40

0,25

-

-

-

-

-

-

-

195

235

275

0,20

-

-

-

-

-

335

380

455

535

645

765

M E T

-

-

-

-

-

-

-

240

290

340

0,40

-

-

-

-

-

310

350

420

495

600

705

0,30

-

-

-

-

-

-

-

210

255

300

0,60

-

-

-

-

-

270

305

370

430

520

615

H A R D M E T A A L

160

215

265

335

-

240

270

325

380

460

545

0,30

195

225

270

315

380

450

125

170

210

265

-

0,25

0,30

0,40

0,25

-

-

-

-

-

195

220

265

310

375

445

-

-

-

-

-

180

205

250

290

350

415

-

-

-

-

-

160

180

215

255

305

365

-

-

-

-

165

-

-

-

-

-

-

Snijsnelheid vc in m/min

0,40

-

-

-

-

130

-

-

-

-

-

-

0,30

-

-

-

-

105

-

-

-

-

-

-

0,40

-

-

-

-

-

-

-

195

235

275

0,10

0,40

-

-

-

0,20

-

-

-

-

-

-

-

980

-

-

-

-

820

1210 780

-

-

-

-

600

450

1560 1080 600

-

-

-

0,25

95

39

45

55

-

-

-

-

-

-

0,30

60

25

28

35

-

-

-

-

-

-

0,45

33

14

16

20

-

-

-

-

-

-

Aanzet f in mm/omw bij snedediepte ap = 3,0mm

195

265

320

410

-

265

305

365

425

515

610

0,25

165

220

270

340

-

-

-

-

-

-

-

135

180

220

280

-

-

-

-

-

-

-

0,30

110

150

180

230

-

-

-

-

-

-

-

0,40

TM 2000 0,20

G E R E E D S C H A P

Kwaliteit hardmetaal (CVD bekleed) TP 2500 TP 3500 TH 1500 Aanzet f in mm/omw bij snedediepte ap = 2,5mm

B E K L E E D

0,40

TP 1500

D R A A I E N

TP 0500

B I J

Automatenstaal (400 - 700 N/mm2)

N I J S N E L H E I D

0,30

S

0,25

Materiaalsoort

A B E L

130

175

215

275

-

-

-

-

-

-

-

0,20

105

145

175

225

-

-

-

-

-

-

-

0,30

90

120

145

185

-

-

-

-

-

-

-

0,40

TM 4000

9 DRAAIEN

25

03-07-13 09:33

26

V E R S PA N E N

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

1 000 m/min 630 500 400 315 250 200 160 125

snijsnelheid (v)

100 80 63 50 40

toerental ( n)

2

50 m 0 in - 1 1 60 1 0 25 1 0 00 0 80 0 63 0 50 0 40 0 1 3 10 2,5 16 20 25 1,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315

Je kunt voor het bepalen van het toerental ook gebruik maken van een v-d-diagram. 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.

31,5 25 20 16 12,5 10 10

16 25 40 63 100 160 250 400 630 1 000 800 12,5 20 31,5 50 80 125 200 315 mm draaimiddellijn ( d )

Figuur 9.23 Dubbellogaritmisch v-d-diagram

14517_BW_TransferW H09.indd 26

03-07-13 09:33

9

DRAAIEN

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 snijsnelheid dan te hoog wordt. Op de draaimachine stel je daarom altijd het dichtstbijzijnde lagere toerental in.

14517_BW_TransferW H09.indd 27

03-07-13 09:33

28

V E R S PA N E N

Voorbeeld

Gegeven: Je wilt een werkstuk van rond 80 mm draaien. De snijsnelheid voor het materiaal 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 beitelhouder liggen.

9.4.1

Beitelhouder

De beitelhouder neemt de verspaningskrachten van de beitel op. Er zijn verschillende 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 snelwisselhouders met beitels vooraf op hoogte afstellen. Hierdoor kun je tijdens het draaien snel beitels wisselen.

14517_BW_TransferW H09.indd 28

03-07-13 09:33

9

a controleren

29

DRAAIEN

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. toename spaanhoek

vermindering spaanhoek h

γ´

γ´

γ

h

γ

β

β

α´

α´

β

toename vrijloophoek

α

a beitel onder hartlijn

vermindering vrijloophoek

β α

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 veiligheidsvoorzieningen.

Nulspanningsbeveiliging

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

14517_BW_TransferW H09.indd 29

03-07-13 09:33

30

V E R S PA N E N

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 ingeschakeld.

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.

14517_BW_TransferW H09.indd 30

03-07-13 09:33

9

9.6

DRAAIEN

31

Kernpunten

– Het resultaat van het draaien is een cilindrisch werkstuk, waarbij het uitgangsmateriaal 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 draaiproces. De keuze voor het juiste beitelplaatje doe je aan de hand van de genormaliseerde 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 aanzet 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=

–

– – – – – –

14517_BW_TransferW H09.indd 31

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).

03-07-13 09:33

32

V E R S PA N E N

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

14517_BW_TransferW H09.indd 32

03-07-13 09:33