Was ist Bearbeitung? – Definition, Prozess und Werkzeug

Bearbeitung ist ein Fertigungsbegriff, der eine breite Palette von Technologien und Techniken umfasst. Es kann grob als der Vorgang definiert werden, bei dem Material von einem Werkstück mit kraftbetriebenen Werkzeugmaschinen entfernt wird, um es in ein beabsichtigtes Design zu bringen.

Die meisten Metallkomponenten und -teile erfordern während des Herstellungsprozesses eine Form der maschinellen Bearbeitung. Andere Materialien wie Kunststoffe, Gummi und Papierwaren werden ebenfalls üblicherweise durch maschinelle Bearbeitungsverfahren hergestellt. Lassen Sie uns im Detail lernen, was maschinelle Bearbeitung ist, ihren Prozess und das Werkzeug und die Technologien, die dafür verwendet werden.

Was ist maschinelle Bearbeitung?

Die maschinelle Bearbeitung ist ein Prototyping- und Fertigungsprozess, der die gewünschte endgültige Form erzeugt, indem unerwünschtes Material von einem größeren Materialstück entfernt wird. Bei diesen Prozessen wird ein Teil durch Abtragen von Material aufgebaut, dieser Prozess wird auch als subtraktive Fertigung bezeichnet, im Gegensatz zur additiven Fertigung, bei der eine kontrollierte Zugabe von Material verwendet wird.

Was der „kontrollierte“ Teil der Definition genau impliziert, kann variieren, impliziert jedoch normalerweise die Verwendung von Werkzeugmaschinen.

Die maschinelle Bearbeitung ist Teil der Herstellung vieler Metallprodukte, kann aber auch für andere Materialien wie Holz, Kunststoff, Keramik und Verbundwerkstoffe verwendet werden. Eine Person, die sich auf Zerspanung spezialisiert hat, wird Maschinist genannt.

Ein Raum, Gebäude oder Unternehmen, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird, wird als Maschinenhalle bezeichnet. Ein Großteil der modernen Bearbeitung wird durch computergestützte numerische Steuerung (CNC) ausgeführt, bei der Computer verwendet werden, um die Bewegung und den Betrieb der Mühlen, Drehbänke und anderer Schneidemaschinen zu steuern. Dies erhöht die Effizienz, da die CNC-Maschine unbemannt läuft, wodurch die Arbeitskosten für Maschinenwerkstätten gesenkt werden.

Was sind die verschiedenen Arten der Bearbeitung?

Die drei Hauptbearbeitungsverfahren werden in Drehen, Bohren und Fräsen eingeteilt. Andere Operationen, die in verschiedene Kategorien fallen, umfassen Formen, Hobeln, Bohren, Räumen und Sägen. Sie sind:

• Drehen– Beim Drehen oder Drehen wird das Werkstück auf einer Maschine gedreht, während ein einschneidiges Schneidwerkzeug stationär bleibt. Das Schneidwerkzeug wird langsam parallel zur Rotationsachse des Werkstücks bewegt und trägt dabei Material ab.
• Bohren – Beim Bohren entsteht ein rundes Loch, indem ein zylindrisches Werkzeug parallel zur Rotationsachse des Werkstücks gedreht wird. Das erzeugte Loch hat den gleichen Durchmesser wie das verwendete Werkzeug.
• Fräsen – Fräsen ist der Prozess des Abtragens von Material von einem Werkstück mit Rotationsschneidern in einer Vorschubbewegung senkrecht zur Rotationsachse des Schneidwerkzeugs. Dies ist eine der heute am häufigsten verwendeten Bearbeitungsformen.
• Verschiedene Vorgänge sind Operationen, die genau genommen keine Bearbeitungsoperationen sein müssen, da sie möglicherweise keine Späne erzeugenden Operationen sind, aber diese Operationen an einer typischen Werkzeugmaschine durchgeführt werden. Polieren ist ein Beispiel für eine sonstige Operation. Das Brünieren erzeugt keine Späne, kann aber auf einer Drehbank, Fräse oder Bohrmaschine durchgeführt werden.

Wie funktioniert die Bearbeitung?

Bei einem unfertigen Werkstück, das bearbeitet werden muss, muss etwas Material entfernt werden, um ein fertiges Produkt herzustellen. Ein fertiges Produkt wäre ein Werkstück, das die für dieses Werkstück in Konstruktionszeichnungen oder Bauplänen festgelegten Spezifikationen erfüllt.

Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass ein Werkstück einen bestimmten Außendurchmesser hat. Eine Drehmaschine ist eine Werkzeugmaschine, die verwendet werden kann, um diesen Durchmesser zu erzeugen, indem ein Metallwerkstück gedreht wird, sodass ein Schneidwerkzeug Metall wegschneiden kann, wodurch eine glatte, runde Oberfläche entsteht, die dem erforderlichen Durchmesser und der erforderlichen Oberflächenbeschaffenheit entspricht.

Mit einem Bohrer kann das Metall in Form eines zylindrischen Lochs entfernt werden. Andere Werkzeuge, die für verschiedene Arten der Metallentfernung verwendet werden können, sind Fräsmaschinen, Sägen und Schleifmaschinen. Viele dieser gleichen Techniken werden in der Holzbearbeitung verwendet.

Neuere, fortschrittlichere Bearbeitungstechniken umfassen Präzisions-CNC-Bearbeitung, elektrische Entladungsbearbeitung (EDM), elektrochemische Bearbeitung (ECM), Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden, um Metallwerkstücke zu formen.

In der modernen Produktentwicklung erfolgt die Bearbeitung meist mit einer CNC-Maschine, was für Computer Numeric Control steht. Im Wesentlichen verwendet die Maschine Computersoftware, um CAD-Konstruktionsmodelle zu erstellen und Werkzeugwege abzubilden, wodurch die Konstruktionen in 3D-bearbeitete Teile umgewandelt werden. Die CNC kann Teile aus einer Vielzahl von Materialien in unterschiedlichen Oberflächenausführungen mit Toleranzen auf 0,001 Zoll aus Vollmaterial herstellen.

Im Gegensatz zum Rapid Prototyping werden Teile aus echten Materialien gefertigt, die die Dichte, Oberflächenbeschaffenheit und Porosität des fertigen Designs widerspiegeln. Bearbeitete Teile können für repräsentative Tests, Modelle einschließlich Gleitkomponenten, bei denen Reibung ein Faktor ist, und für abgedichtete Komponenten, die 0-Ringe und Dichtungsflächen erfordern, verwendet werden.

Jetzt wissen wir, was maschinelle Bearbeitung ist und wie sie durchgeführt wird. Wir wissen, dass die Bearbeitung mit einem Bearbeitungswerkzeug erfolgt, also lernen wir die verschiedenen Bearbeitungswerkzeuge und ihre Verwendung kennen.

Was ist ein Bearbeitungswerkzeug?

Eine Werkzeugmaschine ist eine Maschine zum Handhaben oder Bearbeiten von Metall oder anderen starren Materialien, normalerweise durch Schneiden, Bohren, Schleifen, Scheren oder andere Formen von Verformungen. Werkzeugmaschinen verwenden eine Art Werkzeug, das das Schneiden oder Formen durchführt.

Alle Werkzeugmaschinen verfügen über Mittel zum Festhalten des Werkstücks und sorgen für eine geführte Bewegung der Maschinenteile. Daher wird die relative Bewegung zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug (die als Werkzeugweg bezeichnet wird) zumindest in gewissem Maße von der Maschine gesteuert oder eingeschränkt, anstatt vollständig „beiläufig“ oder „freihändig“ zu sein.

Es handelt sich um eine kraftbetriebene Metallschneidemaschine, die dabei hilft, die erforderliche relative Bewegung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Werkstück zu steuern, die die Größe und Form des Auftragsmaterials verändert.

Die genaue Definition des Begriffs Werkzeugmaschine variiert je nach Benutzer, wie unten erläutert. Während alle Werkzeugmaschinen „Maschinen sind, die Menschen helfen, Dinge herzustellen“, sind nicht alle Fabrikmaschinen Werkzeugmaschinen.

Heutzutage werden Werkzeugmaschinen typischerweise anders als durch den menschlichen Muskel angetrieben (z. B. elektrisch, hydraulisch oder über eine Königswelle), die verwendet werden, um gefertigte Teile (Komponenten) auf verschiedene Weise herzustellen, einschließlich Schneiden oder bestimmter anderer Arten von Verformung. Werkzeugmaschinen ermöglichten durch ihre inhärente Präzision die wirtschaftliche Fertigung von Wechselteilen.

Verschiedene Arten von Bearbeitungswerkzeugen und -technologien

Arten von Bearbeitungswerkzeugen

Es gibt viele Arten von Bearbeitungswerkzeugen, und sie können allein oder in Verbindung mit anderen Werkzeugen in verschiedenen Schritten des Herstellungsprozesses verwendet werden, um die beabsichtigte Teilegeometrie zu erreichen. Die Hauptkategorien von Bearbeitungswerkzeugen sind:

• Bohrwerkzeuge: Diese werden typischerweise als Endbearbeitungsgeräte verwendet, um zuvor in das Material geschnittene Löcher zu vergrößern.
• Schneidwerkzeuge: Geräte wie Sägen und Scheren sind typische Beispiele für Schneidgeräte. Sie werden häufig verwendet, um Material mit vorgegebenen Abmessungen, wie z. B. Blech, in eine gewünschte Form zu schneiden.
• Bohrwerkzeuge: Diese Kategorie besteht aus zweischneidigen Drehvorrichtungen, die runde Löcher parallel zur Drehachse erzeugen.
• Schleifwerkzeuge: Diese Instrumente wenden ein rotierendes Rad an, um ein feines Finish zu erzielen oder leichte Schnitte an einem Werkstück vorzunehmen.
• Fräswerkzeuge: Ein Fräswerkzeug verwendet eine rotierende Schneidfläche mit mehreren Klingen, um nicht kreisförmige Löcher zu erzeugen oder einzigartige Designs aus dem Material zu schneiden.
• Drehwerkzeuge: Diese Werkzeuge drehen ein Werkstück um seine Achse, während ein Schneidwerkzeug es formt. Drehbänke sind die am weitesten verbreitete Art von Drehmaschinen.

Arten von Brennbearbeitungstechnologien

Schweiß- und Brennwerkzeugmaschinen verwenden Wärme, um ein Werkstück zu formen. Zu den gebräuchlichsten Arten von Schweiß- und Brennbearbeitungstechnologien gehören:

• Laserschneiden: Eine Lasermaschine sendet einen schmalen, hochenergetischen Lichtstrahl aus, der Material effektiv schmilzt, verdampft oder verbrennt. CO2- und Nd:YAG-Laser sind die am häufigsten verwendeten Typen in der Bearbeitung. Das Laserschneidverfahren eignet sich gut zum Formen von Stahl oder zum Ätzen von Mustern in ein Materialstück. Zu seinen Vorteilen zählen hochwertige Oberflächengüten und extreme Schnittpräzision.
• Autogenschneiden: Dieses auch als Gasschneiden bekannte Bearbeitungsverfahren verwendet eine Mischung aus Brenngasen und Sauerstoff, um Material zu schmelzen und abzuschneiden. Als Gasmedien dienen aufgrund ihrer hohen Entflammbarkeit häufig Acetylen, Benzin, Wasserstoff und Propan. Zu den Vorteilen dieser Methode gehören eine hohe Tragbarkeit, eine geringe Abhängigkeit von primären Energiequellen und die Fähigkeit, dicke oder harte Materialien wie robuste Stahlsorten zu schneiden.
• Plasmaschneiden: Plasmabrenner zünden einen Lichtbogen, um Inertgas in Plasma umzuwandeln. Dieses Plasma erreicht extrem hohe Temperaturen und wird mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück aufgebracht, um unerwünschtes Material wegzuschmelzen. Das Verfahren wird häufig bei elektrisch leitfähigen Metallen eingesetzt, die eine präzise Schnittbreite und minimale Vorbereitungszeit erfordern.

Arten von Erosionsbearbeitungstechnologien

Während Brennwerkzeuge Hitze anwenden, um überschüssiges Material zu schmelzen, verwenden Erosionsbearbeitungsgeräte Wasser oder Elektrizität, um Material vom Werkstück zu erodieren. Die zwei Haupttypen von Erosionsbearbeitungstechnologien sind:

• Wasserstrahlschneiden: Bei diesem Verfahren wird ein unter Hochdruck stehender Wasserstrahl verwendet, um Material zu durchtrennen. Schleifpulver kann dem Wasserstrom zugesetzt werden, um die Erosion zu erleichtern. Wasserstrahlschneiden wird typischerweise bei Materialien verwendet, die durch eine Wärmeeinflusszone beschädigt oder verformt werden können.
• Elektroerosion (EDM): Dieser Prozess, der auch als Funkenbearbeitung bekannt ist, verwendet elektrische Lichtbogenentladungen, um Mikrokrater zu erzeugen, die schnell zu vollständigen Schnitten führen. EDM wird in Anwendungen eingesetzt, die komplexe geometrische Formen in harten Materialien und mit engen Toleranzen erfordern. EDM erfordert, dass das Grundmaterial elektrisch leitfähig ist, was seine Verwendung auf Eisenlegierungen beschränkt.

CNC-Bearbeitung

Computer Numerical Control Machining (CNC-Bearbeitung) ist eine computergestützte Technik, die in Verbindung mit einer breiten Palette von Geräten verwendet werden kann. Es erfordert Software und Programmierung, normalerweise in der G-Code-Sprache, um ein Bearbeitungswerkzeug beim Formen des Werkstücks gemäß voreingestellten Parametern zu führen.

Im Gegensatz zu manuell geführten Verfahren ist die CNC-Bearbeitung ein automatisierter Prozess. Einige seiner Vorteile umfassen:

• Hohe Produktionszyklen: Sobald die CNC-Maschine richtig codiert wurde, benötigt sie normalerweise nur minimale Wartung oder Ausfallzeiten, was eine schnellere Produktionsrate ermöglicht.
• Niedrige Herstellungskosten: Aufgrund ihrer Umschlagsgeschwindigkeit und des geringen manuellen Arbeitsaufwands kann die CNC-Bearbeitung ein kosteneffizienter Prozess sein, insbesondere für Produktionsläufe mit hohen Stückzahlen.
• Einheitliche Produktion: Die CNC-Bearbeitung ist in der Regel präzise und ergibt ein hohes Maß an Designkonsistenz zwischen den Produkten.

Präzisionsbearbeitung

Jeder Bearbeitungsprozess, der ungewöhnlich kleine Schnitttoleranzen (als Faustregel zwischen 0,013 mm und 0,0005 mm) oder Oberflächengüten von weniger als 32T erfordert, kann als Form der Präzisionsbearbeitung angesehen werden. Wie die CNC-Bearbeitung kann die Präzisionsbearbeitung auf eine Vielzahl von Herstellungsmethoden und Werkzeugen angewendet werden.

Faktoren wie Steifigkeit, Dämpfung und geometrische Genauigkeit können die Genauigkeit des Schnitts eines Präzisionswerkzeugs beeinflussen. Die Bewegungssteuerung und die Fähigkeit der Maschine, auf schnelle Vorschübe zu reagieren, sind auch bei Präzisionsbearbeitungsanwendungen wichtig.

Was sind die Vorteile der maschinellen Bearbeitung?

Es gibt mehrere Vorteile der maschinellen Bearbeitung:

1. Zuverlässigkeit

Der Bearbeitungsprozess läuft unabhängig von Uhrzeit und Wochentag kontinuierlich und störungsfrei ab. Die Späne und die Rohstoffe werden zu fertigen Produkten verarbeitet und als hochwertige Werkzeuge auf den Markt gebracht. Ausfälle sind sehr gering, da sie auftreten können, wenn eine Wartung erforderlich ist oder während einer Reparatur. Maschinen arbeiten zuverlässig; Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um einen Wochentag, ein Wochenende oder einen Feiertag handelt.

2. Erfordert weniger menschliche Arbeit

Aufgrund der technologischen Entwicklung wird die Bearbeitung in der Fertigungsindustrie automatisiert. Der Prozess wird hauptsächlich von Computern oder Robotern gesteuert, die normalerweise die Produktionskosten senken, indem sie menschliche Arbeitskraft eliminieren. Während der kontrollierten Materialzugabe erfordert der Prozess nur minimale Überwachung und Aufsicht zu Wartungszwecken.

3. Hohe Produktion

Der Prozess führt zu einer hohen Produktivität, da sie im Allgemeinen in relativ kurzer Zeit eine enorme Menge an Arbeit wie Bohren, bessere Oberflächengüte, Fräsen und Drehen erledigen.

4. Identische Produkte

Die fertigen Produkte, wie z. B. die Schneidmetalle, sind homogen und weisen trotz der hohen Produktionsgeschwindigkeit nur sehr wenige oder keine Fehler auf. Dadurch werden die Produkte aufgrund ihrer verbesserten Qualität marktfähig.

5. Profit steigern und Aufwand reduzieren

Ein weiterer wichtiger Grund, warum Sie Ihre Metallgeräte maschinell bearbeiten müssen, besteht darin, den Gewinn zu steigern und den Aufwand zu reduzieren. Einige Leute fragen sich vielleicht, wie sich die maschinelle Bearbeitung auf höhere Gewinne auswirkt? Tatsache ist, dass die maschinelle Bearbeitung die Geräte etwas teurer macht, aber andererseits sehr vorteilhaft ist.

Mit einem bearbeiteten Metall reduzieren Sie nicht nur die Produktionskosten, sondern sparen auch viel Zeit und Mühe. Trotz dieses Vorteils ist es immer ratsam, beim Kauf unbedingt zu prüfen, ob die Maschine stimmt und ob sie fehlerfrei arbeitet.

6. Verbesserte Effizienz

Die maschinelle Bearbeitung ist eine der besten Möglichkeiten, um die Effizienz Ihrer Metalle zu steigern. Bei der Bearbeitung der Metalle sind sie immer mit internen Qualitätssicherungsdetektoren ausgestattet. Dies bringt eine Menge Effizienz mit sich, indem die Produktionsgeschwindigkeit der Metalle erhöht und eine gute Nutzung der Rohstoffe sichergestellt wird.

Darüber hinaus wird die maschinelle Bearbeitung immer als eine bemerkenswerte Möglichkeit angesehen, hohe Standards in der Metallbearbeitung und Teilefertigung zu gewährleisten. Neben der Steigerung der Effizienz gilt die maschinelle Bearbeitung als eine der Möglichkeiten, die Ausgabenkosten zu senken.

Dies liegt an seiner Fähigkeit, die Verbrauchskosten zu senken; Daher wird die Geldverschwendung reduziert. Kurz gesagt, es reduziert die Ausgaben; somit werden die Vorteile der Durchführung des Bearbeitungsprozesses erhöht.

7. Erhöhte Genauigkeit

Die meisten Metalle, die bearbeitet werden, werden in der verarbeitenden Industrie verwendet. Dazu gehören Stellen, die manuelle Dreh- und Fräsprozesse erfordern. Sie können auch im Gesundheitswesen verwendet werden, aber was Sie hier beachten müssen, all diese Sektoren beinhalten viele Genauigkeiten.

Auf diesem werden sie aufgrund ihrer Genauigkeit zu Metallen, die bearbeitet wurden. Dies ist ein klarer Beweis dafür, wie wichtig die maschinelle Bearbeitung ist, um eine höhere Genauigkeit Ihrer Metalle zu gewährleisten, was sich in der Genauigkeit bei der Ausführung Ihrer Aufgaben niederschlägt.