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Verstehen von nicht-traditionellen Bearbeitungsprozessen

Nicht-traditionelle Bearbeitung, auch bekannt als „nicht-konventionelle Bearbeitung“ oder „modernes Bearbeitungsverfahren“, ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem Elektrizität, Wärme, Licht, elektrochemische Energie, chemische Energie, Schallenergie und spezielle mechanische Energie zum Entfernen verwendet werden, verformen, Eigenschaften ändern oder Materialien plattieren.

Bohren, Ausbohren, Schneiden, Fräsen und andere herkömmliche Bearbeitungsprozesse werden mit traditionellen Werkzeugen mit einer Schneidkante durchgeführt. Diese traditionellen Bearbeitungsmethoden sind mit fortschreitender Technologie und Zeit veraltet, obwohl sie die Grundlage des Bearbeitungsprozesses bilden.

In diesem Artikel lernen Sie die Definition, Anwendungen, Diagramme, Eigenschaften, Typen, Arbeitsweisen, Vor- und Nachteile des nicht-traditionellen Bearbeitungsverfahrens kennen.

Was ist nicht-traditionelle Bearbeitung?

Die nicht traditionelle Bearbeitungsmethode ist eine hochmoderne Technik zur Überwindung der Nachteile der traditionellen Bearbeitung. Ultraschallbearbeitung, Laserstrahlbearbeitung, Wasserstrahlbearbeitung, abrasive Wasserstrahlbearbeitung, Elektronenstrahlbearbeitung und andere sind Beispiele für diesen Bearbeitungsprozess.

Wenn ein Artikel mit Hilfe moderner Technologie hergestellt wird, wird dies als unkonventioneller, nicht traditioneller oder moderner Bearbeitungsprozess bezeichnet. Die Techniken können verwendet werden, um komplizierte Objekte mit Mikrooberflächen und geringer Steifigkeit aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien mit beliebiger Härte, Festigkeit, Zähigkeit oder Sprödigkeit zu bearbeiten. Einige Technologien für Superfinish, Hochglanz-Finish und (atomare) Bearbeitung im Nanomaßstab können alle gleichzeitig eingesetzt werden.

Anwendungen

Die Anwendungen der nicht-traditionellen Bearbeitung sind so umfangreich, da es verschiedene Arten gibt, die für eine bestimmte Anwendung geeignet sind. Nachfolgend sind einige Bereiche aufgeführt, in denen diese Bearbeitungsmethoden verwendet werden.

Einige der Bearbeitungsverfahren werden zur Bearbeitung von Formen und Teilen mit komplex geformten Löchern und Hohlräumen verwendet. Werden verwendet, um Materialien mit unterschiedlichen Materialeigenschaften zu bearbeiten, entweder hart oder spröde, wie z. B. harte Legierungen und gehärteter Stahl. Unkonventionelle Bearbeitung wird verwendet, um tiefe feine Löcher, geformte Löcher, tiefe Rillen, schmale Schlitze und dünne Scheiben zu schneiden.

Eigenschaften

Nachfolgend sind einige Merkmale des nicht-traditionellen Bearbeitungsprozesses aufgeführt:

  1. Werkzeugmaterialien können eine viel geringere Härte als Werkstückmaterialien haben
  2. Energie wie elektrische Energie, elektrochemische Energie, Schallenergie oder Lichtenergie kann verwendet werden, um das Material direkt zu verarbeiten.
  3. Während der Bearbeitung sind mechanische Kräfte nicht sichtbar, und das Werkstück weist selten mechanische und thermische Verformung auf, was beides zur Verbesserung der Bearbeitungsgenauigkeit und der Oberflächenqualität des Werkstücks beiträgt.
  4. Verschiedene Methoden können kombiniert werden, um neue Prozessmethoden zu erstellen, wodurch die Produktionseffizienz und die Bearbeitungspräzision erheblich gesteigert werden.
  5. Fast jede neue Energiequelle eröffnet die Möglichkeit einer neuen Methode der nicht-traditionellen Bearbeitung.

Arten von nicht-traditionellen Bearbeitungsprozessen

Unten sind die verschiedenen Methoden der nicht-traditionellen Bearbeitungsverfahren aufgeführt:

Elektroerosion (EDM):

EDM, auch bekannt als Entladungsbearbeitung oder Elektroerosionsbearbeitung, ist eine nicht traditionelle Bearbeitungstechnologie zum Ätzen leitfähiger Materialien durch elektrische Erosion, die durch eine Impulsentladung zwischen zwei in eine Arbeitsflüssigkeit eingetauchten Polen verursacht wird. Die für diesen Prozess verwendete Grundausrüstung ist die elektroerosive Werkzeugmaschine. Nachfolgend sind einige Merkmale der Funkenerosionsbearbeitung aufgeführt:

Anwendungen:

Nachfolgend sind die Anwendungen von nicht-traditionellen Bearbeitungsprozessen aufgeführt:

Diagramm EDM:

Elektrolytische Bearbeitung:

Das Werkstück wird nach dem Prinzip der anodischen Auflösung im elektrolytischen Prozess und mit Hilfe der geformten Kathode auf eine bestimmte Form und Größe bearbeitet. Die elektrolytische Bearbeitung bietet erhebliche Vorteile für schwer zu bearbeitende Materialien, komplizierte Formen und dünnwandige Produkte. Gewehrläufe, Schaufeln, integrierte Laufräder, Formen, profilierte Löcher und Teile, Anfasen und Entgraten sind alles Beispiele für die elektrolytische Bearbeitung. Die elektrolytische Bearbeitungstechnik hat eine bedeutende, wenn nicht unersetzliche Rolle bei der Bearbeitung zahlreicher Produkte eingenommen.

Vorteile:

Nachteile:

Diagramm der elektrolytischen Bearbeitung:

Laserbearbeitung

Um eine Bearbeitung zu erreichen, verwenden Laser Lichtenergie, um eine hohe Energiedichte am Brennpunkt zu erreichen, nachdem sie durch die Linse fokussiert wurden, um das Material zu schmelzen oder zu verdampfen und es in sehr kurzer Zeit zu entfernen. Die Laserbearbeitung bietet die Vorteile eines verringerten Materialabfalls, eines sichtbaren Kosteneffekts bei der Massenfertigung und einer hohen Flexibilität des Schneidobjekts. Die Lasertechnologie wird in Europa hauptsächlich zum Schweißen einzigartiger Materialien wie hochwertiger Fahrzeugkarosserien und -basen, Flugzeugflügel und Raumschiffrümpfe eingesetzt.

Laserschweißen, Laserschneiden, Oberflächenmodifikation, Lasermarkieren, Laserbohren, Mikrobearbeitung und photochemische Abscheidung, Stereolithographie, Laserätzen und andere Laserbearbeitungsverfahren sind die am häufigsten verwendeten Anwendungen.

Diagramm der Laserbearbeitung:

Elektronenstrahlbearbeitung

Die Bearbeitung von Materialien unter Ausnutzung der thermischen oder ionisierenden Effekte eines hochenergetischen konvergenten Elektronenstrahls ist als Elektronenstrahlbearbeitung (EBM) bekannt. Hohe Energiedichte, starker Einbrand, eine große Auswahl an einmaligen Schmelztiefen, großes Schweißnahtbreitenverhältnis, schnelle Schweißgeschwindigkeit, kleine thermische Einwirkungszone und geringe Betriebsverformung sind alles Vorteile.

Die Bearbeitungsmaterialien für die Elektronenstrahlbearbeitung sind vielfältig und die Schnittfläche kann recht klein sein. Die Bearbeitungsgenauigkeit kann in Nanometern gemessen werden, was eine molekulare oder atomare Bearbeitung ermöglicht. Erhebliche Produktivität; Die maschinelle Bearbeitung verursacht wenig Umweltverschmutzung, aber die Kosten für die Bearbeitungsausrüstung sind hoch. Es kann verwendet werden, um Mikrolöcher, kleine Schlitze und andere komplizierte Formen herzustellen. Es kann auch für Feinlithographie und Schweißen verwendet werden. Die Hauptanwendung der Elektronenstrahlbearbeitung in der Automobilindustrie ist das Vakuum-Elektronenstrahlschweißen der Brückenschalentechnologie.

Ionenstrahlbearbeitung

Unter Vakuumbedingungen erfolgt die Ionenstrahlbearbeitung durch Beschleunigung und Konzentration des von der Ionenquelle erzeugten Ionenstroms auf die Werkstückoberfläche. Durch die präzise Regulierung der Ionenflussdichte und Ionenenergie lässt sich der Bearbeitungseffekt perfekt regulieren, was eine Ultrapräzisionsbearbeitung auf Nanometer-, molekularer und atomarer Ebene ermöglicht. Die Ionenstrahlbearbeitung erzeugt weniger Verschmutzung, wenig Spannung und Verzerrung und ist flexibel für die zu verarbeitenden Materialien, aber sie ist mit erheblichen Kosten verbunden.

Die Ionenstrahlbearbeitung kann in zwei Phasen verwendet werden; Ätzen und Beschichten.

Plasmabogenbearbeitung

Die Plasmalichtbogenbearbeitung ist eine nicht herkömmliche Bearbeitungstechnologie, die die Wärmeenergie eines Plasmalichtbogens zum Schneiden, Schweißen und Spritzen von Metall oder Nichtmetall verwendet. Es kann Folien und dünne Bleche schweißen und hat einen Schlüssellocheffekt, der einseitiges Schweißen und doppelseitiges Freiformen ermöglicht. Der Plasmalichtbogen hat eine hohe Energiedichte, eine hohe Lichtbogensäulentemperatur und eine hohe Eindringfähigkeit. Für 10–12 mm dicken Stahl ist kein Abschrägen erforderlich, und eine vollständige Schweißdurchdringung und doppelseitige Formgebung können in einem Schritt mit hoher Schweißgeschwindigkeit, hoher Produktivität und minimaler Spannungsverformung erreicht werden. Da die Ausrüstung kompliziert ist und viel Gas verbraucht, ist sie nur für das Schweißen in Innenräumen geeignet.

Es ist in der industriellen Produktion weit verbreitet, insbesondere zum Schweißen von Kupfer und Kupferlegierungen, Titan und Titanlegierungen, legiertem Stahl, rostfreiem Stahl und Molybdän in militärischen Anwendungen und modernster Industrietechnologie wie der Luft- und Raumfahrt, wo Titanlegierungsraketenschalen und einige Flugzeuge verwendet werden dünnwandige Behälter verwendet werden.

Ultraschallbearbeitung

Durch die Verwendung von Ultraschallfrequenz als Werkzeug für Vibrationen mit kleiner Amplitude und Stanzen auf der behandelten Oberfläche durch freies Schleifmittel in der Flüssigkeit zwischen ihr und dem Werkstück führt die Ultraschallbearbeitung dazu, dass die Oberfläche des Werkstücks zunehmend reißt. Lochen, Schneiden, Schweißen, Verschachteln und Polieren sind gängige Anwendungen für die Ultraschallbearbeitung. Kann jedes Material bearbeiten, ist aber besonders gut geeignet zum Schneiden einer Vielzahl von harten, spröden, nicht leitfähigen Materialien mit hoher Präzision und außergewöhnlicher Oberflächenqualität, aber mit geringer Geschwindigkeit gebogene Löcher), Schneiden, Schlitzen, Nesten, Schnitzen verschiedener harter und spröder Materialien wie Glas, Quarz, Keramik, Silizium, Germanium, Ferrit, Edelstein und Jade, Entgraten von Kleinteilen in Chargen, Polieren von Formen Oberfläche und Abrichten von Schleifscheiben sind Beispiele für die Ultraschallbearbeitung.

Chemische Bearbeitung

Um die gewünschte Form, Größe oder Oberfläche des Werkstücks zu erhalten, verwendet die chemische Bearbeitung eine Säure-, Alkali- oder Salzlösung, um das Material der Teile zu korrodieren oder aufzulösen. Die Bearbeitungsmethode ist ideal zum Ausdünnen großer Flächen und zum Schneiden komplizierter Löcher in dünnwandige Objekte. Es eignet sich für die großflächige Bearbeitung und kann zahlreiche Teile auf einmal bearbeiten; es kann alle schneidbaren, härte- und festigkeitsfreien metallischen Werkstoffe bearbeiten. Ohne Spannungen, Risse oder Grate erreicht die Oberflächenrauheit Ra1,252,5 m, ist einfach zu verwenden, kann nicht zum Bearbeiten schmaler Schlitze oder Löcher verwendet werden und ist ungeeignet zum Entfernen von Fehlern wie Oberflächenrauheit und Kratzern.

Rapid Prototyping

Moderne CAD/CAM-Technologie, Lasertechnologie, computergestützte numerische Steuerungstechnologie, Präzisions-Servoantriebstechnologie und neuartige Materialtechnologie werden alle verwendet, um die RP-Technologie zu entwickeln und zu kombinieren. Aufgrund unterschiedlicher Umformmaterialien weisen mehrere Arten von Rapid-Prototyping-Systemen unterschiedliche Umformprinzipien und Systemmerkmale auf. Die zugrunde liegende Technik bleibt jedoch dieselbe:„Manufacturing by Layers, Overlaying Layer by Layer“. Es ist vergleichbar mit dem Integrationsverfahren in der Mathematik. Optisch ähnelt die Fast-Prototyping-Technologie einem „3D-Drucker“.

Es kann Produktdesigndaten (CAD) direkt empfangen und schnell neue Produktmuster, Formen oder Modelle herstellen, ohne dass eine Form, ein Schneidwerkzeug oder eine Vorrichtung erforderlich sind. Infolgedessen kann die weit verbreitete Einführung und Bereitstellung der RP-Technologie die Zeit, die für die Entwicklung neuer Produkte benötigt wird, erheblich verkürzen, Entwicklungskosten einsparen und die Entwicklungsqualität erhöhen. Dies ist die revolutionäre Bedeutung der RP-Technologie für das Fertigungsgeschäft, von der traditionellen „Eliminationstechnik“ bis zur heutigen „Wachstumsmethode“, von der Formenherstellung bis zur schimmelfreien Fertigung. Die Rapid-Prototyping-Technologie kann in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobile, Kommunikation, medizinische Behandlung, Elektronik, Haushaltsgeräte, Spielzeug, militärische Ausrüstung, industrielle Modellierung (Skulptur), Gebäudemodelle und Maschinenbau.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um mehr über nicht-traditionelle Bearbeitungsverfahren zu erfahren:

Vor- und Nachteile nicht traditioneller Bearbeitungsmethoden

Vorteile:

Nachfolgend sind die Vorteile nicht-traditioneller Bearbeitungsmethoden in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

Hohe Genauigkeit :Genauigkeit ist ein wichtiges Anliegen für die heutigen Unternehmen, egal ob sie klein oder groß sind. Im Vergleich zu Gegenständen, die mit nicht-traditionellen Bearbeitungsmethoden hergestellt wurden, erzeugen herkömmliche Bearbeitungsmethoden weniger genaue Ergebnisse. Aufgrund der hohen Genauigkeit ist die unkonventionelle Bearbeitung zeitgemäß und kann traditionelle Bearbeitungstechniken ersetzen.

Weniger Lärm :Da nicht-traditionelle Bearbeitungsverfahren ein besserer Ersatz für traditionelle Bearbeitungsverfahren sind, tragen sie dazu bei, die Lärmbelastung in der Umgebung zu reduzieren. Da der Prozess geräuschlos ist, können sich bestimmte nicht-traditionelle Bearbeitungsanlagen in Wohngebieten befinden.

Hohe Produktion :Im Vergleich zu traditionellen Bearbeitungsverfahren fördern moderne oder unkonventionelle Bearbeitungsmethoden eine hohe Ausbringungsrate. Dies liegt daran, dass nicht-traditionelle Ansätze schneller und präziser funktionieren als herkömmliche Wege.

Weniger Abfallprodukt :Die Arbeit an älteren Geräten erschwert die Abfallproduktkontrolle extrem. Die Späne müssen rechtzeitig entsorgt werden, was einen höheren Aufwand bedeutet. Nicht-traditionelle Bearbeitungstechnologien hingegen erzeugen entweder keinen Abfall oder erzeugen Mikroabfall, der einfach zu handhaben und zu entsorgen ist.

Kein Werkzeugverschleiß :Bei nicht-traditionellen Bearbeitungsverfahren gibt es keinen Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück, was zu keinem Werkzeugverschleiß führt. Dies eliminiert die Möglichkeit eines Werkzeugausfalls und beugt Werkzeugverschleiß vor.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile nicht-konventioneller Bearbeitungsverfahren treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile dieses Bearbeitungsverfahrens in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

Hohe Anschaffungskosten :Da es viele elektrische Komponenten umfasst, die neben mechanischen arbeiten, sind die anfänglichen Kosten für die Einrichtung einer nicht traditionellen Bearbeitungsanlage höher als die einer typischen Bearbeitungsanlage. Klein- und Heimbetriebe können es deshalb nicht nutzen.

Hoher Leistungsbedarf :Eine nicht-traditionelle Bearbeitungsanlage benötigt deutlich mehr Energie als eine Standard-Bearbeitungsanlage. Dies ist auf den fehlenden Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück zurückzuführen, wodurch mehr Energie zur Bearbeitung der Werkzeugoberfläche aufgewendet werden muss.

Komplexer Mechanismus :Nicht-traditionelle Bearbeitungsverfahren haben im Gegensatz zu typischen Bearbeitungsverfahren einen ausgeklügelteren Mechanismus. Nicht-traditionelle Bearbeitungsmethoden erfordern, dass der Bediener über ausreichende Kenntnisse verfügt, um die beteiligten Verfahren zu handhaben. Wenn die Anlage aus irgendeinem Grund ausfällt, wird ein hochqualifizierter Fachmann benötigt, um sie zu reparieren.

Niedrigere Metallabtragsrate :Im Vergleich zu Standard-Bearbeitungsverfahren haben nicht-traditionelle Bearbeitungsverfahren eine geringere Metallabtragsrate. Nicht-traditionelle Verfahren sind daher für großtechnische Produkte ungeeignet.

Nicht geeignet für weiche Materialien :Die Schneidwirkung eines nicht traditionellen Bearbeitungsverfahrens wird normalerweise durch einen lokalen Temperaturanstieg des Werkstücks verursacht. Daher ist das Verfahren zum Schneiden von weichen Materialien wie Gummi oder Kunststoff ungeeignet, da das Werkstück verbrannt werden würde.

Schlussfolgerung

Nicht-traditionelle Bearbeitung, auch bekannt als „nicht-konventionelle Bearbeitung“ oder „modernes Bearbeitungsverfahren“, ist ein Bearbeitungsverfahren, bei dem Elektrizität, Wärme, Licht, elektrochemische Energie, chemische Energie, Schallenergie und spezielle mechanische Energie zum Entfernen verwendet werden, verformen, Eigenschaften ändern oder Materialien plattieren. Das Bearbeitungsverfahren umfasst EDM, Elektrolyse, Laser, EBM, Ionenstrahlbearbeitung usw. Das ist alles für diesen Artikel, in dem die Definition, Anwendungen, Eigenschaften, Arten, Arbeitsweisen, Vor- und Nachteile nicht traditioneller Bearbeitungsverfahren beschrieben werden.

Ich hoffe, Sie haben viel von der Lektüre mitgenommen, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Schülern. Danke fürs Lesen, bis bald!


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