Bearbeitungsprozess und Werkzeugmaschine verstehen

Die maschinelle Bearbeitung ist eine kontrollierte Materialentfernungstechnik, die ein Material (typischerweise Metall) auf eine bestimmte endgültige Form und Größe schneidet. Die subtraktive Fertigung bezieht sich auf Verfahren, die dieses gemeinsame Muster aufweisen, im Gegensatz zur additiven Fertigung, bei der Material kontrolliert hinzugefügt wird. Die genaue Bedeutung des „kontrollierten“ Elements des Ausdrucks variiert, obwohl es häufig die Verwendung von Werkzeugmaschinen beinhaltet.

Die maschinelle Bearbeitung wird zur Herstellung zahlreicher Metallgegenstände verwendet, kann aber auch zur Herstellung anderer Materialien wie Holz, Kunststoff, Keramik und Verbundwerkstoffe verwendet werden. Ein Maschinist ist eine Person, die sich auf die Bearbeitung spezialisiert hat. Eine Maschinenhalle ist ein Raum, Gebäude oder Unternehmen, in dem die Bearbeitung durchgeführt wird. Computer Numerische Steuerung (CNC), die Computer verwendet, um die Bewegung und den Betrieb von Mühlen, Drehbänken und anderen Schneidausrüstungen zu steuern, wird für viele moderne Bearbeitungen verwendet. Dies verbessert die Effizienz, da die CNC-Maschine unbeaufsichtigt laufen kann, wodurch die Arbeitskosten für Maschinenwerkstätten gesenkt werden.

In diesem Artikel lernen Sie Definition, Anwendungen, Zweck und Funktionen, Diagramm, Arten, Operationen, Arbeitsweise, Vor- und Nachteile des Bearbeitungsprozesses kennen. Außerdem lernen Sie den Begriff Werkzeugmaschine kennen.

Was ist ein Bearbeitungsprozess?

Die maschinelle Bearbeitung ist der Prozess des Formens und Dimensionierens von Materialien auf eine bestimmte Form und Größe. Typischerweise bezieht sich die maschinelle Bearbeitung auf die Metallbearbeitung, kann sich aber auch auf die Herstellung von Holz, Kunststoff, Keramik, Stein und anderen Materialien beziehen. Wenn Sie Rohstoffe haben, die Sie für einen bestimmten Zweck in eine bestimmte Form bringen möchten, wenden Sie dazu Bearbeitungsverfahren an. Beispiele für bearbeitete Produkte sind Schrauben und Muttern, Fahrzeugteile, Flansche, Bohrer, Schilder und eine Reihe anderer Geräte und Gegenstände, die in einer Vielzahl von Branchen verwendet werden.

Die maschinelle Bearbeitung kann auch als entscheidende Endbearbeitungstechnik angesehen werden, bei der Aufgaben mit den entsprechenden Abmessungen erstellt und die Oberfläche poliert werden, indem überschüssiges Material in Form von Spänen mit einem oder mehreren Schneidwerkzeugen, die durch die Arbeitsfläche geschoben werden, schrittweise aus dem vorbereiteten Rohling entfernt wird (s). Eine Werkzeugmaschine ist ein kraftbetriebenes Gerät, das zusätzliches Material in Form von Spänen entfernt, um ein Produkt mit der gewünschten Genauigkeit zu dimensionieren, zu formen und zu bearbeiten. Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Stoßmaschinen, Hobelmaschinen und so weiter. Dies sind Beispiele für Werkzeugmaschinen. Um schließlich das Material der Werkstückoberfläche zu entfernen, wird ein Schneidwerkzeug eingesetzt. Um die Operation auszuführen, muss es härter sein als das Werkstück. Schneidwerkzeuge werden in zwei Kategorien unterteilt; Single-Point und Multi-Point.

Zweck

Die meisten technischen Komponenten, wie Zahnräder, Lager, Kupplungen, Werkzeuge, Schrauben und Muttern, erfordern Maß- und Formgenauigkeit sowie eine gute Oberflächenpolitur, um einwandfrei zu funktionieren. Durchführen von Techniken wie Gießen und Schmieden zum Beispiel sind nicht in der Lage, die erforderliche Genauigkeit und Politur zu erreichen. Solche vorbereiteten Teile, die als Rohlinge bekannt sind, erfordern eine Halbfertigbearbeitung und Endbearbeitung, die durch maschinelle Bearbeitung und Schleifen erreicht wird. Schleifen ist im Wesentlichen das gleiche wie spanende Bearbeitung. Die Bearbeitung mit einem hohen Maß an Genauigkeit und Politur ermöglicht es einem Produkt, • seine funktionalen Anforderungen zu erfüllen, • seine Leistung zu steigern, • seine Lebensdauer zu verlängern.

Diagramme von Werkzeugmaschinen sind unten.

Arten von Bearbeitungsprozessen

Bearbeitungsprozesse werden in zwei Kategorien eingeteilt; konventionelle und nicht-konventionelle Bearbeitungsverfahren.

Konventionelle Bearbeitung:

Ein herkömmlicher Bearbeitungsprozess ist ein Prozess, bei dem die Bearbeitung auf herkömmliche Weise erfolgt, d. h. ohne die Verwendung von komplizierten Verfahren. Daher wird dieses Bearbeitungsverfahren auch als traditionelle Bearbeitung bezeichnet. Schneidwerkzeuge mit scharfer Spitze, wie das Kegelwerkzeug in der Drehbank zum Verjüngen, werden bei dieser Technik zum Bearbeiten verwendet. Im Folgenden sind die Arten herkömmlicher Bearbeitungsverfahren und ihre Operationen aufgeführt:

Drehmaschine

Die horizontale Metalldrehmaschine, oft auch Motordrehmaschine genannt, ist die bedeutendste aller Werkzeugmaschinen. Viele seiner mechanischen Kernprinzipien sind in der Konstruktion anderer Werkzeugmaschinen enthalten, was es zum Vater aller anderen Werkzeugmaschinen macht. Die Motordrehmaschine ist eine einfache Werkzeugmaschine, die für eine Reihe von Operationen verwendet werden kann, darunter Drehen, Plandrehen und Bohren. Es dreht und bohrt mit einem Einpunkt-Schneidwerkzeug. Drehverfahren umfassen das Drehen gerader oder verjüngter zylindrischer Formen, Nuten, Schultern und Schraubengewinde sowie das Planen von flachen Oberflächen an den Enden zylindrischer Teile und beinhalten das Schneiden von zusätzlichem Metall vom Außendurchmesser eines Werkstücks in Form von Spänen. Die gängigsten Bohrungsbearbeitungen wie Bohren, Aufbohren, Reiben, Aufbohren, Senken und Gewindeschneiden mit einem Einpunktwerkzeug oder Gewindebohrer sind in zylindrischen Innenbearbeitungen enthalten.

Schleifmaschinen

Schleifmaschinen verwenden eine sich drehende Schleifscheibe, auch bekannt als Schleifscheibe oder Schleifband, um mikroskopisch kleine Späne von Metallteilen zu entfernen. Die präziseste aller grundlegenden Bearbeitungstechniken ist das Schleifen. Harte oder weiche Gegenstände werden mit modernen Schleifmaschinen (0,0025 Millimeter) auf Toleranzen von plus oder minus 0,0001 Zoll geschliffen.

Shaper und Hobel

Einpunktwerkzeuge werden verwendet, um flache Oberflächen, Nuten, Schultern, T-Nuten und eckige Oberflächen während der Formgebungs- und Hobeloperationen zu bearbeiten. Die größten Fräser können Bauteile mit einer Länge von bis zu 36 Zoll bearbeiten und haben einen Schnitthub von 36 Zoll. Das Schneidwerkzeug des Fräsers oszilliert, schneidet beim Vorwärtshub und führt das Werkstück beim Rückhub automatisch dem Werkzeug zu.

Fräsmaschinen

Bei diesen Arten von Bearbeitungsprozessen wird das Werkstück gegen ein rotierendes Schneidwerkzeug, das als Fräser bezeichnet wird, in einer Fräsmaschine geführt, die Metall schneidet. Für eine Vielzahl von Fräsoperationen werden Fräser in verschiedenen Formen und Größen angeboten. Flache Flächen, Rillen, Schultern, geneigte Flächen, Schwalbenschwänze und T-Nuten werden alle mit Fräsmaschinen geschnitten. Zum Schneiden konkaver Formen und konvexer Rillen, zum Abrunden von Ecken und zum Schneiden von Zahnradzähnen werden verschiedene Formzahnfräser verwendet.

Bohrmaschinen

Bohrmaschinen, auch Bohrmaschinen genannt, verwenden einen Spiralbohrer, um Löcher in Metall zu bohren. Sie verwenden auch eine Reihe anderer Schneidwerkzeuge, um grundlegende Lochbearbeitungsvorgänge wie Reiben, Bohren, Aufbohren, Senken und das Schneiden von Innengewinden mit einem Gewindeschneidaufsatz durchzuführen.

Pressen

Scheren, Stanzen, Formen, Ziehen, Biegen, Schmieden, Prägen, Stauchen, Bördeln, Quetschen und Hämmern sind einige der Arbeitsgänge, die zur Herstellung von Metallteilen verwendet werden. Alle diese Operationen erfordern Pressen, die einen beweglichen Stößel haben, der gegen einen Amboss oder eine Basis gepresst werden kann. Schwerkraft, mechanische Verbindungen, hydraulische oder pneumatische Systeme können alle verwendet werden, um den sich bewegenden Stempel anzutreiben.

Nicht konventionelle Bearbeitung:

Herkömmliche Zerspanungsverfahren basieren auf der Vorstellung, dass das Werkzeug zäher ist als das Werkstück. Einige Materialien sind jedoch zu hart oder spröde, um mit herkömmlichen Verfahren bearbeitet zu werden. Die Verwendung extrem harter Nickelbasis- und Titanlegierungen in Flugzeugtriebwerken hat beispielsweise das Interesse an nicht-traditionellen Bearbeitungstechniken geweckt, insbesondere an „elektrischen Verfahren“. Nachfolgend sind die verschiedenen Arten von nicht konventionellen Bearbeitungstechniken aufgeführt:

Elektronenstrahlbearbeitung (EBM)

EBM kann Löcher mit einem Durchmesser von nur 0,001 Zoll (0,025 mm) oder Schlitze mit einem Durchmesser von nur 0,001 Zoll in Materialien mit einer Dicke von bis zu 0,250 Zoll (6,25 Millimeter) schneiden. Im Halbleiterbereich wird EBM auch als Alternative zu Lichtoptik-Fertigungsverfahren eingesetzt.

Elektroerosion (EDM)

Die Elektrode und das Werkstück werden in eine dielektrische Flüssigkeit eingetaucht, und ein Zuführmechanismus hält eine Funkenstrecke zwischen der Elektrode und dem Werkstück von 0,0005 bis 0,020 Zoll (0,013 bis 0,5 Millimeter) aufrecht. Die Partikel werden weggespült, wenn Funkenentladungen kleine Partikel des Werkstücks schmelzen oder verdampfen und die Elektrode vorrückt. Mit dem Verfahren werden Gesenke, Formen, Löcher, Schlitze und Kavitäten praktisch beliebiger Form bearbeitet. Es ist genau, aber langsam.

Elektrochemische Bearbeitung (ECM)

ECM repliziert die Galvanisierung in umgekehrter Reihenfolge. Bei diesem Verfahren wird in einer Elektrolysezelle mit Gleichstrom kontrolliert Metall aus einem Werkstück herausgelöst. Das Anodenwerkstück wird in eine komplementäre Form bearbeitet, wenn sich eine Elektrode näher an die andere bewegt, um einen konsistenten Abstand beizubehalten. Der fehlende Werkzeugverschleiß und die Möglichkeit, ein härteres Werkstück mit einem weicheren Kathodenwerkzeug zu bearbeiten, sind zwei Vorteile von ECM. ECM wird unter anderem in der Flugzeugtriebwerks- und Automobilindustrie zum Entgraten, Bohren kleiner Löcher und zum Bearbeiten von außergewöhnlich harten Turbinenschaufeln verwendet.

Ionenstrahlbearbeitung (IBM)

IBM wird in der Halbleiterindustrie und bei der Herstellung von asphärischen Linsen eingesetzt, da es die präzise Bearbeitung nahezu aller Materialien ermöglicht. Die Texturierung von Oberflächen zur Verbesserung der Haftung, die Herstellung atomar sauberer Oberflächen auf Geräten wie Laserspiegeln und die Änderung der Dicke dünner Beschichtungen sind Beispiele dafür, wie die Technologie eingesetzt wird.

Laserbearbeitung (LM)

LM ist eine Technik zum Schneiden von Metall oder feuerfesten Materialien, bei der das Material mit einem intensiven Laserstrahl geschmolzen und verdampft wird. Das Bohren mit einem Laser wird verwendet, um mikroskopisch kleine Löcher (0,005 bis 0,05 Zoll [0,13 bis 1,3 Millimeter]) in Materialien zu schneiden, die mit Standardmethoden zu zäh zu bearbeiten sind, obwohl es energieintensiv ist, weil die Substanz geschmolzen und verdampft werden muss entfernt.

Plasmabogenbearbeitung (PAM)

Die meisten Metalle, auch solche, die mit einem Autogenbrenner nicht erfolgreich geschnitten werden können, können mit dieser Methode geschnitten werden. Die PAM-Technik wurde verwendet, um Aluminiumlegierungen mit einer Dicke von bis zu 15 cm (6 Zoll) und Edelstahl mit einer Dicke von bis zu 10 cm (4 Zoll) mit Hochleistungsbrennern zu schneiden. Dieses Verfahren eignet sich zum Schneiden von Flachblechprofilen, zum Nutenschneiden von Edelstahl und zum Drehen von massivem, gehärtetem Stahl auf Drehmaschinen.

Andere Methoden des nicht-konventionellen Bearbeitungsprozesses umfassen:

• Ultraschallbearbeitung (USM)
• Chemische Bearbeitung (CHM)
• Fotochemische Bearbeitung (PCM)
• Wasserstrahlbearbeitung

Sehen Sie sich das folgende Video an, um zu erfahren, wie Bearbeitungsprozesse funktionieren:

Vor- und Nachteile konventioneller und nicht-konventioneller Bearbeitungsverfahren

Vorteile der konventionellen Bearbeitung

Im Folgenden sind einige der Vorteile des Bearbeitungsprozesses aufgeführt.

• Es ist fast unmöglich, ein hohes Maß an Oberflächengüte zu erzielen.
• Die Bearbeitung erfolgt an einer Vielzahl von Materialien, darunter Holz, Kunststoff, Verbundwerkstoffe und Keramik.
• Schraubengewinde, sehr gerade Kanten, genaue runde Löcher und andere geometrische Aspekte sind alle erreichbar.
• Die Maßhaltigkeit ist ausgezeichnet.

Nachteile der konventionellen Bearbeitung

Im Folgenden sind die Einschränkungen des Bearbeitungsprozesses aufgeführt.

• Die Effizienz des Bedieners bestimmt die Korrektheit der produzierten Komponenten.
• Der Fertigung mangelt es an Konsistenz. Daher ist eine vollständige Prüfung des Bauteils erforderlich.
• Die Anforderungen des Betreibers sind niedrigere Ausstoßraten.
• Das Arbeitskräfteproblem wird aufgrund der enormen Anzahl an beschäftigten Arbeitskräften schwerwiegend sein.
• Die Herstellung komplizierter Formen wie parabolische Curvature-Komponenten und Cubicle Curvature-Komponenten ist schwierig.
• Die häufigen Designänderungen der Komponente können im aktuellen Layout nicht berücksichtigt werden.

Vorteile unkonventioneller Bearbeitungsverfahren

Im Folgenden sind die Vorteile herkömmlicher Bearbeitungsmethoden aufgeführt:

• Es hat ein hohes Maß an Präzision und Oberflächengüte.
• Da kein physisches Werkzeug verwendet wird, gibt es keinen Werkzeugverschleiß.
• Sie stellen keine Chips her, geschweige denn winzige Chips.
• Im Betrieb sind diese leiser.
• Einfach zu automatisieren.
• Es ist in der Lage, jede komplexe Form zu bearbeiten.

Nachteile unkonventioneller Bearbeitungsverfahren

Nachfolgend sind die Einschränkungen der nicht konventionellen Bearbeitung aufgeführt:

• Anfangs- oder Einrichtungskosten sind hoch.
• Hochqualifizierte Arbeitskräfte sind erforderlich.
• Die Metallabtragsrate ist geringer.
• Bearbeitung erfordert mehr Kraft.
• Es ist für große Hersteller nicht kosteneffektiv.

Schlussfolgerung

Bearbeitungsprozesse oder Werkzeugmaschinen werden in konventionelle und nicht-konventionelle Prozesse eingeteilt. Das Nichtkonventionelle ist nur die neue Art der Bearbeitung, während die Konvention die alte Methode der Bearbeitung ist, die wir zum Drehen, Bohren, Schleifen, Formen, Hobeln usw. aufgelistet haben. Das ist alles für diesen Artikel, in dem Definition, Anwendungen, Zweck, Diagramm, Arten, Operationen, Vor- und Nachteile des Bearbeitungsprozesses werden diskutiert.

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