Konventionelle und nicht konventionelle Arten von Bearbeitungsprozessen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten oder Techniken der Bearbeitung, die in konventionell und nicht-konventionell kategorisiert werden. Produktion oder Herstellung kann einfach als Wertschöpfungsprozess definiert werden, bei dem Rohstoffe mit geringem Nutzen und Wert in Produkte mit hohem Nutzen und Wert mit bestimmten Abmessungen, Formen und Oberflächen umgewandelt werden, die aufgrund unzureichender Materialeigenschaften und schlechter oder unregelmäßiger Größe eine gewisse Funktionsfähigkeit verleihen. Form und Finish.

In diesem Artikel lernen Sie die konventionellen und unkonventionellen Arten von Bearbeitungsprozessen und deren Abläufe kennen.

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 Typen herkömmlicher Bearbeitungsverfahren 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 Teile werden mit modernen Schleifmaschinen (0,0025 Millimeter) auf Toleranzen von plus oder minus 0,0001 Zoll geschliffen. (1) glatte zylindrische, (2) innenzylindrische, (3) spitzenlose, (4) Oberflächen-, (5) Hand-, (6) Spezial- und (7) Bandschleifmaschinen sind einige der am weitesten verbreiteten Typen von Schleifmaschinen.

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. Hobelmaschinen ähneln Shapern; Sie können jedoch längere Werkstücke handhaben. Einige Planer können Stücke mit einer Länge von bis zu 50 Fuß schneiden. Das Werkstück wird von einem hin- und hergehenden Tisch festgehalten, der es unter ein Schneidwerkzeug bewegt. Nach jedem Schneidhub fährt dieses Werkzeug, das während des Schneidhubs stillsteht, automatisch in das Werkstück ein.

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. Fräsmaschinen gibt es in einer Reihe von Ausführungen, die wie folgt kategorisiert werden können:(1) Standard-Knie-Säulen-Maschinen, einschließlich horizontaler und vertikaler Versionen; (2) Bett- oder Fertigungsmaschinen; und (3) Spezialfräsmaschinen.

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)

In jedem Material wird das EBM-Verfahren verwendet, um feine Löcher und Schlitze zu schneiden. Ein Strahl von Hochgeschwindigkeitselektronen wird in einer Vakuumkammer auf ein Werkstück fokussiert. Wenn Elektronen mit einem Werkstück kollidieren, wird ihre kinetische Energie in Wärme umgewandelt, wodurch kleine Teile des Materials verdampft werden. Durch Stöße mit Gasmolekülen streuen die Elektronen im Vakuum nicht. 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)

EDM ist der Prozess des Auflösens elektrisch leitfähiger Materialien wie gehärteter Stahl oder Hartmetall durch Richten hochfrequenter elektrischer Funkenentladungen von einem Graphit- oder Weichmetallwerkzeug, das als Elektrode dient. 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 Werkstück dient als Anode und ist von dem Werkzeug, das als Kathode fungiert, durch einen Spalt von 0,001 bis 0,030 Zoll (0,025 bis 0,75 Millimeter) getrennt. Der Elektrolyt, der üblicherweise eine wässrige Salzlösung ist, wird unter Druck über den Zwischenelektrodenspalt gegossen, wodurch gelöstes Metall aus dem Werkstück gespült wird. 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)

Ein Strom geladener Atome (Ionen) aus Inertgas, wie beispielsweise Argon, wird durch hohe Energien im Vakuum beschleunigt und auf ein festes Werkstück in IBM gerichtet. Durch Abgabe von Energie und Impuls an Atome auf der Oberfläche des Gegenstands entfernt der Strahl Atome aus dem Werkstück. Wenn ein Atom mit einem Atomcluster auf einem Werkstück kollidiert, werden zwischen 0,1 und 10 Atome aus dem Werkstückmaterial herausgelöst. 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 der Stoff geschmolzen werden muss und verdampft, um entfernt zu werden. Das Laserbohren von Diamanten, die als Matrizen zum Ziehen von Drähten verwendet werden sollen, ist eine beliebte Anwendung. Das Bohren und Schneiden von Keramik und Substraten für integrierte Schaltkreise erfolgt ebenfalls mit Lasern, und die Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet CNC-gesteuerte Laser, um Profile zu schneiden und Löcher in Triebwerksteile zu bohren.

Plasmabogenbearbeitung (PAM)

PAM ist eine Plasmalichtbogen- oder Wolfram-Inertgas-Lichtbogen-Brennertechnik zum Schneiden von Metall. Der Brenner feuert einen Hochgeschwindigkeitsstrahl aus ionisiertem Hochtemperaturgas (Plasma) ab, der durch das Werkstück schneidet, indem er Material schmilzt und verdrängt. Die Plasmazone kann Temperaturen von 20.000 bis 50.000 °F (11.000 bis 28.000 °C) erreichen. 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)

Beim USM wird das Material von einem Werkstück entfernt, indem Schleifpartikel in einer Wasseraufschlämmung vibriert werden, die mit hoher Frequenz durch einen engen Raum zwischen einem vibrierenden Werkzeug und dem Werkstück zirkuliert. Das Werkzeug, das die Form des herzustellenden Hohlraums hat, oszilliert mit 19.000 bis 40.000 Hertz mit einer Amplitude von etwa 0,0005 bis 0,0025 Zoll (0,013 bis 0,062 Millimeter) (Zyklen pro Sekunde). Das Werkzeug entfernt Material, indem es die Schleifkörner gegen die Werkstückoberfläche vibriert. Die Ultraschallbearbeitung wird im Allgemeinen verwendet, um harte, spröde Materialien zu schneiden, die elektrische Leiter oder Isolatoren sein können oder nicht.

Das Schneiden von Halbleitermaterialien (z. B. Germanium), das Gravieren, das Bohren feiner Löcher in Glas sowie die Bearbeitung von Keramik und Edelsteinen sind häufige Anwendungen von USM. Das Ultraschall-Spiralbohren ist eine modifizierte Version des Verfahrens, bei dem ein Ultraschallwerkzeug gegen ein Werkstück gedreht wird, ohne dass ein abrasiver Schlamm erforderlich ist. Diese Art von USM hat gebohrte Löcher von nur 80 Mikrometern.

Chemische Bearbeitung (CHM)

Durch eine kontrollierte chemische Wirkung entfernt diese nichtelektrische Technik Metall von bestimmten oder allgemeinen Stellen. Um Stellen zu schützen, die nicht entfernt werden müssen, kann Abdeckband verwendet werden. Das Verfahren ist ähnlich wie bei der Herstellung von Metalldruck- und Gravurplatten. Chemisches Stanzen, das zum Schneiden von Rohlingen aus dünnen Metallkomponenten verwendet wird, und chemisches Fräsen, das zum Entfernen von Metall von ausgewählten oder gesamten Abschnitten von Metallteilen verwendet wird, sind zwei Arten chemischer Bearbeitungstechniken.

Fotochemische Bearbeitung (PCM)

PCM ist ein Zweig von CHM, der eine Kombination aus fotografischen und chemischen Ätztechniken einsetzt, um Komponenten und Geräte aus einer Vielzahl von Metallen, insbesondere Edelstahl, herzustellen.

Wasserstrahlbearbeitung

Bei der Wasserstrahlbearbeitung wird Wasser mit extrem hohem Druck durch kleine Düsen gestrahlt, um Materialien wie Polymere, Mauerwerk und Papier zu durchtrennen. Die Wasserstrahlbearbeitung hat gegenüber anderen Verfahren mehrere Vorteile:Es entsteht keine Wärme, das Werkstück verzieht sich nicht während der Bearbeitung, der Prozess kann an beliebiger Stelle am Werkstück beginnen, es ist keine Vorbearbeitung erforderlich und das Verfahren erzeugt minimale Grate. Um den Materialabtrag zu beschleunigen, wird dem Wasser gelegentlich ein Schleifmittel zugesetzt, insbesondere bei Endbearbeitungen. Bei diesem Ansatz verwendet das Offshore-Geschäft Salzwasser als Arbeitsflüssigkeit.

Das ist alles für diesen Artikel, in dem die verschiedenen Arten von konventionellen und nicht konventionellen Bearbeitungsprozessen diskutiert werden. Ich hoffe, Sie haben viel von der Lektüre mitgenommen, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Schülern. Danke fürs Lesen, bis bald!