Soorten Draaibanken PDF

INHOUDSOPGAVE SOORTEN DRAAIBANKEN SOORTEN DRAAIBANKEN De conventionele draaibank De CNC-draaibank De Teach In-draaibank Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank Opbouw (onderdelen) en werking v...

INHOUDSOPGAVE SOORTEN DRAAIBANKEN SOORTEN DRAAIBANKEN De conventionele draaibank De CNC-draaibank De Teach In-draaibank Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank BEWEGINGEN BIJ HET DRAAIEN © Plantyn 1  Soorten draaibanken SOORTEN DRAAIBANKEN Er bestaan veel soorten draaibanken. Veel soorten worden voor heel specifieke doeleinden gebouwd. In deze module beperken we ons tot de belangrijkste ‘standaard’ draaimachines. Die zijn: ► de conventionele paralleldraaibank: voor opleidingen en onderhoudswerkplaatsen; ► de CNC-draaibank: voor hoge productiviteit en nauwkeurigheid; ► de Teach In-draaibank: voor complex stukwerk en kleine series. 2  Soorten draaibanken ► De conventionele draaibank  DE CONVENTIONELE DRAAIBANK De conventionele draaibank is een machine die manueel bediend wordt. Dit wil zeggen dat de machinebediener (= de operator) verantwoordelijk is voor ► de keuze van snelheden en voedingen; ► starten en stoppen van verplaatsingen; ► volgorde van bewerkingen. Het eindresultaat hangt dus in grote mate af van de kundigheid van de operator. 3  Soorten draaibanken ► De conventionele draaibank Nadelen van de conventionele draaibank zijn: ► goede bewerking afhankelijk van de operator; ► lage productiviteit; ► lage repetitienauwkeurigheid. Daarom is voor grote producties in de industrie de conventionele draaibank meestal vervangen door de CNC- draaibank. Voordelen van de conventionele draaibank zijn: ► flexibel (in opspanningen); ► handige manuele bediening. Wegens de flexibiliteit en handigheid wordt de conventionele draaibank nog veel gebruikt in onderhouds- en herstellingswerkplaatsen. Ook voor opleidingen (en dus in scholen) is de conventionele draaibank heel nuttig om mee te leren werken. 4  Soorten draaibanken ► De CNC-draaibank  DE CNC-DRAAIBANK De CNC-draaibank wordt automatisch gestuurd door een vooraf gemaakt computerprogramma. CNC = Computer Numerical Control. Het computerprogramma stuurt: ► de bewerkingsafloop; ► de keuze van snelheden; ► de gereedschapsbewegingen. Voordelen van de CNC-draaibank zijn: ► goede bewerking is veel minder afhankelijk van de operator; ► de repetitienauwkeurigheid is heel hoog (0,003 mm!); ► hoge productiviteit door automatische gereedschapswissels en de mogelijkheid om maximale snijsnelheden1 toe te passen; ► complexe contouren zijn gemakkelijk te draaien; ► automatische cyclussen voor ruwen met pasindeling, schroefdraadsnijden enz. 5 1 Op een CNC-machine kan met hogere snijsnelheid gewerkt worden omdat er meestal meer vermogen ter beschikking staat en  Soorten draaibanken ► De CNC-draaibank Een CNC-machine heeft eigenlijk geen echte nadelen. De drempel om ermee te leren werken ligt wel hoger want je moet de computerbesturing leren kennen. ► Soms worden CNC-draaibanken bij seriewerk geprogrammeerd door insteller-programmeurs en bediend door operatoren. ► Soms programmeert de CNC-draaier zelf en bedient hij ook de machine. Dat is vooral zo wanneer een CNC-draaibank wordt ingezet voor complex stukwerk i.p.v. seriewerk. ► Of iemand insteller-programmeur wordt of operator hangt niet alleen van ervaring af, maar vooral van kennis, motivatie2 en ambitie3. ► Steeds meer worden CNC-draaibanken uitgerust met ‘aangedreven’ gereedschap. Dat kunnen boren, frezen of draadtappen zijn die in de gereedschapsrevolver naast de draaibeitels gemonteerd worden. Met aangedreven frees- en boorgereedschap kunnen bv. sleutelzeskanten, spiegleuven of dwarsboringen gemaakt worden. 2 Motivatie = de wil en volharding om iets te leren, te kunnen of te doen. 3 Ambitie = de gedrevenheid om hogerop te raken. 6  Soorten draaibanken ► De Teach In-draaibank  DE TEACH IN-DRAAIBANK De Teach In-draaibank is een combinatie van de CNC-draaibank en de conventionele draaibank. Dit betekent dat de Teach In-draaibank ► manueel bediend kan worden; ► geprogrammeerd kan worden zoals een volautomatische CNC-machine; ► geprogrammeerd kan worden via teaching. Via ‘teaching’ betekent dat de bewerkingsafloop die eerst manueel voorgedaan wordt, door de computer opgeslagen wordt en nadien automatisch herhaald kan worden. To teach = aanleren, lesgeven. De operator leert de machine hoe het moet! 7  Soorten draaibanken ► De Teach In-draaibank ► Voordelen van de CNC- en conventionele draaibank Deze draaibank combineert uiteraard ook de voordelen van de conventionele en de CNC-draaibank. VOORDELEN VAN DE CNC-DRAAIBANK ► repetitienauwkeurigheid; ► mogelijkheid om ‘complexe’ contouren met bogen en kegels te draaien; ► voorgeprogrammeerde cyclussen voor automatische pasindeling, schroefdraadsnijden enz. VOORDELEN VAN DE CONVENTIONELE DRAAIBANK ► handige manuele bediening voor ‘karweitjes’ bij herstellingen enz.; ► flexibiliteit van de opspansystemen voor werkstukken en gereedschappen. De Teach In-draaibank wordt ingezet voor het afwerken van complexe stukken in stukwerk of kleine series. Voor het echte seriewerk is een CNC-machine met zijn schuine bed en automatische gereedschapswissel wel beter geschikt. 8  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank  OPBOUW (ONDERDELEN) EN WERKING VAN EEN CONVENTIONELE DRAAIBANK Engels: conventional lathe = conventionele draaibank 9 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank Vaste kop In de vaste kop ► zit de hoofdas nauwkeurig gelagerd; ► zit eveneens de aandrijving voor de hoofdspil. Bij een conventionele draaibank is aandrijving mechanisch d.m.v. een raderkast. Met schakelhefbomen op de voorzijde van de vaste kop kan men hoofdspiltoerentallen instellen. Engels: headstock = vaste kop; spindle speeds = hoofspiltoerentallen Klauwplaat De klauwplaat is het meest gebruikte soort opspanmiddel bij het draaien. Er zijn zelfcentrerende klauwplaten met drie klauwen, met vier klauwen en er zijn klauwplaten met vier onafhankelijke klauwen. Engels: jaw chuck = klauwplaat 10 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank Het draaibankbed Het gietijzeren bed is als het ware de ruggengraat van de draaibank. Het bed draagt de vaste en losse kop en vormt de rechtgeleiding van de langsslede en de losse kop. Engels: lathe bed = draaibankbed 11 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank De losse kop De losse kop staat op de bedgeleidingen geklemd. Hij kan er na ontklemmen in langsrichting over verschoven worden. De losse kop dient voor de ondersteuning van lange, slanke werkstukken. De uitschuifbare bus, de pinole genoemd, heeft een inwendige conus voor de opname van het meedraaiende centerpunt of boorgereedschap. Engels: tailstock = losse kop; quill = pinole De voedingsraderkast Links vooraan, onder de vaste kop, bevindt zich de voedingsraderkast. Met schakelhefbomen kun je de grootte van de voeding of schroefdraadspoed instellen. Engels: feed = voeding; gear box = raderkast 12 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank De bedslede, slotkast en sledecombinatie De beitelhouder die de draaibeitel inklemt, steunt op de bovenslede. De bovenslede steunt op de dwarsslede die op zijn beurt op de bedslede rust. Alle sleden zijn voorzien van prismatische of zwaluwstaart- geleidingen waarvan de glijspeling tot een strikt minimum afgeregeld is. De dwarsverplaatsing (dwarsslede – bedslede) gebeurt door een trapeziumschroefspil en handwiel met schaalring. De langsverplaatsing (bedslede – bedgeleidingen) gebeurt door tandwiel en tandheugel. De langsslede en dwarsslede kunnen ook automatisch bewogen worden. Deze automatische voeding verkrijg je door het inschakelen van de mechanische aandrijving die vanuit de voedingsraderkast komt. Engels: carriage = sledecombinatie; longitudinal slide = langsslede; cross slide = dwarsslede; apron = slotkast 13 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank Moerspil en leispil De moerspil en de leispil zorgen voor de mechanische overbrenging tussen de slotkast en de voedingsraderkast. De leispil zorgt voor de automatische voeding bij het verspanen. De moerspil zorgt samen met het moerslot voor de spoedverplaatsing bij het schroefdraadsnijden. Om veiligheidsreden worden deze spillen afgedekt. 14  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank De draaibankvoet(en) en spanenopvangbak De draaibankvoet draagt het bed en de spanenbak. In de draaibankvoet zit de circulatiepomp voor koelmiddel en het koelmiddelreservoir ingebouwd. De spanenopvangbak verzamelt de draaikrullen en draaibankvoet spanenbank de gebruikte koelmiddelvloeistof. draaibankvoet De spanenopvangbak wordt regelmatig leeggemaakt. Om goed te kunnen recycleren gebeurt het leegmaken ook telkens als er verspaand wordt in een andere grondstofsoort. 15 Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank De klauwplaatafscherming De veiligheidsnorm schrijft een elektrisch geblokkeerde klauwplaatafscherming voor. Hierdoor wordt vermeden dat de hoofdspil gestart wordt als de klauwplaatsleutel nog op de klauwplaat zit. 16  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een conventionele draaibank De schaalring De schaalring is een gegradueerde ring met een verdeling waarvan het kleinste deel 0,05 mm aanwijst. Soms is het kleinste schaaldeel 0,1 mm. Door de toepassing van een nonius4 kan men dan tot op 0,01 mm aflezen. De digitale uitlezing Door meetsystemen aan te brengen op de sleden kan men de werkelijke sledeverplaatsing meten en digitaal weergeven. Dat is erg comfortabel en komt zowel de nauwkeurigheid als de productiviteit ten goede. Sommige DRO’s hebben zelfs een gereedschapsgeheugen zodat de digitale uitlezing bij gereedschapswissel de correcte positie van de beitelpunt blijft weergeven. Engels: DRO (Digital Read Out) = digitale uitlezing 4 Zie meettechnieken: de schuifmaat. 17  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank  OPBOUW (ONDERDELEN) EN WERKING VAN EEN CNC-DRAAIBANK Bij een Computer Numeriek Gestuurde (Engels: Computer Numerical Control) machine wordt de bewerkingsafloop niet meer bepaald door de bediener maar wel door een NC-programma. Dat programma legt alle instellingen vast: ► gereedschapswissel; ► toerentalkeuze; ► pasdiepte; ► bewegingen in langs- (Z) en dwarsrichting (X); ►… De gereedschapsverplaatsingen (sledes) worden erg nauwkeurig uitgevoerd en gemeten. Zo worden werkstukken van zeer hoge kwaliteit gemaakt. En bij het opnieuw uitvoeren van het NC-programma verkrijgt men een identiek werkstuk. Ideaal dus voor seriewerk! 18  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Een CNC-draaimachine of CNC-draaibank heeft een aantal typische kenmerken: ► een CNC-draaibank heeft een computer die heel wat berekeningen automatisch uitvoert (o.a. toerental) en die de machinesleden kan verplaatsen volgens een vooraf opgesteld programma; ► een CNC-draaibank heeft een langsslede (Z-as) en een dwarsslede (X-as) maar geen bovenslede; ► een CNC-draaibank is meestal met een gereedschapsrevolver voorzien zodat van gereedschap gewisseld kan worden zonder tussenkomst van een bediener; ► een CNC-draaibankbed is meestal schuin uitgevoerd; dat bevordert het zicht op het werk en de spaanafvoer; ► een CNC-draaibank is meestal volledig omkast; dat houdt de spanen en het koelmiddel binnen en maakt zo een moderne, propere en veilige werkplaats mogelijk; ► een CNC-draaibank heeft een beeldscherm en een toetsenbord waarmee de bediener met de machine kan communiceren; ► een slede van een CNC-draaibank wordt niet door een trapeziumschroefspil verplaatst, maar wel door een spelingsvrije kogelomloopschroef. Het klinkt wellicht eigenaardig maar toch is het zo: een CNC-draaibank is mechanisch gezien eenvoudiger opgebouwd dan een conventionele machine. Dat is zo omdat iedere beweging zijn eigen servo- aandrijfmotor bezit en omdat deze motoren via elektronische regeling steeds het gewenste toerental kunnen draaien. Verbindingsassen en tandwielkasten worden zo overbodig. 19  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Schuin bed De meeste CNC-draaibanken hebben een schuin bed. In deze opstelling staat het gereedschap achter de centerlijn van de machine. Dat bevordert het zicht op de verspaning en de spaanafvoer. Heel grote draaibanken en eenvoudige teach in- machines hebben nog een vlak bed. Geleidingen Om nauwkeurige verplaatsingen te kunnen maken, zijn spelingsvrije geleidingen noodzakelijk. Dat kunnen stevige blokgeleidingen zijn of spelingsvrije rolgeleidingen. Blokgeleidingen zijn beter bestand tegen zware verspaningskrachten, maar zijn nooit 100 % spelingsvrij. Rolgeleidingen zijn spelingsvrij en zeer goed geschikt voor snelle verplaatsingen, maar minder geschikt voor zware verspaning en het opvangen van trillingen. 20  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Kogelomloopschroeven Langs- en dwarsslede moeten heel nauwkeurig verplaatst kunnen worden. Omkeerspeling, zoals bij de trapeziumschroefspil van de conventionele draaibank, is daarom niet toelaatbaar. Dat wordt opgelost door steeds spelingsvrije kogelomloopschroeven in de CNC-machine in te bouwen. 21  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Vaste kop De vaste kop van de CNC-draaibank is een stevig gietijzeren huis waarin de hoofdas gelagerd is. In tegenstelling tot de vaste kop van een conventionele draaibank bevat deze vaste kop geen raderkast om toerentallen te kunnen kiezen. 22  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Hoofdspil De hoofdspil is het hart van de draaibank. Ze is gelagerd met uiterst precieze, spelingsvrije rollagers. Aan de voorzijde is de hoofdas voorzien van een genormaliseerde spilneus. Dit betekent dat de achterzijde van een genormaliseerde klauwplaat nauwkeurig past op deze spilneus. Dat is nodig om slagvrij te kunnen draaien. De hoofdspil is hol om er staafmateriaal te kunnen doorschuiven. Aan de achterzijde van de hoofdspil zit een meervoudige riemschijf die de beweging van de hoofdmotor ontvangt. 23  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Hydraulische klauwplaat Een CNC-machine is bijna altijd met een hydraulische klauwplaat uitgerust omdat: ► er meer klemkracht nodig is als er hogere snijsnelheid en spaanafname geprogrammeerd wordt; ► er ook ‘gestuurd’ geklemd en ontklemd moet worden als er bv. met robots beladen wordt. 24  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Servo-aandrijfmotor Een servo-aandrijfmotor is een elektronisch gestuurde elektromotor waarvan het toerental volledig variabel geregeld kan worden. Een raderkast (versnellingsbak) wordt daardoor overbodig. Losse kop De losse kop van de CNC-draaimachine heeft een hydraulisch uitschuifbare bus (= pinole). De losse kop dient uitsluitend voor het ondersteunen van lange werkstukken. Op een CNC-draaibank wordt nooit vanuit de losse kop geboord. Boren vanuit de gereedschapsrevolver gebeurt steeds met automatische voeding. 25  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Sledecombinatie Een CNC-draaibank heeft, net als een conventionele draaibank, een langs- (Z) en een dwarsslede (X). Voor het draaien van kegels heeft men geen nood aan een draaibare bovenslede. Kegels kunnen nu gedraaid worden door een gelijktijdige voeding in langs- en dwarsrichting. De juiste verhouding tussen langs- en dwarsvoeding bepaalt de conushoek. De computer rekent deze verhouding uit en past die correct toe. Precieze conussen draaien is op deze manier erg gemakkelijk! 26  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Meetsysteem Als de computer een bevel krijgt om een slede te verplaatsen, doet een servo- voedingsmotor de kogelomloopschroef verdraaien en verplaatst de slede zich. Sledeverplaatsingen worden gemeten en meegedeeld aan de besturing. Door deze FEEDBACK5 is er sprake van een CLOSED- LOOP6-regelsysteem. Het meetsysteem en de kogelomloopschroeven zijn erg gevoelig voor vervuiling. Ook al zitten ze goed afgedekt, toch raadt men het gebruik van perslucht bij het reinigen van de machine sterk af! 5 Feedback = terugkoppeling. In de meet- en regeltechniek wordt de zgn. feedbackloop gebruikt om processen te beheersen. Zo wordt bij een servomotor de stand van de motor teruggekoppeld en vergeleken met het stuursignaal om vast te stellen of de te bereiken stand daadwerkelijk bereikt is (bron: wikipedia). 6 Closed-loop = een gesloten regelkring met terugkoppeling, waarbij gecontroleerd wordt of wat gevraagd werd, wel degelijk correct uitgevoerd is en zo niet, bijgeregeld wordt. 27  Soorten draaibanken ► Opbouw (onderdelen) en werking van een CNC-draaibank Gereedschapsrevolver De gereedschapsrevolver met de gereedschapsopnameschijf staat op de dwarsslede gemonteerd. In de schijf zijn uitsparingen gemaakt waarin de gereedschappen geplaatst worden. De centerhoogte is niet regelbaar, maar wordt bereikt door het gebruik van gereedschappen met de juiste schachthoogte. Steeds meer worden aangedreven gereedschappen zoals boren en frezen gebruikt. Daarvoor heeft men een gereedschapsrevolver met een eigen aandrijving nodig. 28  Bewegingen bij het draaien BEWEGINGEN BIJ HET DRAAIEN Om de werking van een draaibank goed te begrijpen, moet je weten welke onderdelen kunnen bewegen ten opzichte van elkaar. Een overzicht: 1 De hoofdspil met de klauwplaat draait rond de centerlijn van de machine. 2 De langsslede glijdt over het bed (= langsdraaien met langsvoeding). 3 De dwarsslede beweegt loodrecht op de hartlijn om de pasdiepte in te stellen of vlak te draaien met dwarsvoeding. 4 De bovenslede kan volgens zijn eigen langsrichting verplaatsen met handvoeding. 5 De bovenslede kan verdraaien rond een punt op de dwarsslede. De bovensledebeweging komt zo onder een hoek met de centerlijn van de machine. Dat heb je nodig om een kegel te kunnen draaien. 6 De losse kop kan manueel verschoven en geklemd worden op het bed. 7 De pinole schuift in en uit door middel van een handwiel met schroefspil. Dia is onder andere nodig om te 29 boren.  Bewegingen bij het draaien Om een draaiwerkstuk in de gewenste nauwkeurige vorm te brengen, moeten het snijgereedschap en het werkstuk bewegen ten opzichte van elkaar. Deze noodzakelijke bewegingen zijn: 1 de hoofd- of snijbeweging; 2 de voedingsbeweging; 3 de snedediepte- of aanzetbeweging. 4 De hoofdbeweging of snijbeweging bij het draaien is een continue cirkelvormige beweging, veroorzaakt door de rotatie van het werkstuk. De snelheid waarmee de hoofdbeweging uitgevoerd wordt, heet de snijsnelheid vc (in meter/minuut) 2 De voedingsbeweging zorgt ervoor dat telkens nieuw materiaal aan de snijkant aangevoerd wordt. 0 Bij langsdraaien is de voedingsbeweging evenwijdig met de hartlijn van de machine (of het werkstuk). 0 Bij vlakdraaien is de voedingsbeweging haaks op de hartlijn. 0 Bij kegeldraaien is de voedingsbeweging onder een hoek met de hartlijn. 0 De snelheid waarmee de voedingsbeweging uitgevoerd wordt heet de voedingssnelheid vf (in mm/minuut). Praktisch moeten we de beitelverplaatsing per omwenteling fn instellen (mm/omw.) 3 De snededieptebeweging of aanzetbeweging is een eenmalige instelbeweging waarmee de pasafname bepaald wordt. De snedediepte is een waarde op straal. Dat wordt ook wel inzetdiepte of Zie ook genoemd. aanzet Module Grondbeginselen verspaning. 30