Verspanende Technieken - Grondbeginselen (PDF)

INHOUDSOPGAVE VERSPANING – GRONDBEGINSELEN INLEIDING Wat is verspanen? Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen Boren Zagen Draaien Frezen Slijpen Schroefdraad vervaardigen Schuren Voordelen...

INHOUDSOPGAVE VERSPANING – GRONDBEGINSELEN INLEIDING Wat is verspanen? Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen Boren Zagen Draaien Frezen Slijpen Schroefdraad vervaardigen Schuren Voordelen en nadelen van verspanen VERSPANEND GEREEDSCHAP Basisvorm van verspanend gereedschap Geometrie van verspanend gereedschap Vrijloophoek α Wighoek β Spaanhoek γ Bewegingen bij verspaning De hoofd- of snijbeweging De voedingsbeweging Aanzet, snijdiepte, snijbreedte, instelbeweging 1 © Plantyn  KRACHTEN BIJ VERSPANING SMERING EN KOELING Doel De noodzaak aan koeling en smering bij verschillende verspanende bewerkingen Koelsmeermiddelen Aandachtspunten ROTATIEFREQUENTIE (TOERENTAL) Wat is rotatiefrequentie (toerental)? Wat bepaalt de rotatiefrequentie? Snijsnelheid Diameter Bepalen van de rotatiefrequentie Achterhalen van de ideale snijsnelheid De rotatiefrequentie bepalen SNIJMATERIALEN Hard, harder, hardst Eigenschappen van snijmaterialen Hardheid Soorten snijmaterialen Taaiheid Snelstaal Slijtvastheid Hardmetaal Hittebestendigheid 2 © Plantyn  Inleiding ► Wat is verspanen? INLEIDIN G  WAT IS VERSPANEN? Verspanen = het wegsnijden van overtollig materiaal van een werkstuk. Het materiaal wordt weggesneden in de vorm van schilfers, krullen, gensters … De algemene benaming hiervoor is spanen. Het gereedschap dat je nodig hebt, is verspanend gereedschap of snijgereedschap. Er worden veel verspanende bewerkingen toegepast in de metaalsector. De meest voorkomende verspanende vijlen boren zagen draaien bewerkingen zijn: frezen slijpen tappen schuren 3  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Boren Als men spreekt over verspanende bewerkingen, dan denk je meestal spontaan aan metaalbewerking. Maar in de houtbewerking of kunststofbewerking komen deze bewerkingen uiteraard ook voor. Verspanende bewerkingen kunnen zowel – manuele bewerkingen (vijlen, schuren, tappen …) als – machinale bewerkingen (draaien, frezen, slijpen …) zijn.  MACHINES EN GEREEDSCHAPPEN VOOR VERSPANENDE BEWERKINGEN De verschillende verspanende bewerkingen hebben ieder hun eigen typische machines en gereedschappen. Voor sommige bewerkingen bestaan er meerdere soorten machines en gereedschappen. Hierna vind je een overzicht van de belangrijkste verspanende bewerkingen met hun machines en gereedschappen. BOREN ► Handboormachines Elektrische Snoerloze boormachine Pneumatische boormachine op batterijen boormachine 4  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Boren ► Kolomboormachine ► Radiaalboormachine 0 De boorkop kan lineair verplaatst worden op een slede. De sledearm kan rond een zware kolom radiaal verplaatst worden. ► Gereedschap 0 In de metaalbewerking gebruikt men spiraalboren, centerboren, souvereinboren … 5  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Boren 0 Voor grote diameters wordt een klokboor (of zaagboor) gebruikt. 6  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Zagen ZAGEN ► Handzaag ► Beugelzaagmachine Machinezaagblad 7  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Zagen ► Afkortzaag (cirkelzaag) ► Lintzaag 8  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Draaien DRAAIEN ► De machines voor draaiwerk noemt men draaibanken. Conventionele draaibank CNC-draaibank ► Gereedschap 0 Het gereedschap voor draaiwerk zijn draaibeitels. Je hebt ze in allerlei vormen en kwaliteiten. 9  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Frezen FREZEN ► De machines voor freeswerk noemt men freesmachines of freesbanken. Vingerfrees Kopfrees Freesmachine Mantelkopfrees Mantelfrees ► Grote automatische machines beschikken over beweegbare gereedschapskoppen waarop verschillende soorten gereedschap (boren, frezen, slijpkoppen …) gemonteerd kunnen worden. We spreken hier dan over een bewerkingscentrum. 10  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Slijpen SLIJPEN ► Er is een groot verschil tussen kleine handslijpmachines en vaste slijpmachines. De handslijpmachines worden gebruikt voor grof slijpwerk, ontbramen en snijden. Vaste machines daarentegen worden ingezet om heel nauwkeurig en fijn slijpwerk te verrichten. ► Handslijpmachines of haakse slijpers Slijpschijven en snijschijven ► Vlakslijpmachine Precisieslijpschijven 11  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Schroefdraad vervaardigen SCHROEFDRAAD VERVAARDIGEN ► Schroefdraad vervaardigen kan op verschillende manieren en met verschillende hulpgereedschappen en machines uitgevoerd worden. Van het ambachtelijke wringijzer tot automatisch tappen als deelbewerking in een CNC- bewerkingscentrum. Het eigenlijke gereedschap is altijd een schroefdraadtap (inwendige draad) of een draadkussen (uitwendige draad). SCHUREN ► Bandschuurmachines 12  Inleiding ► Machines en gereedschappen voor verspanende bewerkingen ► Schuren ► Trilschuurmachines ► Schijfschuurmachines 13  Inleiding ► Voordelen en nadelen van verspanen  VOORDELEN EN NADELEN VAN VERSPANEN Voordelen Nadelen Mogelijkheid om ook gecompliceerde werkstukvormen Materiaalverspilling in de vorm van spanen. te maken. Mogelijkheid om ook bij kleine aantallen economisch Hogere investeringskosten voor werktuigmachines. te produceren. Bewerken van niet- of moeilijk vervormbare Meestal langere bewerkingsduur. materialen. Bereiken van hoge oppervlaktekwaliteit en Hoge kosten aan gereedschappen nauwkeurige afmetingen. en gereedschapsslijtage. 14  Verspanend gereedschap ► Basisvorm van verspanend gereedschap VERSPANEND GEREEDSCHAP  BASISVORM VAN VERSPANEND GEREEDSCHAP De meest eenvoudige vorm van verspanend gereedschap (of snijgereedschap) vind je terug bij een beitel. ► Om materiaal te kunnen wegsnijden, moet je de beitel onder een juiste hoek op het werkstuk plaatsen. Zo kun je materiaal Zo zul je weinig of niets Zo zul je niets wegsnijden, je zult een gat wegsnijden. wegsnijden. kappen of je stuk in twee hakken. 15  Verspanend gereedschap ► Basisvorm van verspanend gereedschap ► De beitel zelf moet ook onder de juiste hoek geslepen zijn. Te grote hoek: Goede hoek Te scherpe hoek: je krijgt een grof en de beitel zal in het werkstuk onzuiver resultaat. happen en misschien wel breken. 16  Verspanend gereedschap ► Geometrie van verspanend gereedschap  GEOMETRIE VAN VERSPANEND GEREEDSCHAP ► Het snijgereedschap zelf is steeds wigvormig en wordt als een spie in het materiaal gedreven. ► De wig wordt gevormd door twee vlakken: 0 het spaanvlak: hierover worden de spanen afgevoerd; 0 het vrijloopvlak: dit vlak mag geen contact maken met het bewerkte oppervlak. ► De lijn waar de twee vlakken samenkomen is de snijkant. wigvorm ► Bij elk verspanend gereedschap vind je de volgende gereedschapshoeken terug: 0 vrijloophoek α: tussen het werkstuk en het spaanvla vrijloopvlak; k 0 wighoek β: de hoek van het snijgereedschap zelf; 0 spaanhoek γ: de hoek tussen het spaanvlak en een loodlijn op het werkstuk. ► De som van de drie hoeken is altijd 90°. vrijloop- vlak snijkant 17  Verspanend gereedschap ► Geometrie van verspanend gereedschap ► Vrijloophoek α  VRIJLOOPHOEK α ► De vrijloophoek zorgt ervoor dat het gereedschap ‘vrijloopt’ van het werkstuk. Hierdoor is er geen (of heel weinig) contact tussen het reeds bewerkte oppervlak en het snijgereedschap. ► Als de vrijloophoek te klein is: 0 dan wrijft het gereedschap over het werkstuk waardoor het gereedschap warmloopt; 0 dan snijdt de wighoek niet in het gereedschap waardoor er geen materiaal wordt afgenomen; 0 dan schuurt het gereedschap over het reeds bewerkte oppervlak waardoor dat kan worden beschadigd. vrijloophoek 4° à 10° te kleine vrijloophoek te grote vrijloophoek ► Als de vrijloophoek te groot is: 0 dan kan het gereedschap happen in het werkstuk; 0 dan wordt de wighoek kleiner waardoor het gereedschap minder sterk wordt. ► Bij zachte materialen is de vrijloophoek doorgaans wat groter dan bij harde materialen. 18  Verspanend gereedschap ► Geometrie van verspanend gereedschap ► Wighoek β  WIGHOEK β ► De wighoek is bepalend voor de aard van het gereedschap. Een grote of een kleine wighoek maakt een groot verschil in: 0 het gemak waarmee het snijgereedschap in het materiaal gedreven kan worden. ▪ Brood snijden gaat gemakkelijk met een mes maar moeilijk met een steenbeitel. ▪ In een steen kappen gaat gemakkelijk met een beitel maar niet met een mes. 0 de sterkte van het snijgereedschap. ▪ Een grote wighoek maakt een sterk gereedschap. Je hebt wel meer (machine)kracht nodig om het gereedschap in het materiaal te drijven. ▪ Een kleine (scherpe) wighoek maakt een zwak gereedschap. Je kunt het wel vlijmscherp maken om probleemloos door zacht materiaal te snijden. 19  Verspanend gereedschap ► Geometrie van verspanend gereedschap ► Wighoek β ► Algemeen kun je zeggen dat: 0 om hard materiaal te verspanen een grote wighoek vereist is; 0 om zacht materiaal te verspanen, de wighoek kleiner mag zijn. ► Bij een kleine wighoek zal de spaanhoek groter zijn. De spanen worden gemakkelijker afgevoerd. 20  Verspanend gereedschap ► Geometrie van verspanend gereedschap ► Spaanhoek γ SPAANHOEK γ ► De spaanhoek is bepalend voor het soort spaan dat gevormd wordt. positieve spaanhoek 90° + ► De spaanhoek kan positief, negatief zijn of nul zijn. Positieve spaanhoek Negatieve spaanhoek – Kleinere snijkracht nodig. – Grotere snijkracht nodig. – Verzwakt de snijwig. – Sterkere snijwig. negatieve – Gemakkelijke afvoer van de – Betere afwerking mogelijk bij spaanhoek spanen. stabiele machines. _ 90 – Minder trillingen. – Meer trillingen mogelijk, meer ° stabiliteit vereist. – Meer machinevermogen vereist. ► Bij heel harde en broze snijmaterialen of bij erg taaie werkstukmaterialen moet de wighoek zo groot mogelijk zijn. De spaanhoek is dan vaak negatief, met alle problemen van dien. Moderne wisselplaatjes met ingesinterde spaanbreekgeometrie maken dan weer positieve spaanhoeken mogelijk. 21  Bewegingen bij verspaning ► De hoofd- of snijbeweging BEWEGINGEN BIJ VERSPANING Voor de verschillende verspanende bewerkingen heb je geschikt gereedschap nodig. Het gereedschap voert het werk uit door te bewegen t.o.v. het te bewerken werkstuk. In de verspaningstechniek onderscheiden we verschillende bewegingen: – de hoofd- of snijbeweging; – de voedingsbeweging; – de aanzet, snijdiepte of snijbreedte.  DE HOOFD- OF SNIJBEWEGING ► = de beweging die het gereedschap daadwerkelijk laat snijden. Deze beweging levert de belangrijkste kracht om het gereedschap te laten werken. 0 De snelheid waarmee de snijbeweging wordt uitgevoerd = de snijsnelheid. ▪ Het symbool van de snijsnelheid = vC ▪ De snijsnelheid speelt een heel belangrijke rol bij het instellen van een verspanende bewerking op een machine: een te hoge snijsnelheid zal het gereedschap overbelasten, een te lage snelheid leidt tot een slecht rendement van de bewerking. ▪ De snijsnelheid is afhankelijk van het gereedschapsmateriaal, het werkstukmateriaal, de koeling en de soort bewerking. Het is een waarde die je opzoekt in tabellen. Snijsnelheid vC: het algemene symbool voor snelheid is ‘v’ van het Latijnse ‘velocitas’; de toevoeging ‘c’ is van het Engelse ‘cut’ (snijden). 22  Bewegingen bij verspaning ► De hoofd- of snijbeweging ► De hoofd- of snijbeweging bij verschillende verspanende bewerkingen DE HOOFD- OF SNIJBEWEGING BIJ VERSCHILLENDE VERSPANENDE BEWERKINGEN ► De snijbeweging of hoofdbeweging bij het boren ► De snijbeweging of hoofdbeweging bij het draaien = de eenparig cirkelvormige beweging van de boor. = de cirkelvormige beweging van het werkstuk. vc vc ► De snijbeweging of hoofdbeweging bij het zagen ► De snijbeweging of hoofdbeweging bij het frezen = de rechtlijnige beweging van het zaagblad. = de eenparig cirkelvormige beweging van de frees. vc vc 23  Bewegingen bij verspaning ► De voedingsbeweging  DE VOEDINGSBEWEGING ► = de beweging die ervoor moet zorgen dat er steeds materiaal beschikbaar is om te kunnen snijden. 0 De voedingsbeweging is een rechtlijnige beweging van het snijgereedschap of van het werkstuk. 0 De snelheid waarmee de voedingsbeweging wordt uitgevoerd noemt men de voedingssnelheid. ▪ Het symbool van de voedingssnelheid is: vf. ▪ De voedingssnelheid heeft een vergelijkbare invloed op de verspanende bewerking als de snijsnelheid. Voedingssnelheid vf: de toevoeging ‘f’ is van het Engelse ‘feed’ (voeden). 24  Bewegingen bij verspaning ► De voedingsbeweging ► De voedingsbeweging bij verschillende verspanende bewerkingen DE VOEDINGSBEWEGING BIJ VERSCHILLENDE VERSPANENDE BEWERKINGEN ► De voedingsbeweging bij het boren ► De voedingsbeweging bij het draaien = de eenparig rechtlijnige beweging van de boor. = de eenparig rechtlijnige beweging van de beitel evenwijdig met (cilindreren), loodrecht op (vlakken) of onder hoek t.o.v. (conisch) het draaibankbed. vf vf vf ► De voedingsbeweging bij het zagen ► De voedingsbeweging bij het conventioneel frezen = de rechtlijnige verplaatsing van de zaag door = de verplaatsing van de freestafel in de lengte, het werkstuk. dwars of in de hoogte. vf vf 25  Bewegingen bij verspaning ► Aanzet, snijdiepte, snijbreedte, instelbeweging  AANZET, SNIJDIEPTE, SNIJBREEDTE, INSTELBEWEGING ► De aanzet is bij de verschillende verspanende bewerkingen anders. Vandaar ook de verschillende benamingen: aanzet, snijdiepte, snijbreedte, instelbeweging … ► Algemeen kun je zeggen dat de aanzet af te leiden is van de breedte van de spanen die je snijdt of de breedte van de groef of kant die je wegsnijdt. 0 Soms wordt deze maat bepaald door het gereedschap dat je gebruikt, bijvoorbeeld bij zagen en boren. 0 Bij andere bewerkingen kun je zelf bepalen hoe ver je het gereedschap laat insnijden in het materiaal, bijvoorbeeld bij draaien en frezen. 0 Het symbool van de aanzet is = ap. 26  Bewegingen bij verspaning ► Aanzet, snijdiepte, snijbreedte, instelbeweging ► De aanzet bij verschillende verspanende bewerkingen DE AANZET BIJ VERSCHILLENDE VERSPANENDE BEWERKINGEN ► De aanzet bij het boren ► De aanzet bij het draaien = de halve diameter van de boor. = de halve diametervermindering van het werkstuk. ap ap ► De aanzet bij het zagen ► De aanzet bij het frezen = de breedte het zaagblad = de diktevermindering van het werkstuk. ap ap 27  Krachten bij verspaning KRACHTEN BIJ VERSPANING Voor iedere beweging is kracht nodig. De verschillende krachten hebben invloed op het werkstuk, op het gereedschap en op de machine. Bij de keuze van de machine waarmee je een werk gaat uitvoeren, moet je er rekening mee houden dat machine en gereedschap geschikt zijn om de nodige krachten te leveren en om het tegenwerken van de krachten op te vangen. We focussen nu alleen op de krachten die ontstaan door de snijbewegingen en voedingsbewegingen bij de verspanende bewerkingen boren, draaien en frezen. Snijbeweging/snijkracht boren Voedingsbeweging/voedingskracht boren Fc Ff De snijbeweging geeft de snijkracht FC op de snijkanten De voedingsbeweging geeft de voedingskracht Ff van de boor 28  Krachten bij verspaning Snijbeweging/snijkracht langsdraaien Voedingsbeweging/voedingskracht langsdraaien Ff FC De snijbeweging geeft de snijkracht FC op de De voedingsbeweging geeft de voedingskracht Ff. snijkant van de beitel. Snijbeweging/snijkracht gewoon frezen Voedingsbeweging/voedingskracht gewoon frezen FC Ff De snijbeweging geeft de snijkracht FC op de De voedingsbeweging geeft de voedingskracht Ff. snijkanten van de frees. Hier wordt gefreesd in het Deze kracht wordt uitgevoerd door het werkstuk. xy-vlak. 29  Krachten bij verspaning Snijbeweging/snijkracht borend frezen Voedingsbeweging/voedingskracht borend frezen F f FC De snijbeweging geeft de snijkracht Fc op de snijkanten De voedingsbeweging geeft de voedingskracht Ff. van de frees. Hier wordt gefreesd in het yz-vlak. 30  Smering en koeling ► Doel SMERING EN KOELING  DOEL Alle verspanende bewerkingen veroorzaken veel warmte. Deze warmte is nadelig voor het resultaat van het verspaande oppervlak en voor de standtijd van het gereedschap. Je hebt er dus alle belang bij om de warmte te beperken. De standtijd (T) van een gereedschap is de tijd dat je het kunt gebruiken vooraleer je het moet vervangen of opnieuw slijpen. M.a.w. het is de tijd waarop een gereedschap verslijt. De warmte die door het verspanen ontstaat, is voelbaar bij zowel de spanen, het snijgereedschap als het werkstuk. Verdeling van de verspaningswarmte (bij snijsnelheid vc = 150m/min) spaan snijgereedschap werkstuk straling 75–80% 10–15% 5–10% » 1% Het ontstaan van warmte kan verminderd worden door: ► het gebruik van de juiste snijvoorwaarden, vooral de juiste snijsnelheid; ► scherpe gereedschapssnijkanten; ► de juiste spaan en vrijloophoek; ► het verminderen van de wrijving door smeren. Het afleiden van warmte kan verbeterd worden door: ► een grote punthoek, brede snijkant en dik gereedschapslichaam; ► koelsmeermiddel. 31  Smering en koeling ► De noodzaak van koeling en smering bij verschillende verspanende bewerkingen ► Bij de verspanende bewerkingen draaien, frezen, boren en zagen  DE NOODZAAK VAN KOELING EN SMERING BIJ VERSCHILLENDE VERSPANENDE BEWERKINGEN  BIJ DE VERSPANENDE BEWERKINGEN DRAAIEN, FREZEN, BOREN EN ZAGEN ► De warmte die ontstaat bij verspaning heeft drie bronnen: 0 het lossnijden en omplooien van het metaal veroorzaakt warmte in het materiaal zelf; n 0 de wrijving van het gereedschap tegen het werkstuk; o n o p ► Koeling en smering 0 de wrijving van dezijn belangrijk! spanen tegen het gereedschap. p BIJ SCHROEFDRAAD SNIJDEN OF TAPPEN ► Bij het schroefdraadsnijden ontstaat minder warmte omdat de snijsnelheid aanzienlijk lager ligt. ► Vooral smering is hier belangrijk om de wrijving te verminderen en daardoor verkleving van de spanen aan het gereedschap te voorkomen. 32  Smering en koeling ► Koelsmeermiddelen ► Soorten koelsmeermiddelen  KOELSMEERMIDDELEN SOORTEN KOELSMEERMIDDELEN ► Emulsies: met water mengbare koelmiddelen (water + olie + emulgator). 0 Water gemengd met olie vormt een emulsie, waarbij water dient om te koelen en olie dient om de machine te beschermen tegen roest en om te smeren. 0 Emulsie aanmaken doe je door 5% oplosbare olie (olie met emulgator) te mengen met 95% water. Emulsie = een mengsel dat bestaat uit niet-mengbare vloeistoffen. Door toevoeging van emulgator vormen ze een stabiel mengsel. ► Snijolie niet mengbaar met water. 0 Het koelend vermogen ligt veel lager dan bij emulsies. 0 Het smerend vermogen ligt veel hoger. 33  Smering en koeling ► Aandachtspunten  AANDACHTSPUNTEN ► Goede spaanafvoer 0 75% van de warmte van een goed verspaningsproces wordt opgenomen door de spanen. Een soepele afvoer van de spanen van de snijkant bevordert de koeling sterk. ► Overvloedig koelen 0 Het gebruik van koelvloeistof vergemakkelijkt de afvoer van die warmte op voorwaarde dat er overvloedig gekoeld wordt. Anders verspaan je beter droog. ► Milieu 0 Kwaliteitsbewaking van het koelsmeermiddel zorgt voor een langere houdbaarheid. Zo werk je milieuvriendelijk en kostenbesparend. 34  Rotatiefrequentie (toerental) ► Wat is rotatiefrequentie (toerental)? ROTATIEFREQUENTIE (TOERENTAL)  WAT IS ROTATIEFREQUENTIE (TOERENTAL)? ► De rotatiefrequentie (toerental) bij ronddraaiende verspanende bewerkingen = het aantal toeren of omwentelingen dat het gereedschap (of het werkstuk) maakt gedurende één minuut. ► Symbool grootheid: n Symbool eenheid: min-1 (omwentelingen per minuut) 0 Engelstalige weergave: rpm (revolutions per minute = omwentelingen per minuut) ► Voorbeelden: 0 Traditionele kolomboormachine ▪ rotatiefrequentie van de boorspil. 0 Conventionele draaibank ▪ rotatiefrequentie van het 35 werkstuk.  Rotatiefrequentie (toerental) ► Wat bepaalt de rotatiefrequentie? ► Snijsnelheid  WAT BEPAALT DE ROTATIEFREQUENTIE? SNIJSNELHEID ► De snijsnelheid is de snelheid waarmee spanen worden gesneden door het snijgereedschap. Je zou kunnen zeggen: het is de lengte van de spanen die je wegsnijdt gedurende één minuut. ► De snijsnelheid vc wordt uitgedrukt in m/min (meter per minuut). ► De ideale snijsnelheid om te verspanen is afhankelijk van: 0 het type van bewerking die wordt uitgevoerd (boren, frezen, draaien … ruwen of nabewerken); 0 het soort materiaal dat wordt verspaand (zacht staal, gietstaal, aluminium …); 0 het type gereedschap dat wordt gebruikt ( HSS, hardmetaal HM …). DIAMETER ► De diameter bepaalt de omtreksnelheid. Dat is in principe hetzelfde als de snijsnelheid. snelheid aan de omtrek Alleen bij boren ligt het iets anders omdat je snelheid (zonder voorgeboord gat) over de hele aan de omtrek diameter tegelijk verspaant. ► Om de gewenste snijsnelheid te krijgen aan de omtrek, geldt de volgende regel: verspaning over verspaning alleen aan de omtrek de volledige 0 GROTE diameter  KLEIN toerental; diameter 0 KLEINE diameter  GROOT toerental. 36  Rotatiefrequentie (toerental) ► Bepalen van de juiste rotatiefrequentie ► Achterhalen van de ideale snijsnelheid  BEPALEN VAN DE JUISTE ROTATIEFREQUENTIE Je wilt een bewerking uitvoeren. – De diameter waarop verspaand moet worden, kun je meten of aflezen op de werkplaatstekening. – Hoe je de geschikte snijsnelheid opzoekt vind je hierna. ACHTERHALEN VAN DE IDEALE SNIJSNELHEID ► Snijsnelheid aflezen in een tabel 0 Er bestaan tabellen per gereedschap, per bewerking of per materiaal. 0 Opzoekvoorbeeld: Met een HSS-beitel ga je voordraaien in een werkstuk met materiaalnummer 1.0045. De snijsnelheid is 30 m/min. ► Er bestaan verschillende onlinetoepassingen en apps om snijsnelheden te bepalen. Meer hierover onder het volgende item: ‘De rotatiefrequentie bepalen’. 37  Rotatiefrequentie (toerental) ► Bepalen van de juiste rotatiefrequentie ► De rotatiefrequentie bepalen DE ROTATIEFREQUENTIE BEPALEN Als je de geschikte snijsnelheid en de te verspanen diameter kent, kun je de rotatiefrequentie bepalen. Dat kun je op verschillende manieren. ► Aflezen in een tabel 0 20 00 16 00 12 00 10 00 8 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 2 0 1 0 0 00 00 00 40 00 00 20 50 00 6 80 00 20 60 0 0 0 5 0 In het beste geval hoort er bij de machine die je gebruikt 32 25 0 0 1 000 1 1 m/min een tabel met meerdere snijsnelheden. Hierop kun je 80 00 25 60 00 50 20 00 00 40 0 aflezen op welke rotatiefrequentie de machine ingesteld 500 400 1 1 1 2 2 3 4 5 moet worden. Heb je die tabel niet, dan kan een 300 algemene tabel zoals hiernaast je in de meeste gevallen 200 180 150 al helpen. 120 100 0 Opzoekvoorbeeld: rotatiefrequentie snijsnelheid ▪ Materiaal: brons 64 ▪ Bewerking: nadraaien 50 50 40 40 ▪ Snijsnelheid (zie vorige tabel): vc = 50 30 32 m/min 25 20 18 20 ▪ Diameter van het werkstuk: ø 30 mm 15 16 12 1 0 2.5 ▪ Rotatiefrequentie aflezen 10 1 – Volg de horizontale lijn bij vc: 50 m/min. – Volg de verticale lijn bij ø 30 mm. 5 5 10 12 15 18 20 30 40 50 70 100 150 200 mm diameter – Volg de schuine lijn op het snijpunt van de horizontale en de verticale lijn. – De schuine lijn geeft een rotatiefrequentie (toerental) aan van ongeveer 530 min-1. 38  Rotatiefrequentie (toerental) ► Bepalen van de juiste rotatiefrequentie ► De rotatiefrequentie bepalen ► Rotatiefrequentie bepalen met moderne hulpmiddelen 0 Computergestuurde machines beschikken meestal zelf over een rekenmodule om de rotatiefrequentie te bepalen. 0 Online kun je verschillende toepassingen vinden om de rotatiefrequentie te bepalen voor diverse bewerkingen. Men maakt meestal het onderscheid tussen draaien, frezen en boren. 0 Met een handige app op je smartphone kun je snel het juiste toerental berekenen. 0 Opzoekvoorbeeld: ▪ Snijsnelheid: vc = 50 m/min ▪ Diameter van het werkstuk: ø 30 mm ▪ Geef de gegevens in en je krijgt het aanbevolen toerental (let op dat de app met de correcte eenheden rekent). ▪ Resultaat: toerental = 531 min-1 39  Rotatiefrequentie (toerental) ► Bepalen van de juiste rotatiefrequentie ► De rotatiefrequentie bepalen ► De rotatiefrequentie zelf berekenen (uitbreiding!) Een diagram of een app voor het bepalen van de rotatiefrequentie wordt opgemaakt op basis van een formule uit de algemene theoretische mechanica. Dat is de formule van de eenparig cirkelvormige beweging: Omtreksnelheid = omtrek × rotatiefrequentie v = π ⋅d ⋅n Waarbij de snelheid uitgedrukt wordt in meter per seconde In de verspanende sector werd deze formule om praktische reden omgevormd zodat met meter per minuut, omwentelingen per minuut alsook diameter ingave in millimeter i.p.v. meter gerekend kan worden. De formule ziet er dan als volgt uit: π.d.n v= c 1000 waarbij v vervangen werd door vc = snijsnelheid. De rotatiefrequentie wordt uitgedrukt in omwentelingen per minuut (min-1) en de diameter wordt ingegeven in millimeter (mm). Bij het verspanen is het niet de snijsnelheid die je berekent (die is gegeven door de gereedschapsfabrikant), maar wel de rotatiefrequentie. Je moet dus de vergelijking (formule) omvormen om n te kunnen berekenen. n = vc⋅ 1000 π ⋅d 40  Rotatiefrequentie (toerental) ► Bepalen van de juiste rotatiefrequentie ► De rotatiefrequentie bepalen 0 Rekenvoorbeeld: ▪ Snijsnelheid: vc = 50 m/min ▪ Diameter van het werkstuk: ø 30 mm ▪ Geef de gegevens in en bereken: n = 50m/min × 1000 (3,14159… × 30mm) n = 531 min-1 ▪ Resultaat: toerental = 531 min-1 ► Als het berekende toerental niet voorkomt op de machine, dan rond je altijd naar beneden af tot het eerstvolgende beschikbare toerental. Wiskundig geheugensteuntje De factoren in de noemer moet je eerst met elkaar vermenigvuldigen alvorens je gaat delen. Omdat dit dikwijls vergeten wordt, kun je als geheugensteuntje de factoren in de noemer tussen haakjes plaatsen: n= vc. 1000 (π ⋅d) Als je deze formule kent, hoef je slechts de opgegeven snijsnelheid vc en de te bewerken diameter in te vullen om de rotatiefrequentie te berekenen. 41  Snijmaterialen ► Hard, harder, hardst SNIJMATERIALEN  HARD, HARDER, HARDST ► Een materiaal kan krassen of snijden in een ander materiaal, op voorwaarde dat het harder is. 0 Met je nagels kun je krassen maken in zachte kunststof. 0 In harde kunststoffen (bv. polycarbonaat) lukt dat niet meer. Je nagel is hiervoor niet hard genoeg. 0 Met een mes kun je wel krassen maken in harde kunststof. Het mes is dus harder dan het kunststof. 0 Met hetzelfde mes lukt het dan weer niet om krassen te maken in gehard glas. Het glas is harder dan het mes. 0 Een glassnijder is dan weer harder dan glas. Het mesje in de glassnijder is van industrieel diamant. 42  Snijmaterialen ► Eigenschappen van snijmaterialen ► Hardheid  EIGENSCHAPPEN VAN SNIJMATRIALEN HARDHEID ► Zoals uit de voorgaande voorbeelden blijkt, moet gereedschap altijd harder zijn dan het materiaal dat je wil bewerken. TAAIHEID ► Niet alleen de hardheid is belangrijk, ook de taaiheid is dat. Neen, dat zou niet lukken. Glas is wel hard genoeg maar Glas is harder dan staal. het is ook zeer bros. Bij de Zou je dus met een vijl van minste druk die op een tand glas kunnen vijlen in komt te staan, breekt hij af. staal? ► Een materiaal is taai als het kleine vervormingen kan doorstaan vooraleer het breekt. Goed snijmateriaal combineert dus een hoge hardheid met toch voldoende taaiheid om niet meteen te breken. 43  Snijmaterialen ► Soorten snijmaterialen ► Snelstaal SLIJTVASTHEID ► Slijtvastheid = de weerstand tegen slijtage. ► In principe is de slijtvastheid een combinatie van hardheid en taaiheid. Door specifieke behandelingen zoals oppervlakteharding, aanbrengen van een coating e.d. kan de slijtvastheid nog opgevoerd worden. HITTEBESTENDIGHEID ► Als het materiaal ook zijn eigenschappen behoudt bij hoge temperaturen is het hittebestendig.  SOORTEN SNIJMATERIALEN SNELSTAAL (HSS: HIGH SPEED STEEL) ► Hooggelegeerd gereedschapsstaal met wolfram, chroom, kobalt... 0 Deze legering is hard en zeer slijtvast. ► Toepassing: 0 Voor vorm- en profielgereedschap. ▪ Snelstaal laat zich gemakkelijker vormgeven dan hardmetaal. ▪ Bv. HSS-boren, verzinkboren. 0 Bij onderdelen met kleine diameter. ▪ Als de machine niet de hoge snijsnelheid kan leveren die nodig is voor hardmetaal. ▪ Bv. centerboren. 44  Snijmaterialen ► Soorten snijmaterialen ► Hardmetaal 0 Bij onstabiele bewerkingssituatie. ▪ Snelstaal is taaier dan hardmetaal en breekt dus minder snel. ▪ Bv. draadtappen of boren met een handboormachine. HARDMETAAL ► Hardmetalen wisselplaatjes zijn harder dan HSS. Ze zijn in een vorm geperst en gebakken en eventueel gecoat. Coaten = aanbrengen van een slijtvaste laag, meestal goudkleurig. ► Hardmetaal is hard, slijtvast, maar broos. COATING ► Een extra coatinglaag kan het prestatievermogen van het snijgereedschap nog verbeteren. ► De coating is meestal een titaniumverbinding. ► De lagen zijn doorgaans goudkleurig. ► Dikte van de coating: 1 tot 5 μm. ► Voordelen: 0 slijtvaster; 0 beter warmtegeleidend; 0 minder wrijving; 0 geschikt voor meerdere toepassingen 45