proefhoofdstuk verspanende techniek
DESCRIPTION
ÂTRANSCRIPT
9Draaien
K. Kort
Redactie
H. Hebels
2013
14517_BW_TransferW H09.indd 114517_BW_TransferW H09.indd 1 03-07-13 09:3203-07-13 09:32
Proefhoo
fdstuk
V E R S P A N E N2
9.1 Inleiding
Draaien is een verspanende bewerkingsmethode waarmee je cilindrische werk-stukken kunt maken. Het werkstuk draait rond terwijl een beitel materiaal van het werkstuk verwijdert. Het uitgangsmateriaal is meestal rond, maar kan ook vierkant, rechthoekig of een zeskant zijn. Voor het draaien gebruik je een draai-bank of draaimachine. Zie figuur 9.1.
Figuur 9.1 Draaimachine
9.2 Opbouw draaimachine
Bedrijven gebruiken tegenwoordig vooral CNC-gestuurde draaimachines. Maar je leert alle aspecten van het draaiproces meestal op een conventionele (handbe-diende) draaibank.Het is belangrijk dat je de functies van de verschillende onderdelen van deze machine kent. Daardoor weet je hoe je de machine moet gebruiken en hoe je daarmee veilig kunt omgaan.
14517_BW_TransferW H09.indd 214517_BW_TransferW H09.indd 2 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 3
Belangrijke onderdelen van een draaimachine zijn: – frame; – vaste kop; – losse kop; – sledecombinatie met beitelhouder; – klauwplaat; – digitale uitlezing.
9.2.1 Frame
Het frame is de basis van de draaimachine. Het frame geeft de machine stabiliteit en dempt trillingen die tijdens het draaien kunnen ontstaan. In het frame zijn de elektromotor en eventueel de installatie voor koelvloeistof gemonteerd. Op het frame zitten de geleidingen voor de sledecombinatie en de losse kop.
9.2.2 Vaste kop
Links op het frame zit de vaste kop. Zie figuur 9.2. In de vaste kop zijn de hoofd-spil en het aandrijfmechanisme gemonteerd. De hoofdspil (of hoofdas) van de draaimachine drijft het werkstuk aan.
Figuur 9.2 Vaste kop van de draaimachine
14517_BW_TransferW H09.indd 314517_BW_TransferW H09.indd 3 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N4
Op de vaste kop zitten de hendels en knoppen van het schakelmechanisme. Daar-mee kun je het toerental en de aanzet instellen. Door het toerental van de hoofd-spil aan te passen stel je de snijsnelheid van het draaiproces in. De aanzet bepaalt samen met de snedediepte de hoeveelheid te verspanen materiaal.
Op de spilneus van de hoofdspil wordt een spaninrichting (meestal een klauw-plaat) voor het werkstuk bevestigd. De hoofdspil is hol. Daardoor kun je ook producten van stafmateriaal bewerken met de draaimachine. Zie figuur 9.3.
Figuur 9.3 Hoofdspil met spaninrichting
9.2.3 Losse kop
De losse kop is tegenover de vaste kop op het frame gemonteerd. Zie figuur 9.4. In de losse kop zit een as: de pinole. De pinole heeft een inwendige conus waarin je verschillende gereedschappen kunt spannen. Bijvoorbeeld een boorkop, een ruimer met conische schacht of een meedraaiend center.
14517_BW_TransferW H09.indd 414517_BW_TransferW H09.indd 4 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 5
Figuur 9.4 Losse kop
9.2.4 Sledecombinatie met beitelhouder
Tussen de vaste kop en de losse kop zit de sledecombinatie. Zie figuur 9.5. De sle-decombinatie zorgt voor de verplaatsing van de beitel, die het materiaal ver-spaant. De sledecombinatie bestaat uit een langsslede (1), een dwarsslede (2) en een beitelslede (3). De sleden kunnen onafhankelijk van elkaar bewegen. Daar-door kun je de beitel in de langs- en dwarsrichting verplaatsen.
Figuur 9.5 Sledecombinatie
12 3
4
5
14517_BW_TransferW H09.indd 514517_BW_TransferW H09.indd 5 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N6
De langsslede verplaatst de beitel evenwijdig aan de hoofdspil (in de Z-richting). Je kunt de langsslede met de hand verplaatsen door het handwiel (4) te verdraai-en. Je kunt de langslede ook automatisch laten verplaatsen.Op de langsslede zit de dwarsslede. De dwarsslede verplaatst de beitel loodrecht op de Z-richting (in de X-richting). Deze slede kun je ook met de hand (5) of automatisch verplaatsen.Op de dwarsslede zit de beitelslede. Deze slede verplaats je met de hand. Met de beitelslede verplaats je de beitel evenwijdig aan de hoofdspil (in de Z-richting). Je kunt de beitelslede ook onder een hoek plaatsen, om een schuine kant aan een product te draaien, of om een conisch werkstuk te draaien.Op de beitelslede zit de beitelhouder. In de beitelhouder bevestig je de beitel. Zie figuur 9.6.
Figuur 9.6 Beitel in beitelhouder
Als je de beitel in de Z-richting verplaatst, wordt een deel van het werkstuk dun-ner. Dit noem je langsdraaien. Als je de beitel in de X-richting verplaatst, wordt een deel van het werkstuk korter. Dit noem je dwarsdraaien. Zie figuur 9.7.
14517_BW_TransferW H09.indd 614517_BW_TransferW H09.indd 6 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 7
Z
X
Figuur 9.7 Langsdraaien (Z-richting) en dwarsdraaien (X-richting)
9.2.5 Klauwplaat
Op de spilneus van de hoofdas kun je een klauwplaat bevestigen. Zie figuur 9.8. In een zelfcentrerende klauwplaat span je een cilindrisch werkstuk op. Je kunt ook andere spangereedschappen op de spilneus bevestigen. Bijvoorbeeld een spantang. Daarmee kun je snel werkstukken opspannen.
Figuur 9.8 Zelfcentrerende klauwplaat
14517_BW_TransferW H09.indd 714517_BW_TransferW H09.indd 7 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N8
9.2.6 Digitale uitlezing
Tegenwoordig heeft bijna elke conventionele draaibank een digitale uitlezing. Zie figuur 9.9. Daarop kun je de verplaatsing van de sleden in X- en Z-richting aflezen. De Z-waarde geeft de verplaatsing van de langslede aan. De X-waarde geeft de verplaatsing van de dwarsslede aan.Soms kun je ook de verplaatsing van de beitelslede aflezen op de digitale uitle-zing. De uitlezing geeft dan de verplaatsing van de langsslede (Z) en de beitelslede (Z0) aan. Zie figuur 9.9. Soms wordt de som van beide verplaatsingen aangege-ven (ΣZ).
Figuur 9.9 Digitale uitlezing met Z0
Bij de verplaatsing in de X-richting (dwarsslede) zijn er twee mogelijkheden. Als je de digitale uitlezing instelt op diameter geeft de uitlezing de diameter van het afgedraaide werkstuk aan. Als je de digitale uitlezing instelt op radius geeft de uitlezing de snedediepte aan.
Voorbeeld
Gegeven:Je wilt een as draaien van 20 naar 16 mm.
Gevraagd:Hoe ver moet je de dwarsslede verplaatsen?
14517_BW_TransferW H09.indd 814517_BW_TransferW H09.indd 8 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 9
Oplossing:Bij radiusinstelling verplaats je de dwarsslede 2 mm in de X-richting. Dit komt overeen met een snedediepte van 2 mm. De uiteindelijke diameter wordt 16 mm.
Bij diameterinstelling geeft de digitale aflezing een verandering van de diame-ter aan. Je draait de diameter volgens de uitlezing van 20 naar 16 mm. In wer-kelijkheid verplaats je de beitel (en dus ook de dwarsslede) 2 mm. Dit komt overeen met een snedediepte van 2 mm.
9.3 Het draaiproces
Tijdens het verspanen wordt de snijkant van de beitel met grote kracht tegen het materiaal gedrukt. Daardoor zal het materiaal gaan afschuiven. Een afgeschoven vlak noem je een segment. Een aantal van deze segmenten vormen samen een spaan. Zie figuur 9.10.
beitelpunt
afschuifvlak
segment
spaanvlak
vrijloopvlaksnijkant
υ
Figuur 9.10 Spaanvorming
Je moet een aantal keuzes maken om het draaiproces goed te laten verlopen. Hierna lees je welke keuzes belangrijk zijn.
9.3.1 Beitelkeuze
Als je een beitel kiest houd je rekening met het materiaal dat je wilt verspanen en met de manier waarop je het werkstuk gaat bewerken.
14517_BW_TransferW H09.indd 914517_BW_TransferW H09.indd 9 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N10
Beitelvorm
Er zijn beitels voor inwendig- en uitwendig draaien. Zie figuur 9.11.
a
b
c
Figuur 9.11 Beitels voor uitwendig en inwendig draaien
Voor het draaien van assen gebruik je beitels voor uitwendig draaien. De meest voorkomende bewerkingen bij uitwendig draaien zijn langsdraaien, vlakken, ste-ken en schroefdraad snijden. Bij langsdraaien en vlakken kies je een beitel met een zo groot mogelijke punt. Bij steken kies je een beitel met een smalle snijkant. Bij schroefdraadsnijden heeft de beitelpunt de vorm van de schroefdraad.
Bij inwendig draaien is het uitgangsmateriaal buisvormig of voorgeboord, dus hol. De beitel moet in deze holte werken, om de inwendige diameter groter en zeer nauwkeurig op maat te kunnen maken.
De soort bewerking bepaalt dus de vorm van de beitel, terwijl de beschikbare ruimte bepalend is voor de diameter en de lengte van de beitel. Vanwege de stabi-liteit van de beitel kies je de dikste beitel die je zo kort mogelijk kunt opspannen.
14517_BW_TransferW H09.indd 1014517_BW_TransferW H09.indd 10 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 11
Beitelmateriaal
Je kunt kiezen uit verschillende beitelmaterialen. Zie tabel 9.1.
T A B E L 9 . 1 V E R S C H I L L E N D E B E I T E L M A T E R I A L E N
Beitel van snelstaal
Beitel met gesoldeerd hardmeta-len beitelplaatje
Beitel met verwisselbaar hard-metalen beitelplaatje
Snelstaal
Een beitel van snelstaal (HSS) kun je eenvoudig zelf slijpen. Het slijpen van bei-tels is erg arbeidsintensief en dus duur. Daarom wordt snelstaal bijna niet meer gebruikt.
Hardmetaal
Tegenwoordig worden vooral beitels met hardmetalen plaatjes gebruikt. Met deze beitels kun je een hogere snijsnelheid bereiken. Er zijn beitels met gesoldeer-de plaatjes en beitels met verwisselbare plaatjes. Beitels met gesoldeerde hardme-talen plaatjes zijn moeilijk te slijpen. Als zo’n beitel versleten is moet je deze ver-vangen.
Het is beter om beitels met verwisselbare hardmetalen plaatjes te gebruiken. Deze plaatjes hebben meerdere snijkanten. Je kunt het plaatje verdraaien, waar-door je het meerdere keren kunt gebruiken.Er zijn verschillende soorten verwisselbare snijplaatjes. Je kiest een snijplaatje aan de hand van de genormaliseerde ISO-codering. Zie tabel 9.2.
14517_BW_TransferW H09.indd 1114517_BW_TransferW H09.indd 11 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N12
T A B E L 9 . 2 C O D E R I N G S N I J P L A T E N B I J D R A A I E N
Code keys – TurningInsert/Metric series, Extract from ISO 1832-2004
*not ISO
1. Insert shape
A B C D
E H K L
M O P R
S T V W
2. Normal clearance
A B C
D E F
G N P
O = Special
3. Tolerances
Tol.-class
Tolerance± mm For d, dimension mm
3,17
5*
3,96
9
4,06
4
4,76
0
6,35
0
9,52
5
12,7
00
15,8
75
19,0
50
25,4
00
31,7
50
38,1
00
s d
A 0,025 0,025
C 0,025 0,025
E 0,025 0,025
F 0,025 0,013
G 0,130 0,025
H 0,025 0,013
J
0,025 0,050
0,025 0,080
0,025 0,100
0,025 0,130
0,025 0,150
K
0,025 0,050
0,025 0,080
0,025 0,100
0,025 0,130
0,025 0,150
M
0,130 0,050
0,130 0,080
0,130 0,100
0,130 0,130
0,130 0,150
U
0,130 0,080
0,130 0,130
0,130 0,180
0,130 0,250
© SECO
14517_BW_TransferW H09.indd 1214517_BW_TransferW H09.indd 12 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 13
Code keys – TurningInserts
4. Fixing and/or chipbreaker
A B G M N
R T U W
X = Special
5. Cutting edge length
A, B, K C, D, E, M, V H, O, P L
R S T W
6. Thickness
01 = 1,59 mmT1 = 1,98 mm02 = 2,38 mm03 = 3,18 mmT3 = 3,97 mm
04 = 4,76 mm05 = 5,56 mm06 = 6,35 mm07 = 7,94 mm08 = 8,00 mm09 = 9,52 mm
7. Corner configuration
1 st letter A =45D = 60E = 75F = 85P = 90Z = Special
2nd letter A =45B = 5C = 7D = 15E = 20F = 25G =30N = 0P = 11Z = Special
nose radius M0 = round inserts (metric version)
0050102040812etc
= 0,05 mm= 0,1 mm= 0,2 mm= 0,4 mm= 0,8 mm= 1,2 mm
8. Cutting edge condition
F E T S
W = High feed inserts
Not mandatory information
9. Cutting direction
L N R
Not mandatory information
10. Internal designation
e.g. chipbreaker designationF = FinishingM = MediumR = Roughing
e.g. edge designatione.g. 01020=0,1 mm x 20
11. Manufacturers option
Tip sizes:L0L1L2LF = full-face insert (sintered layer)
Not mandatory information
12. Internal designation
Turning
e.g. chipbreaker designation
F = FinishingM = MediumR = RoughingWZ = Wiper (PCBN)
etc.
Not mandatory information
13. No. of tips
B = 2C = 3D = 4
U = 4 (double sided)V = 6 (double sided)
© SECO
14517_BW_TransferW H09.indd 1314517_BW_TransferW H09.indd 13 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N14
Materiaalsoort product
De keuze voor een snijplaatje hangt ten eerste af van de materiaalsoort van het product. Elke materiaalsoort is ingedeeld in een groep. Elke groep heeft een kleur en een ISO-code. Zie tabel 9.3.
T A B E L 9 . 3 I N D E L I N G M A T E R I A A L S O O R T I N G R O E P E N
ISO Kleur Toepassingsgebied
P Blauw Staalsoorten
M Geel Roestvaststaal
K Rood Gietijzer
N Mintgroen Non-ferro metalen
S Oranje Superlegeringen en titaan
H grijs Zeer (geharde)materialen
Voorbeeld
Gegeven:Het materiaal is staal.
Gevraagd:Welke ISO-code en kleur heeft het bijbehorende snijplaatje?
Antwoord:Kies een plaatje dat is gecodeerd met een P in een blauw vakje.
De vorm van het snijplaatje wordt bepaald door de contour die je moet draaien. Zie figuur 9.12. Kies altijd voor een zo groot mogelijke punthoek. Een grote punthoek geeft namelijk meer sterkte aan het beitelplaatje. Vaak wordt een ruit-vormig plaatje met hoeken van 80 graden gebruikt, omdat deze voor veel bewer-kingen is te gebruiken.
14517_BW_TransferW H09.indd 1414517_BW_TransferW H09.indd 14 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 15
Uitwendigbewerken
C D R S T W V V
80o 50o - 90o 60o 80o 35o 55o
Inwendigbewerken
= Aanbevolen wisselplaatvorm = Alternatieve wisselplaatvorm
C D R S T W V
80o 50o - 90o 60o 80o 35o
Figuur 9.12 Selectie wisselplaatvorm
9.3.2 Geometrie van de beitelpunt en beitelplaatjes
Beitels en snijplaatjes zijn voorzien van hoeken. Daardoor ontstaat er een wig die in het product gedrukt wordt om het overtollige materiaal (de spaan) te verwijde-ren. Zie figuur 9.13.
14517_BW_TransferW H09.indd 1514517_BW_TransferW H09.indd 15 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N16
spaanhoek
beitel
wighoek
bewerkt vlak
vrijloophoek
elastischeterugveringvan het materiaalvrijloopvlaksnijkantwerkstuk
snede-dikte
onbewerkt vlakafschuifvlak
spaanvlak
spaan
γ
β
αα + β + γ = 90
h
υ BA
hc
o
Figuur 9.13 Spaanvorming bij draaien
Omdat er verschillende soorten beitels zijn, zitten deze hoeken niet altijd op dezelfde plaats. In figuur 9.14 zie je de plaats van de verschillende hoeken op een mesbeitel.
Figuur 9.14 Geometrie van een mesbeitel
a snijhoeken en snijvlakken b eerste hulpvrijloophoek
c tweede hulpvrijloophoek
spaanvlak
snijkant
vrijloopvlak
spaanhoek
wighoek
vrijloophoek
γ
β
α
hulpvrijloophoek α 1
hulpvrijloophoek α 2
hulpvrijloophoekhulpsnijkant
14517_BW_TransferW H09.indd 1614517_BW_TransferW H09.indd 16 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 17
De benodigde grootte van de verschillende hoeken hangt af van het te verspanen materiaal. Omdat elk materiaal anders reageert, is ook de benodigde grootte van deze hoeken anders. Uitgangspunt is dat er bij elk materiaal op een soepele manier spanen worden gevormd.
Spaanhoek
De spaanhoek zorgt ervoor dat de spaan goed over het spaanvlak schuift. Hoe groter de spaanhoek is, hoe gemakkelijker de spaan kan weglopen en des te min-der de spaan wordt omgebogen. Hierdoor worden de benodigde verspanings-krachten kleiner.
Vrijloophoek
De vrijloophoek zorgt ervoor dat er minimaal contact is tussen de beitel en het product. Hierdoor zijn de wrijving en de warmteontwikkeling die daardoor ont-staat zo klein mogelijk.
Wighoek
De grootte van de wighoek is afhankelijk van de spaanhoek en de vrijloophoek. Hoe groter de wighoek, hoe sterker het verspaningsgereedschap is. Ook kan daardoor de warmte beter worden afgevoerd. Bij een grote wighoek wordt de beitel minder snel stomp.
Hulpvrijloophoeken
De hulpvrijloophoeken zorgen ervoor dat het contact tussen de beitel en het pro-duct zo klein mogelijk is. Hierdoor is er minder wrijving en daarmee ook minder warmteontwikkeling.
Positieve en negatieve snijkantgeometrie
Snijplaatjes voor draaien kunnen een positieve- of een negatieve snijkantgeome-trie hebben. Bij een positieve snijkantgeometrie heeft het beitelplaatje een vrij-loophoek en is de wighoek kleiner dan 90 graden. Omdat de wighoek belangrijk is voor de sterkte van het snijplaatje, kies je soms toch voor een wighoek van 90 graden. Het gevolg is dat er geen vrijloophoek meer is. Om toch een goede ver-spaning te krijgen wordt het snijplaatje dan onder een hoek in de wisselhouder geplaatst, zodat er toch een vrijloophoek ontstaat. Dit noem je een negatieve wis-selplaat. Zie figuur 9.15.
14517_BW_TransferW H09.indd 1714517_BW_TransferW H09.indd 17 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N18
: spaanhoek
: wighoek : vrijloophoek β
γ
α
: spaanhoek
: wighoek : vrijloophoek
γ
βα
a Positieve wisselplaat b Negatieve wisselplaat
Figuur 9.15 Positieve en negatieve wisselplaat
Intredehoek
De intredehoek is de hoek tussen de hartlijn van het werkstuk en de snijkant van de beitel. Bij beitels met hardmetalen snijplaatjes bepalen de vorm van het plaatje en de positie van het plaatje in de beitelhouder de intredehoek. De intredehoek heeft invloed op de richting waarin de spaan wordt afgevoerd. De snedediepte en de intredehoek bepalen samen de spaanvorm. Zie figuur 9.16.
Figuur 9.16 Spaanafvoer bij verschillende intredehoeken
9.3.3 Aanzet en snedediepte
Aanzet
De aanzet is de snelheid waarmee de beitel langs het werkstuk beweegt. Een ander woord voor aanzet is voeding. Deze wordt aangeduid met de letter f en uit-gedrukt in mm/omw. De aanzet zorgt ervoor dat er permanent een spaan ont-staat, zodat de verspaning doorgaat. De grootte van de aanzet bepaalt de dikte van de spaan.
Snedediepte
De snedediepte is de verplaatsing van de beitel loodrecht op de aanzet. De snede-diepte wordt aangeduid met de letter a en uitgedrukt in mm. Je stelt de snede-diepte steeds in voor één cyclus van langs- of dwarsdraaien. De grootte van de snedediepte bepaalt de breedte van de spaan.De snedediepte is belangrijk voor de keuze van de grootte van een wisselplaatje. Zie figuur 9.17.
a p a p
rκ
14517_BW_TransferW H09.indd 1814517_BW_TransferW H09.indd 18 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 19
Wisselplaatvorm Soort bewerking
Maximale snedediepte a, mmF R
M
Wissel-plaatgrootte
06
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0912161925
061115
06081012151619202532
09121519253139
1116222733
111622
0608
16
Ruitvormig 80 graden
Ruitvormig 50 graden
Bolvormig
Vierkant
Driehoekig
Ruitvormig 35 graden
Driehoekig 80 graden
W
V
T
S
R
D
C
KKNUX/KNMX 55 graden
Figuur 9.17 Selectie wisselplaatgrootte
14517_BW_TransferW H09.indd 1914517_BW_TransferW H09.indd 19 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N20
De snedediepte is afhankelijk van de soort bewerking. Er is ook een relatie tussen de aanzet en de snedediepte. Zie tabel 9.4.
T A B E L 9 . 4 R E L A T I E T U S S E N A A N Z E T E N S N E D E D I E P T E
Soort bewerking f (aanzet) in mm/omw a (snedediepte) in mm
Voordraaien 0,5 2 - 5
1 4 - 10
1,5 6 - 15
Middelmatig bewerken
0,2 0,8 - 1,5
0,35 1,4 - 3,25
0,5 2 - 5
Nadraaien 0,1 0,2
0,2 0,35
0,3 0,5
9.3.4 Oppervlaktekwaliteit bij draaien
De ruwheidsfactor Ra is een maat voor oppervlaktekwaliteit van het werkstuk. Hiermee geef je op een tekening aan hoe glad het te verspanen oppervlak moet zijn afgewerkt. Tijdens het draaien kun je met een vergelijkingsplaatje controle-ren of de ruwheid van het werkstuk voldoet. Zie figuur 9.18.
Figuur 9.18 Vergelijkingsplaatjes voor het gedraaide oppervlak
De ruwheid wordt vooral bepaald door de aanzet en de vorm van de beitelpunt of het beitelplaatje. Zie figuur 9.19.
14517_BW_TransferW H09.indd 2014517_BW_TransferW H09.indd 20 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 21
fa
f f f
Figuur 9.19 Oppervlakteruwheid afhankelijk van beitelvorm
Bij een grote aanzet ontstaat een grote oppervlakteruwheid. Zie figuur 9.20a. Als je een kleinere aanzet kiest, wordt de ruwheid kleiner (gladder oppervlak). Zie figuur 9.20b. De ruwheid wordt ook kleiner als je een beitel of een beitel-plaatje met een grotere neusradius (r) kiest. Zie figuur 9.20c.
Figuur 9.20 Effect van aanzet en neusradius op oppervlaktekwaliteit
De neusradius is de afronding op de punt van de wisselplaat. Deze is van invloed op de sterkte van de beitel en bepaalt samen met de aanzet de oppervlaktekwali-teit. Zie figuur 9.20.
De maximaal toelaatbare ruwheid die op de tekening staat bepaalt welke aanzet je kiest. Zie tabel 9.5.
a ruwheid met grote aanzet b ruwheid met kleine aanzet c invloed neusradius
14517_BW_TransferW H09.indd 2114517_BW_TransferW H09.indd 21 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N22
In de praktijk neem je voor de neusradius vaak twee keer de aanzet. Voor een aanzet van 0,2 mm/omw kies je dan een neusradius van 0,4 mm.
T A B E L 9 . 5 O P P E R V L A K T E R U W H E I D S W A A R D E RaA F H A N K E L I J K V A N f E N r
De vorm van een beitelplaatje heeft ook invloed op de oppervlakteruwheid van het gedraaide vlak. Een wiperplaatje heeft een speciale vorm waarmee je een lage ruw-heidswaarde kunt bereiken. Dat kan zelfs bij een grote aanzet. Zie figuur 9.21.
R m
ax
r ISOr Wiper R
max
Figuur 9.21 Oppervlakteruwheid met wiperplaatje
9.3.5 Snijsnelheid, toerental en standtijd
De snijsnelheid en het toerental zijn afhankelijk van het beitelmateriaal en het materiaal dat je wilt verspanen. Ook de standtijd van de beitel is belangrijk.
Snijsnelheid
De snijsnelheid vc is de afstand die de beitel snijdt per minuut. Deze snelheid wordt bij langsdraaien bepaald door de omtreksnelheid van het werkstuk op de plaats waar de beitel het materiaal verspaant. Zie figuur 9.22.
14517_BW_TransferW H09.indd 2214517_BW_TransferW H09.indd 22 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 23
f n
vc
a p
n
Figuur 9.22 Snijsnelheid vc, toerental n, snedediepte ap en aanzet fn bij het draaiproces
Toerental
Je kunt de snijsnelheid instellen door het toerental van de draaibank aan te pas-sen. Om aan de snijsnelheid te komen moet het werkstuk een aantal omwentelin-gen maken. Het aantal omwentelingen per tijdseenheid heet het toerental. Het toerental wordt aangeduid met de letter n en aangegeven in omwentelingen per minuut.
Standtijd
De standtijd is de zuivere productietijd van een beitel, voordat deze bot wordt. Voor beitels met hardmetalen plaatjes geldt een standtijd van 15 minuten. Dit wordt aangeduid met v15. Bij beitels van snelstaal gaan we uit van een standtijd van 60 minuten. De aanduiding is dan v60. In tabellen voor toelaatbare snijsnel-heden voor verschillende materialen worden deze waarden vermeld.
9.3.6 Bepalen snijsnelheid en toerental
Je kunt het verband tussen het toerental en de snijsnelheid berekenen of bepalen met grafieken. De snijsnelheid is afhankelijk van het materiaal van het product en het materiaal van de beitel. Ook het gebruik van koelvloeistof en de soort draaibewerking hebben invloed.
Snijsnelheid bepalen met tabellen
Bij de bepaling van de snijsnelheid ga je uit van de standtijd. Voor het draaien met snelstalen beitels is de standtijd 60 minuten. In tabel 9.6 zie je de snijsnelheid voor de verschillende metalen.
14517_BW_TransferW H09.indd 2314517_BW_TransferW H09.indd 23 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N24
T A B E L 9 . 6 R I C H T L I J N E N V O O R S N I J S N E L H E I D V 6 0 ( M / M I N )
B I J V E R S P A N E N M E T H S S - G E R E E D S C H A P
Bij gebruik van beitels met hardmetalen plaatjes is de snijsnelheid veel hoger. In de praktijk zoek je de snijsnelheid op in de tabellen van de leveranciers. Zie bij-voorbeeld tabel 9.7.
14517_BW_TransferW H09.indd 2414517_BW_TransferW H09.indd 24 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 25
TA
BE
L 9
.7
S
NI
JS
NE
LH
EI
D B
IJ D
RA
AI
EN
ME
T B
EK
LE
ED
HA
RD
ME
TA
AL
GE
RE
ED
SC
HA
P
ISO
Mat
eria
also
ort
Kw
alit
eit h
ardm
etaa
l (C
VD
bek
leed
)
TP
0500
TP
1500
TP
2500
TP
3500
TH
150
0T
M 2
000
TM
400
0A
anze
t f in
mm
/om
w b
ij sn
eded
iept
e a p =
2,5
mm
0,25
0,30
0,40
0,25
0,30
0,40
0,25
0,30
0,40
0,25
0,30
0,40
0,25
0,30
0,40
0,20
0,30
0,40
0,20
0,30
0,40
Snijs
nelh
eid
v c in
m/m
in
P
Zac
ht k
ools
tofs
taal
(≤ 4
50 N
/mm
2)89
582
068
576
570
561
561
054
545
044
541
536
5-
--
--
--
--
Aut
omat
enst
aal (
400
- 700
N/m
m2)
760
695
580
645
600
520
515
460
380
375
350
305
--
--
--
--
-
Nor
maa
l sta
al (4
50 -
550
N/m
m2)
625
575
480
535
495
430
425
380
315
310
290
255
--
--
--
--
-
Laa
ggel
egee
rd s
taal
( 550
- 70
0 N
/mm
2)53
549
041
045
542
037
036
532
527
026
525
021
5-
--
--
--
--
Ger
eeds
chap
staa
l (70
0 - 9
00 N
/mm
2)44
541
034
038
035
030
530
527
022
522
020
518
0-
--
--
--
--
Ger
eeds
chap
staa
l (90
0 - 1
200
N/m
m2)
390
360
300
335
310
270
265
240
195
195
180
160
--
--
--
--
-
HG
ehar
d st
aal (
≤ 12
00 N
/mm
2)-
--
--
--
--
--
-16
513
010
5-
--
--
-
M
RV
S A
(zac
ht)
--
--
--
410
335
265
--
--
--
340
280
230
275
225
185
RV
S A
-D (m
ediu
m b
ewer
kbaa
r)-
--
--
-32
026
521
0-
--
--
-27
022
018
021
517
514
5
RV
S A
-D (s
lech
t bew
erkb
aar)
--
--
--
265
215
170
--
--
--
220
180
150
175
145
120
RV
S A
-D (z
eer
moe
ilijk
bew
erkb
aar)
--
--
--
195
160
125
--
--
--
165
135
110
130
105
90
Aan
zet f
in m
m/o
mw
bij
sned
edie
pte
a p = 3
,0m
m
K
Gie
tijz
er (g
rijs
)0,
200,
400,
600,
200,
400,
600,
100,
250,
400,
200,
300,
45
Gie
tijz
er (s
mee
dbaa
r en
nod
ulai
r)34
030
027
534
030
027
5-
--
--
-
Gie
tijz
er (g
eleg
eerd
en
nodu
lair
)29
025
523
529
025
523
5-
--
--
-
Gie
tijz
er (h
oogg
eleg
eerd
)24
021
019
524
021
019
5-
--
--
-
N
Al-
lege
ring
en (l
aag
Si-g
ehal
te)
--
--
--
1560
1080
600
--
-
Al-
lege
ring
en (h
oog
Si-g
ehal
te)
--
--
--
1210
780
450
--
-
Cu-
lege
ring
en
--
--
--
980
820
600
--
-
S
Supe
rleg
erin
gen
(Dis
callo
y)-
--
--
--
--
5535
20
Supe
rleg
erin
gen
(Ste
llite
)-
--
--
--
--
4528
16
Supe
rleg
erin
gen
(Inc
onel
)-
--
--
--
--
3925
14
Tit
aanl
eger
inge
n -
--
--
--
--
9560
33
14517_BW_TransferW H09.indd 2514517_BW_TransferW H09.indd 25 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N26
Op de verticale as zie je de te verspanen materiaalsoorten aangegeven met de codes P t/m S. Deze code zie je op de horizontale as terug in de kwaliteit van het hardmetaal waarmee je kunt verspanen. De afgelezen snijsnelheid geldt voor een bepaalde snedediepte ap en aanzet f.
Toerental bepalen met een v-d-diagram
Je kunt voor het bepalen van het toerental ook gebruik maken van een v-d-dia-gram. Zie figuur 9.23. Je bepaalt eerst de snijsnelheid met een tabel. Zie tabel 9.7. Vervolgens bepaal je het toerental aan de hand van de diameter van het werkstuk.
1 000
10 16 25 40
630
500
400
315
200
125
100
80
63
40
10
m/min
50
160
250
31,5
draaimiddellijn
snijs
nelh
eid
(v)
63063 100 160 250 400 1 00012,5 20 31,5 8050 125 mm200 800315
d( )
12,5
16
20
25
2 50
0m
in1
6001
2501
000
800
630 50
040
031
5
250
200
1012
,5162025
31,540506380
100
125
160
toer
enta
ln)(
1-
Figuur 9.23 Dubbellogaritmisch v-d-diagram
14517_BW_TransferW H09.indd 2614517_BW_TransferW H09.indd 26 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 27
Voorbeeld
Gegeven:Snijsnelheid is 95 m/min. Diameter werkstuk is 180 mm.
Gevraagd:Bepaal het toerental met behulp van het v-d-diagram.
Oplossing:Trek vanuit draaidiameter 180 mm een lijn verticaal omhoog.Trek vanuit de waarde van de snijsnelheid 95 m/min een lijn horizontaal naar rechts.Op het snijpunt van deze lijnen lees je op de schuine lijn het toerental af:160 omw/min.
Het voordeel van een v-d-diagram is dat je snel het toerental kunt bepalen. Bij enkelstuksfabricage of bij kleine series is dit een goede methode.
Toerental berekenen met een formule
Als je een v-d-diagram gebruikt, levert dat een afgerond toerental op. Bij grotere series op CNC-machines gebruik je daarom geen v-d-diagram, maar bereken je het toerental. Daardoor weet je exact het maximaal toelaatbare toerental, bij een vastgestelde standtijd. Je kunt dan optimaal verspanen.
Je kunt het toerental berekenen met de volgende formule:
n = v · 1000
π · d
Met: – v = snijsnelheid in m/min; – d = middellijn werkstuk in mm; – n = toerental in min-1.
Je mag het berekende toerental niet overschrijden, omdat de toelaatbare snijsnel-heid dan te hoog wordt. Op de draaimachine stel je daarom altijd het dichtstbij-zijnde lagere toerental in.
14517_BW_TransferW H09.indd 2714517_BW_TransferW H09.indd 27 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N28
Voorbeeld
Gegeven:Je wilt een werkstuk van rond 80 mm draaien. De snijsnelheid voor het mate-riaal is 225 m/min.
Gevraagd:Bereken het toerental.
Oplossing:
n = 225 × 1000
π × 80
n = 895 min -1
9.4 Spannen van beitels
Om trillingen te voorkomen moet je een beitel zo kort mogelijk opspannen. Het punt waar de verspaning plaatsvindt moet daarom zo dicht mogelijk bij de beitel-houder liggen.
9.4.1 Beitelhouder
De beitelhouder neemt de verspaningskrachten van de beitel op. Er zijn verschil-lende soorten beitelhouders. De beitelhouder met snelwisselhouder wordt het meest gebruikt. Het voordeel daarvan is dat je meerdere houders kunt gebruiken, voorzien van verschillende beitels.
9.4.2 Instellen van de beitel
Bij het draaien moet de beitel op centerhoogte staan. Dat betekent dat de hoogte van de beitelpunt gelijk moet zijn aan de hoogte van de hartlijn van de hoofdas en het center in de losse kop. Zie figuur 9.24.Een snelwisselhouder kun je op centerhoogte stellen met de stelschroef. Als deze op hoogte staat kun je de stelschroef borgen. Ook kun je verschillende snelwissel-houders met beitels vooraf op hoogte afstellen. Hierdoor kun je tijdens het draai-en snel beitels wisselen.
14517_BW_TransferW H09.indd 2814517_BW_TransferW H09.indd 28 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 29
a controleren b instellen op centerhoogte
Figuur 9.24 Beitel op centerhoogte
Als een beitel niet op centerhoogte staat veranderen de vrijloophoek (α) en de spaanhoek (γ). Hierdoor veranderen ook de snijeigenschappen van het proces en worden de verspaningscondities slechter. Als de beitel onder de hartlijn staat is de spaanhoek (γ) te klein. Staat de beitel te hoog dan is de vrijloophoek (α) te klein. Zie figuur 9.25.
β
h
toename vrijloophoek
´γ
α´
α
β
γ
verminderingspaanhoek
β
h ´γ
α´
α
β
γ
toenamespaanhoek
verminderingvrijloophoek
a beitel onder hartlijn b beitel boven hartlijn
Figuur 9.25 Invloed hoogte beitelpunt op spaanhoek en vrijloophoek
9.5 Veiligheidsvoorzieningen op de conventionele draaimachine
Om veilig te kunnen werken heeft een draaimachine een aantal veiligheidsvoor-zieningen.
Nulspanningsbeveiliging
Als tijdens het draaien de spanning tijdelijk wegvalt, moet je daarna de nulspan-ningsbeveiliging van de machine opnieuw inschakelen. Daarmee voorkom je dat de machine direct gaat draaien als de spanning opnieuw wordt ingeschakeld.
14517_BW_TransferW H09.indd 2914517_BW_TransferW H09.indd 29 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N30
Noodstop
Met de noodstop kun je de machine volledig stilzetten. De noodstop moet tijdens het productieproces binnen handbereik zitten.
Beschermkap voor de klauwplaat
Je kunt de beschermkap niet over de klauwplaat trekken als de klauwplaatsleutel nog in de klauwplaat zit. Zie figuur 9.26. De draaibank kan nu niet worden inge-schakeld.
Figuur 9.26 Beschermkap voor klauwplaat
Beschermkap voor aanzet- en schroefas
Bij draaimachines worden de assen afgeschermd door een beschermkap. Deze kap voorkomt dat kledingstukken worden gegrepen door de assen.
14517_BW_TransferW H09.indd 3014517_BW_TransferW H09.indd 30 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
9 D R A A I E N 31
9.6 Kernpunten
– Het resultaat van het draaien is een cilindrisch werkstuk, waarbij het uit-gangsmateriaal meestal rond is.
– Een aantal belangrijke onderdelen van de draaimachine zijn:• frame;• vaste kop;• losse kop;• sledecombinatie met beitelhouder;• klauwplaat;• digitale uitlezing.
– Beitels met hardmetalen beitelplaatjes worden veel gebruikt tijdens het draai-proces. De keuze voor het juiste beitelplaatje doe je aan de hand van de genor-maliseerde ISO-codering.
– Het toerental en de aanzet zijn twee variabelen die je op de draaimachine moet instellen. Het toerental bepaal je met de snijsnelheid. De snijsnelheid en de aan-zet zijn gegevens die je van de beitelleverancier krijgt of uit een tabel haalt.
– De snijsnelheid vc is de afstand die de beitel snijdt per minuut. – De standtijd is de zuivere productietijd van een beitel, voordat deze bot wordt. – Je kunt het toerental berekenen met de volgende formule:
– n = v · 1000
π · d
Met:• v = snijsnelheid in m/min;• d = middellijn werkstuk in mm;• n = toerental in min-1.
– De aanzet is de snelheid waarmee de beitel langs het werkstuk beweegt. Een ander woord voor aanzet is voeding. Deze wordt aangeduid met de letter f en uitgedrukt in mm/omw.
– De snedediepte is de verplaatsing van de beitel loodrecht op de aanzet. De snedediepte wordt aangeduid met de letter a en uitgedrukt in mm.
– De vrijloophoek zorgt ervoor dat er minimaal contact is tussen de beitel en het product.
– De spaanhoek zorgt ervoor dat de spaan goed over het spaanvlak schuift. – De grote van de wighoek is afhankelijk van de spaanhoek en de vrijloophoek.
Hoe groter de wighoek, hoe sterker het verspaningsgereedschap is. – De intredehoek is de hoek tussen de hartlijn van het werkstuk en de snijkant
van de beitel. – Als een beitel niet op centerhoogte staat veranderen de vrijloophoek (α) en de
spaanhoek (γ).
14517_BW_TransferW H09.indd 3114517_BW_TransferW H09.indd 31 03-07-13 09:3303-07-13 09:33
V E R S P A N E N32
– Bij een negatieve snijplaatgeometrie wordt het snijplaatje onder een hoek in de wisselhouder geplaatst, zodat er toch een vrijloophoek ontstaat.
– De opspanning van een beitel is van belang in verband met de verspanings-krachten en de beitelhoeken.
– De ruwheid van het bewerkte oppervlak wordt bepaald door de aanzet en de neusradius van de beitel of het beitelplaatje.
– Veiligheidsvoorzieningen bij een draaimachine zijn:• nulspanningsbeveiliging;• noodstopbeschermkap voor klauwplaat;• beschermkap voor aanzet- en schroefas.
Verantwoording
Wij danken de volgende bedrijven, instanties en personen voor het beschikbaar stellen van illustraties:
K. Kort figuur 9.2; 9.3; 9.4; 9.6; 9.8; 9.9; 9.26mbongo / 123RF Stockfoto figuur 9.1Sandvik Benelux BV, Schiedam figuur 9.15; 9.17; 9.20; 9.22Schut Geometrische Meettechniek B.V., Groningen figuur 9.17Secotools Benelux N.V. Gorinchem tabel 9.2VDH Machines & Gereedschappen BV, Utrecht figuur 9.5
14517_BW_TransferW H09.indd 3214517_BW_TransferW H09.indd 32 03-07-13 09:3303-07-13 09:33