Arten von Bearbeitungsverfahren: Welches ist das Richtige für Sie?

Arten von Bearbeitungsvorgängen

Im Allgemeinen gibt es zwei Haupttypen von Bearbeitungsvorgängen: konventionelle und nichtkonventionelle. Jede Hauptkategorie verfügt über weitere Untertypen von Bearbeitungsprozessen, abhängig von den erforderlichen Spezifikationen des Endprodukts. Nachfolgend sind diese Bearbeitungsvorgänge im Detail aufgeführt:

Konventionelle Bearbeitungsprozesse

Bei diesen traditionellen Fertigungsverfahren kommt es zum direkten Kontakt des Schneidwerkzeugs mit dem Werkstück, um unerwünschte Materialien zu entfernen. Zu den Arten von Bearbeitungsprozessen in dieser Kategorie gehören:

Fräsen

Fräsbearbeitung ist ein flexibler Prozess, der rotierende Mehrpunkt-Schneidwerkzeuge nutzt, um überschüssiges Material von einem Werkstück zu entfernen. Sie müssen das Werkstück auf einem Arbeitstisch befestigen, der es an die Richtung des Rotationsfräsers anpasst.

Die CNC-Fräsmaschinen führen das Werkstück dem Fräser üblicherweise in der gleichen Richtung zu, in der sich die Fräswerkzeuge drehen. Eine Vertikalfräsmaschine schneidet Material schneller und effizienter als Horizontalfräsen.

Darüber hinaus ist das Fräsen ein komplexer Bearbeitungsprozess, der unterschiedliche Spezialfräser für die Bearbeitung der Werkstücke erfordert. AT-Machining bietet 3- und 5-Achsen-CNC-Fräsdienstleistungen an und liefert Toleranzen von etwa 0.02 mm bei Frästeilen.

Drehung

Drehbearbeitung schneidet mit einem stationären Schneidwerkzeug überschüssiges Material vom Außendurchmesser eines rotierenden Werkstücks ab. Das Schneidwerkzeug trägt Material entlang zweier Bewegungsachsen ab, während die Drehmaschine das Werkstück dreht.

Sie können das Schneidwerkzeug in verschiedenen Winkeln positionieren, um gleichmäßige Schnitte mit präziser Tiefe und Breite zu erzielen. Durch den Drehprozess entstehen achsensymmetrische Bauteile mit konturierten Flächen, Löchern, Durchmesserstufen, Verjüngungen und Nuten.

Eine herkömmliche Drehmaschine eignet sich für die manuelle Bearbeitung, erfordert jedoch Aufsicht, während eine CNC-Drehmaschine automatisch arbeitet. Noch wichtiger ist, dass sich der Drehprozess ideal für die Bearbeitung von Innen- und Außenteilen eignet. „Planen“ ist die Bezeichnung für die Drehbearbeitung, die an der Außenseite eines Teils durchgeführt wird, während „Bohren“ die Bezeichnung für Bearbeitungen ist, die im Inneren des Werkstücks durchgeführt werden.

Bohren

Bohren ist ein Bearbeitungsprozess, bei dem Mehrpunktbearbeitungswerkzeuge wie Bohrer eingesetzt werden, um zylindrische Löcher in massiven Werkstücken zu erzeugen. Die bei diesem Verfahren verwendeten Bohrer verfügen über zwei spiralförmige Kanäle oder Rillen, die die Späne oder Späne aus dem runden Loch entfernen, während der Bohrer in das Material eindringt. Zu den verschiedenen Bohrwerkzeugen gehören Bohrmaschinen, Bohrmaschinen, Schraubmaschinenbohrmaschinen, Anbohrmaschinen und Spannreibahlen.

Dem Bohren gehen Prozesse wie Bohren, Gewindeschneiden oder Reiben voraus, um Gewindelöcher herzustellen oder die Abmessungen eines Lochs auf eine akzeptable Toleranz anzupassen. Darüber hinaus erleichtern diese von den Bohrern erzeugten Löcher die einfache Montage von Teilen. Daher ist dieser Prozess einer der wichtigsten Bearbeitungsvorgänge in der Teilefertigung.

Hobel

Das Hobeln eignet sich für die Bearbeitung großer ebener Flächen, insbesondere für solche, die Endbearbeitungsmethoden wie Schaben erfordern. Ebenso können Sie Kleinteile zur gleichzeitigen Planung in einer Vorrichtung anordnen, um die Bearbeitungskosten zu senken.

Sägen

Bei diesem Bearbeitungsvorgang werden Trennmaschinen verwendet, um kürzere Längen aus extrudierten Formen und anderen Materialarten herzustellen. Produktingenieure verwenden zum Sägen verschiedene Trennmaschinen, darunter Schleifradsägen, Motorsägen und Kreissägen.

Die Art des verwendeten Materials beeinflusst oft die Sägegeschwindigkeit beim Sägen. Beispielsweise ist eine Schnittgeschwindigkeit von 1000 fpm oder mehr ideal für die Bearbeitung weicherer Materialien wie Aluminiumlegierungen. Für bestimmte Hochtemperaturlegierungen wie Titan oder Wolfram eignet sich hingegen eine langsamere Schnittgeschwindigkeit von 30 Fuß pro Minute.

Anstich

Bei diesem Vorgang werden mit einer Räumnadel quadratische Löcher, Keilnuten, Keilnuten und andere Formen im Werkstück erzeugt. Eine Raspel hat mehrere, gut platzierte Zähne hintereinander, von denen jeder etwas größer ist als der vorherige. Allerdings hat eine Räumnadel ungleichmäßige Zähne, was sie von einer Feile mit gleichmäßig großen Zähnen unterscheidet. Zu den Räumarten gehören: Stoßräumen und Zugräumen.

Für das Stoßräumen eignen sich nur vertikale Pressmaschinen, für das Zugräumen eignen sich hingegen vertikale oder horizontale Maschinen. Beachten Sie, dass eine Räumnadel mehrere Schnitte mit zunehmender Tiefe ausführt, wenn sie über eine Oberfläche oder ein vorbereitetes Führungsloch geschoben oder gezogen wird.

Darüber hinaus bestimmt die Festigkeit des Materials die Schnittgeschwindigkeit einer Räumnadel. Beispielsweise erfordern Metalle mit höherer Festigkeit Schnittgeschwindigkeiten von nur 5 Fuß pro Minute. Im Vergleich dazu erfordern weichere Metalle eine Schnittgeschwindigkeit von etwa 50 Fuß pro Minute.

Schleifen

Schleifen ist ein weiterer Bearbeitungsprozess, der zur Verbesserung der physikalischen Eigenschaften bearbeiteter Teile geeignet ist. Es glättet die Oberflächen von Teilen und verschärft deren Toleranz. Durch diesen Prozess entstehen Teile mit ähnlichen Oberflächen, Größen und Formen. Es ist die erste Phase weiterer Endbearbeitungsvorgänge, einschließlich Superfinishen, Honen und Läppen.

Es gibt jedoch zwei Hauptmühlen, die die Hersteller verwenden. Dabei handelt es sich um Rundschleifmaschinen und Flächenschleifmaschinen. Der Zylinderschleifer extrahiert Material aus einer zylindrischen Form, während der Flächenschleifer eine kleine Menge von flachen Oberflächen bearbeiteter Teile abschneidet.

Unkonventionelle Bearbeitungsprozesse

Bei dem unkonventionellen Präzisionsbearbeitungsprozess wird Material von Werkstücken abgetragen, ohne unbedingt direkten Kontakt mit den Werkstücken zu haben. Hier sind die verschiedenen nichtkonventionellen Bearbeitungsverfahren:

Chemische Bearbeitung

Bei der chemischen Bearbeitung wird ein Werkstück in einen mit Ätzmittel (chemischer Lösung) gefüllten Tank getaucht. Die chemische Lösung für diesen Bearbeitungsprozess enthält starke chemische Säuren, die mit Metallen reagieren. Durch das Eintauchen des Metalls in Verzauberung wird das Metall gleichmäßig vom Werkstück gelöst. Dieser Prozess erfordert jedoch ein Werkstück, einen Tank, einen Rührer und eine Heizspule, um den chemischen Bearbeitungsprozess erfolgreich durchzuführen.

Darüber hinaus eignet sich diese Technik zur Herstellung harter, spröder und anderer schwer zerspanbarer Materialien. Der Werkzeugprozess verfügt über eine hohe Materialabtragsrate, die Zeit spart und gratfreie Teile erzeugt. Noch wichtiger ist, dass es nicht teuer ist.

Funkenerosion (EDM)

Elektroerosionsbearbeitung Bei der Funkenbearbeitung wird mittels elektrischer Lichtbogenentladung Material von einem Werkstück entfernt. Es ist das perfekte Bearbeitungsverfahren für verzugsanfällige Materialien, da kein direkter Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück erforderlich ist. Allerdings ist es für elektrisch leitende Grundmaterialien geeignet, was seine Anwendung auf Eisenlegierungen beschränkt.

Darüber hinaus eignet sich EDM ideal für die Bearbeitung komplexer geometrischer Formen und enger Toleranzbereiche. Mit dem EDM-Verfahren bearbeitete Teile erfordern trotz der langsamen Materialabtragsrate wenig oder gar kein Polieren. Der Bearbeitungsprozess ist kostengünstig und vorteilhaft für die Prototypenherstellung und die Fertigung kleiner Stückzahlen.

Elektrochemische Bearbeitung (ECM)

ECM oder umgekehrtes Galvanisieren ähnelt der elektrischen Entladungsbearbeitung. Es schneidet überschüssiges Material von einem Werkstück ab, indem es einen hohen Strom zwischen einer leitfähigen Flüssigkeit und Elektroden leitet.

ECM unterscheidet sich von EDM dadurch, dass es keine Funken erzeugt oder thermische Spannungen überträgt. ECM hat eine hohe Materialabtragsrate, erzeugt gratfreie Löcher und sorgt für eine hochwertige Spiegeloberfläche.

Darüber hinaus ist ECM ein vielseitiger Bearbeitungsprozess, der sich für die Bearbeitung extrem harter Metalle und Legierungen wie Rheniumlegierungen, Titanaluminide, Kobalt und Hochnickel eignet. Es erzeugt tiefe Löcher, kleine Größen und ungewöhnlich geformte Winkel. Aufgrund der hohen Anschaffungskosten für die Installation elektrochemischer Maschinen eignet sich ECM perfekt für die Produktion in großem Maßstab.

Laserstrahlbearbeitung (LBM)

Die Laserstrahlbearbeitung nutzt einen Laserstrahl und Wärmeenergie, um Material von Werkstücken abzutragen. Es ist für den Einsatz in Schneid- und Bohrprozessen geeignet. Außerdem eignet es sich ideal zum Gravieren oder Teilschneiden, Widerstandsbeschneiden, Stanzen und Beschneiden von Stahlmetallen. Es kann komplexe Geometrien schneiden und winzige Löcher in harte Materialien bohren.

LBM ermöglicht aufgrund seiner schnellen Schnittgeschwindigkeit und der Fähigkeit, flache Winkel zu bearbeiten, eine einfache Automatisierung komplexer Schnittmuster. Da es sich um ein berührungsloses Verfahren handelt, treten keine Bruch- und Werkzeugverschleißfälle auf.

Elektronische Strahlbearbeitung (EBM)

Bei diesem Bearbeitungsprozess werden Elektronen auf einen kleinen Punkt auf einem Metall konzentriert. Es eignet sich für die Bearbeitung sehr harter Materialien, die mit herkömmlichen Bearbeitungsprozessen nicht kompatibel sind. Darüber hinaus erfordert es aufgrund der geringen Werkzeugausstattung geringe Rüstkosten. Es eignet sich perfekt für die Mikrobearbeitung und kann winzige Löcher mit großer Genauigkeit bearbeiten, da es keine geometrischen Einschränkungen gibt.

Schleifstrahlbearbeitung

Bei der Schleifstrahlbearbeitung wird ein Hochgeschwindigkeitsstrahl von Schleifpartikeln verwendet, der wiederholt auf ein Werkstück trifft und so winzige Materialstückchen von der Oberfläche entfernt. Während das Schleifmittel das Material abträgt, entfernt der Strahl die gelösten Rückstände und setzt eine frische Oberfläche dem Aufprall der Schleifpartikel aus.

Dieser Bearbeitungsvorgang bietet eine hohe Flexibilität und ist damit im Vergleich zu anderen Verfahren im Vorteil. Der bei der Strahlbearbeitung verwendete Schlauch ermöglicht die Förderung von Schleifmaterial zu bevorzugten Stellen des Werkstücks. Es ermöglicht die Bearbeitung von Teilen, die mit anderen Bearbeitungsmethoden normalerweise nicht zugänglich sind.

Die Schleifstrahlbearbeitung verursacht nur minimale Wärme, was zu einer geringen bis gar keinen Verformung der mit dieser Technik bearbeiteten Teile führt. Darüber hinaus eignet es sich zum Gravieren dauerhafter Markierungen auf Materialien und zum Entfernen von Trennfugen bei Spritzgussteilen. Es eignet sich perfekt zum Entgraten von Kunststoffen, zum Schneiden von Metallfolien und zur Herstellung starker Legierungen.

Ultraschallbearbeitung

Bei der Ultraschallbearbeitung werden Schwingungen mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz verwendet, um Material von der Oberfläche von Werkstücken abzutrennen. Es entsteht in einer Lösung, die Wasser und feine Schleifpartikel enthält und eine halbflüssige Mischung bildet. Die Korngrößen der Partikel liegen häufig zwischen 100 und 1000.

Darüber hinaus nutzt der Ultraschallbearbeitungsprozess kleinere Korngrößen in großen Mengen und geringer Hitze, um eine glatte Oberflächenbearbeitung zu erzielen. Der Ultraschallbearbeitungsvorgang eignet sich perfekt zum Schneiden spröder Materialien. Darüber hinaus ermöglicht die Vibrationsbewegung der Ultraschallbearbeitung die einfache Erstellung von Lochformen.

Vergleich zwischen konventioneller und nichtkonventioneller Bearbeitung

In diesem Abschnitt werden die Unterschiede zwischen den Bearbeitungsoperationstypen erläutert. Nachfolgend sind einige dieser Unterschiede aufgeführt:

Kompatibles Material

Die bei der konventionellen Bearbeitung verwendeten Materialien sollten nicht härter sein als der Werkzeugschneider. Es eignet sich für die Bearbeitung weicherer Materialien wie Aluminium 6061, Blei, Weichstahl, Zinn und Messing. Im Gegensatz dazu schneidet das unkonventionelle Bearbeitungsverfahren jedes Material unabhängig von seiner Härte durch. Es eignet sich perfekt für die Bearbeitung von Materialien, die sehr hart und spröde sind.

Anforderungen an physische Werkzeuge

Ein physisches Schneidwerkzeug berührt das Werkstück direkt, um bei der konventionellen Bearbeitung Schnitte zu liefern. Der ständige Kontakt des Werkzeugs mit dem Werkstück verringert jedoch die Lebensdauer des Werkzeugs. Andererseits ist ein Schneidwerkzeug bei der nichtkonventionellen Bearbeitung keine entscheidende Voraussetzung.

Bevorzugte Oberflächenbeschaffenheit

Beim konventionellen Bearbeitungsprozess entstehen bearbeitete Produkte, die weniger genau und präzise sind als solche, die mit unkonventionellen Methoden bearbeitet werden. Mittlerweile bieten unkonventionelle Bearbeitungen eine hohe Genauigkeit und Präzision, die die Herstellung von Produkten mit hervorragender Oberflächengüte ermöglichen.

Genauigkeit

Beim herkömmlichen Bearbeitungsprozess entstehen Späne, die bei Ansammlung zu einer Ablenkung des Schneidwerkzeugpfads führen können. Dadurch verringert sich die Genauigkeit des Bearbeitungsprozesses. Im Gegensatz dazu nutzen Hersteller häufig unkonventionelle Bearbeitungsverfahren, um Produkte mit genaueren Merkmalen zu erhalten.

Bearbeitungsgeschwindigkeit

Die herkömmlichen Bearbeitungsmethoden sind langsamer als die nichtkonventionellen Methoden. Ersteres umfasst Prozesse wie Drehen und Fräsen, die länger dauern, während letzteres in Sekunden erfolgt. Darüber hinaus verursacht der Kontakt zwischen Werkstück und Werkzeug Reibung, die für die langsame Bearbeitungsgeschwindigkeit bei herkömmlichen Bearbeitungsprozessen verantwortlich ist.

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