Wat is een CNC-draaibank? Hoe werkt deze, welke soorten zijn er en waarvoor wordt deze gebruikt?

Wat is een CNC-draaibank?

Een CNC-draaibank is een computergestuurde werktuigmachine die wordt gebruikt voor het vervaardigen van ronde of cilindrische onderdelen met een hoge nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Tijdens het bewerken draait het werkstuk in een spil, terwijl een snijgereedschap materiaal van het oppervlak verwijdert. CNC staat voor Computer Numerical Control, wat betekent dat de machine geprogrammeerde instructies volgt in plaats van volledig op handmatige bediening te vertrouwen.

CNC-draaibanken worden op grote schaal gebruikt voor de productie van assen, bussen, pennen, hulzen, onderdelen met schroefdraad, koppelingen en andere roterende onderdelen. Ze kunnen aluminium, roestvrij staal, koolstofstaal, messing, koper, titanium en technische kunststoffen bewerken, zoals POM, PTFE, nylon, en PEEK. Omdat elke bewerkingscyclus consistent kan worden herhaald, is CNC-draaien geschikt voor prototypes, kleine series en massaproductie.

Hoe werkt een CNC-draaibank?

Het basisprincipe van een CNC-draaibank is relatief eenvoudig. Een werkstuk wordt in een klauwplaat of spantang geklemd en met een geregelde snelheid rondgedraaid. Een stilstaand snijgereedschap beweegt langs de lengte of over de diameter van het draaiende werkstuk. Wanneer het gereedschap het werkstuk raakt, verwijdert het spanen en creëert het de gewenste vorm.

Voordat met de bewerking wordt begonnen, wordt het ontwerp van het werkstuk doorgaans in CAD-software gemaakt. Vervolgens kan CAM-software worden gebruikt om gereedschapspaden en CNC-code te genereren. Het programma regelt belangrijke parameters zoals spiltoerental, voedingssnelheid, snijdiepte, gereedschapspositie en gereedschapswisselingen. Een operator stelt de machine in, installeert de gereedschappen, laadt het materiaal, stelt de werkstukverschuiving in en controleert het programma voordat de productie van start gaat.

Zodra de instellingen zijn gecontroleerd, voert de CNC-draaibank de geprogrammeerde bewerkingen automatisch uit. De nauwkeurigheid hangt echter nog steeds af van geschikt gereedschap, een stevige werkstukopspanning, stabiele snijparameters, de staat van de machine, het gedrag van het materiaal en een doeltreffende controle.

Belangrijkste onderdelen van een CNC-draaibank

Een CNC-draaibank bevat verschillende belangrijke systemen die tijdens het verspanen samenwerken:

• Spil: Draait het werkstuk met de geprogrammeerde snelheid.
• Chuck of spantang: Houdt de grondstof op zijn plaats en helpt slingering en vervorming tegen te gaan.
• Geschutskoepel: Geschikt voor draaigereedschap, boorstangen, boren en groefgereedschap.
• Achterbank: Geschikt voor lange werkstukken of voor het vasthouden van boren en ruimers.
• Assen en geleidingen: Beweeg gereedschappen nauwkeurig. Bij standaarddraaibanken wordt gebruikgemaakt van radiale verplaatsing langs de X-as en longitudinale verplaatsing langs de Z-as.
• Controller: Coördineert de spil, de assen, het gereedschap, het koelmiddel en de bewerkingscyclus.
• Koelvloeistof- en spanensysteem: Regelt de warmte, smeert het snijgebied en voert spanen af.

Veelvoorkomende bewerkingen op een CNC-draaibank

CNC-draaibanken kunnen veel meer dan alleen het verspanen van de buitendiameter. Bij het vlakdraaien wordt materiaal van het uiteinde van een werkstuk verwijderd om een vlak referentieoppervlak te creëren. Bij rechtdraaien wordt de buitendiameter verkleind, terwijl bij conisch draaien een conisch oppervlak wordt verkregen. Bij opboren wordt een bestaande inwendige boring vergroot of afgewerkt, en bij boren wordt een boring langs de rotatieas gemaakt.

Andere bewerkingen zijn onder meer groefdraaien, afsteken, kartelen, ruimen en het snijden van inwendige of uitwendige schroefdraad. Met aangedreven gereedschappen en extra assen kunnen geavanceerde draaicentra ook excentrisch boren, sleuven frezen, dwarsgaten bewerken en lichte freesbewerkingen uitvoeren. Dit kan het aantal opspanningen verminderen.

Soorten CNC-draaibanken

Een eenvoudige CNC-draaibank met twee assen maakt gebruik van bewegingen langs de X- en Z-as en is geschikt voor onderdelen met overwegend concentrische kenmerken. Een CNC-draaicentrum kan worden uitgerust met aangedreven gereedschappen, een subspil, extra assen, een staafaanvoer of een opvangbak voor onderdelen.

Draaibanken van het Zwitserse type zijn ontworpen voor kleine, lange of slanke werkstukken. Een geleidingsbus ondersteunt het materiaal dicht bij de snijzone, waardoor doorbuiging wordt beperkt.

Machines met twee spindels kunnen een werkstuk van de hoofdspil naar een hulpspil verplaatsen en de achterzijde bewerken zonder dat handmatig herpositioneren nodig is. De keuze van de machine hangt af van de geometrie, de diameter, de lengte-diameterverhouding, de tolerantie, het productievolume en de secundaire kenmerken.

CNC-draaibank versus handmatige draaibank

Bij een handbediende draaibank is de operator in hoge mate verantwoordelijk voor het aansturen van de gereedschapsbewegingen, de instellingen van de spil en de bewerkingsvolgorde. Dit kan handig zijn voor eenvoudige reparaties, unieke onderdelen en basistaken in de werkplaats. Een CNC-draaibank volgt een opgeslagen programma, waardoor het eenvoudiger is om hetzelfde gereedschapspad bij meerdere onderdelen te herhalen.

CNC-bewerking zorgt voor meer consistentie en een hogere productiviteit bij herhalingsopdrachten. Hiermee kunnen ook profielen worden vervaardigd die met de hand moeilijk te reproduceren zijn. Toch vereist het programmering, instelling, gereedschap en procescontrole. Een handmatige draaibank kan voordelig zijn voor een eenvoudig, eenmalig onderdeel, terwijl CNC-draaien over het algemeen beter geschikt is voor productie met nauwe toleranties of herhalingsproductie.

CNC-draaibank versus CNC-freesmachine

Het belangrijkste verschil zit hem in welk onderdeel draait. Bij een CNC-draaibank draait het werkstuk terwijl het snijgereedschap beweegt. Bij een CNC-freesmachine draait het snijgereedschap, terwijl het werkstuk doorgaans op een tafel of in een opspanning is bevestigd.

Draaibanken zijn het meest efficiënt voor onderdelen die rond een centrale as worden vervaardigd, zoals assen, bussen, pennen, rollen en schroefdraadfittingen. Freesmachines zijn beter geschikt voor vlakke oppervlakken, uitsparingen, groeven, gatenpatronen, beugels, behuizingen en complexe vrije-vormoppervlakken.

Voor sommige onderdelen zijn beide bewerkingen nodig. Een frees-draaicentrum of een draaicentrum met aangedreven gereedschappen kan in één opspanning talrijke draai- en freesbewerkingen uitvoeren.

Voordelen van CNC-draaibanken

Het belangrijkste voordeel van een CNC-draaibank is de herhaalbare productie. Dankzij een stabiel proces kan de geprogrammeerde geometrie met minimale afwijkingen worden gereproduceerd, terwijl tegelijkertijd efficiënte materiaalafname en een nauwkeurige controle van de concentriciteit, diameter en axiale afmetingen worden gewaarborgd.

Automatisering zorgt ervoor dat cycli met meerdere bewerkingen efficiënter verlopen. Staaftoevoersystemen, robotgeladen bewerkingen, gereedschapsbewaking en automatische inspectie maken productie in grote volumes mogelijk, terwijl het kleinere aantal instellingen het aantal handmatige fouten tussen kritieke bewerkingsstappen vermindert.

Deze voordelen maken expertise op het gebied van productie echter niet overbodig. Dunne wanden kunnen onder de druk van de spaninrichting vervormen, lange werkstukken kunnen gaan trillen en sommige materialen genereren warmte of produceren moeilijk te verspanen spanen. Bij het ontwikkelen van het proces moeten ingenieurs rekening houden met de werkstukopspanning, de geometrie van het gereedschap, de snijparameters, de koelvloeistof en de inspectie-eisen.

Tien toonaangevende wereldwijde fabrikanten van CNC-draaibanken

De volgende merken zijn niet uitsluitend op basis van hun omzet gerangschikt. Bij het opstellen van de lijst is rekening gehouden met de bedrijfsgeschiedenis, het productassortiment op het gebied van CNC-draaibanken, de bewerkingstechnologie, de naamsbekendheid en de wereldwijde servicemogelijkheden.

1. DMG MORI

DMG MORI opereert via een netwerk van management- en productiefaciliteiten in Tokio (Japan) en Bielefeld (Duitsland). De Japanse technische traditie is afkomstig van Mori Seiki, dat in 1948 door de drie broers Mori werd opgericht, terwijl de Duitse wortels teruggaan tot Gildemeister, dat in 1870 werd gesticht. Het bedrijf levert universele CNC-draaibanken, productiedraaimachines en draai-freescentra voor de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de energiesector en complexe precisiebewerkingen. Tot de belangrijkste troeven behoren een uitgebreid productassortiment, geavanceerde multitaskingmogelijkheden en geïntegreerde oplossingen voor automatisering en digitale productie.

2. Yamazaki Mazak

Mazak werd in 1919 door Sadakichi Yamazaki opgericht in Nagoya, Japan. Het huidige hoofdkantoor is gevestigd in Oguchi, in de prefectuur Aichi. De QUICK TURN-serie is geschikt voor algemeen CNC-draaien, terwijl de INTEGREX-serie draaien, frezen en meerassige bewerking combineert in één platform. Mazak-machines staan bekend om het gebruiksvriendelijke MAZATROL-besturingssysteem, een uitgebreid modellengamma en de mogelijkheid om het aantal instellingen voor complexe onderdelen te verminderen.

3. Okuma

Okuma werd in 1898 door Eiichi Okuma opgericht in Nagoya, Japan. Het wereldwijde hoofdkantoor is tegenwoordig gevestigd in Oguchi, in de prefectuur Aichi. Het bedrijf ontwikkelt machineconstructies, servosystemen en OSP CNC-besturingen in eigen beheer, waardoor het beschikt over sterke integratiemogelijkheden op het gebied van hardware en software. De LB-, GENOS- en MULTUS-series leggen de nadruk op structurele stijfheid, thermische stabiliteit en consistente bewerkingsnauwkeurigheid. Deze machines zijn geschikt voor ascomponenten, zware verspaningswerkzaamheden en uiterst nauwkeurige draai- en freesbewerkingen.

4. Haas Automation

Haas Automation werd in 1983 opgericht door Gene Haas. Het hoofdkantoor en de belangrijkste productiefaciliteit zijn gevestigd in Oxnard, Californië, VS. De ST-serie omvat standaard draaimachines, machines met Y-as-bewerking, configuraties met grote boring en modellen met een lang bed, terwijl de DS-serie bewerking met dubbele spil ondersteunt. Haas-machines kenmerken zich door een gebruiksvriendelijk besturingssysteem, eenvoudige machineconfiguraties en relatief beheersbare investeringskosten. Ze worden op grote schaal gebruikt door kleine en middelgrote machinewerkplaatsen voor de productie van algemene onderdelen.

5. DN Solutions

DN Solutions is een Zuid-Koreaanse fabrikant van werktuigmachines. De activiteiten op het gebied van werktuigmachines gingen van start met de voltooiing van de werktuigmachinefabriek van Daewoo Heavy Industries in 1976; het bedrijf heeft dan ook geen enkele individuele oprichter. De productfamilies PUMA en Lynx omvatten compacte draaibanken, draaicentra met Y-as, zware draaibanken, machines met dubbele spil en draai-freescentra. De belangrijkste sterke punten van het bedrijf zijn het brede productaanbod, de stabiele verspaningsprestaties en het vermogen om een evenwicht te vinden tussen investeringen in apparatuur en productie-efficiëntie.

6. INDEX / TRAUB

INDEX werd in 1914 in Duitsland opgericht door Hermann Hahn. Het hoofdkantoor van de groep is momenteel gevestigd in Esslingen. Het bedrijf is gespecialiseerd in de productie van automatische draaibanken, meerassige machines, Zwitserse draaibanken en geavanceerde draai-freescentra. Machines van INDEX en TRAUB maken gebruik van meerdere revolverkoppen en spindels voor gelijktijdige bewerking, waardoor de productiecyclustijden worden verkort. Ze zijn bijzonder geschikt voor de massaproductie van onderdelen voor de automobielindustrie, hydraulische componenten, connectoren en complexe precisieonderdelen.

7. Nakamura-Tome

Nakamura-Tome werd in 1949 in Kanazawa, Japan, opgericht door Tomeo Nakamura en zijn vrouw. Het bedrijf produceert voornamelijk CNC-draaibanken met dubbele spil, dubbele revolverkop en multitasking-functies. De machines zijn ontworpen om draaien, frezen, boren en tandwielbewerking in één enkele opspanning uit te voeren. Dankzij de hoge mate van procesintegratie worden machineoverdrachten, herhaalde positioneringsfouten en wachttijden voor werk in uitvoering tot een minimum beperkt.

8. Citizen Machinery

Citizen Machinery is voortgekomen uit de activiteiten van Citizen op het gebied van precisiemachines en is in 2011 gefuseerd met de Miyano-organisatie. Het bedrijf kan daarom niet aan één oprichter worden toegeschreven; het bedrijf Miyano werd in 1929 opgericht door Toshimori Miyano. De Cincom-serie richt zich op automatisch draaien volgens het Zwitserse type, terwijl de Miyano-serie voornamelijk bestaat uit draaibanken met vaste spilkop. Deze machines zijn geschikt voor de snelle productie van medische componenten, elektronische connectoren, kleine auto-onderdelen en slanke ascomponenten.

9. Tsugami

De technische oorsprong van Tsugami gaat terug tot het onderzoek naar kalibratieblokken dat oprichter Taisuke Tsugami in 1923 verrichtte. Het bedrijf werd in 1937 officieel opgericht in Nagaoka, in de prefectuur Niigata, Japan. Het productassortiment omvat automatische precisiedraaibanken, Zwitserse draaibanken, revolverdraaibanken en draaicentra. Tsugami legt de nadruk op thermische verplaatsingscontrole, machinestijfheid en precisie bij het bewerken van onderdelen met een kleine diameter. De machines worden veelvuldig gebruikt voor onderdelen in de automobielindustrie, de medische sector, de optische industrie en de precisie-elektronica.

10. EMAG

De oorsprong van EMAG ligt bij een ijzergieterij en machinebouwbedrijf dat in 1867 in Bautzen, Saksen (Duitsland), werd opgericht. In de officiële geschiedenis wordt geen enkele oprichter genoemd. Het bedrijf heeft tegenwoordig zijn hoofdkantoor in Salach (Duitsland) en staat bekend om zijn verticale omgekeerde draaibanken en pick-up-spiltechnologie. EMAG-machines maken gebruik van de spil voor het automatisch laden en lossen en kunnen draaien, boren, frezen, slijpen en tandwielbewerking integreren. Ze zijn bijzonder geschikt voor de geautomatiseerde productie van tandwielen, remschijven, wielnaven en aandrijflijncomponenten voor de automobielindustrie.

Typische toepassingen van CNC-draaibanken

CNC-draaibanken worden ingezet in de automobielindustrie, de lucht- en ruimtevaart, de medische sector, de elektronica, de energiesector, de robotica en de industriële productie. Tot de typische producten behoren assen, hydraulische koppelingen, klephuizen, bevestigingsmiddelen, afstandhouders, poelies, spuitmonden, connectoren en onderdelen voor chirurgische instrumenten.

Dit proces is met name nuttig wanneer een onderdeel concentrische diameters, schouders, groeven, boringen of schroefdraad bevat. Het is geschikt voor zowel prototypes als serieproductie, mits de machine en het kwaliteitsplan aansluiten bij het project.

Een autofabrikant kan bijvoorbeeld gebruikmaken van CNC-draaien voor de productie van transmissieassen, schroefdraadfittingen en onderdelen voor de ophanging. In de lucht- en ruimtevaartindustrie worden CNC-draaibanken ingezet voor lichtgewicht aluminium onderdelen, titanium bevestigingsmiddelen en precisiehydraulische componenten. Fabrikanten van medische apparatuur maken gebruik van CNC-draaien voor kleine onderdelen van roestvrij staal en titanium die nauwkeurige afmetingen en een constante oppervlaktekwaliteit vereisen.

Welke materialen kunnen met CNC-draaibanken worden bewerkt?

CNC-draaibanken kunnen een breed scala aan metalen en kunststoffen bewerken. Aluminium wordt veel gebruikt omdat het licht van gewicht, corrosiebestendig en relatief eenvoudig te bewerken is. Roestvrij staal biedt een hogere sterkte en corrosiebestendigheid, maar vereist doorgaans lagere snijsnelheden en een zorgvuldiger keuze van het gereedschap.

Koolstofstaal en gelegeerd staal worden vaak gekozen voor assen, tandwielen, bevestigingsmiddelen en dragende onderdelen. Messing en koper worden gebruikt voor elektrische connectoren, kleppen, fittingen en onderdelen voor warmtebeheer. Titanium is geschikt voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart en de medische sector, maar brengt uitdagingen met zich mee op het gebied van warmteconcentratie en slijtage van gereedschap.

Technische kunststoffen zoals POM, nylon, PTFE, PEEK en UHMW-PE kunnen ook worden gedraaid. Vanwege hun lagere stijfheid en afwijkende thermische eigenschappen zijn hiervoor geschikte snijgereedschappen, geregelde klemkrachten en zorgvuldig gekozen bewerkingsparameters nodig.

Wanneer is een CNC-draaibank nodig?

Een CNC-draaibank is nodig wanneer een onderdeel voornamelijk rond een rotatieas is ontworpen en een nauwkeurige regeling van de diameter, rondheid, concentriciteit en oppervlakteafwerking vereist. Typische onderdelen zijn assen, hulzen, flenzen, schroefdraadfittingen, zuigers, klepschuiven en schijfvormige onderdelen.

• Voor rotatiesymmetrische onderdelen: CNC-draaibanken bewerken op efficiënte wijze buitendiameters, binnenboringen, kopvlakken, conussen, bogen, groeven en schroefdraden die rond een centrale as zijn aangebracht.
• Voor strenge tolerantie-eisen: Lagerconstructies, afdichtingsvlakken en diameters met nauwe toleranties vereisen een betrouwbare controle van de afmetingen, rondheid, cilindrischheid en radiale slingering. CNC-draaien vermindert fouten die bij handmatig werken kunnen optreden.
• Voor een consistente serieproductie: CNC-programma's herhalen steeds dezelfde gereedschapspaden en snijparameters, waardoor ze geschikt zijn voor productie in middelgrote en grote series met een stabiele maatvastheid.
• Voor complexe gedraaide onderdelen: Onderdelen met meerdere bewerkingsstappen, inwendige en uitwendige schroefdraden, conussen, diepe groeven of verschillende precisiediameters kunnen continu worden bewerkt met een revolverkop met meerdere stations.
• Voor bewerking met draai-freesmachines: CNC-draaibanken die zijn uitgerust met aangedreven gereedschappen, een C-as, een Y-as en een subspil kunnen in één opstelling draai-, frees-, boor-, tap- en excentrische bewerkingen uitvoeren.
• Voor materialen met een hoge sterkte: Gelegeerd staal, roestvrij staal, titanium en hittebestendige legeringen vereisen een stabiele machinevastheid, spindelvermogen en regeling van de snijparameters. CNC-draaibanken zorgen voor de nodige processtabiliteit.
• Voor geautomatiseerde productie: CNC-draaibanken kunnen stangtoevoersystemen, robotlaadsystemen, automatische meetapparatuur en spanentransporteurs integreren voor een continue productie met minder handmatige tussenkomst.

Wanneer een onderdeel voornamelijk bestaat uit grote vlakke oppervlakken, holtes of in meerdere richtingen lopende vrije-vormoppervlakken, is CNC-frezen of vijfassige bewerking doorgaans geschikter. Voor complexe onderdelen waarin rotatie- en niet-rotatiekenmerken worden gecombineerd, is een draai-freescentrum de betere keuze.

Veelvoorkomende uitdagingen en oplossingen bij het verspanen met CNC-draaibanken

Trillingen en ratelen bij verspaning

Belangrijkste oorzaken: Een te grote overhang van het werkstuk of het gereedschap, onvoldoende stijfheid van de werkstukopspanning of spiltoerentallen binnen een resonantiebereik.

Oplossingen: Beperk de overhang, ondersteun het werkstuk met een losse kop of een steunsteun en optimaliseer het spiltoerental, de voedingssnelheid en de snijdiepte. Gebruik een trillingsdempende boorstang voor het bewerken van diepe gaten of bij grote overhang.

Afwijkingen in afmetingen en gebrek aan consistentie

Belangrijkste oorzaken: Thermische vervorming van de machine, stijgende temperatuur van het werkstuk, slijtage van het gereedschap of vertraagde compensatie van de gereedschapsafwijking.

Oplossingen: Laat de machine opwarmen en controleer de koelvloeistoftemperatuur voordat u met de productie begint. Maak een onderscheid tussen voorbewerking en nabewerking, en houd maatafwijkingen onder controle door middel van eerste-exemplaarinspectie, metingen tijdens het productieproces en aanpassingen van de gereedschapscompensatie.

Slechte oppervlaktekwaliteit

Belangrijkste oorzaken: Versleten inzetstukken, een opgebouwde rand, een te hoge voedingssnelheid, trillingen van het werkstuk of een onvoldoende koelvloeistoftoevoer.

Oplossingen: Kies de juiste hardheid van het wisselplaatje, de spaanderbreker en de neusradius voor het materiaal. Houd een constante nabewerkingsmarge aan en optimaliseer de snijsnelheid, de voedingssnelheid en de richting van de koelvloeistof.

Slijtage van gereedschap of afbrokkeling van wisselplaten

Belangrijkste oorzaken: Een ongeschikte hardheid van het wisselblad, een te hoge snijsnelheid, de belasting door onderbroken snijden of een onveilige bevestiging van het gereedschap.

Oplossingen: Kies het gereedschap op basis van de hardheid van het materiaal en de bewerkingsomstandigheden. Houd de snijparameters onder controle en stel duidelijke normen vast voor de levensduur en vervanging van gereedschap om overmatig gereedschapsgebruik te voorkomen.

Verstrengeling van chips en slechte afvoer

Belangrijkste oorzaken: Snijparameters die buiten het werkingsbereik van de spaanafbreker vallen, zeer ductiele materialen of onvoldoende koelvloeistofdruk.

Oplossingen: Kies een geschikte spaandbreker en pas de voedingssnelheid en de snijdiepte aan. Gebruik een gericht hogedrukkoelmiddel en voeg geprogrammeerde terugtrekbewegingen toe wanneer gecontroleerde spaandbreking vereist is.

Vervorming van het werkstuk, coaxialiteit of rondloopfouten

Belangrijkste oorzaken: Te hoge klemdruk, onvoldoende stijfheid bij slanke assen, herhaaldelijk instellen of inconsistente bewerkingsreferentiepunten.

Oplossingen: Beperk vervorming door gebruik te maken van zachte bekken, spantangen en extra ondersteuning. Bewerk, waar mogelijk, aanverwante diameters in één opstelling en controleer of de spanklem, de spil en de losse kop goed zijn uitgelijnd.

Programmeerfouten en botsingen tussen machines

Belangrijkste oorzaken: Onjuiste werkcoördinaten, gereedschapscorrecties of veiligheidsposities, evenals niet-gecontroleerde programmawijzigingen.

Oplossingen: Voer vóór de productie een volledige programsimulatie en een proefdraai uit. Gebruik voor het eerste werkstuk de ‘single-block’-modus en een lagere snelheid bij snelle verplaatsingen, terwijl u de gereedschappen, opspanningen, werkcoördinaten en gereedschapswisseltrajecten controleert.

Veiligheidsprocedures voor CNC-draaibanken en belangrijke instellingsparameters

Bij CNC-draaibanken is sprake van hoge rotatiesnelheden, automatische gereedschapswisselingen en continue aanvoerbewegingen. Voorafgaand aan de bewerking moeten operators de werkstukopspanning, het gereedschap, het programma en de veiligheidsvoorzieningen controleren. De snijparameters moeten worden bepaald op basis van het materiaal, het snijgereedschap, de geometrie van het werkstuk en de mogelijkheden van de machine. Vaste parameterwaarden mogen niet zonder controle worden toegepast.

Veiligheidsvoorschriften voor CNC-draaibanken

Personeel en persoonlijke beschermingsmiddelen

Bedieners moeten een opleiding krijgen op het gebied van apparatuur en veiligheid. Ze moeten de handleiding van de machine, het besturingssysteem en de locaties van de noodstops kennen.

Volgens de risicobeoordeling van het bedrijf moeten een veiligheidsbril, veiligheidsschoenen en gehoorbescherming worden gedragen. Kleding moet strak zitten, lang haar moet worden vastgebonden en sieraden moeten worden afgedaan.

Draag nooit handschoenen in de buurt van een draaiende klauwplaat, een werkstuk of een snijgereedschap. De veiligheidseisen moeten voldoen aan de ISO 23125-norm voor de veiligheid van draaimachines, de geldende lokale voorschriften en de specifieke handleiding van de machine.

Inspectie vóór het opstarten

Controleer of de volgende onderdelen in goede staat verkeren:

• Machinedeuren, deurvergrendelingen en noodstopinrichtingen;
• Chuck, klemmen, opspanningen en revolverkop;
• Smeerolie, hydraulische olie, koelvloeistof en luchtdruk;
• Tegenhouder, steunhouder, staafaanvoer en spanenafvoer;
• Machinealarmen, asgrenzen en veiligheidsfuncties.

Verwijder nooit machineafschermingen en omzeil nooit de vergrendeling van deuren. Afschermingen moeten draaiende onderdelen en het bewerkingsgebied afschermen en tegelijkertijd weggeslingerde werkstukken en rondvliegende spanen tegenhouden. Raadpleeg de OSHA-voorschriften inzake machineafschermingen.

Opspannen van werkstukken

Het werkstuk moet stevig worden vastgezet in een boorkop, spantang of speciale opspanning. De klemkracht van de boorkop moet worden bepaald op basis van de snijkrachten, de klemdiameter, de stijfheid van het werkstuk en de toegestane vervorming.

Bij onvoldoende druk kan het werkstuk verschuiven of worden uitgestoten. Bij te hoge druk kunnen dunwandige onderdelen vervormen.

Het toerental van de spil mag niet hoger zijn dan de laagst toegestane waarde voor de spankop, de spankaken, de opspanning of het werkstuk. Staafmateriaal dat aan de achterzijde van de spil uitsteekt, moet worden ondersteund door een spilvoering of staafaanvoer, of worden afgeschermd door een geschikte beschermkap. Slanke werkstukken binnen het bewerkingsgebied moeten indien nodig worden ondersteund met een losse kop of een steun. Raadpleeg de veiligheidsinstructies voor de Haas-draaibank.

Installatie van de tool

Controleer na het installeren van de tools het volgende:

• De specificaties van de gereedschapshouder en de wisselplaten;
• De richting van de tooltip en het stationsnummer;
• De overhang van het gereedschap;
• De bevestiging van de gereedschapshouder, het gereedschapsblok en de bevestigingsschroeven;
• Speling tussen de revolverkop, de spankop, de losse kop en het werkstuk tijdens het indexeren.

De overhang van het gereedschap moet zo kort mogelijk worden gehouden om de stijfheid van het systeem te verbeteren en trillingen te verminderen.

Programma- en eerste-exemplaarverificatie

Controleer, voordat u het eerste werkstuk gaat bewerken, het programma, het werkcoördinatensysteem, de gereedschapsafwijkingen, het spiltoerental, de voedingsmodus en de veilige terugtrekposities.

De aanbevolen controleprocedure omvat:

• Grafische simulatie of controle van het bewerkingspad;
• Controle op drooglopen of vastlopen van de machine;
• Uitvoering in één blok;
• Beperkte overschrijvingen van de snelle verplaatsings- en voedingssnelheid;
• Stapsgewijze controle van de afstanden tussen het gereedschap, de spankop, het werkstuk en de losse kop.

Een niet-gecontroleerd programma mag niet automatisch op volle snelheid worden uitgevoerd.

Besturing van bewerkingsprocessen

De machinekleppen moeten tijdens het automatisch bedrijf gesloten blijven. Meet het werkstuk niet op, raak het snijgereedschap niet aan, stel de koelvloeistofsproeiers niet af en verwijder geen spanen voordat de spil volledig tot stilstand is gekomen.

Verwijder de spanen met een spaanhaken, een tang of een spanenverwijderingssysteem nadat de machine tot stilstand is gekomen. Verwijder lange of verstrikte spanen nooit met de hand. Richt geen perslucht op personen of in een open werkruimte.

Houd de belasting van de spil, de slijtage van het gereedschap, de spaandervorming, de toevoer van koelvloeistof en abnormale trillingen voortdurend in de gaten.

Afwijkende omstandigheden en onderhoud

Schakel de machine onmiddellijk uit als er sprake is van een botsing, ongewoon geluid, hevige trillingen, overbelasting van de spil, een defect aan het gereedschap of beweging van het werkstuk.

Voordat u onderhoud aan de machine uitvoert, een papierstoring verhelpt of een gevaarlijke zone betreedt, moet u de elektrische, hydraulische en pneumatische energiebronnen uitschakelen. Laat de opgeslagen druk ontsnappen en controleer of de machine niet onverwacht opnieuw kan starten.

Een noodstopknop is geen vervanging voor een volledige lockout/tagout-procedure. Raadpleeg de OSHA-norm inzake het beheersen van gevaarlijke energie.

Algemene instellingsparameters voor CNC-draaien

Spiltoerental en snijsnelheid

De snijsnelheid moet worden gekozen op basis van het materiaal van het werkstuk, de hardheid, het materiaal van het snijgereedschap en de bewerking. In het metrische stelsel wordt het toerental van de spil als volgt berekend:

n = 1000 × vc ÷ (π × Dm)

Waar:

• n: toerental van de spil in rpm;
• vc: snijsnelheid in m/min;
• Dm: bewerkte diameter in mm.

Voor besturingssystemen van het type Haas en FANUC:

• G97: modus met vast toerental;
• G96: modus met constante oppervlakte-snelheid;
• G50 S...: maximale spiltoerentalgrens.

Wanneer G96 Als deze functie actief is, neemt het spiltoerental toe naarmate het gereedschap de middellijn van het werkstuk nadert. Daarom moet er een maximale spiltoerentalgrens worden geprogrammeerd. Ook moet rekening worden gehouden met de veilige toerentalwaarden van de spankop, de spankaken, de opspanning en het werkstuk.

Voedingssnelheid

Bij conventionele OD-draai-, vlakdraai- en boorbewerkingen wordt doorgaans de voedingssnelheid per omwenteling gebruikt. De voedingssnelheid wordt als volgt berekend:

vf = fn × n

Waar:

• vf: voedingssnelheid in mm/min;
• fn: voeding per omwenteling in mm/omw.;
• n: toerental van de spil in rpm.

Op besturingssystemen van het type Haas en FANUC, G99 geeft de toevoer per omwenteling aan, terwijl G98 geeft de voedingssnelheid per minuut aan. De actieve voedingsmodus moet worden gecontroleerd voordat een bewerkingscyclus wordt gestart, om een onjuiste voedingssnelheid te voorkomen.

Snijdiepte

De radiale snijdiepte bij het draaien van de buitendiameter wordt als volgt berekend:

ap = (D1 − D2) ÷ 2

Waar:

• ap: snijdiepte in mm;
• D1: diameter vóór bewerking;
• D2: diameter na bewerking.

Bij het voorbewerken wordt doorgaans een grotere snijdiepte en voedingssnelheid gebruikt om de materiaalafname te verhogen. Bij het nabewerken worden een kleinere snijdiepte en voedingssnelheid gebruikt om de maatnauwkeurigheid, rondheid en oppervlakteruwheid te waarborgen. Deze formules komen overeen met de draaiformules van Sandvik Coromant.

De specifieke bewerkingsparameters moeten worden gekozen op basis van de aanbevelingen van de fabrikant van het snijgereedschap, de toestand van het materiaal, de stijfheid van het werkstuk, de opspanningsmethode en de belasting van de machine. Alle instellingen moeten worden gecontroleerd door middel van een gecontroleerde proefbewerking op het eerste exemplaar.

Een leverancier voor CNC-draaibewerkingen kiezen

Bij het uitbesteden van CNC-draaiwerk moeten opdrachtgevers rekening houden met de machinecapaciteit, de ondersteunde materialen, de toleranties, de controleapparatuur, de afwerkingsmogelijkheden, de productiecapaciteit en de ervaring met vergelijkbare onderdelen. Een volledige 2D-tekening moet de kritische afmetingen, toleranties, schroefdraad, oppervlakteruwheid, materiaalkwaliteit, warmtebehandeling en afwerkingsvereisten vermelden.

Duidelijke communicatie helpt fouten te voorkomen. Een beoordeling van de produceerbaarheid is waardevol wanneer een ontwerp diepe boringen, dunne wanden, lange onondersteunde secties, een kleine rondloopafwijking of onderdelen bevat waarvoor roterende gereedschappen nodig zijn. Een bekwame leverancier kan praktische aanpassingen aanbevelen zonder dat dit ten koste gaat van de functionaliteit.

Afnemers dienen ook na te gaan hoe de leverancier de afgewerkte onderdelen meet. Afhankelijk van de geometrie kan bij de inspectie gebruik worden gemaakt van micrometers, boringmeters, hoogtemeters, schroefdraadmeters, optische meetsystemen of coördinatenmeetmachines. Voor streng gecontroleerde industriële projecten kunnen inspectierapporten en materiaalcertificaten vereist zijn.

Conclusie

Een CNC-draaibank is een geautomatiseerde machine die roterend materiaal bewerkt met uiterst nauwkeurig aangestuurde snijgereedschappen. Het is een van de meest efficiënte productiemethoden voor cilindrische en assymmetrische onderdelen, van eenvoudige pennen tot bussen tot complexe onderdelen met schroefdraad, groeven, boringen en gefreesde elementen.

Inzicht in de werking van CNC-draaibanken – en waar hun grenzen liggen – helpt ingenieurs bij het kiezen van het juiste proces, het ontwerpen van onderdelen die beter te vervaardigen zijn en het behalen van consistentere productieresultaten. Wanneer de juiste machine, gereedschappen, werkstukopspanning en inspectiemethoden worden gecombineerd, CNC-draaien kan zowel nauwkeurige prototypes als betrouwbare massaproductie ondersteunen.