Verspanen en verspaan toepassingen

Verspanen is het bewerken van metaal waarbij de vormgeving van het metalen product wordt gerealiseerd door gecontroleerd materiaal weg te snijden.
De metaalschilfers die vrijkomen tijdens dit proces worden spanen genoemd.
Het woord verspanen stamt dus af van de die ontstaan vandaar dat het veel lijkt op dat laatste woord.
In de verspaning kunnen enkele bewerkingen worden toegepast zoals:  frezen, boren, tappen, kotteren en draaien.

Er word gekozen voor verspanen als het niet  mogelijk is om het product op een andere manier te vervaardigen.
De keuze om te verspanen kan technische of economische redenen hebben. Verspanen wordt het meeste toegepast wanneer het gaat om kleine aantallen en als er complexe vormen dienen te worden vervaardigd.
Het verspanen van een product is een relatief tijdsintensief proces en is afhankelijk van de complexiteit van de producten die moeten worden vervaardigd.
Des te meer materiaal er moet worden verwijderd tijdens het verspanen des te arbeidsintensiever de vervaardiging is.
Vaak wordt dan ook een andere alternatieve productiemethoden overwogen als deze technisch haalbaar en goedkoper is.

Ook is het afvalpercentage bij verspanen erg hoog. Zo zijn er bijvoorbeeld vliegtuigonderdelen waarbij 95% van het materiaal wordt verwijderd. Echter is er voor deze onderdelen geen ander alternatief en blijft verspanen de beste productiemethode.

Verspanende bewerkingen

Er zijn veel verschillende verspanende bewerkingen en iedere bewerking heeft zo weer zijn eigen toepassing en functie. Zo zijn er verspanende bewerkingen speciaal om cilinders en assen nauwkeurig te bewerken. Er zijn verspanende bewerkingen om gaten te boren en deze van schroefdraad te voorzien. Maar ook zijn er bewerkingen om een blok grondstof in een compleet nieuwe vorm te maken,  zoals bijv. 5-assig frezen.
Omdat de toepassingen van verspanen bijzonder divers zijn is het sterk afhankelijk van het gewenste eindproduct welke verspanende bewerking gekozen wordt.

Frezen

Frezen noemen we de bewerking waarbij een cilindrisch vormige frees met meerdere snijtanden aan de omtrek, radiaal wordt aangedreven om zo hiermee een snijdende beweging te maken.
Vervolgens wordt deze draaiende frees door een lineaire bewegingen naar het product geleid. Omdat de frees in aanraking komt met het product zal deze door de snijkanten het product gaan verspanen..

Omdat er vaak grote en complexe objecten dienen te worden bewerkt met een frees zijn er freesmachines.
Tegenwoordig is de freesmachine bijna standaard uitgerust met een computer die middels software in staat is om het object te CNC-frezen.
Naast deze standaard freesmachines zijn er ook 5-assige freesmachines op de markt die een product aan vijf kanten kan bewerken.  Hierdoor voorkom je dat het object iedere keer opnieuw opgespannen dient te worden.

Wat verstaan we onder Boren, tappen, ruimen, kotteren

Onder Boren, ruimen, tappen en kotteren verstaan we de verspanende bewerkingen die betrekking hebben op het maken van gaten in het object.

Boren

Boren is een zeer belangrijke bewerking bij verspanen.
Bij deze verspanende bewerking wordt snijgereedschap dat bestaat uit twee snijkanten, radiaal aangedreven en lineair in één richting verplaatst.
Door deze verspanende toepassing word een gat gemaakt in het materiaal.
Het meest gebruikte snijgereedschap voor deze bewerking is vaak een boor.
Door de radiale beweging van de boor worden bij het boren de spanen omhoog weggedrukt. Een van de meest gebruikte varianten op het boren is het langgatboren in metaal, dit wordt ook wel diepgatboren genoemd – bij dit proces worden gaten tot max 35 x diameter geboord.

Tappen

Ook tappen is een verspanende bewerking. Tijdens het tappen wordt schroefdraad aangebracht in een geboord gat.  Een tap is een speciaal snijgereedschap dat in staat is om schroefdraad te tappen. Aan het uiteinde van de kruisvormige tap zitten draadvormige snijgroeven. Naarmate de tap dieper wordt lopen de snijgroeven naar elkaar toe.
Mocht een materiaal te stevig zijn om te tappen dan is het mogelijk om het tappen op te delen in meerdere stappen.
Kiest men voor deze oplossing dan is het gebruiken van meerdere tappen gebruikelijk waar bij iedere tap de groefdiepte toeneemt.

 

Ruimen

Als men het over ruimen heeft dan bedoelt men de nabewerking van gaten.
Dit cilindrische snijgereedschap heeft aan weerszijden van de omtrek snijkanten.
Doordat de snijkanten van de ruimer zijn geslepen en gehard geven ze een goede oppervlakteruwheid aan de omtrek van het oppervlak.
Ruimen is vooral een veelgebruikte methode om passingen te realiseren.



Wat is Slijpen, honen, leppen

Met Slijpen, honen en leppen worden verspanende bewerkingen bedoeld die betrekking hebben op de oppervlakte van een werkstuk.

Slijpen

Slijpen is een van de meest nauwkeurige verspanende bewerking.
Tijdens het slijpen wordt een slijpsteen bestaande uit fijne korrels gebruikt die worden gebruikt als snijgereedschap. De korrels op zich zijn dus eigenlijk het gereedschap.
Omdat de slijpsteen bestaat uit een ontelbaar aantal korrels zal het een behoorlijke tijd duren voordat de slijpsteen aan vervanging toe is.

Honen

Tijdens het honen van een gat worden er 3 slijpstenen aan de binnenzijde van een gat gezet en deze worden dan naar buiten gedrukt.  De gebruikte slijpstenen staan met elkaar in verbinding en worden radiaal aangedreven en lineair op en neer bewogen.
Door het honen ontstaan er bepaalde groeven op het cilinderoppervlak. Een veelgebruikte toepassing van Honen in de automotive industrie waar ze dit proces gebruiken om de cilinders van motoren glad te strijken.
Door het honen van een cilinder wordt er een betere prestatie verkregen van de motor.

Leppen

Leppen is een verspaningstechniek of beter gezegd een vorm van slijpen waarbij de korrels waarmee wordt geslepen zich tussen het gereedschap en het product bevinden.
Samen met de olie en leppasta (vaak wordt hiervoor petroleum als lepvloeistof gebruikt).
Tijdens het leppen glijden het product en het werkstuk in onregelmatige bewegingen over elkaar heen , met de met de leppasta ertussen.
Dit heeft als gevolgd dat de korrels zowel over het product als over het gereedschap schuren waardoor er dus van beide materiaal wordt afgenomen.
Leppen worden gebruikt voor in gaten, het gereedschap is dan kegelvormig.
Doordat de korrels worden versplinterd tijdens het leppen ontstaan er steeds fijnere korrels en dit heeft weer tot gevolg dat er een zeer glad oppervlak ontstaat.
Bij de fabricage van zuigerringen, koppelingsringen en onderdelen voor meetapparatuur wordt leppen vaak toegepast.

 

Draaien

Wat is Draaien? Draaien is een verspanings toepassing waarbij ronde werkstukken worden vormgegeven.
Draaien gebeurt op een draaibank. Deze draaibank constructie is in staat om drie toepassingen te realiseren namelijk :

Het inklemmen en aandrijven van een rond werkstuk
Het lineaire bewegen in twee richtingen van een snijgereedschap ten center hoogte van dit werkstuk

En een lineair bewegende center ten behoeve van concentrische bewerkingen.

Bij deze toepassing wordt het werkstuk concentrisch ingespannen en radiaal aangedreven.
Het werkstuk zorgt hiervoor zelf voor de snijkracht die nodig is voor de verspanende bewerking.

De draaibank maakt lineaire bewegingen in twee richtingen mogelijk die door het  snijgereedschap worden gebruikt.
Het snijgereedschap dat wordt gebruikt op een draaibank kan bestaan uit een groot scala van vormen en afmetingen. De beweging in twee richtingen worden door de draaibank operator gerealiseerd, deze beweging kan zeer nauwkeurig gebeuren door een schaalverdeling op het aandrijfwiel of door het gebruik van elektrische meetapparatuur.
Hierdoor is het dan ook mogelijk om erg nauwkeurig het snijgereedschap te verplaatsen. Daarnaast beschikken draaibanken vaak over een automatische aanzet die het snijgereedschap automatisch verplaatst.
Voor het verspanen aan de buitenzijde of de binnenzijde van het werkstuk zijn verschillende soorten Beitels beschikbaar.

Op een draaibank wordt de lineair bewegende center toepassing gebruikt om in het midden van een as een gat aan te brengen.
Het aanbrengen van dit gat word gedaan door middel van boren en ruimen.
Tevens kan een center ook worden gebruikt om een lang werkstuk te ondersteunen om zo de tolerantie van het snijwerk te verhogen.

Door het combineren van de variatie in snijgereedschap en de nauwkeurigheid van de beweging is een grote diversiteit van vormen te realiseren op de draaibank.
Een aantal voorbeelden van gedraaide producten zijn :  aandrijfassen met aan de uiteinde een conus en schroefdraad.
Een ander voorbeeld is een lagerbus, een lier, en nog veel meer. .

Tips voor het verspanen

Omdat het verspanen een behoorlijk ingewikkeld proces is, is het van belang dat de vele verschillende functies en eigenschappen zo goed mogelijk op elkaar worden afgestemd.

De belangrijkste zaken waarop moet worden gelet tijdens het verspanen zijn:

 

• De geometrie van het gereedschap

• Het materiaal van het gereedschap
• Aanzet, snedediepte, snijsnelheid en toerental
• Warmte-inbreng en materiaalkeuze