Uit welke onderdelen bestaat een werktuigmachine?

Werktuigmachine is een algemeen wordt dat kan worden gebruikt voor een grote groep machines. Kenmerkend voor deze machines is dat deze bedoelt zijn om mechanische bewerkingen uit te voeren op een basismateriaal of werkstuk. De bewerkingen die werktuigmachines uitvoeren zijn divers. Over het algemeen worden met name machines die een verspanende bewerking uitvoeren een werktuigmachine genoemd. Hierbij kan gedacht worden aan machines voor het draaien, frezen, boren, zagen, schaven en slijpen van materiaal. Een verspanende bewerking is een bewerking waarbij kleine deeltjes, zoals spaantjes, van het basismateriaal weggenomen worden door een machine. Doormiddel van een verspanende bewerking krijgt het basismateriaal of het werkstuk de gewenste vorm.

Waaruit bestaat een werktuigmachine?
Een werktuigmachine bestaat uit een aantal onderdelen. Deze onderdelen zijn voor elke werktuigmachine nodig om de machine goed te kunnen laten functioneren.  De belangrijkste onderdelen zijn het frame, de aandrijving en de overbrenging van de machine. Deze onderdelen kunnen per machine anders worden vormgegeven en van verschillende materialen worden gemaakt. Over het algemeen worden werktuigmachines van metalen gemaakt. Hierbij kan gedacht worden aan gietijzer, koolstofstaal, gereedschapstaal en roestvast staal. Daarnaast kunnen ook delen van het frame van aluminium worden gemaakt. De behuizing van de machine kan ook van kunststof worden gemaakt evenals delen van het frame. Hieronder is per hoofdonderdeel van de machine beschreven welke aspecten er aan de orde komen.

Frame van werktuigmachines
Het frame van werktuigmachines is een belangrijk onderdeel omdat dat dit onderdeel de werktuigmachine zijn stevigheid en stabiliteit biedt. De machine staat op het frame en de gereedschappen zijn aan het frame verbonden. Hierdoor worden verschillende krachten uitgeoefend op het frame. Het is belangrijk dat het frame van de machine niet verplaatst en niet bezwijkt onder zijn eigen gewicht en de bewegingen die worden uitgevoerd tijdens de bewerking. Het frame van werktuigmachines is meestal van gietijzer gemaakt. Dit ijzer kan in de juiste vorm worden gegoten. Gietijzer is nauwelijks elastisch maar het beschikt over een goede hardheid en stabiliteit. Door de zware massa van het gietijzeren frame is een werktuigmachine stabiel. Deze stabiliteit blijft vaak in stand ook wanneer een verhoudingsgewijs licht onderdeel van het werktuig een ongebalanceerde beweging maakt.

Aandrijving van werktuigmachines
In verleden werden werktuigmachines in beweging gebracht door de spierkracht van mensen of dieren. Daarnaast werd ook gebruik gemaakt van windmolens en watermolens. Een molen maakte bijvoorbeeld gebruik van windkracht om een zaag in beweging te brengen. Een zaagmolen voerde hierdoor een verspanende techniek uit op hout. De spierkracht van mensen en dieren is maar beperkt. Daarnaast kunnen mensen en dieren geblesseerd raken wanneer teveel kracht gevergd wordt. Windkracht en waterkracht hebben als nadeel dat het niet altijd in dezelfde mate aanwezig is waardoor de productie kan verschillen.

Met de komst van de stoommachine konden werktuigmachines doormiddel van stoomdruk worden aangedreven. Dit had de industriële revolutie tot gevolg. Verschillende werkprocessen van mensen werden overgenomen door machines. Stoommachines zijn meestal erg omvangrijk en men heeft voortdurend brandstof nodig om water in stoom om te zetten. Daardoor is de stoommachine voor veel bedrijven niet interessant.

Tegenwoordig wordt daarom bijna overal een elektromotor in werktuigmachines ingebouwd. Deze motoren zijn verhoudingsgewijs klein en in verschillende groten en capaciteiten verkrijgbaar. Elektromotoren verbruiken elektrische stroom. De elektrische stroom is vaak afkomstig uit energiecentrales of kolencentrales waarbij alsnog gebruik wordt gemaakt van stoomdruk om energie op te wekken.

Overbrenging van werktuigmachines
De overbrenging van werktuigmachines is nodig om de beweging van de aandrijving om te zetten in de hoofdbeweging van de machine. Daarnaast kan de overbrenging in sommige gevallen ook worden gebruikt om de aandrijving om te zetten in een voedingsbeweging.  Voor de overbrenging worden tandwielen en V-riemen of tandwielriemen gebruikt.

Wat zijn werktuigmachines en welke bewerkingen voeren deze machines uit?

Werktuigmachine is een algemene term die wordt gebruikt voor verschillende machines. Deze machines hebben met elkaar gemeen dat ze mechanische bewerkingen uitvoeren op materiaal. Met werktuigmachines worden in de praktijk vooral machines bedoelt die een verspanende bewerking uitvoeren op materiaal. Een verspanende bewerking is een bewerking waarbij kleine deeltjes van een basismateriaal weggenomen worden. Deze kleine deeltjes, oftewel spaantjes, zijn overtollig materiaal. Door het wegnemen van de spaantjes ontstaat het producten met de gewenste vorm en afmeting.

NC en CNC werktuigmachines
Werktuigmachines bestaan al geruime tijd. Na de tweede wereldoorlog werden geautomatiseerde werktuigmachines bedacht en ingevoerd. In eerste instantie maakte men ponskaarten waarop de bewerking van de machines werd aangegeven. Deze machines konden de ponskaarten lezen. Machines die volgens dit principe werkten kregen de naam NC-machines. De afkorting NC staat voor het Engelse numerical control. De werktuigmachines werden steeds verder ontwikkelt en geautomatiseerd. Na verloop van tijd werden machines gemaakt die doormiddel van computers werden gestuurd. Deze machines met computerbesturing worden ook wel CNC-machines genoemd. De afkorting CNC staat voor computer numerical controlled.

Verschillende soorten werktuigmachines
Er zijn verschillende soorten werktuigmachines die worden gebruikt om producten te vervaardigden. De machines bewerken hiervoor materialen zoals hout, kunststoffen en metalen. Een groot deel van de werktuigmachines wordt in de werktuigbouwkunde gebruikt. In deze tak van de metaalbranche worden werktuigen, gereedschappen en machines gemaakt. Hiervoor worden verschillende bewerkingen uitgevoerd met machines. Een aantal voorbeelden van deze machines zijn:

  • Boormachines
  • Schaafmachines
  • Slijpmachines
  • Zaagmachines
  • Draaibanken
  • Freesmachines of freesbanken

De beweging van werktuigmachines
Voor het uitvoeren van de bewerking komen delen van de werktuigmachines in beweging. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen twee bewegingen, de hoofdbeweging, en de voedingsbeweging. Deze twee bewegingen komen bij elke werktuigmachine aan de orde.

De hoofdbeweging
De hoofdbeweging is de beweging die wordt gebruikt om een bewerking uit te voeren op het basismateriaal. Als men bijvoorbeeld kijkt naar de hoofdbeweging van een boormachine dan is dit het draaien van de boor. Bij een draaibank draait het werkstuk en is het ronddraaiende werkstuk de hoofdbeweging. Schaafmachines hebben een lineaire hoofdbeweging. De beitel van de schaafmachine gaat namelijk heen en weer.

De voedingsbeweging
Verder wordt er bij werktuigmachines gebruik gemaakt van een voedingsbeweging. Deze beweging is er op gericht dat het snijgereedschap zich goed richting het basismateriaal verplaatst. Het snijgereedschap kan bijvoorbeeld een boor of een frees zijn. Dit gereedschap wordt tijdens de bewerking richting het basismateriaal, bijvoorbeeld het gereedschapstaal, gebracht. Bij boormachines en draaibanken beweegt het snijgereedschap ten opzichte van het basismateriaal. Bij veel freesmachines wordt het snijgereedschap in de verticale richting bewogen. De frees beweegt zich daarbij dus van boven naar beneden. Het werkstuk wordt bij veel freesbanken in horizontale richting bewogen dus van links naar rechts.

Uitvoeren van de voedingsbeweging
De voedingsbeweging kan zowel door een mechanisch worden gedaan als met de hand. Bij een mechanische uitvoering van de voedingsbeweging wordt gebruik gemaakt van een motor. Deze kan doormiddel van een computersysteem (bijvoorbeeld CNC) worden aangestuurd. Als men de voedingsbeweging met de hand doet brengt men zelf met eigen spierkracht het gereedschap naar het basismateriaal of werkstuk. Dit gebeurd bijvoorbeeld met een kolomboor.

Wat is Teach-in draaien en wat is het verschil met CNC draaien?

Het Teach-in draaien is een ontwikkeling van de laatste jaren in de verspaning. Teach-in draaien verschilt van CNC-draaien. Een belangrijk verschil is de eenvoudiger wijze waarop de machine geprogrammeerd wordt. Dit wordt gedaan aan de hand van een computersysteem dat aan de draaibank verbonden is. In dit computersysteem kan de draaier aan de hand van een interactief invulproces de juiste gegevens invoeren waarmee de machine de bewerking uitvoert op het basismateriaal.

De computer maakt  Teach-in eenvoudig
De computer rekent aan de hand van deze gegevens de snede opdeling uit. Daarbij bepaalt de computer van de draaibank tevens het optimale toerental en de bijbehorende spoed voor het product. Via een beeldscherm worden aan de draaier bewerkingsinstructies getoond. Dit zorgt er voor dat de draaier de machine eenvoudiger kan bedienen.

Computergestuurd en manuele bieding mogelijk
De computer van de draaibank kan echter ook worden uitgeschakeld. Door dit te doen functioneert de draaibank als een niet-computergestuurde draaibank en zal de draaier zelf handmatig de machine moeten instellen. De werking van de Teach-in draaibank is door het uitschakelen van de computer in wezen een conventionele draaibank met een beeldscherm dat voor de digitale uitlezing kan worden gebruikt. Een Teach-in draaibank kan zowel manueel bedient worden als computer gestuurd. Een CNC draaibank is echter volledig computergestuurd. Dit houdt in dat bij een CNC draaibank de coördinatie tussen het gereedschap en het werkstuk volledig door de computer wordt geregeld.

Verschillen tussen Teach-in en CNC verspanen
De eenvoudige programmering van de Teach-in draaibank zorgt er voor dat draaiers veel sneller kunnen werken. Een CNC-draaibank vereist meer vaardigheden van de draaier. Een draaier die met een CNC-draaibank werkt moet ervaren zijn in het programmeren van het besturingsprogramma dat op de computer van de CNC-draaibank is geïnstalleerd. Er zijn in de praktijk verschillende besturingsprogramma’s voor CNC-draaibanken. Met een CNC-draaibank kunnen wel veel meer verschillende programma’s worden geschreven. Bij een Teach-in draaibank liggen de programma’s grotendeels vast en moet de draaier alleen de juiste gegevens invullen en aanklikken.

Waarvoor is Teach-in draaien geschikt?
Een Teach-in draaibank is geschikt voor het produceren van enkelstuks of kleine series van bepaalde producten. Daarnaast heeft deze draaibank nog steeds een grote repeteernauwkeurigheid. Naast Teach-in draaien zijn er ook machines waarmee een verspaner kan Teach-in frezen. Omdat de programmering van deze machines sneller gaat, worden kosten bespaard. Dit zorgt er voor dat producten goedkoper aan klanten kunnen worden aangeboden. Daarnaast vereisen deze machines niet de grote mate van ervaring die bij CNC-draaibanken en CNC-freesbanken wel vereist is. Personeel hoeft daardoor minder hoog of minder specifiek opgeleid op te worden.