Wat is gereedschapstaal?

Gereedschapstaal is een metaallegering die uit ijzer bestaat in combinatie met hoogwaardige staalsoorten waardoor het materiaal geschikt is voor het produceren van gereedschappen. Er zijn verschillende soorten gereedschapstaal. Het verschil zit in de samenstelling van de legering. Bekende toevoegingen zijn vanadium, nikkel en molybdeen. De toevoegingen in de legering kunnen verschillen en ook het percentage van een bepaalde toevoeging kan verschillen. Dat zorgt er voor dat er in de praktijk verschillende soorten gereedschapstaal zijn.

Metallurgie
Fabrikanten van gereedschapstaal hebben kennis van eigenschappen van metalen. Dit valt onder de metallurgie. Door de kennis van metalen en hun eigenschappen kunnen ze gereedschapstaal specifieke eigenschappen geven bijvoorbeeld: slijtvast, taaiheid, hardheid en bewerkbaarheid. Ook op het gebied van de sterkte en corrosiebestendigheid kunnen eisen worden gesteld.

Gereedschappen en werktuigen
Er worden verschillende gereedschappen en werktuigen van gereedschapstaal gemaakt zoals beitels, boren en zagen. Deze materialen kunnen ook worden gebruikt voor het bewerken van metaal. In dat geval moet er ook sprake zijn van specifieke eigenschappen. Voor gereedschappen waaraan men bijzonder hoge eisen stel gebruikt men sneldraaistaal (HSS).

Waar wordt gereedschapstaal verwerkt
Gereedschapstaal wordt veel gebruikt in een gereedschapmakerlij of door instrumentmakers om werktuigen en instrumenten te maken. Dit gebeurd over het algemeen doormiddel van (CNC) draaien en frezen of eroderen (vonkverspanen). Dit zijn bewerkingen in de verspaning en worden gedaan door vakmensen zoals gereedschapmakers, instrumentmakers, werktuigbouwkundigen en allround verspaners.

CNC frezen op 3, 4, 5 of 6-assige freesbank

Frezen is een metaalbewerking die onder de verspaning valt omdat er tijdens het frezen kleine stukjes metaal (spaantjes) uit het werkstuk worden geboord doormiddel van een draaiende frees. Er wordt bij het indelen van freesbanken een keuze gemaakt tussen een conventionele freesbank en een computergestuurde freesbank. De laatste variant wordt ook wel een CNC freesbankgenoemd. Naast deze indeling worden freesbanken ook wel ingedeeld op basis van het aantal assen. De volgende opties zijn hierin gangbaar:

  • 3-assige freesbank. Deze heeft drie lineaire bewegingen. De X, de Y en de Z. De frees beweegt zich over deze assen en het product wordt alleen van bovenaf bewerkt. De frees beweegt zich verticaal, loodrecht op het werkstuk. Frezen met een 3-assige freesbank wordt toegepast op producten die van bovenaf moeten worden bewerkt.
  • 4-assige freesbank. Een freesbank met 4 assen heeft een extra roterende as. Deze extra as kan worden gebruikt om het werkstuk te verdraaien.
  • 5-assige freesbank. Deze heeft een 5e as die ook wel een B-as wordt genoemd. Deze 5de as draait de spindle kop naar links en rechts. Met deze machines kan een product van vijf verschillende kanten worden verspaand zonder het materiaal uit de freesmachine te halen.
  • 6-assige freesbank. Als men aan de freesbank nog een as toevoegt heeft men een 6-assige freesbank. Deze heeft een 6de as die ook wel de C-as wordt genoemd. Deze C-as kantelt de spindle kop van voor naar achter. Omdat een 6-assige freesbank een extra as heeft is het mogelijk om een werkstuk nog effectiever te bewerken

CNC frezen
Er zijn freesbanken met nog groter aantal assen dan een 6-assige freesbank. Het aantal assen van een freesbank bepaalt vanuit welke hoeken het werkstuk bewerkt kan worden bewerkt. Een freesbank met 6 assen kan daardoor gebruikt worden om een complexer werkstuk te maken dan een freesbank met 3 assen. Het aantal assen vraagt overigens ook wat van de persoon die de freesmachine gebruikt, oftewel de verspaner. Een verspaner (CNC frezer) zal te maken krijgen met een veel complexere machine wanneer hij of zij achter een 6-assige freesbank staat. Het schrijven van een programma voor deze machines is over het algemeen minder eenvoudig dan het schrijven van een programma voor een 3-assige freesbank.

Tekort aan CNC machinebankwerkers in 2018

Het is bekend dat er in 2018 een tekort is aan technisch personeel. Meestal denkt men hierbij aan een tekort aan elektromonteurs, installatiemonteurs, lassers en constructiebankwerkers. Van deze functies treft men op websites en vacaturebanken veel vacatures aan maar er is nog een specifieke groep functies waar veel behoefte aan is in 2018. Het gaat hierbij om machinebankwerkers die met een CNC machine kunnen werken.

Wat is CNC?
CNC is een afkorting die staat voor de Engelse term Computer Numerical Control. Dit betekent in feite dat het gaat om een machine die bestuurd wordt door een computer die gebruik maakt van numerieke data. De CNC machine bevat een programma dat afkomstig is van een fabrikant. Zo zijn er CNC programma’s die worden gebruikt in de verspaning van fabrikant Heidenhain. Dit zijn draaibanken en freesbanken die computergestuurd zijn. Er zijn echter nog veel meer machines in de metaal die een CNC besturing kunnen hebben. Hierbij kun je ook denken aan kantbanken, zetbanken, zaag- en snijmachines en erodeermachines die worden gebruikt voor vonkverspaning.

Waarom CNC?
Doormiddel van CNC kan men een machine programeren. Dat zorgt er voor dat de mensen minder hoeven te doen. Bij een conventionele draaibank moet een machinebankwerker bijvoorbeeld handmatig de machine instellen. Dat is bij een CNC draaibank anders. Deze machines worden geprogrammeerd. Dat zorgt er voor dat bij grotere series veel tijd kan worden bespaard. CNC machines behoren in de praktijk vaak tot het machinepark van grote metaalbedrijven en machinebouwers. Daar worden CNC machines gebruikt voor het produceren van onderdelen van machines en halffabricaten.

Teach-in
Verspaning is een bekende CNC bewerkingstechniek. Dat kan teach-in worden gedaan maar men kan ook met G-codes werken en ISO programmering hanteren. Teach-in is over het algemeen eenvoudiger dan Iso programmering omdat in een Teach-in programma bepaalde programmering is voorgeprogrammeerd.

CNC machinebankwerken of andere metaaltechnieken

In de metaaltechniek zijn er maar weinig scholieren en studenten die kiezen voor een opleiding in de CNC metaaltechniek. Veel leerlingen en studenten kiezen voor een opleiding richting mechatronica, werktuigbouwkunde of middenkaderengineering. Ook lassen en lastechniek evenals constructiebankwerken is populair onder studenten en leerlingen. Veel minder populair is CNC verspanen en CNC plaatwerken. Dit heeft onder andere te maken met de indruk die veel mensen hebben van deze functies.

CNC machinebankwerkers: CNC operator of machineprogrammeur
Op het eerste oog lijkt het namelijk of deze functies duidelijke overeenkomsten hebben met de operators in de fabrieken. Er zijn inderdaad overeenkomsten maar ook duidelijke verschillen. Het belangrijkste verschil zit in de opdrachten die aan de machine wordt gegeven. Een CNC machinebankwerker moet zelf de machine programmeren en zodoende opdrachten geven. Dat hoeft een opdrachtgever in een fabriek vaak in beperkte mate te doen. Een CNC operator is echter ook een functie die in de praktijk voorkomt. Een CNC operator programmeert zelf niet maar laat het CNC programmeren over aan een ervaren CNC machineprogrammeur.

CNC programmeren is een bijzondere vaardigheid
Er zijn niet veel mensen die goed CNC kunnen programmeren. In de metaaltechniek is er daarom volop werk voor CNC programmeurs. Zowel in de verspaning als plaatwerkerij staan er verschillende vacatures open voor CNC programmeurs. Ook uitzendbureaus zetten vacatures op hun websites en jobboards om maar zoveel mogelijk CNC programmeurs te werven voor hun opdrachtgevers. Het resultaat is echter vaak beperkt.

CNC programmeurs opleiden
Bedrijven geven CNC programmeurs vaak een goed salaris en opleidingen zodat ze loyaal blijven aan hun werkgever en niet naar andere bedrijven en functies solliciteren. Daarom blijft opleiden van CNC programmeurs over. Bedrijven en technische uitzendorganisaties bieden ook in 2018 steeds meer technische BBL opleidingen in de verspaning en de overige CNC bewerking aan. Zo hoopt men in de toekomst de tekorten aan CNC programmeurs en machinebankwerkers kan oplossen met vaktechnisch personeel.

Wat is een M-code in een CNC programma?

Een M-code is een opdracht die geprogrammeerd kan worden in een CNC-machine. De M-code is dan de instructie of de taak die de machine moet uitvoeren. De letter M staat voor het Engelse woord “Miscellaneous” dit betekend “gemengd, veelzijdig”. M-codes worden net als G-codes gebruikt om CNC-machines te programmeren. De afkorting CNC wordt voluit geschreven als Computer Numerical Control dit houdt in feite in dat het gaat om een computer gestuurde (bewerkings)machine. Met treft CNC-machines in verschillende sectoren aan. Vooral in de metaaltechniek, de houtbewerking en de kunststofbewerking worden veel CNC-machines gebruikt.

Hoe ziet een M-code eruit?
Een M-code begint met de letter ‘M’ van “Miscellaneous” zoals je in de inleiding hebt kunnen lezen. Na de letter ‘M’ volgen twee cijfers. Er zijn verschillende M-codes die in groepen zijn ingedeeld. De M-codes maken duidelijk wat een machine moet doen. Zo zijn der M-codes die aangeven dat er een gereedschapswissel moet plaatsvinden maar er zijn ook codes waarmee de spindel een bepaalde kant om wordt gestuurd. Er zijn M-codes om een programma te laten starten maar ook om een programma stop te zetten. Verder zijn er M-codes waarmee men koelvloeistof kan aanzetten maar ook M-codes om de koelvloeistof uit te schakelen.

M-code of G-code
In de eerste alinea werd ook de term G-code genoemd. De G-codes moeten worden gebruikt in combinatie met de M-codes. In feite zijn de G-codes de hoofdopdrachten zoals: boren, draadtappen en frezen. De G-codes kunnen echter niet zonder de M-codes omdat met de M-codes bijvoorbeeld wordt aangegeven dat er een gereedschapswissel moet plaatsvinden en welke gereedschapswissel dat moet zijn. Dit is bijvoorbeeld nodig als men draad moet gaan tappen in een gat. Dan zal een boor vervangen kunnen worden door een draadtap, dit gebeurd doormiddel van een M-code. Vervolgens gaat de machine draadtappen en dat gebeurd weer op basis van een bijbehorende G-code.

Toleranties
G-codes en M-codes zijn belangrijk als men met CNC machines werkt. Vooral bij CNC draaien en CNC frezen zijn G-codes en M-codes belangrijke commando’s voor de computergestuurde machine. Men moet echter ook rekening houden met de toleranties oftewel de mate van nauwkeurigheid in de maatvoering waaronder men een product moet vervaardigen. Dit kan bijvoorbeeld op basis van tienden van millimeters gebeuren maar ook op duizendsten of zelfs nog nauwkeuriger als men bijvoorbeeld gaat eroderen of vonkverspanen. Daarnaast moeten ook coördinaten worden ingevoerd in de CNC-machine. Deze coördinaten bepalen waar de beitel heen moet van een freesbank bijvoorbeeld.

Een CNC machine in de vorm van een CNC draaibank of een CNC freesbank neemt veel werk uit handen van de verspaner maar hij of zij zal altijd de CNC machine moeten programmeren en de coördinaten moeten instellen. Ook de G-codes en de M-codes moeten door de verspaner worden geprogrammeerd. Dat maakt CNC-verspanen niet eenvoudig maar juist complex.

CNC verspanen
CNC draaibanken en CNC freesbanken zijn bekende varianten van CNC gestuurde machines die veel in de metaaltechniek maar ook in de houtbewerking worden gebruikt. Ook in de kunststofverwerking maar men gebruik van CNC draai- en freesbanken. Er zijn echter ook CNC erodeermachines en CNC vonkverspaners. Dat zijn complexe CNC machines die doormiddel van een kunstmatige doelgerichte kortsluiting een werkstuk in de gewenste vorm ‘verspanen’. Naast CNC-verspanen zijn er echter nog verschillende andere CNC-bewerkingen die uitgevoerd kunnen worden met andere complexe CNC-machines.

CNC-machines
Naast CNC verspaningsmachines zijn er ook CNC kantbanken en CNC zetbanken die worden gebruikt in de plaatwerkerij van grote metaalbedrijven om een plaat in de gewenste hoek te zetten. Verder zijn er CNC-walsen en CNC-buigmachines. Voor het slaan van gaten in metaal worden CNC-ponsnibbelmachines gebruikt. Maar er zijn ook machines waarmee men vormen in het metaal kan uitsnijden zoals een CNC-plasmasnijder of een CNC-lasersnijdmachine.

CNC-operators en CNC-programmeurs
De bewerkingen die deze machines uitvoeren verschillen van elkaar en dat zorgt er voor dat deze machines ook verschillende geprogrammeerd worden. Dat maakt het in de praktijk complex voor de CNC-machineoperator om de overstap te maken van bijvoorbeeld een CNC-freesbank naar een CNC-kantbank. Ook het inzicht in de desbetreffende metaaltechniek speelt een rol. Verspanen is bijvoorbeeld heel iets anders dan kanten en zetten. Walsen is weer een hele andere techniek dan eroderen en vonkverspanen. Daarom zijn de meeste CNC-operators en CNC-programmeurs echte specialisten.

Wat is een G-code in een CNC-programma?

Een G-code is een programmeertaal die wordt gebruikt voor het geven van opdrachten doormiddel van numerical control (NC) van een CNC-programma. G-code wordt ook wel G-programmering genoemd en wordt gebruikt voor computer-aided manufacturing (CAM) van geautomatiseerde machines. Deze geautomatiseerde machines worden ook wel CNC-machines genoemd waarbij CNC staat voor Computer Numerical Control. G-code wordt ook wel EIA-274-D of RS-274 genoemd.

Wat is een G-code precies?
Een G-code is in feite de instructie voor de machine. De code is opgebouwd uit een aantal nummers. Deze nummers hebben een betekenis die is vastgelegd in de ISO-standaard. Voor het nummer staat de letter ‘G’ vandaar de naam G-code. De nummer die achter de letter ‘G’ volgen zijn van 0 tot 99.

G-code of M-code
Naast een G-code wordt ook M-code gebruikt in een CNC-programma. De M-codes zijn speciale codes die beginnen met de letter ‘M’ en worden gebruikt als aanvullende codes of machinehulpcodes. De M-codes zijn echter even belangrijk als de G-codes. De M-codes hebben achter de letter ‘M’ ook een tweetal cijfers staan en geven de machine een aanvullende instructie. Hierbij kun je denken aan een instructie waarmee de gereedschapswisselaar het juiste gereedschap in bijvoorbeeld een CNC bewerkingscentrum of een CNC freesbank gaat gebruiken.

Toleranties
De G-codes en M-codes vormen belangrijke instructies voor CNC-machines daarnaast zijn er nog veel meer aspecten die een rol spelen bij het werken met een CNC-machine. Zo moet het CNC-programma worden voorzien van de juiste instructies in de vorm van coördinaten waar bijvoorbeeld de beitel naar toe wordt gestuurd. Ook moeten er waarden worden gehanteerd met betrekking tot de nauwkeurigheid en de maatvoering van het werkstuk. Daarbij heeft men het over toleranties die gehanteerd moeten worden.

CNC machines
CNC machines worden veel gebruikt in de metaal maar ook in de verwerking en bewerking van kunststoffen en hout. Er zijn verschillende CNC-machines zoals draaibanken en freesbanken. Deze gebruikt men zowel in de metaalbewerking als in de houtbewerking. Ook in de kunststofverwerking wordt verspaning doormiddel van een CNC machine uitgevoerd. In de metaaltechniek gebruikt men echter nog veel meer CNC machines zoals een CNC kantbank, een CNC zetbank, CNC plasmasnijders, CNC lasersnijders, CNC lasrobots, NC pons nibbel apparaten en andere CNC gestuurde machines. Elke bewerking met deze machines is uniek dat zorgt er ook voor dat er andere G-codes en M-codes gebruikt moeten worden. Een programmeur van een CNC freesbank kan daardoor niet automatisch ook een CNC draaibank programmeren en een CNC zetbank is al helemaal wat anders. Dat maakt dat CNC programmeren maatwerk is.

Wat is CNC?

CNC is een afkorting voor Computer Numerical Control en is een benaming voor computergestuurde machines die worden gebruikt om materialen en halffabricaten te bewerken. Men treft CNC gestuurde machines aan in verschillende metaalproductiebedrijven maar ook in andere productiebedrijven worden ze gebruikt zoals in de glasverwerking, kunststofverwerking en houtbewerking. Een groot voordeel van een CNC machine is dat deze machines geprogrammeerd kunnen worden en daardoor een bewerking kunnen herhalen. Vanwege dit voordeel kan men met een CNC machine grotere series produceren van precies hetzelfde product. Dat maakt een CNC machine bij uitstek geschikt voor productiebedrijven.

CNC en CAD-CAM
Machines met een Computer Numerical Control zijn er in verschillende soorten en maten. Dat zorgt er voor dat CNC voor uiteenlopende toepassingen kan worden gebruikt. De kern van CNC is dat deze machines programmeerbaar zijn. Het CNC programmeren kan aan de machine zelf gebeuren maar kan ook dikwijls op een computer worden gedaan in de werkvoorbereiding. In de werkvoorbereiding werkt men met CAD oftewel computer aided design.

De CAD ontwerpen kan men in sommige gevallen rechtstreeks doorsturen naar de CNC bewerkingsmachine maar het is ook mogelijk om de CAD ontwerpen op een USB stick te zetten en te uploaden in de CNC machine. De CNC produceert vervolgens het product op basis van de computer aided design dit produceren doormiddel van een computersysteem noemt men ook wel Computer-aided manufacturing (CAM). Daarom heeft men het in de praktijk ook wel over een CAD/CAM productie doormiddel van een CNC-machine. Hiervoor kan men de EIA-274-D standaard gebruiken die wordt ook wel G-code genoemd. Daarnaast wordt ook de M-code vaak gebruikt voor bijkomende functies zoals gereedschapswissel bij verspaningsmachines voor draaien en frezen.

CNC machines in de verspaning
In de loop der jaren zijn steeds meer metaalproductieprocessen geautomatiseerd. Daardoor kon men een hogere productie draaien en werd de kans op fouten bovendien gereduceerd. Denk bijvoorbeeld aan een CNC draaibank of CNC freesbank die worden gebruikt in de verspaning. Vroeger stelde men een draaibank of freesbank zelf in. Dit wordt ook wel conventioneel verspanen genoemd. veel verspaning vind tegenwoordig echter doormiddel van Computer Numerical Control plaats. Daardoor zijn functies ontstaan zoals CNC-verspaner, CNC-draaier en CNC-frezer. Het mag duidelijk zijn dat CNC-verspaners in staat moeten zijn om een CNC-programma te kunnen programmeren toch is dit in de praktijk niet altijd het geval. Sommige bedrijven hebben CNC-programmeurs in dienst en zetten de CNC-verspaners meer als een soort operators aan het werk.

Overige CNC machines
Naast de verspaning worden ook in andere productieprocessen CNC machines gebruikt. Zo kan men denken aan CNC ponsnibbelmachines of CNC kantbanken en zetbanken. Ook zijn plasmasnijmachines en lasersnijmachines CNC gestuurd. De automatisering in de metaaltechniek, houtbewerking en kunststofbewerking kan in de praktijk niet om CNC heen. Daarom treft men in bedrijven waarin deze materialen in grote series worden verwerkt dikwijls CNC-machines aan.

Wat is een CNC Ponsnibbelmachine of PNA?

Een CNC-ponsnibbelmachine is een computer gestuurd apparaat waarmee men voorgeprogrammeerde vormen uit plaatvormig materiaal kan ponsen. Een CNC-Ponsnibbelmachine wordt ook wel een PNA genoemd. De afkorting PNA staat voor ponsnibbelapparaat. In de praktijk bedoelt men met een PNA over het algemeen een CNC gestuurde ponsnibbelmachine. Veel grote bedrijven in de plaatbewerking hebben een ponsnibbelmachine in hun machinepark.

Plaatbewerking met een ponsnibbelmachine
Een ponsnibbelmachine wordt in de metaaltechniek gebruikt om vormen uit een metalen plaat te ponsen. Daarvoor maakt men gebruik van stempels die de gewenste vorm hebben. De stempels worden met een bepaalde druk door de plaat heen geperst. Daarbij snijd het stempel als het ware de gewenste vorm uit. Het stempelen met een ponsnibbelmachine is in feite een eenvoudige metaalbewerkingstechniek.
Men kan deze techniek echter wel gebruiken om complexe vormen uit een metalen plaat te halen. Daarnaast kan men het ponsnibbelproces ook schroefgaten maken in metalen platen. Men kan ponsnibbelen ook gebruiken voor afbramen. Bij het ponsnibbelen kunnen bramen ontstaan net als bij zagen en sommige snijtechnieken. Het is echter mogelijk dat de CNC-ponsnibbelmachine zo wordt ingesteld dat deze bramen direct worden verwijderd waardoor het eindproduct geen scherpe randen heeft.

Wat is CNC?
De afkorting CNC staat voor Computer Numerical Control. Dit betekend dat de machine programmeerbaar is. Plaatbewerking doormiddel van een CNC ponsnibbelmachine gebeurd op basis van een computerprogramma dat over het algemeen wordt gegenereerd uit een Computer-aided manufacturing systeem dat ook wel aangeduid wordt met een CAM-systeem. CAM is in de metaaltechniek vaak gekoppeld aan computer aided design, dit is een eveneens een computergestuurd systeem dat over het algemeen wordt aangeduid met CAD. De CAD tekeningen kunnen door een CNC ponsnibbelmachine worden gelezen.

Daarvoor kan de CNC-machine een rechtstreekse verbinding hebben met het computersysteem waarop de CAD-ontwerpen zijn gemaakt maar het is ook mogelijk dat men de CAD ontwerpen op een USB-stick upload om ze vervolgens door de CNC ponsnibbelmachine te laten uploaden. Door het ponsnibbelen computergestuurd oftewel CNC uit te voeren werkt men meer geautomatiseerd en kan men een hogere productie realiseren. Doormiddel van een CNC ponsnibbelmachine kunnen in een behoorlijk snel tempo vormen uit plaatwerk worden gestempeld. Daarom treft men een PNA, ponsnibbelapparaat of CNC-ponsnibbelmachine over het algemeen aan in grotere metaalbedrijven in de metaalproductie. Hierbij kun je denken aan grote plaatbewerkers die met name vormen uit dunne plaat maken.

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 frezen en wat is het verschil met CNC frezen?

Frezen is een verspaningstechniek waarbij kleine stukjes materiaal doormiddel van snijgereedschap (frees) van het basismateriaal worden verwijdert. Doormiddel van frezen kunnen verschillende materialen in de juist vorm worden gebracht. In de praktijk worden verschillende materialen doormiddel van frezen in de juiste vorm gebracht. Voorbeelden hiervan zijn hout en kunststoffen. Het bekendste materiaal dat verspaand wordt doormiddel van frezen is metaal. In verschillende bedrijven in de werktuigbouwkunde en metaaltechniek staat een freesbank om onderdelen en producten te frezen. Een freesbank kan zowel computergestuurd zijn als conventioneel. Bij een computergestuurde freesbank programmeert de frezer de computer die aan de freesbank verbonden is. Bij conventioneel frezen maakt de frezer gebruik van een conventionele freesbank die hij of zij zelf handmatig moet instellen.

Wat is Teach-in frezen?
Teach-in is een nieuwe ontwikkeling in de verspaning. Er zijn verschillende machines waarop een verspaner kan Teach-in verspanen. Er zijn Teach-in draaibanken en Teach-in freesbanken. Teach-in verspanen gebeurd op speciale machines. Hierop zijn computerprogramma’s geïnstalleerd die eenvoudiger zijn dan de besturingsprogramma’s van CNC gestuurde draaibanken en freesbanken.

Een frezer kan in een Teach-in computerprogramma doormiddel van een interactief invulproces gegevens invoeren. Deze gegevens worden door het computerprogramma omgezet in een bewerkingsvolgorde. De bewerkingsvolgorde voert de machine uit op het basismateriaal dat doormiddel van het frezen in de juiste vorm wordt gebracht. Daarnaast wordt aan de hand van de ingevoerde gegevens het toerental bepaald. Op het computerscherm van de machine worden de bewerkingsinstructies getoond aan de frezer. Deze instructies dienen door de frezer opgevolgd te worden. De bewerkingsinstructies zorgen er voor dat de frezer zelf de verschillende onderdelen van het bewerkingsproces niet hoeft te bepalen of uit te rekenen. Teach-in frezen is daardoor een relatief eenvoudige vorm van verspanen.

Verschillen tussen Teach-in en CNC fezen
Met een CNC  freesbank kunnen over het algemeen een grotere diversiteit aan producten worden vervaardigd dan een Teach-in freesbank. Met een Teach-in freesbank volgt de frezer het invulprogramma op en de instructies van de machine die op het beeldscherm worden weergegeven. Een CNC freesmachine dient door de verspaner geheel te worden geprogrammeerd. Dit zorgt voor een breed scala aan mogelijkheden en daarnaast verlangt dit ook meer kennis en vaardigheid van de verspaner die de machine bedient en programmeert.

Waarvoor is Teach-in frezen gebruikt?
Teach-in frezen is eenvoudiger dan CNC frezen. Deze vorm van verspanen is daardoor relatief goedkoop. Teach-in frezen is vooral geschikt voor kleine series en enkel stuks. Deze vorm van frezen heeft een  grote repeteernauwkeurigheid. Naast Teach-in freesbanken zijn er ook Teach-in draaibanken. Doormiddel van Teach-in verspanen worden onder andere machineonderdelen en gereedschapsonderdelen vervaardig. Verschillende bedrijven in de werktuigbouwkunde hebben een Teach-in freesbank of draaibank staan.

Wat is retrofitten en waar wordt dit toegepast?

Retrofit wordt in de techniek regelmatig toegepast. Onder retrofit of retrofitten verstaat men het aanpassen van machines en werktuigen zodat deze weer voldoen aan de moderne eisen die hieraan worden gesteld. Als men bijvoorbeeld gebruik maakt van een machine met verouderde automatisering dan kan men er voor kiezen om de automatersering en bijbehorende componenten te vervangen. In dat geval wordt de (CNC) sturing van de machine gemoderniseerd en worden ook andere onderdelen vervangen die verouderd zijn. Het moderniseren van machines of werktuigen wordt ook wel retrofit genoemd.

Waar wordt retrofit toegepast?
Retrofitten wordt bij verschillende machines en werktuigen toegepast, hieronder volgen een aantal voorbeelden:

  • CNC gestuurd draaibanken en freesbanken
  • Dieselmotoren voor schepen
  • Productiemachines in de procesindustrie

Daarnaast wordt de term retrofit ook gebruikt in de koeltechniek. Hierbij wordt de bestaande koelinstallatie of vriesinstallatie behouden en wordt het koudemiddel R22 vervangen door een HFK koudemiddel. Dit wordt meestal gedaan bij grote en ingewikkelde koelinstallaties. Dit kunnen bijvoorbeeld omvangrijke airconditioning installaties zijn of grote koelinstallaties en vriesinstallaties. Het vervangen van deze koeltechnische systemen is meestal duurder dan het uitvoeren van een retrofit. Het retrofitten van oude grote koelsystemen is niet eenvoudig en er moeten vaak kostbare tijdrovende veranderingen worden aangebracht. Het is belangrijk dat een goede afweging wordt gemaakt tussen de kosten en de tijd die gepaard gaan met de retrofit en de aanschaf van een nieuwe koeltechnische installatie.

Retrofitten bij koeltechnische installaties heeft over het algemeen te maken met koudemiddelen en aanverwante apparatuur en de milieuaspecten die daarbij aan de orde komen. Bij retrofitten van productiemachines en machines in de verspaning worden naast mechanische onderdelen van een machine ook elektronische onderdelen en complete besturingen vervangen.

Retrofitten en kosten besparen
Door een retrofit toe te passen op een bestaande machine of een bestaand machinepark kunnen machines langer worden gebruikt. Uiteraard dient een retrofit wel professioneel te worden uitgevoerd. De juiste machinedelen dienen te worden vervangen en de software moet goed worden geïnstalleerd. Als dit wordt gedaan is een retrofit over het algemeen kosten efficiënter dan de aanschaf van nieuwe machines. Met een retrofit kan een maximale ROI worden geboden, deze afkorting staat voor return on investment. Dit houdt in dat de investeringen die gepaard gaan met retrofitten maximaal terugverdiend kunnen worden.

Wat is messing of geelkoper en waaruit bestaat deze legering?

Messing is een legering van koper en zink. Deze legering wordt ook wel aangeduid met CuZn. Als messing in de vorm van folie wordt gebracht spreekt men ook wel over latoen of latoenkoper. Messing wordt ook wel aangeduid met de naam geelkoper. Deze naam heeft te maken met de kleur van messing, dit is een gele kleur die een beetje lijkt op de kleur van goud. De kleur van messing is geler dan koper. Ook brons heeft een andere kleur dan messing. Brons is een legering van koper en tin en is donkerder van kleur. De kleur van messing kan veranderen in de buitenlucht. Voordat het metaal zink was ontdekt gebruikte de mens al messing. Koper wordt door de mens gesmolten met calamiet, dit is een zinkerts. Tijdens het smelten van koper en calamiet in een smeltkroes mengt de zink zich direct met het aanwezige koper. Het gebruik van zinkerts is in dit legeringsproces noodzakelijk omdat zuiver zink te reactief is om doormiddel van de oude technieken te verwerken.

Verschillende soorten messing
Messing bestaat uit koper en zink. De eigenschappen van deze bestandsdelen van de legering versterken elkaar. Messing is waardevol materiaal omdat het beschikt over een goede hardheid. Daarnaast heeft messing ook uitstekende zelfsmerende eigenschappen.

Er zijn verschillende messinglegering. Deze worden onderverdeeld in onderstaande drie soorten:

  • Alfamessing. Deze messinglegering bevat minder dan 40% zink Alfamessing is flexibel en het materiaal kan koud gesmeed of vervormd worden.
  • Bètamessing. Deze legering bevat meer zink in verhouding. Bètamessing kan alleen worden gesmeed als het heet is. Een voordeel van Bètamessing is dat het een harder en sterker materiaal is dan alfamessing.
  • Wit messing. Deze legering bevat verhoudingsgewijs veel zink. Het zinkpercentage van messing is meer dan 45 procent. Hierdoor is het materiaal erg bros om goed gebruikt te kunnen worden in producten.

Naast bovenstaande soorten messing zijn er verschillende messinglegeringen. De samenstelling van de ze legeringen is belangrijk voor de eigenschappen van het materiaal. Een metallurg heeft veel verstand van de eigenschappen van materialen en kan deze goed op elkaar afstemmen. Dit vakgebied heet metallurgie en behoort tot de metaaltechniek. De eigenschappen van de messinglegering zijn vervolgens weer belangrijk voor de mogelijkheden om de messing toe te passen in bepaalde producten.

Waar wordt messing voor gebruikt?
Messing wordt gebruikt voor de vervaardiging van verschillende producten. Zo wordt messing bijvoorbeeld gebruikt voor het maken van koppelingstukken voor de installatietechniek. Hierbij kan gedacht worden aan koppelingen voor waterleidingen. Ook T-stukken, hoekstukken, bochten en afsluiters kunnen van messing worden gemaakt. Bevestigingsmiddelen zoals bouten en moeren kunnen ook van messing worden gemaakt. Messing wordt daarnaast ook gebruikt in de woninginrichting en zelfs voor kogelhulzen. Het is goedkoper materiaal dan brons. Desondanks heeft messing wel een mooie uitstraling en is het materiaal dat niet roest.

Messing kan goed worden verwerkt. Het materiaal is goed verspaanbaar. Ook wanneer hoge toleranties vereist zijn kunnen uit messing zeer nauwkeurige producten worden vervaardigd. Voor seriematige productie op CNC draaibanken of freesbanken kan messing ook goed worden gebruikt. Messing kan goed worden gerecycled. Ongeveer negentig procent van alle messingproducten worden hergebruikt. Messingschroot wordt ingezameld en in een gieterij omgesmolten. Messing is namelijk een uitstekend materiaal om in een bepaalde vorm te gieten.

Wat is CAD en waar worden CAD-systemen gebruikt?

CAD is een afkorting die je regelmatig kunt tegenkomen in de techniek. Zo spreekt men van CAD tekenprogramma’s en CAD/CAM systemen. Ook het programma AutoCAD is heel bekend onder tekenaars en ontwerpers in de techniek. De afkorting CAD wordt zo vaak gebruikt in de techniek dat de afkorting ‘ingeburgerd’ is en veel mensen niet weten waar deze afkorting voor staat. CAD werd oorspronkelijk voluit geschreven als Computer-Aided Drafting. Tegenwoordig wordt CAD vertaald als Computer-Aided Design. In het Nederlands wordt Computer-Aided Design vertaald met de omschrijving: het maken van tekeningen en ontwerpen door gebruik te maken van computers.

Waar wordt CAD gebruikt?
CAD wordt gebruikt door ontwerpers, engineers en constructeurs in verschillende vakgebieden. Zo wordt Computer-Aided Design toegepast in de bouwkunde, civiele techniek, stedenbouw en de architectuur. In de architectuur wordt ook wel gesproken over Aided Architectural Design CAAD. Naast de toepassing in de bouw wordt CAD ook gebruikt in de werktuigbouwkunde, metaaltechniek, industrieel ontwerp en het bedenken en tekenen van staalconstructies. In de elektronica en elektrotechniek kan men ook gebruik maken van computers om technische ontwerpen en tekeningen te maken. Omdat er zoveel verschillende technische vakgebieden zijn waar CAD wordt toegepast zijn er ook verschillende CAD programma’s ontwikkelt.

Verschillende CAD systemen
Er is op de markt een grote diversiteit aan CAD programma’s verkrijgbaar voor consumenten en technische bedrijven. Naast de specifieke technische vakgebieden waar CAD programma’s voor worden ontwikkelt wordt ook onderscheid gemaakt in de weergave / dimensie  van deze programma’s. Zo zijn er 2D-, 2½D- en 3Dimensionale systemen. De 2D-systemen zijn geschikt voor het maken van technische tekeningen. Doormiddel van deze 2D-systemen kunnen tekeningen worden gemaakt met verschillende aanzichten. Een voorbeeld van een bekend 2D CAD systeem is AutoCAD LT 2014 dit is een vereenvoudigde versie van AutoCAD en wordt ook wel AutoCAD Light genoemd.

CAD 2½D-systemen
De 2½D-systemen zijn CAD-systemen die zijn uitgebreid met diepte. Hierdoor zijn deze systemen geschikt voor ontwerpen die uitgevoerd moeten worden op CNC-gestuurde machines. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van CAD-CAM systemen. Hierbij is CAD (Computer-Aided Design) verbonden aan CAM (Computer Aided Manufacturing). Het CAM-pakket van een machine kan worden gebruikt voor het inladen van CAD bestanden en ontwerpen. Deze informatie gebruikt de machine om het product te vervaardigen die in het CAD bestand is weergegeven, daarom wordt dit ook Computer Aided Manufacturing genoemd.

CAD 3D-systemen
CAD 3D-systemen worden gebruikt voor het maken van 3 dimensionale tekeningen. Dit kan in verschillende technische vakgebieden aan de orde komen. Zo kunnen machines in 3D CAD systemen worden getekend maar ook gebouwen en andere objecten. Binnen 3D-systemen wordt gewerkt met oppervlaktemodellen, volumemodellen, solidmodellen en draadmodellen. Binnen de civiele techniek, bouwkunde en installatietechniek wordt ook wel gebruik gemaakt van een Building Information Model. Hierover is in de volgende alinea meer informatie weergegeven.

BIM Building Information Model
Het Building Information Model wordt ook wel afgekort met een BIM en in het Nederlands vertaald met Bouwwerk Informatie Model. Door gebruik te maken van een BIM worden tekeningen informatiemodellen. Hierbij wordt ook gebruik gemaakt van een 3D model. Aan dit model zijn verschillende computerprogramma’s en databases gekoppeld. Deze programma’s zijn allemaal aan elkaar verbonden. Dit zorgt er voor dat wijzigingen in het model ook verwerkt worden in andere programma’s en systemen. Deze wijzigingen worden in een database bijgehouden. Een Building Information Model zorgt er voor dat er meer controle is op wijzigingen. Daarnaast worden deze wijzigingen over het algemeen beter verwerkt dan wanneer men gebruik maakt van traditionele systemen en ontwerpmodellen. Een BIM zorgt er voor dat het aantal fouten in de ontwerpfase worden gereduceerd.

Wat is een Flexible Manufacturing System (FMS)?

Flexible Manufacturing System is een Engelse term die in de praktijk vaak afgekort wordt met FMS. Dit systeem kan in het Nederlands worden vertaald met flexibel fabricage systeem. Dit is een fabricagesysteem waarbinnen een bepaalde ruimte is voor veranderingen of deze veranderingen nu voorspelbaar zijn of onvoorspelbaar. De flexibiliteit in FMS kan worden onderverdeeld in twee verschillende categorieën. Deze twee categorieën zijn vervolgens onderverdeeld in verschillende subcategorieën.

De eerste categorie van Flexible Manufacturing System is de categorie van machine flexibiliteit. In deze categorie wordt gekeken naar de flexibiliteit die de machines in de werkplaats hebben om zich aan te passen aan nieuwe soorten producten. Ook de mogelijkheid om de volgorde van productie per onderdeel te wijzingen hoort bij deze eerste categorie van FMS. Deze categorie van FMS is gericht op de aanpassing van een fabricagesysteem op verschillende soorten producten.

De tweede categorie van Flexible Manufacturing System is gericht op de flexibiliteit van de routing. Hierbij wordt aandacht besteed aan de flexibiliteit om meerdere machines gezamenlijk aan te passen aan een vergroting van het volume, de capaciteit en het vermogen om te produceren. Deze tweede categorie van FMS is daardoor gericht op de flexibiliteit in de kwantiteit van de productie.

Bedrijven waarbij met een Flexible Manufacturing System wordt gewerkt maken vaak gebruik van CNC machines. Dit kunnen bijvoorbeeld computergestuurde draaibanken of freesbanken zijn. Deze CNC machines kunnen aan één centrale computer worden aangesloten zodat de flow van onderdelen en machines wordt geoptimaliseerd. Een Flexible Manufacturing System maakt een CAD/CAM systeem  mogelijk.