Wat zijn machinaal bewerkte onderdelen en componenten?

Wat zijn bewerkte onderdelen?

Bewerkte onderdelen zijn onderdelen waarvan de vorm wordt afgeleid van materialen zoals metaal of kunststof door machines, zoals frezen, draaien en frezen. De gereedschappen verwijderen extra materiaal om de vorm naar wens te krijgen.

Handmatige machinisten kunnen de bewerking uitvoeren, maar het kan ook digitaal met CNC-machines (Computer Numerically Controlled). Snelle taken die menselijke precisie vereisen zijn het meest geschikt voor handmatige bewerking, terwijl CNC-bewerking geschikt is voor complexe en herhaalbare vormen.

Met technieken als frezen en draaien heeft CNC-verspaning de precisie bij de productie van bewerkte onderdelen verbeterd en de efficiëntie verhoogd. Bijgevolg zijn machinaal bewerkte onderdelen onmisbaar geworden in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart en de automobielindustrie, waar de betrouwbaarheid van onderdelen van het grootste belang is.

Bovendien worden sommige technische onderdelen eerst gegoten of gegoten en daarna machinaal bewerkt om ze te voltooien. Deze onderdelen worden soms gedeeltelijk bewerkt of nabewerkt genoemd, wat de veelzijdigheid en het belang van machinale bewerking in moderne productieprocessen aangeeft.

De toepassingen van bewerkte onderdelen

Lucht- en ruimtevaartindustrie:

• Toepassingen: Onderdelen van vliegtuigmotoren, structurele elementen van vliegtuigrompen, landingsgestellen, enz.
• Kenmerken van de industrie: Vereist extreem hoge precisie en betrouwbaarheid.
• Vereisten voor onderdelen: Moeten bestand zijn tegen extreme temperaturen en drukken en een hoge corrosiebestendigheid en sterkte hebben.
• Voordelen: Precisiebewerking zorgt ervoor dat onderdelen voldoen aan strenge veiligheidsnormen, waardoor de vliegveiligheid en -efficiëntie toenemen.

Auto-industrie:

• Toepassingen: Motoronderdelen, transmissiesystemen, onderdelen van ophangingssystemen.
• Kenmerken van de industrie: Massaproductie met hoge kosten en efficiëntie-eisen.
• Eisen aan onderdelen: hoge duurzaamheid, goede mechanische sterkte en slijtvastheid.
• Voordelen: Machinaal bewerkte onderdelen verbeteren de prestaties van het voertuig, verminderen het aantal defecten en verlengen de levensduur.

Medische industrie:

• Toepassingen: Chirurgisch gereedschap, implanteerbare apparaten, gewrichtsvervangingen en tandheelkundige implantaten.
• Kenmerken van de industrie: Extreem hoge eisen voor productbiocompatibiliteit en -precisie.
• Vereisten voor onderdelen: Niet-giftige, biocompatibele materialen moeten zeer nauwkeurig zijn om te passen in complexe menselijke anatomieën.
• Voordelen: Precisiebewerking garandeert de veiligheid en functionaliteit van medische apparaten, waardoor de behandelresultaten verbeteren.

Elektronica-industrie:

• Toepassingen: Componenten voor computerhardware, mobiele apparaten en communicatieapparatuur.
• Kenmerken van de industrie: Streven naar miniaturisatie en hoge integratie van technologie.
• Vereisten voor onderdelen: Extreem hoge precisie en complexe miniaturisatieontwerpen.
• Voordelen: Precisiebewerking maakt elektronische apparaten compacter, efficiënter en functioneler.

Energie-industrie (zoals olie en gas):

• Toepassingen: Boorapparatuur, onderdelen van transmissiesystemen.
• Kenmerken industrie: Ruwe omgevingen met hoge eisen aan betrouwbaarheid en duurzaamheid van apparatuur.
• Vereisten voor onderdelen: Moeten bestand zijn tegen hoge druk, hoge temperaturen en corrosieve omgevingen.
• Voordelen: Machinaal bewerkte onderdelen verbeteren de prestaties en veiligheid van de apparatuur en verlagen de onderhoudskosten en stilstandtijd.

Aangepaste bewerkte onderdelen ontwerpen

Om ervoor te zorgen dat op maat gemaakte bewerkte onderdelen functioneel zijn en lang meegaan, is het belangrijk om enkele ontwerpprincipes te volgen. Als de juiste specificaties worden gebruikt, kunnen mechanische ongelukken worden voorkomen en passen de onderdelen naadloos in hun assemblages, waardoor er minder dure aanpassingen en reparaties nodig zijn. Dit verbetert ook de kwaliteit van het eindproduct volgens de richtlijnen van de normen, wat leidt tot vertrouwen en algemene tevredenheid bij de gebruikers.

Dikte van de muur

Bij machinaal bewerkte onderdelen is het noodzakelijk om te vermelden dat metalen een minimale wanddikte van 0,8 mm moeten hebben en kunststoffen – 1,5 mm. Dit zorgt voor engineering tijdens de fabricage en het gebruik van het onderdeel zonder breuk of vervorming in de toekomst. Aluminium onderdelen met diktes onder dit advies kunnen bijvoorbeeld trillen en buigen.

Ondersnijdt

Zonder speciaal gereedschap mogen ondersnijdingen niet dieper gaan dan ongeveer 0,5 mm. Met standaardapparatuur zijn ondersnijdingen tot drie millimeter mogelijk. Bij het ontwerpen van ontwerpen die diepere ondersnijdingen vereisen, moet echter rekening gehouden worden met extra kosten en mogelijke compromissen op het vlak van structurele integriteit.

Holtes, gaten en schroefdraad

Om efficiënt gereedschap te kunnen maken en materiaalsterkte te bieden, suggereren de ontwerpnormen voor holtes dat deze holtes niet minder dan 4 mm diep en niet dieper dan 10 mm mogen zijn. Bij het ontwerp van gaten met schroefdraad moet hier ook rekening mee worden gehouden; daarom moet de schroefdraad een diepte hebben die gelijk is aan de aanbevolen M6-diameter-9 mm voor het geval er een lastdragende situatie optreedt.

Trap

De schaal van bewerkte componenten bepaalt de maattolerantieniveaus die de ontwerpers van dergelijke componenten tolereren tot ze onaanvaardbare limieten zijn. De tolerantie van kleine onderdelen (minder dan 50 mm) is meestal ±0,05 mm, terwijl grotere onderdelen (meer dan 100 mm) tot ±0,1 mm kunnen afwijken vanwege het gedrag van het materiaal tijdens bewerkingsprocessen.

Uitsteeksels

Uitsteeksels van machinaal bewerkte onderdelen, zoals lipjes of nokken, mogen niet meer dan drie keer hun basisdikte naar boven uitsteken vanaf oppervlakken waar ze oorspronkelijk op bevestigd of geplaatst moeten worden. Omgekeerd moet men ervoor zorgen dat een uitsteeksel met een basisdikte van 2 mm niet hoger is dan 6 mm als men niet wil dat de structuur verzwakt, wat knikken of breken veroorzaakt.

Binnenhoekstralen

De hoeken met interne radii zijn cruciaal om de spanningsconcentratie van bewerkte onderdelen te verminderen. Voor de meeste materialen is de aanbevolen radius minimaal 1 mm, maar voor taaiere materialen, zoals roestvast staal, kan dit vanaf 2 mm zijn om scheuren door het gebruik ervan te voorkomen.

Zakken

In de meeste gevallen hebben kamers in bewerkte onderdelen een maximale diepte van drie keer de diameter van het gereedschap. Een kamer mag dit getal niet overschrijden als deze wordt gemaakt met een gereedschap met een diameter van 4 mm om een efficiënte spaanafvoer en stabiliteit van het gereedschap te garanderen.

Voorboren Tapdiepte

Voor een goede schroefdraadvorming moet de voorboordiepte minstens anderhalf keer zo groot zijn als de diameter van de kraan. Als we de standaard M8-tap nemen met een diameter van 6,8 mm, dan moet er ongeveer 10,2 mm worden voorgeboord om volledige inschakeling mogelijk te maken zonder de sterkte aan te tasten.

Afgetapte gaten

Tapgaten op bewerkte oppervlakken moeten een bepaalde minimale binnendiameter hebben om goed te kunnen functioneren. Met andere woorden, een M4 tapgat moet minstens 3,3 mm geboord zijn voordat er schroefdraad in wordt gestoken, en een schroef moet minstens 8 mm lang zijn.

Tekst en belettering

Om leesbaar te zijn na het verven of andere afwerkingsprocessen, moeten tekst en letters op bewerkte onderdelen minstens vijf millimeter hoog zijn. Machinebedieningspanelen zijn meestal voorzien van gegraveerde labels die goed leesbaar moeten blijven, zelfs in de zware industriële omstandigheden waarin ze worden gebruikt5.

Afwerking oppervlak

De oppervlakteafwerking van machinaal bewerkte onderdelen verschilt afhankelijk van de toepassingseisen. Terwijl de meeste industriële toepassingen slechts een ruwheidswaarde (Ra) van 1,6 µm vereisen, kunnen fijnere afwerkingen zoals die van hydraulische kleppen binnen het bereik vallen dat wordt gespecificeerd door ASME B46.1, namelijk 0,4 µm.

Materiaal bewerkte onderdelen

De materiaalkeuze bij mechanisch ontwerp en productie is zeer belangrijk voor de werking, betrouwbaarheid en economie van de producten. De juiste materialen zijn nodig om de sterkte van de structuur te behouden, de productiviteit te verbeteren, de impact op het milieu te verminderen en kosten te besparen, wat essentieel is voor succes op de markt.

• Metalen: Dit zijn voornamelijk bewerkte materialen zoals staal (bijv. koolstofstaal of gelegeerd staal), aluminium, koper en roestvrij staal. Deze materialen hebben goede mechanische eigenschappen en kunnen gemakkelijk worden verwerkt.
• Kunststoffen: Tegelijkertijd kunnen onderdelen zonder belasting worden ontwikkeld uit bepaalde specifieke technische kunststoffen zoals nylon, polycarbonaat en PTFE (Teflon) waar geen hoge sterkte nodig is.
• Keramiek: Aan de andere kant zijn keramische materialen zoals siliciumcarbide en aluminiumoxide duur om te bewerken, maar ze zijn bestand tegen uitdagende omstandigheden zoals hoge temperaturen of zeer abrasieve situaties.
• Composieten: Koolstofvezelcomposieten en glasvezelversterkte kunststofcomposieten worden gebruikt in gespecialiseerde toepassingen vanwege hun uitstekende sterkte-gewichtsverhouding.

Voordelen van bewerkte onderdelen

Geen MOQ

Een van de grote voordelen van bewerkte onderdelen bij productie en ontwerp is dat ze geen minimale bestelhoeveelheid hebben. Deze eigenschap biedt organisaties flexibiliteit, waardoor ze hun kosten en voorraden effectief kunnen beheren.

Goede prototypes

Bewerkte onderdelen bieden ook mogelijkheden voor prototyping, wat een belangrijke factor is bij machinale bewerking. Ingenieurs kunnen snel prototypes bouwen en testen, waardoor snelle iteratie en ontwikkeling mogelijk zijn. Dit proces verkort dus de tijd die nodig is om een nieuw product op de markt te brengen.

Ontwerpvrijheid

Machinaal bewerkte onderdelen hebben een uitstekende ontwerpvrijheid. Dat komt omdat fabrikanten complexe vormen en ingewikkelde details kunnen genereren, wat met andere productiemethoden niet mogelijk is. Uiteindelijk verbetert deze eigenschap zowel de functionaliteit als de esthetiek van eindproducten.

Kwaliteit

In termen van kwaliteit zijn machinaal bewerkte onderdelen beter dan hun alternatieven. Ze worden met precisie geproduceerd en daardoor zijn er nauwere toleranties mogelijk dan bij gegoten of gesmede onderdelen. Deze aspecten zorgen voor onderdelen van hogere kwaliteit die resulteren in betere prestaties en duurzamere eindproducten.

Lead Times

Over het algemeen zijn de doorlooptijden voor machinaal bewerkte onderdelen korter dan die voor andere productieprocessen. De directe aard van machinale bewerking zorgt voor snellere doorlooptijden omdat er geen mallen of set-ups nodig zijn. Dankzij dit snelle reactievermogen kunnen bedrijven snel inspelen op vragen uit de markt.

Veranderingen

Tijdens de productie kunnen door machinale bewerking gemakkelijk wijzigingen worden aangebracht aan de onderdelen. Als er wijzigingen aan een onderdeel nodig zijn, kunnen die snel worden uitgevoerd zonder dat ze tot langere stilstand leiden of te duur zijn. Daarom draagt deze flexibiliteit in hoge mate bij aan het verfijnen van productontwerpen.

Sterkte

De sterkte van machinaal bewerkte onderdelen is een ander voordeel dat niet onopgemerkt mag blijven. De keuze van materialen, waaronder metalen en kunststoffen met hoge sterkte, garandeert duurzaamheid en weerstand tegen zware omstandigheden plus hoge spanningsniveaus, waardoor ze ideaal zijn voor kritieke toepassingen.

Afwerking oppervlak

Ten slotte bieden machinaal bewerkte onderdelen om goede redenen vaak een superieure oppervlakteafwerking in vergelijking met andere fabricageprocessen. Omdat de gereedschappen die gebruikt worden bij machinale bewerking nauwkeurig zijn, zijn de resulterende oppervlakken klaar voor gebruik of vereisen ze een minimale nabewerking. Deze eigenschap is belangrijk voor onderdelen met hoge esthetische normen of specifieke prestatievereisten.

De technieken en processen voor het bewerken van onderdelen

De verscheidenheid aan productieprocessen en -methoden stelt ontwikkelaars en producenten in staat om de meest geschikte techniek te kiezen voor specifieke kenmerken van de producten en eigenschappen van de materialen. Dit aanpassingsvermogen zorgt er dus voor dat de bewerking effectief kan veranderen in vormen, van eenvoudige vormen tot complexe, en in materialen van zachte kunststoffen tot harde metalen. Daarom is er behoefte aan bewerkingsmachines met flexibele capaciteiten en hoge precisie voor massaproductie of individuele opdrachten, omdat ze klaar zijn om te voldoen aan strenge eisen en variabele eisen.

• Frezen: Bij frezen produceert de CNC frees gefreesde onderdelen uit het voorraadmateriaal. Het maakt onderdelen met vlakke of geronde oppervlakken met behulp van verschillende machines en snijgereedschappen, zoals vlakfrezen, frezen op het einde, CNC-frezen en nog veel meer.
• Draaien: Bij draaien worden gedraaide onderdelen geproduceerd doordat een werkstuk draait terwijl een frees materiaal verwijdert om cilindrische vormen te produceren. CNC-draaien maakt het mogelijk om schroefdraad te maken op bewerkte objecten zoals assen en externe elementen.
• Boren: Tijdens dit proces draaien boren rond terwijl ze gaten boren in hun doelen. Hierdoor creëren ze gaten van verschillende grootte en diepte op bewerkte onderdelen in verschillende industrieën.
• Brootsen: Hier komen brootsen om de hoek kijken als het gaat om de speciale snijgereedschappen die worden gebruikt voor het nauwkeurig produceren van spiebanen, splines en inwendige ingewikkelde vormen met een betere afwerkingskwaliteit in vergelijking met andere processen zoals slijpen of frezen.
• Slijpen: Slijpen gebeurt met behulp van slijpschijven die materiaal verwijderen, wat resulteert in een zeer nauwkeurige gladde afwerking van bewerkte onderdelen.
• Elektrische ontladingsbewerking (EDM): Deze techniek maakt gebruik van elektrische ontladingen om materiaal te verwijderen uit complexe of moeilijk te bewerken vormen.
• Lasersnijden: Bij deze techniek wordt een krachtige laserstraal gebruikt voor het nauwkeurig smelten, verdampen of wegblazen van doelmaterialen, waaronder plastic of metalen stukken die worden gesneden.
• Ultrasone bewerking: Voor fragiele, brosse materialen die microscopisch ingewikkelde bewerkingen vereisen, moeten ingrediënten worden gebruikt op basis van een slurry met abrasieve slurry, zodat ultrasone golven ze in trilling kunnen brengen.

Oppervlakteafwerking van bewerkte onderdelen

Oppervlakteafwerkingen worden gebruikt om zowel het uiterlijk als de werkprestaties van bewerkte onderdelen te verbeteren. Ze voorkomen corrosie door hun bedekking, verbeteren de slijtvastheid en verhogen de hardheid van het oppervlak. In die zin hebben vernissen niet alleen een functie om de onderdelen te beschermen, maar ook om hun uiterlijk te verbeteren voor zichtbaar gebruik.

• Zoals bewerkt: de oppervlakteafwerking van een werkstuk na bewerking is geïmpregneerd met gereedschapssporen. Daarom is dit type afwerking goedkoop voor toepassingen waarbij het zuiver visuele aspect niet van belang is. Het biedt een glijvermogen voor sommige mechanische onderdelen.
• Parelstralen: bij deze afwerkingen worden glasparels gebruikt om met hoge snelheid gelijkmatig te stralen en een mat of satijnachtig oppervlak te produceren. Het is de bedoeling dat door het reflecterend vermogen van het oppervlak te verminderen, de zichtbaarheid van bewerkingssporen teniet wordt gedaan, wat zowel om visuele als om veiligheidsredenen wordt gedaan.
• Geanodiseerd: anodiseren maakt gebruik van een proces waarbij een dunne keramische laag, die hard en niet-geleidend is, op aluminium onderdelen wordt aangebracht. Deze methode minimaliseert putjes, slijtage en corrosie en vervolgens kan het stuk in elke gewenste kleur worden geverfd voor het ontwerp.
• Poedercoating: Bij poedercoatingprocessen wordt een vrij bewegend, droog poeder aangebracht. Dit poeder wordt meestal uitgehard in hitte om een huid te vormen. Deze afwerking geeft een veel betere dikte en slijtvastheid. Op die manier is het een perfect oppervlak voor gebruik buitenshuis of op plaatsen met veel verkeer.
• Plateren: het proces van plateren bestaat uit de vorming van een fijn laagje van een ander metaal op het oppervlak. Het proces van legeren kan de corrosieweerstand, de hardheid van het gesteente, de visuele aantrekkingskracht of andere gewenste eigenschappen verhogen, afhankelijk van het gebruikte metaal.
• Polijsten: bij dit proces wordt de bovenste laag fysiek of chemisch van het materiaal verwijderd. Deze afwerking is ideaal voor decoratieve toepassingen en onderdelen met weinig wrijving.

De toleranties in bewerkte onderdelen

Het is noodzakelijk om toleranties voor bewerkte onderdelen aan te houden om onderdelen goed te laten passen. Ze leggen de grenzen vast waarbinnen de afmetingen van een onderdeel mogen variëren. Dit wordt nog erger in precieze situaties zoals de ruimtevaart en medische apparatuur.

Een voorbeeld hiervan zijn straalmotoren die onderdelen met minimale toleranties nodig hebben voor een efficiënte werking en veiligheid. Afwijkingen kunnen leiden tot motorstoringen. Dit toont aan hoe belangrijk nauwkeurige toleranties zijn in termen van betrouwbaarheid en efficiëntie.

Aan de andere kant kunnen tuingereedschappen ruimere toleranties hebben omdat het geen kritische toepassingen zijn. Dit verlaagt de productiekosten en houdt ze toch functioneel. De keuze van toleranties moet afhangen van de rol die elk onderdeel speelt en de gevolgen van maatafwijkingen.

Hoe besteed je bewerkte onderdelen uit?

In je zoektocht naar een leverancier voor je verspaningsbehoeften is het belangrijk om rekening te houden met verschillende factoren die de kwaliteit van je onderdelen garanderen. De markt is vol machinefabrieken, maar als je er een kiest, moet je kijken naar hun ervaring, technologie en staat van dienst in het produceren van onderdelen van hoge kwaliteit. Als je een weloverwogen beslissing neemt, kun je de verwachte resultaten van je project behalen.

• Certificeringen: Hoewel ISO-certificeringen goede indicatoren zijn voor een machinaal bewerkingsbedrijf, zijn ze niet het hele verhaal van wat een bedrijf kan. Dergelijke certificeringen helpen bij het selecteren van effectieve partners voor machinale bewerking.
• Mond-tot-mondreclame: Praten met andere hardwarebedrijven die fabrikanten van machinaal bewerkte onderdelen gebruiken, kan waardevolle inzichten geven in hoe je de uitbesteding aanpakt.
• Informatie vragen: Je moet fabrikanten veel vragen stellen en als hun antwoorden je niet bevredigen, denk dan twee keer na voordat je je engageert.
• Offerteaanvragen (RfQ’s): Door offertes van verschillende bewerkingsbedrijven te vergelijken, kun je de meest kosteneffectieve onder hen voor je project vinden.
• Fabrieken bezoeken: Door de fabrieken van fabrikanten te bezoeken, kun je de dingen zien zoals ze gebeuren en de apparatuur die ze gebruiken. In sommige gevallen kan het helpen om een agent in te huren om deze bezoeken te organiseren.

Als je de productie van uitbestede bewerkte onderdelen regelt, moet je een paar belangrijke tips in overweging nemen.

• Houd je aan de DfM-richtlijnen: Zorg ervoor dat digitale ontwerpen maakbaar zijn door de richtlijnen voor ontwerpen voor productie nauwgezet te volgen, zodat er geen extreem diepe gaten of dunne wanden zijn die problemen kunnen veroorzaken in het productieproces.
• Gebruik universele standaarden: Geef volledige technische tekeningen bij digitale bestanden om verwarring te voorkomen. Gebruik in plaats daarvan universele standaarden, die tot miscommunicatie kunnen leiden.
• NDA: Als je een geheimhoudingsverklaring ondertekent, blijven alle ontwerpen vertrouwelijk en worden ze met niemand anders gedeeld.
• Houd rekening met levertijden: Vooral als u met krappe deadlines werkt, moet u rekening houden met langere levertijden voor uitbestede onderdelen.
• Bereid betaling voor: Voor eerste bestellingen kunnen fabrikanten vooruitbetalingen vragen, terwijl voor latere projecten kredietvoorwaarden kunnen worden verstrekt.