Goed gereedschap is het halve draaiwerk

Met alleen een draai automaat ben je nog geen automatendraaier. Naast machines en vakkennis heb je, bijvoorbeeld, ook goed gereedschap nodig. En daar is, gelukkig, continu ontwikkeling is. Goed gereedschap is ruim verkrijgbaar, maar wat is nu het beste?
Op de klassieke curven gestuurde draaiautomaat waren hardmetaal wisselplaatjes maar mondjesmaat inzetbaar. In heel veel gevallen konden de machines gewoon niet genoeg snelheid maken, en ontbrak het aan stabiliteit. Het gevolg was dat de hardmetaal beitelplaatjes makkelijk braken. Gelukkig is het moderne hardmetaal veel taaier, en daardoor breder inzetbaar. Inmiddels is wel de curven gestuurde draaiautomaat een met uitsterven bedreigde machine soort geworden.

Op moderne draaimachines zijn de voordelen van hardmetaal volop te gebruiken. En andersom. Door modern gereedschap te gebruiken kun je een wat oudere CNC machine eenvoudig meer laten presteren. Want een programma regel met snelheid en voeding is makkelijker aan te passen dan een curvenset.

In 1989 kwam onze eerste CNC draaiautomaat. Wij zijn daarop onder andere eenvoudige automatenstalen busjes gaan maken, en we konden onze ogen bijna niet geloven, zo hard als dat ging. Wel 160 meter per minuut. En we hoefden maar 2 keer op een dag de het nadraai wisselplaatje te vervangen. Na ongeveer 10 jaar waren we, met precies het zelfde gereedschap (volgens de code op het doosje) tot 240 meter per minuut gekomen, en ging het wisselplaatje de hele dag mee. Die grote verbetering hebben we kunnen bereiken door het iedere keer een klein beetje beter te maken. Vele kleintjes maken één grote, dat is met verbeteringen niet anders. En wat je bij het ene product kunt verbeteren, pas je net zo makkelijk voor het volgende product toe.

Beter gereedschap, je moet er wel mee om leren gaan. En omdat wij veel draaien (we doen niet anders) kunnen we het geleerde makkelijk naar andere machines en producten vertalen.

Moderne draaiautomaten

 

De klassieke draaiautomaat (zie foto) is een vernuftige constructie van handels, palletjes, stuurnokken en bewerkelijkheid. Deze machines waren (en zijn nog steeds) onverslaanbaar op grotere series van producten. Vooral als daarbij meerdere gereedschappen tegelijk aan het werk kunnen zijn. De meest gangbare, mechanische, typen hebben een complexe besturingsschijf, die langs allerlei moeizaam berekende en vervaardigde boogdelen (curven, vandaar de naam curveschijf en curven automaat) een aftastrol omhoog en omlaag geleidt, die op zijn beurt weer een gereedschap heen en weer laat bewegen.

In sommige uitvoeringen zijn de klassieke schijven vervangen door cilindrische bussen. Deze zijn ook lastig om te maken, maar bieden de mogelijkheid om de totale stuurcurve uit meerdere segmenten op te bouwen. Hierdoor is niet voor ieder nieuw product een complete set curven nodig, maar helaas zijn niet alle stuurcurven herbruikbaar.
Het was dus, aanvankelijk, een hele verbetering dat de machines hydraulisch gestuurd gingen worden. Helaas had de hydrauliek ook wat probleempjes, en het aantal machines met een hydraulische besturing is beperkt gebleven.

De echte grote sprong naar lagere aanloopkosten per serie kwam pas met de CNC machines. In minder tijd dan je een curvenset berekent schrijf je een CNC programma, en het laden in de machine gaat in een fractie van de tijd die nodig is om de stuurcurven te monteren. En het wijzigen van één of twee programmaregels gaat heel veel makkelijker dan het aanpassen van een geharde stalen curvenschijf. Dus iedere universele CNC draaibank met automatische materiaal aanvoer is als draaiautomaat te gebruiken.

Dat klinkt mooi, en is bijna waar.
De ‘normale’ CNC draaimachine kan meestal met één gereedschap tegelijk werken. Nou is dat niet zo erg als het lijkt, want om met meerdere gereedschappen tegelijk te werken moeten vaak grote concessies gedaan worden ten opzichte van de optimale verspanings condities.

Verder is een gemiddelde draaimachine berekend op de meest voorkomende klussen. En daardoor veel te groot gebouwd voor het vaak kleine automaten draaiwerk. De huidige techniek stelt de constructeurs in staat om hele hoge verplaatsing snelheden te halen met de, vaak zware, revolver koppen. Dat houdt, ook bij een grote machine, de neventijden kort. Als er iets mis gaat is de klap echter ook veel groter. Impuls is snelheid x bewegende massa.
Bij een kleine machine is de bewegende massa kleiner, en omdat de af te leggen weg minder lang is hoeven ook de snelheden niet zo hoog te zijn om korte cyclus tijden te halen.
Het is dus logisch om de machine niet groter te bouwen dan nodig is.
En zo is de moderne draai-automaat een specialistische machine geworden.
Klein, en om de producten in één arbeidsgang te kunnen maken vaak complex. Met, bijvoorbeeld, de mogelijkheid om het product aan twee kanten te bewerken. Of extra bewerkingen als dwarsgaten boren, spiebanen frezen, excentrische bewerkingen enzovoorts.
De insteltijden zijn wat langer dan bij een universele machine, maar daarna kan de machine ‘dun’bemand, of zelfs onbemand draaien.

De compacte draaiautomaten nemen weinig plek in, en zo kan een automatendraaierij op een klein oppervlak met weinig mensen veel machines tegelijk onderdelen laten produceren.
Dat deze voordelen de kostprijs verlagen is evident.

de Revolver Revolutie!

De revolver was op vele terreinen het begin van de een omwenteling, een revolte of revolutie.

In de popmuziek was Revolver het album van de Beatles dat de Beach Boys inspireerde tot Pet Sounds. Dit meesterwerk was voor de Beatles weer aanleiding om Sgt. Pepper te maken, waarmee een omwenteling in de popmuziek gestalte kreeg, die met Revolver al ingezet was.

De ‘ontginning’ van Noord Amerika, zeg maar de verovering op de indianen (en op concurrerende immigranten) , en zo de opbouw van de Verenigde Staten, leunt ook voor een groot deel op het succes van een revolver. Nadat Samuel Colt het pistool van een ronddraaiende trommel had voorzien, die na ieder schot gelijk een nieuwe patroon voor de loop bracht , was het wapen na steeds schietklaar (zolang het magazijn niet leeggeschoten was tenminste).

Op draaimachines heeft de revolver geen patronen paraat, maar draaigereedschappen die direct achter elkaar ingezet worden.
Voor eenvoudig moertje zijn tenminste een centerboor, een boor en een tap nodig, die alledrie in het hart van het te maken product moeten staan.
In plaats van handmatig wisselen is het voor serie productie heel aangenaam als het volgende gereedschap direct klaar staat.
Zo kreeg eerst de (handbediende) revolverbank, en later de draaiautomaat, één revolverslede. Deze was voor alle bewerkingen aan het centrale gat. Daarnaast waren nog drie of vier gereedschapdragers (sleden) die aan de buitenzijde van het product werkzaam waren heel gebruikelijk.

Naarmate de machine meer bewegingsvrijheid kreeg (de oude revolver ging alleen maar heen en weer langs wat wij nu de Z-as noemen) verdwenen de zij sleden, en kwamen ook de buiten gereedschappen op de enkele gereedschapdrager terecht. Soms bevinden de gereedschappen zich naast elkaar, dan is het een lineair slede. Dit heeft zowel voordelen als beperkingen. Maar meestal zitten de gereedschappen op een revolver.

Over draaiautomaten

In een klassieke draai automaat is maar met moeite een draaibank te herkennen. Omdat alles automatisch moet gaan is er in meerdere gereedschaphouders voorzien. Dat is het eerste verschil met de draaibank die we van de technische school kennen. En al die gereedschappen bewegen automatisch in de cyclus waarin één automaten-draai-werkstuk wordt gemaakt.

Dat automatiseren is door de technici in de loop der tijd op totaal verschillende manieren opgelost, en dat komt omdat er verschillende soorten techneuten zijn. Techneuten komen zowel lui als ijverig voor, en er zijn briljante en belabberde techneuten.
Een slechte, luie technicus is niet zo’n probleem, die maakt niets, dus ook geen schade.
Een slechte, ijverige technicus is een ramp, want hij zal de ene na de andere slecht werkende constructie verzinnen. Een ijverige, goed technicus maakt alles (te) mooi en daardoor (te) ingewikkeld. Hij zal zijn constructies goed, en volgens de regels, doorrekenen, waardoor er (precies) voldoende sterkte of snelheid op de kritische plekken voorhanden is. Met als gevolg weinig reserve, en een apparaat wat op wonderbaarlijk vernuftige wijze zijn taak verricht, en een goede kans heeft op een korte levensduur.
Het ideaal is, mijns inziens, een goede, luie technicus. Die zal een oplossing verzinnen die goed werkt, en met minimale inspanning in bedrijf gehouden kan worden.

De bekendste draai automaten komen uit Duitsland. De Duitsers staan bekend als een gezagsgetrouw, ijverig volk, met respect voor orde en regels. En de Duitsers zijn goed in techniek. Het gevolg is dus ook dat Duitse machines haast te mooi zijn om waar te zijn, en daardoor, in mijn beleving, ook vaak kwetsbaar. Er zijn (of beter, er waren ooit) uitzonderingen.

Een goede Duitse technicus, laten we hem Herman noemen, vond de draaiautomaten waar hij bij zijn baas, een gerenommeerd fabrikant van deze machines, aan werkte kennelijk te ingewikkeld. Hij verzon een briljante, eenvoudige, basis constructie. Hiermee wist hij bijna onverwoestbare machines te bouwen. En het mooiste was dat onderdelen in ruime mate uitwisselbaar waren. Daardoor hoefden niet alle hulpstukken per machine en per product apart aangeschaft of gemaakt te worden. Kennelijk vond dit in de ogen van zijn baas geen genade, want Herman is voor zichzelf begonnen.

Het bedrijf van Herman heeft enige decennia bestaan, en is groot en toonaangevend geworden. Helaas is er nooit een goede opvolger gekomen, dus na het verscheiden van Herman werden de machines ingewikkelder, en het marktaandeel kleiner. Uiteindelijk hebben de nazaten van zijn oude baas het bedrijf van Herman een jaar of tien geleden ingelijfd. Als ultieme wraak maken ze nu erg ingewikkelde en onoverzichtelijke machines die de achternaam van Herman dragen.
Simpele, degelijke, Duitse draaiautomaten zijn er niet meer.

De Franse techniek is ook bij vlagen briljant, vooruitstrevend en gezond eigenzinnig. Ik denk hierbij aan André Citroen, die onder andere als eerste voorwielaandrijving toe wist te passen. De Fransen hebben er ook een eigen slag van om machines te bouwen. Dat is de Franse slag, wat helaas niet echt een aanbeveling is.

Betrouwbare draaimachines komen tegenwoordig van ver weg, net als, bijvoorbeeld, auto’s en electronica.

automatendraaiwerk

Ik hoor een aantal lezers al knarsen, automatendraaiwerk, wat is dat ?

Laat ik vooraan beginnen. In bijna alles wat we gebruiken zitten houten, metalen en kunststof onderdelen. Heel veel daarvan zijn , zoals dat heet, rotatie symmetrisch. Dat betekent dat op een gegeven punt over de lengte alle punten op de omtrek even ver van de middellijn afliggen, en dat die middellijn over het hele produkt recht verloopt.

Een eenvoudig asje (zeg maar model bezemsteel) is daar een voorbeeld van, en een zeer fraai bewerkte balpoot onder een tafel of vleugel vaak ook. Balkonspijlen, hekspijlen, noem het allemaal maar op. Aan de balpoot kan ook snijwerk voorkomen, uitstulpingen en inkepingen die niet over de hele omtrek hetzelfde zijn. Dan wordt het een iets ander verhaal.
Ook kunnen de spijlen een spiraalvormige groef hebben. Net als een bout of schroef, maar dan langgerekter, Dan kan het wel weer draaiwerk zijn, want schroeven, moeren en bouten zijn het oer-voorbeeld van draaiwerk.

Al zijn moeren en bouten niet altijd echt rotatie symmetrisch, want ze hebben vaak een zeskante kop. Daar is gewoon zeskant materiaal voor, dus dat is binnen deze omschrijving geen bezwaar. Als we er maar aan denken dat de definitie alleen voor het bewerkte deel geldt.

Draaien is een bewerking, waarbij door een snij-gereedschap (beitel) materiaal weggenomen wordt bij een draaiend werkstuk. Niet alle werkstukken die aan het hierboven gegeven signalement voldoen zijn dus draaiwerkstukken. Het is pas draaiwerk als het op een draaibank gemaakt is.

Als een draaier (dat is de vakman (m/v) die de draaibank bedient) keer op keer veel gelijke draai werkstukken moet maken ontstaat de drang om dit werk te automatiseren. Is het niet bij de draaier, dan is het wel bij zijn baas. De automatische draaibank die daarvoor ontwikkeld is heet een draai automaat. En de verzamelnaam voor de producten die daar vanaf komen is automatendraaiwerk.