Alle voortzetting is moeilijk

Beginnen met een blog valt wel mee, maar na een tijdje val je in herhalingen. Vandaar de aanhef: alle voortzetting is moeilijk. En zojuist zag ik dat ik een stukje uit oktober verleden jaar niet gepubliceerd had. Stond kant en klaar te wachten op die éne muisklik. Ook niet zo'n handige voortzetting. Sinds dat stukje hebben we weer nieuw truukjes bij geleerd, of meer handigheid opgedaan met ons inmiddels bekende zaken. Titanium draaien is nog geen gemeengoed, maar we schrikken er niet meer zo van. De eerste, bijna onmogelijk geachte, productjes in Hastelloy bleken nou niet direct een eitje, maar uiteindelijk best goed te doen. En zo maak je na ruim 50 jaar draaien nog vorderingen in onze automatendraaierij. En of dat automatendraaien nu snel opgevolgd zal worden door 3D printen? Ondanks de opkomst van 3D printen zou het me verbazen. Heel complex werk misschien, of werk met holtes, bijvoorbeeld om gewicht te besparen. De laatste keer dat ik vergeleken heb was een 3D printer duurder en trager dan een verspanende machine. Voor relatief eenvoudige producten, dat wel. Nou vind ik onze machines, met tot 7 gestuurde assen al behoorlijk complex, maar op "wereldschaal" valt dat reuze mee. We hebben per bewerkingskant meestal maar één gereedschapshouder in actie (twee kan wel, maar is meestal gewoon niet praktisch), en de bewerkingen zijn best wel recht toe, recht aan. Het doet er niet toe of de beitel rechtdoor gaat, of een fraaie gebogen baan aflegt, zolang de beitelpunt maar bij het materiaal kan komen. Dus verbogen en verborgen holtes, dat kan niet zo simpel op een verspanende (draai) machine. Wij maken dus enkel eenvoudige producten, maar is eenvoud nou niet een kenmerk van het ware? Zolang ontwerpers naar eenvoud streven (door lage prijzen ingegeven) zullen verspanende (draai) bewerkingen blijven lonen.

Sterk staaltje RVS

Een hele populaire misvatting is dat RVS sterker zou zijn dan gewone staalsoorten. De specificaties wijzen echter anders uit. Alleen houdt het langer zijn sterkte, omdat het minder snel doorroest. En roestvaststaal kan meer rek hebben voordat het breekt. En dat is juist de reden waarom we er voor automatendraaiwerk niet blij mee zijn. Want door de rek voor breek maakt RVS vaak hele lange krullen, die de koelmiddelstraal in de weg zitten, en zich om het produkt of het gereedschap wikkelen, en het zo lastig maken om het product(je) automatisch over te pakken, of terug te vinden tussen de krullen.

Maar daar is iets aan te doen:

Kies goed materiaal: De meest gebruikte RVS soorten zijn inmiddels ook in een verbeterd verspaanbare versie te verkrijgen (met namen als (Super) Improved machinability, ofwel IM en Super IM, en Ugima ® ). Door minieme toevoegingen binnen de specificaties van het materiaal (meestal calcium) en controle over de kristalvorming is dit materiaal fijnkorreliger, zonder de andere (goede) eigenschappen van het materiaal te beinvloeden.

Kies goed gereedschap: Als de snijkant niet scherp genoeg is kunnen sommige soorten RVS ‘op de beitelpunt’ verharden. Mar dat is niet beperkt tot beitelpunten, juist boren kan problemen geven, en die worden pas merkbaar bij de volgende bewerking (ruimen, uitdraaien, draadsnijden).

Kies de goede machine: Door gebruik van een hoge druk koelmiddelpomp (die toch wel tenminste 60 bar levert, maar liever meer) kunnen de spanen weggespoten worden. Het verhaal dat de spanen stuk gespoten worden klopt niet, maar dat de spanen wegspoelen is al heel mooi natuurlijk. Dan blijft het gereedschap langer scherp.

Er zijn nog meer punten van aandacht, maar dan wordt dit verhaal te lang. En zo houd ik weer een onderwerp over voor een volgende blog.

Eigenlijk heb ik alles nu wel besproken van het automatendraaien. De draaiautomaten, de draai gereedschappen, de automaten legeringen en de koelvloeistoffen. Twee belangrijke dingen heb ik nog niet besproken, en dat is het automatendraaiwerk, de onderdeeltjes die op draaiautomaten gemaakt worden, en de automatendraaiers, de mannen (m/v) die de draaiautomaten programeren, instellen, en draaiend houden.

Over het eerste kan ik kort zijn: ik kan niet veel over automatendraaiwerkstukken zeggen, omdat het intellectueel eigendom, zoals dat zo mooi heet, bij onze afnemers berust. Als ik iets over de details van een bepaald werkstuk vertel, klap ik uit de school. Maar op onze website zijn wel foto’s te zien van de verschillende onderdelen die wij maken.

En over de automatendraaiers vertel ik niet zo veel, want dan zou ik het weer over mezelf hebben. Dus volgende keer toch maar weer weetjes en feitjes over materiaal, machines en gereedschappen.

Automatendraai materialen kennis, deel 2

Automatenstaal is ook zo’n kreet waarvan niemand meer het fijne weet. Er is een legering die officieel zo genoemd wordt, dus dan lijkt iedere verwarring overbodig. Maar toch knaagt het hier en daar als wij draaiwerk uit automatenstaal aanbieden, in plaats van, bijvoorbeeld, staal 37.

Ik weet het, het is allemaal oude titulatuur, maar het is zo ingesleten.

Automatenstaal is helemaal gelijkwaardig aan staal 37 (wat nu dus S235JR heet, onder deze link vindt u een handige conversielijst met de oude en de nieuwe namen)

Maar goed, terug naar automatenstaal, voorheen 9SMn28K, nu 11SMn30C (en het staat niet in de hierboven genoemde lijst). Volgens sommige sagen en legenden zou automatenstaal niet lasbaar zijn, omdat het lood bevat. En dat is onjuist. Er is wel een loodhoudende variant van automatenstaal, loodgelegeerd automatenstaal (roepnaam ‘ledloy’) . Het lood zorgt voor een betere smering van het snijdende gereedschap, en zo kan de standtijd van het gereedschap verlengd worden. Dat was heel belangrijk toen er nog met profielgereedschappen gewerkt werd, maar met de CNC techniek en de hardmetalen wisselplaatjes beginnen de voordelen een beetje achterhaald te worden. De nadelen (lood heeft wat onaangename eigenschappen, en in ijzer is lood niet zo sterk gebonden als, bijvoorbeeld, messing, dus komt het makkelijker vrij).

Automatenstaal bevat wel zwavel, en dat geeft een zuurvormend oxide. Toen, in een grijs verleden, industrieel nog met elektroden gelast werd gold het advies om voor automatenstaal basische elektroden te gebruiken. Voor (vrijwel) alle andere vormen van lassen (MIG, TIG, Weerstandlassen, wrijvingslassen) zijn er ons geen beperkingen bekend. De instellingen zijn soms wat anders, maar het resultaat is zeker niet slechter dan bij ST37.

Automatenstaal dankt zijn gunstige verspanende eigenschappen aan de manier waarop het breek. Indachtig het zegswijs :’buigen of barsten’ zal het materiaal dus minder goed koud vervormbaar zijn. En inderdaad, automatenstaal laat zich niet goed buigen of anderszins vervormen. Er ontstaan vaak scheuren of breuken als er over een te kleine radius gebogen wordt, of als onderdelen geplet worden. Klinken kan wel, maar vraagt meer aandacht.

En allerlei andere legringen die automatenstaal genoemd worden, zijn dat gewoon niet. Ze zijn vaak wel beter verspaanbaar dan hun, over het algemeen ongezwavelde of ongelode, ‘normale’ equivalenten. Maar op draai automaten beter verspaanbaar staal is nog geen automatenstaal.

Over kortdraai automaten

In mijn vorige overpeinzing heb ik wat geprobeerd te vertellen over de langdraai automaat. Naar mijn bescheiden mening (en ik vind dat een ieder recht heeft op mijn eigen mening, daarom houd ik ook dit weblog bij) is dat toch nu wel de meest pure draaiautomaat. In ieder geval voor onderdelen tot ongeveer 20 mm diameter. In het verleden waren langdraai automaten erg bewerkelijk om in te stellen, al was het maar vanwege de complexere curvenset die gemaakt en berekend moest worden. Maar sinds de CNC techniek ons als draaiers het leven veraangenaamt is een langdraaiautomaat ook voor kleine series in te zetten.

Maar wat doen we dan met alle andere producten? Die maken we op een ander type machine, die ik voor het gemak maar kort draaiautomaat zal noemen. Daarbij ga ik even voorbij aan alle andere manieren die er zijn om (CNC) draaimachines in te delen.

De meeste automatische draaimachines zijn afgeleid van (of gewoon opgepimpte) universele CNC draaimachines. En er zijn ook heel compacte automatische draai machientjes die gewoon een uitgeklede langdraai automaat zijn. Als de geleidebus er uit wordt gehaald en de hoofdspil overeenkomstei ver naar voren wordt gebracht is het nieuwe ontwerp klaar. (Bijna ?) net zo snel als zijn langdraai broertje, maar minder beperkt wat het te gebruiken materiaal betreft. En helaas minder goed inzetbaar als het onderdeel langer dan breed is. En omdat bijna alle materiaal in kleine diameters met een h9 (of h11) passing te koop is, is het voordeel van de onafhankelijkheid van de materiaal diameter maar uiterst betrekkelijk.

Zijn er dan echt geen ‘echte kortdraai automaten’. Jawel hoor, maar ze zijn uiterst zeldzaam. Zelfs in onze eigen automatendraaierij staat er (nog) maar één . De overige kortdraai automaten zijn aangepaste universele cnc draai machines.

De echte draai automaat onderscheid zich door een compacte bouw, en de mogelijkheid om producten zo complet mogelijk te bewerken. Bij voorkeur met meerdere gereedschappen tegelijk in bewerking. Voor simpele producten (die bijvoorbeeld vanaf één kant helemaal compleet gemaakt kunnen worden) volstaat een daartoe uitgeruste universele CNC draai machine. Maar zodra er een onafhankelijk werkende overname spil en aangedreven gereedschappen bij komen mogen we (nogmaals, naar mijn eigen bescheiden mening) wel van een draai automaat spreken. Onze eerste machine die aan deze beschrijving voldeed was helaas nog wat ‘onvolwassen’. Maar inmiddels is de techniek zoveel verder dat wij nu een machine hebben waar we wel blij mee zijn. CNC kortdraai automaten, ze zijn er dus wel.

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.

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.