Automatendraaien of CNC-draaien: welke techniek past bij uw onderdeel?

CNC-draaien en automatendraaien (in het Frans „décolletage”) maken hetzelfde type onderdelen: assen, bussen, schroeven, koppelingen, hulzen, contacten. Het onderdeel draait, het gereedschap neemt het materiaal weg. De twee vakgebieden overlappen en een bedrijf kan beide beheersen, maar de machines en de seriologica verschillen.

• CNC-draaien (draaibank met vaste kop): het onderdeel wordt in een klauwplaat gehouden, soms ondersteund door een meedraaiende center. Het verwerkt staven maar ook ruwe vormen (smeedstukken, gietstukken, afgezaagde stukken), per stuk of in kleine series, van enkele millimeters tot enkele honderden millimeters diameter.
• Automatendraaien: bewerking uit staven op automatische draaibanken, met beweegbare kop (Zwitsers type) of meerspindelig, ontworpen om series met hoge cadans achter elkaar te produceren. In Frankrijk is de Arvevallei in Haute-Savoie daarvoor een historisch bekken: zie de pagina Auvergne-Rhône-Alpes.

Deze onderdelen vindt u in de connectortechniek, het horlogemakerij, de medische sector (schroeven, instrumenten), hydrauliek, de automobielsector en technisch bevestigingsmateriaal: overal waar kleine draaisymmetrische onderdelen in aantal worden geproduceerd, met eisen aan nauwkeurigheid en regelmaat.

Op een klassieke draaibank steekt het onderdeel uit de klauwplaat en buigt het door onder de kracht van het gereedschap, des te meer naarmate het lang en dun is: boven een lengte van drie tot vier maal de diameter is doorgaans een ondersteuning nodig (meedraaiende center, lunette). Op een langdraaiautomaat wordt de staaf vastgehouden door de spantang van de kop, die in een geleidebus schuift: het gereedschap werkt altijd vlak naast deze steun, ongeacht de bewerkte lengte. De doorbuiging blijft gering, zelfs bij zeer slanke onderdelen. Omdat meerdere gereedschappen tegelijk werken, op de hoofdspil en op de tegenspil, zijn de cycli kort, van enkele seconden tot enkele minuten afhankelijk van het onderdeel.

Deze machines zijn meestal uitgerust met een tegenspil, die het onderdeel overneemt om het tweede uiteinde te bewerken, en met aangedreven gereedschappen om te frezen, dwars te boren of vlakken te maken, wat geschikt is voor onderdelen met meerdere gefreesde functies, zoals een connector of een schroef met een bijzondere kop. Het onderdeel komt na het afsteken klaar uit de machine, zonder handmatige nabewerking. De gangbare capaciteiten lopen van enkele millimeters tot 32 mm staafdiameter, waarbij sommige machines verder gaan. Daarboven kiest men voor een draaibank met vaste kop en staaflader, of voor een meerspindelige automaat voor zeer grote series.

De tabel vergelijkt de twee meest voorkomende families; meerspindelige automaten komen in de volgende paragraaf aan bod.

Een meerspindelige draaiautomaat draagt meerdere staven, vier, zes of acht afhankelijk van de machine, op een trommel. Bij elke indexering schuift de trommel een positie op en is er een onderdeel klaar: elke positie voert een bewerking uit met eigen gereedschappen, tegelijk met de andere. De cadans is zeer hoog, wat geschikt is voor series van enkele tienduizenden onderdelen, zelfs enkele miljoenen: schroeven, koppelingen, hulzen, onderdelen voor connectortechniek of de automobielsector.

De keerzijde is een lange en dure instelling, en een onderdeel dat geschikt is voor de opeenvolging van posities. Een meerspindelige automaat is gerechtvaardigd voor relatief eenvoudige onderdelen, met een groot volume en een regelmatige afname. Voor bescheidener series of complexere onderdelen blijven de langdraaiautomaat of CNC-draaien zuiniger.

Automatendraaien is duurder om op te starten en goedkoper om te produceren. Het opstarten van een langdraaiautomaat kost tijd (gereedschappen, geleiding, staaflader, programma met meerdere gesynchroniseerde kanalen), maar de cyclus is kort omdat meerdere gereedschappen tegelijk werken. Dat is de gebruikelijke logica: vaste kosten ÷ aantal + variabele kosten per onderdeel (zie de prijs van CNC-bewerking).

• Een tot enkele stuks: een klassieke CNC-draaibank, eenvoudiger in te stellen, of een multitaskmachine.
• Enkele tientallen tot enkele honderden: CNC-draaien blijft in de race; de langdraaiautomaat wordt interessant als het onderdeel dun, lang of complex is.
• Enkele honderden tot enkele duizenden, en daarboven: automatendraaien met beweegbare kop is doorgaans het meest concurrerend, daarna de meerspindelige automaat voor zeer grote volumes.

Deze grenzen zijn ordes van grootte zonder universele waarde: ze hangen af van de diameter, het materiaal, de complexiteit en de bezetting van het bedrijf. Vraag prijzen voor meerdere aantallen en, bij twijfel, voor beide families van machines. Bij zeer grote volumes kan koud slaan, een vorm van smeden, bij sommige geometrieën het stokje overnemen.

De bevoorrading van de staaf weegt ook mee bij kleine partijen: de gangbare lengtes liggen rond de drie meter en sommige kwaliteiten worden alleen in minimale hoeveelheden verkocht. Bij een terugkerende behoefte laat een raamovereenkomst met gespreide leveringen het bedrijf het materiaal in één keer inkopen en zijn planning egaliseren.

Beide technieken halen gewoonlijk toleranties in de orde van enkele honderdsten van een millimeter op diameters. De langdraaiautomaat onderscheidt zich bij lange en dunne onderdelen en bij de herhaalbaarheid in serie, omdat het snijden dicht bij de steun plaatsvindt. Nauwere toleranties vragen een beheerst proces, of zelfs slijpen: te valideren met het bedrijf, maat voor maat. Voor de algemene toleranties geeft de ISO 2768-tool de waarden van de norm.

Een Ra in de orde van 0,8 tot 1,6 µm (klassen N6 en N7) is gebruikelijk bij draaien, fijner met afwerkgereedschappen of een aanvullende bewerking. Met de ruwheidsomrekenaar gaat u van de ene notatie naar de andere. Schrijf alleen een fijne ruwheid voor op functionele oppervlakken: ze verlengt de cyclus.

Automatendraaien vertrekt van gekalibreerde staven, die al getolereerd zijn, wat het aantal bewerkingen beperkt. De zogeheten automatenkwaliteiten (automatenstaal, messing, aluminium 2011, roestvast staal 303) breken de spaan en zijn sneller te bewerken. Gangbaar roestvast staal, titaan of technische kunststoffen zijn ook te bewerken, met lagere cadansen: zie de materialen voor bewerkte onderdelen.

In serie vindt de controle tijdens de productie plaats: de operator meet met regelmatige tussenpozen onderdelen met kalibers of geschikte instrumenten, waarmee de drift van kritische maten te volgen is. Als u traceerbaarheid van materiaalpartijen, een keuringsrapport of een eerste artikel eist, schrijf dat dan in de aanvraag: deze documenten kosten geld.

1. Vertrek van een standaard staafdiameter: een maximale diameter dicht bij een beschikbare staafafmeting voorkomt dat er voor niets materiaal wordt weggenomen en snijtijd verloren gaat.
2. Reken op het afsteeksporen: het afgestoken vlak houdt een klein tapje of groeven; vermeld of het functioneel is en, indien nodig, welke afwerking u verwacht.
3. Geef de voorkeur aan afschuiningen boven scherpe randen en aan radiussen boven inwendige hoeken, die het gereedschap sparen en het ontbramen vergemakkelijken.
4. Groepeer gefreesde functies (dwarsboringen, vlakken) op een minimum aan posities, om het aantal aangedreven gereedschappen te beperken.
5. Tolereer alleen wat nodig is: elke nauwe maat verlengt de instelling en de controle, vooral wanneer de algemene toleranties van de norm ISO 2768 volstaan.

Voor een draaisymmetrisch onderdeel met veel freeswerk kan een multitaskmachine of een machine met meerdere assen de voorkeur verdienen. De horlogemakerij maakt met name veel gebruik van gedraaide onderdelen met een kleine diameter.

• De gematenseerde tekening met de toleranties, en het 3D-bestand: lengte, maximale diameter, verhouding lengte tot diameter, zones met nauwe tolerantie.
• Het materiaal: exacte kwaliteit, toestand van de staaf, eventueel materiaalcertificaat.
• De aantallen: partij, jaarbehoefte, leverritme en te calculeren prijsstaffels.
• De bewerkingen: schroefdraad, dwarsboringen, vlakken, kartelen, markeren, ontbramen.
• De behandelingen na de bewerking (passiveren, verzinken, anodiseren) en de maat vóór of na behandeling.
• De controle: te controleren maten, kalibers, frequentie, verwachte documenten.
• De verpakking: kwetsbare onderdelen, properheid, los gestort of in bakjes.
• De levertijd en het verwachte leverritme, met vermelding van wat bespreekbaar blijft.

Op Meaflow is het plaatsen van een aanvraag gratis en zonder commissie: bedrijven voor draaien en CNC-bewerking kunnen u een offerte sturen, die u vergelijkt voordat u via de berichtenfunctie overleg voert.