Langdraaien van microonderdelen: wanneer een draaibank met verschuifbare spindelkast de juiste keuze is
Een langdraaibank is de standaardmachine voor kleine, slanke gedraaide onderdelen. Is uw onderdeel rond, langer dan breed en moeten de diameters op enkele microns nauwkeurig zijn, dan wordt het zeer waarschijnlijk op zo’n machine gemaakt. Deze gids legt uit hoe de machine werkt, welke onderdelen erbij passen, welke toleranties u mag verwachten en wanneer een ander proces de betere keuze is. Voor het bredere beeld van processen en toleranties begint u met de inkoopgids voor microbewerking.
Hoe een draaibank met verschuifbare spindelkast werkt
Bij een conventionele CNC-draaibank zit de staaf in een klauwplaat en beweegt het snijgereedschap erlangs. Hoe verder het gereedschap van de klauwplaat komt, hoe meer het onderdeel doorbuigt onder de snijkracht. Een pen van 1 mm die 10 mm uitsteekt, gedraagt zich als een hengel.
Een langdraaibank draait dit om. De spindelkast klemt de staaf vast en schuift die naar voren en achteren door een geleidebus, een precisiehuls die voor de gereedschappen is bevestigd. De gereedschappen blijven dicht bij de bus staan. Op elk moment vindt de snede slechts een millimeter of twee van de ondersteuning plaats, zodat het onderdeel nauwelijks doorbuigt, hoe lang het ook wordt.
Het ontwerp komt uit de Zwitserse horlogeindustrie van eind 19e eeuw, waar kleine schroeven en pignons bij duizenden moesten worden gemaakt. Moderne CNC-langdraaibanken voegen toe:
- Aangedreven gereedschappen voor dwarsboren, frezen van vlakken, sleuven en veelhoeken terwijl het onderdeel nog in de staaf zit.
- Een tegenspindel die het onderdeel bij het afsteken overneemt en de achterkant bewerkt.
- Meerdere gereedschapsslede zodat draaien, boren en frezen elkaar in de tijd overlappen.
- Hogedrukkoelmiddel om spanen in kleine boringen te breken en weg te spoelen.
Het resultaat is dat er om de paar seconden tot enkele minuten een klaar onderdeel uit de machine valt, vaak zonder tweede bewerking.
Onderdelen die bij langdraaien passen
De beste indicator is de verhouding tussen lengte en diameter. Zodra die boven ongeveer 3:1 komt, begint een conventionele draaibank te worstelen met doorbuiging en wordt een langdraaibank de logische keuze.
| Onderdeelfamilie | Typische afmeting | Waarom langdraaien |
|---|---|---|
| Connectorcontacten en pennen | ⌀0.5 tot 3 mm, 5 tot 20 mm lang | Lang en slank, enorme aantallen |
| Bot- en tandheelkundige schroeven | ⌀1 tot 5 mm | Draadwervelen op de machine, strakke diameters |
| Horlogepignons en assen | ⌀0.3 tot 2 mm | Minuscule diameters, fijne afwerking |
| Canules en naaldhubs | ⌀0.8 tot 4 mm | Lange boringen, dunne wanden |
| Sensorbehuizingen | ⌀3 tot 12 mm | Buiten gedraaid, gefreesde details, één cyclus |
| Klepschuiven en kleine assen | ⌀2 tot 10 mm | Meerdere diameters met strakke rondloop |
De afmetingsbereiken zijn typisch, geen machinegrenzen.
Onderdelen die niet bij een langdraaibank passen: prismatische behuizingen, onderdelen met grote kamers in vlakke zijden, alles wat niet uit ronde of zeskante staaf begint en onderdelen die korter zijn dan breed. Die gaan naar een microfrees of een conventionele draaibank.
Typische toleranties bij langdraaien
Omdat de snede vlak naast de ondersteuning plaatsvindt, houden langdraaibanken diameters en concentriciteit zeer goed. Typische productiewaarden bij microbewerkingsbedrijven:
| Eigenschap | Typisch vermogen |
|---|---|
| Diameter | ±0.005 mm op geselecteerde diameters, ±0.01 mm algemeen |
| Aspas | h5 tot h6 |
| Rondloop tussen diameters, één cyclus | 0.005 tot 0.01 mm |
| Lengte | ±0.01 tot ±0.02 mm |
| Draad | 6g / 6H standaard, microdraad vanaf M0.6 |
| Oppervlakteruwheid | Ra 0.4 tot 1.6 μm |
De waarden zijn typisch, geen garantie.
Bij een as van 4 mm betekent h5 dat de diameter tussen 4.000 en 3.995 mm mag liggen, een band van 5 μm volgens ISO 286. Dat is routine op een goed bediende langdraaibank. De grens is vaak niet de machine, maar de thermische stabiliteit gedurende een dienst en de meetmethode. Vraag het bedrijf hoe het kritieke diameters meet en hoe vaak.
Staafmateriaal: het deel dat niemand op de tekening zet
De geleidebus werkt alleen als de staaf er nauw in past. Dat heeft drie gevolgen die inkopers moeten kennen.
Geslepen staaf is meestal vereist. Standaard getrokken staaf kan enkele honderdsten van een millimeter variëren, waardoor de staaf in de bus gaat trillen. Bedrijven bestellen centerloos geslepen staaf, meestal in h6 of h7, wat per kilo meer kost. Voor de meeste microonderdelen is de meerprijs per stuk klein, maar het beïnvloedt de levertijd als de kwaliteit ongebruikelijk is.
Restverlies. Het laatste deel van elke staaf, vaak 100 tot 300 mm, wordt door de spantang vastgehouden en kan niet worden gebruikt. Bij een klein onderdeel kan die rest meer wegen dan de onderdelen die uit de staaf zijn gemaakt. Bij dure materialen zoals titaan of edelmetaallegeringen is dat terug te zien in de prijs.
Werken zonder geleidebus. Veel moderne machines kunnen voor korte onderdelen zonder geleidebus draaien. Dat maakt goedkopere getrokken staaf en minder restverlies mogelijk, ten koste van een deel van het voordeel voor slanke onderdelen. Is uw onderdeel kort, vraag dan of het bedrijf het zo zou draaien.
Insteltijd versus cyclustijd
Langdraaien heeft een heel andere kostenvorm dan frezen.
- Instellen betekent het laden en afstellen van wel 20 of meer gereedschappen, het programmeren van overlappende bewerkingen en het uittesten van de eerste onderdelen. Enkele uren tot een hele dag is normaal.
- Cyclustijd is kort. Kleine pennen kunnen om de 20 tot 60 seconden van de machine komen. Complexe onderdelen met frezen duren een paar minuten.
Hypothetisch voorbeeld: een sensorpen vraagt 3 uur instellen en een cyclus van 90 seconden. Bij 20 stuks is instellen goed voor ongeveer 85 procent van de machinetijd. Bij 5,000 stuks is dat minder dan 3 procent. Hetzelfde onderdeel kan dus als prototype duur lijken en in productie zeer goedkoop. Voor een eerlijke vergelijking vraagt u bedrijven om twee of drie aantallen te offreren en uw jaarvolume te vermelden.
Voor prototypes maken sommige bedrijven de eerste 10 tot 50 stuks op een CNC-draaibank met freesunit, of op een microfrees, en stappen voor de productie over op langdraaien. Dat is prima zolang de kritieke details op beide machines op dezelfde manier worden gemeten.
Nabewerkingen op langgedraaide onderdelen
Veel langgedraaide microonderdelen verlaten de machine klaar, maar sommige hebben na het snijden nog werk nodig. Weten welke helpt u levertijden te beoordelen en offertes te vergelijken.
- Ontbramen. Dwarsgaten zijn het klassieke probleem. De uitgang van een dwarsgat van ⌀0.3 mm in een boring van ⌀1 mm is met gereedschap vrijwel onbereikbaar. Bedrijven gebruiken hiervoor elektrochemisch ontbramen, abrasieve stroming of thermisch ontbramen, of plannen de boorvolgorde zo dat de braam minimaal is.
- Reinigen. Langdraaibanken draaien met snij-olie. Onderdelen worden gewassen, vaak ultrasoon, vóór inspectie en verpakking. Medische onderdelen kunnen een gevalideerd reinigingsproces vragen.
- Warmtebehandeling. Hardbaar roestvast staal en gereedschapsstaal worden na het draaien gehard. Lange slanke onderdelen kunnen tijdens de warmtebehandeling krom trekken, dus de rechtheid moet daarna misschien worden gecontroleerd of gecorrigeerd.
- Oppervlaktebehandeling. Passiveren van roestvast staal, vernikkelen of vergulden van messing contacten en anodiseren van aluminium komen veel voor. De laagdikte komt bij de diameters op, dus strakke diameters moeten daar rekening mee houden.
- Slijpen of lappen. Voor diameters strakker dan ongeveer ±0.002 mm of afwerkingen onder Ra 0.2 μm kan na het draaien een centerloos slijp- of lapstap volgen.
| Nabewerking | Typische reden | Effect op levertijd |
|---|---|---|
| Elektrochemisch of thermisch ontbramen | Dwarsgaten, binnenranden | Voegt dagen toe bij uitbesteding |
| Ultrasoon reinigen | Olie en spanen verwijderen | Gering, meestal intern |
| Warmtebehandeling | Hardheid bij 420, 440C, gereedschapsstaal | Voegt dagen toe, richten kan nodig zijn |
| Plateren of passiveren | Geleidbaarheid, corrosie | Voegt dagen tot een week toe bij uitbesteding |
| Centerloos slijpen | Diameters buiten het draaibereik | Voegt een processtap toe |
Typische waarden ter oriëntatie.
Wanneer een CNC-draaibank of microfrees de betere keuze is
Langdraaien is niet altijd het antwoord. Overweeg alternatieven wanneer:
- Het onderdeel kort en gedrongen is. Bij een lengte-diameterverhouding onder ongeveer 2:1 loopt het goed op een precisie-CNC-draaibank met tegenspindel, vaak met goedkopere staaf.
- Het aantal zeer laag is en laag blijft. Tien onderdelen per jaar rechtvaardigen geen volledige instelling op een langdraaibank.
- De meeste details gefreesd worden. Een kleine behuizing met één gedraaide boring is een freesonderdeel. De referentie voor toleranties en materialen laat zien hoe de typische grenzen zich verhouden.
- Het materiaal niet als staaf beschikbaar is. Sommige kunststoffen en speciale legeringen zijn alleen als plaat of staaf verkrijgbaar in afmetingen die niet bij een geleidebus passen.
Wat u in een RFQ voor langdraaien opneemt
Voor vergelijkbare offertes van langdraaibedrijven neemt u op:
- STEP-model en pdf-tekening, met kritieke diameters en rondlopen gemarkeerd.
- Materiaal en kwaliteit, en of geslepen staaf acceptabel is of een specifieke leverancier vereist is.
- Draadspecificatie, inclusief of gerolde, gewervelde of gesneden draad acceptabel is.
- Eisen aan randen en bramen bij dwarsgaten, de lastigste plek om een gedraaid onderdeel te ontbramen.
- Aantallen op twee of drie niveaus plus het verwachte jaarvolume.
- Inspectiemethode voor de strakste diameter en of een eerste-artikelrapport nodig is.
Micropartz is een bemiddelingsdienst. Wij sturen uw RFQ naar maximaal 3 bedrijven met langdraaibanken of draaibanken met verschuifbare spindelkast die passen bij de afmeting en het materiaal van uw onderdeel, in de leveranciersregio die u kiest, en reageren binnen 24 werkuren. Meer over de processen vindt u op de pagina over microbewerking. Is uw tekening klaar, stuur dan een RFQ.
Veelgestelde vragen
Wat is het verschil tussen een langdraaibank en een CNC-draaibank?
Bij een conventionele CNC-draaibank zit de staaf vast in een vaste klauwplaat en beweegt het gereedschap erlangs, waardoor een lang dun onderdeel van het gereedschap wegbuigt. Bij een langdraaibank schuift de spindelkast de staaf door een geleidebus en snijdt het gereedschap vlak naast die ondersteuning, zodat slanke onderdelen recht blijven.
Wat is de kleinste diameter die een langdraaibank kan draaien?
Micro-langdraaimachines verwerken staaf vanaf ongeveer ⌀0.5 mm, en details aan het onderdeel kunnen veel kleiner worden gedraaid, tot ongeveer 0.1 mm over een korte lengte bij gespecialiseerde bedrijven. Typisch productiewerk begint rond ⌀1 mm.
Maken langdraaibanken alleen ronde onderdelen?
Nee. Moderne machines hebben aangedreven gereedschappen en een tegenspindel, zodat ze dwarsgaten boren, vlakken, sleuven en zeskantvormen frezen en de achterkant van het onderdeel in één cyclus afwerken. Het onderdeel moet nog steeds uit staaf beginnen en grotendeels rotatiesymmetrisch zijn.
Waarom vragen offertes voor langdraaien om zoveel volume?
Instellen en programmeren kosten vaak enkele uren tot een hele dag, en elke staaf laat een rest achter. Bij 10 stuks wordt die kost dun uitgesmeerd. Bij 10,000 stuks wint de korte cyclustijd.
Getoetst aan
- Wikipedia: Screw machine (includes Swiss-style automatic lathes)
- ISO 286-2:2010, Tables of standard tolerance classes and limit deviations for holes and shafts
De getallen in deze gids zijn typische waarden ter oriëntatie. De tekening, het materiaalcertificaat en het gekoppelde bedrijf bepalen de echte.
Word gekoppeld aan een microbewerkingsbedrijf
Stuur uw tekening één keer. Wij koppelen die aan maximaal 3 bedrijven die bij het onderdeel passen en reageren binnen 24 werkuren. Gratis voor inkopers.
Een RFQ sturen