Draadgesneden ramen: waarom zijn de muren niet haaks op de gezichten?

Een open beugelplaat met een draaddoorsnedevenster lijkt meer op een tekenprobleem dan op een procesprobleem, en het proces is waar het fout gaat. Job 260414004 arriveerde in oktober 2024 van een fabrikant van verbindings- en structurele beugelcomponenten waarvan de vorige leverancier platen had geleverd die correct waren gemeten op de werkbank en faalden in de machine: het passende onderdeel wilde niet door het draadgesneden raam gaan zonder een kraan, of zat er los genoeg in om te rammelen, de raamwanden stonden niet haaks op de grondvlakken, dus het onderdeel ging scheef naar binnen, en de plaat was tijdens de warmtebehandeling licht gedraaid, zodat deze op de beugel schommelde in plaats van plat te liggen.

De platen op de foto's zijn de productieonderdelen uit de bestelling die volgde: een 1Cr17Ni2 martensitische roestvrijstalen plaat van ongeveer 240 mm lang, 60 tot 70 mm breed en 10 tot 12 mm dik, met een groot venster met onregelmatige draaddoorsnede erdoorheen, een buitenprofiel met gefreesde treden en een afgeronde naaf, twee met precisie uitgeboorde gaten, beide zijden aan het oppervlak gesatineerd geslepen, en het hele onderdeel gehard en getemperd zodat het zijn vorm behoudt onder belasting. Elk van deze functies is op zichzelf eenvoudig. Wat de plaat moeilijk maakt, is dat het venster vroeg in de reeks wordt uitgesneden en laat wordt afgewerkt, zodat het elke bewerking die daarna komt, doorloopt.

Wat moet dit bord doen?

Vier banen, en de volgorde moet rond de laatste worden gepland.

Het venster lokaliseert een passend onderdeel. Het onderdeel beweegt door of zit in de opening, zodat de grootte van het raam, de rechtheid door de dikte en de haaksheid ten opzichte van de grond alle materie tegelijk onder ogen zien. Een venster dat de juiste maat heeft, maar niet haaks op de vlakken staat, zorgt ervoor dat het onderdeel scheef binnenkomt en aan één hoek vastloopt.

In de twee uitgeboorde gaten passen pinnen. Hun diameter en positie bepalen of de verbinding uitgelijnd is, en hun positie wordt gemeten ten opzichte van het raam in plaats van ten opzichte van de omtrek van de plaat, omdat de verbinding tussen het raam en de pinnen werkt.

De gezichten zijn het referentiepunt. Alles op deze plaat wordt gemeten vanaf een grondvlak, dus de vlakken moeten worden vastgesteld voordat de gaten worden gesneden en ze mogen daarna niet meer bewegen.

De geharde kern houdt de plaat stijf. Afschrikken en temperen is wat ervoor zorgt dat een plaat van 240 mm niet buigt tijdens gebruik en wat ervoor zorgt dat de raamranden niet vervormen na een paar duizend cycli van het bijpassende onderdeel.

Waarom bepaalt de volgorde van snijden, harden en slijpen het resultaat?

Het venster wordt gesneden terwijl het materiaal nog zacht is

Het draadsnijden van een martensitisch roestvrij staal met volledige hardheid gaat langzaam, en hoe harder het materiaal, hoe meer de snede afhankelijk is van de perfectie van de draad over de gehele lengte van de doorgang. Op een plaat van 240 mm duurt de snede lang, en een draadbreuk in het midden van een verhard raam laat een getuigenis achter op een oppervlak dat niet opnieuw kan worden gesneden.

De praktische oplossing is om het raam te snijden terwijl het materiaal nog in zijn zachte staat is, waarbij de snede snel is, de draad minder belast wordt en een langzame afwerkingsgang kan worden uitgevoerd zonder het risico dat gepaard gaat met het snijden van hard materiaal. Deze beslissing, die om goede redenen is genomen, is ook de oorzaak van de rest van het probleem: de raamgeometrie reist nu door de warmtebehandeling.

Warmtebehandeling verplaatst de plaat en het raam gaat mee

Afschrikken en temperen is een thermische cyclus, en een dunne plaat vervormt daarin. De vervorming manifesteert zich eerder als een kleine draaiing en een verandering in vlakheid dan als een grote beweging, maar op een plaat van 240 mm is zelfs een kleine draaiing voldoende om de vlakken uit het platte vlak te halen en de relatie tussen het raam en de vlakken die het referentiepunt zouden moeten zijn, te veranderen.

Het raam zelf behoudt redelijk goed zijn eigen formaat, doordat het materiaal eromheen terughoudend is. Wat verandert is het referentiekader eromheen, en dat is precies wat de klant meet.

Het achteraf slijpen van de vlakken herstelt het nulpunt

Het vlakslijpen van beide zijden na de warmtebehandeling is de bewerking die de plaat weer vlak maakt en de rest van het onderdeel een betrouwbare referentie geeft. Het is ook de bewerking die het onderdeel verandert waartegen de afwerksneden zijn gemaakt, omdat bij het slijpen materiaal van beide kanten wordt verwijderd en de plaat dunner uitkomt dan het zacht bewerkte onderdeel.

Dit is waar het raam en de gezichten met elkaar moeten worden verzoend. De wanden van het raam worden niet beïnvloed door het slijpen, maar hun haaksheid ten opzichte van de vlakken wel, omdat de vlakken nieuwe oppervlakken zijn. Een plaat waarvan het venster loodrecht op een inmiddels weggeslepen vlak is uitgesneden, kan eindigen met muren die op zichzelf recht zijn en niet meer loodrecht op het vlak dat de klant meet.

De manier waarop dit tijdens het werk wordt gecontroleerd, is de volgorde van de afwerkingsbewerkingen: het buitenprofiel en het raam worden in zachte staat opgeruwd en gesneden, de plaat wordt met warmte behandeld, de vlakken worden geslepen en de gaten die nauwkeurig moeten zijn worden als laatste geruimd, nadat de vlakken definitief zijn. Er mag niets gebeuren dat de geometrie van de plaat verandert nadat de gaten zijn gesneden.

De veerrand waar een grondvlak een draadgesneden muur ontmoet

De kruising van een grondvlak en een draadgesneden muur is de meest delicate plek op dit deel. De draadsnede laat een fijne braam achter op de rand waar deze naar buiten komt, en als je het gezicht daarna slijpt, kan die rand omgevouwen worden tot een veer die iets in de opening hangt.

Het is een klein defect met een groot symptoom. Een veerrand verandert de grootte van het raam langs de muur niet, dus een meting in het midden van de opening is correct, en het bijpassende deel blijft nog steeds hangen bij binnenkomst omdat de effectieve opening precies is verkleind op het vlak waar het onderdeel binnenkomt. Dat is de faalwijze achter een klacht die zegt dat het venster de juiste maat heeft en dat het onderdeel er niet in past.

De twee kleine beslissingen die verschijnen in het voltooide deel

Waar het draadstartgat gaat

Een draaddoorsnede moet ergens beginnen, wat betekent dat er een gat door de plaat moet worden geboord zodat de draad erin kan worden geregen en de naaktslak kan worden losgesneden. Het startgat wordt gemaakt vóór de snede, dus de positie ervan is eerder een beslissing dan een ongeluk, en de gebruikelijke fout is om het te plaatsen waar het handig is voor de snede in plaats van waar het onschadelijk is voor het onderdeel.

Op deze plaat wordt het startgat vrij gehouden van de twee functionele boringen, de naaf en de vlakken die het onderdeel dragen, zodat de getuige die hij achterlaat zich op een oppervlak bevindt waar niets te vinden is. Het moet ook zo worden geplaatst dat de naaktslak, die op een raam van deze omvang een substantieel stuk materiaal is, loslaat zonder op de snede of wig in de opening te kunnen vallen als de draad klaar is.

Hoe de slak wordt ondersteund

Omdat het venster groot is, is de naaktslak zwaar genoeg om er toe te doen. Als het niet wordt ondersteund, kan het verschuiven als de snede bijna voltooid is, de draad beknellen en breken, en een gebroken draad in het midden van een afwerkingsgang is een markering op een oppervlak dat moet worden gemeten en vaak opnieuw moet worden bewerkt.

Het antwoord is een gepland lipje: een klein stukje land dat achterblijft in de snede en dat de naaktslak vasthoudt totdat de bewerking is voltooid en vervolgens opzettelijk wordt doorgesneden, waarbij de naaktslak met de hand wordt verwijderd. Het alternatief, de slak laten vallen, werkt op kleine ramen en stopt met werken op grote ramen.

Hoe werden de platen stap voor stap gemaakt?

Stap 1 - Ruw het buitenprofiel op en laat de voorraad liggen

De plaat is opgeruwd uit 1Cr17Ni2-materiaal, waarbij het buitenprofiel dicht is gesneden maar niet is afgewerkt, waardoor materiaal op de vlakken en op het profiel overblijft. Het materiaal op de vlakken is bedoeld voor het slijpen dat zal plaatsvinden na de warmtebehandeling.

Stap 2 - Snij het raam uit en frees het profiel in zachte toestand

Het raam wordt met draad gesneden terwijl het materiaal vrij wordt gesneden, met een voorbewerkingsgang en een afwerkingsgang zodat de wanden er recht en glad uitkomen, en het buitenprofiel, de treden en de nok worden in dezelfde fase gefreesd terwijl het materiaal nog zacht is. Als u in deze staat werkt, kunnen de sneden nauwkeurig en snel worden gemaakt, en dit is de reden dat het venster later in de reeks opnieuw moet worden gecontroleerd.

Stap 3 - Afschrikken en temperen tot de hardheid van de tekening

De plaat doorloopt de volledige afschrik- en tempercyclus om hem de sterkte en slijtvastheid te geven waar het trekken om vraagt. De cyclus is ook de grootste spanningsgebeurtenis die de plaat zal meemaken, en de vervorming die deze veroorzaakt wordt in de volgende stap aangepakt in plaats van voorkomen.

Stap 4 - Slijp beide zijden in gebalanceerde gangen

Beide zijden zijn na een warmtebehandeling aan het oppervlak geslepen, in gebalanceerde passages, zodat de plaat vlak en met een consistente dikte en zonder draaiing uitkomt. De twee vlakken worden tot een bepaalde dikte geslepen en vormen het uitgangspunt voor alles wat volgt.

Stap 5 - Ruim de twee gaten uit de grondvlakken

De twee gaten worden geruimd nadat de vlakken definitief zijn, zodat het uitharden en slijpen ze niet kunnen verplaatsen. Ze zijn gepositioneerd ten opzichte van het raam en niet ten opzichte van de omtrek van de plaat, omdat dat de relatie is waarvan de koppeling afhankelijk is.

Stap 6 - Controleer of de raamwanden haaks op de nieuwe vlakken staan

Het raam wordt in dit stadium opnieuw gemeten, waarbij de plaat op een geslepen vlak zit, zodat de haaksheid van de muren ten opzichte van de vlakken wordt gecontroleerd aan de hand van de oppervlakken die de klant zal gebruiken in plaats van aan de oppervlakken waaruit de snede is gemaakt.

Stap 7 - Ontbraam de snijranden van de draad zonder de muur rond te maken

De draadsnijranden worden ontbraamd met een gecontroleerde beweging die de braam en de veerrand verwijdert zonder de muur af te ronden of de opening te veranderen. Dit is bewust de laatste handeling aan het raam en gebeurt met de hand, waarbij de opening aan de voorkant wordt gecontroleerd in plaats van in het midden van de muur.

Stap 8 - Inspecteer de vlakheid, dikte, venster en gaten samen

De eindinspectie heeft betrekking op de vlakheid en dikte van de grondvlakken, de grootte van het raam en de rechtheid ervan door de plaat, de haaksheid van de wanden op de vlakken, de positie van de twee uitgeboorde gaten ten opzichte van het raam en de toestand van de randen waar de muren de vlakken raken. Het controleren van het raam zonder het te vergelijken met de grondvlakken is de meting die de hele klasse van fouten die in dit artikel worden beschreven over het hoofd ziet.

Wat de oplage van 900 stuks heeft gemeten

Negenhonderd platen werden in 26 dagen verzonden en de klant meldde dat het bijpassende deel zonder binding doorliep, de pinnen vrij in hun gaten liepen en de platen plat op de beugel zaten.

De fout ontdekten we tijdens onze eigen proefrit

Onze proefplaten slaagden voor de raamcontrole en slaagden nog steeds niet in de pasvorm, en de fout zat in de manier waarop we de randen hadden afgewerkt.

Elke proefplaat mat binnen de raamtolerantie toen we de opening in het midden van de muur maten. Toen de klant het bijpassende onderdeel monteerde, pakten sommige platen het onderdeel met een tik op de ingangszijde, en door een van de afgewezen platen in stukken te snijden werd duidelijk waarom: tijdens het ontbramen was er een fijne veer van de draadsnijrand in de opening aan de voorzijde gerold, en het slijpen had daartoe bijgedragen door dezelfde rand iets verder te vouwen. De opening was correct waar we hem hadden gemeten en ondermaats waar het onderdeel binnenkwam.

Drie wijzigingen gingen in productie. De ontbraamgang werd gewijzigd in een gecontroleerde snede die de braam verwijdert zonder de rand te laten rollen, en de operator controleert de opening aan beide zijden in plaats van in het midden van de muur. De volgorde is zo aangescherpt dat er niet wordt geslepen nadat het venster is ontbraamd, waardoor de tweede kans op vouwen van de rand wordt weggenomen. En het eerste artikel van elke batch wordt nu voorzien van een passend onderdeel voordat de batch wordt vrijgegeven, omdat een fittest vastlegt wat een maatcontrole niet kan.

Tussen de proef en de productie verdween de klacht bij binnenkomst, en de maatcontrole en de pasvormtest waren het niet meer oneens.

Drie manieren om een ​​precisievenster in een harde plaat te produceren met elkaar vergeleken

De eerste twee rijen delen één regel die de moeite waard is om duidelijk te vermelden: de binnenhoek die een draadbreuk kan achterlaten, is nooit scherp. Het is ongeveer de helft van de draaddiameter plus de vonkbrug, en een tekening die een scherpe interne hoek vereist, zal met een straal worden geproduceerd, ongeacht of iemand dat toegeeft of niet. Het benoemen van de straal op de tekening en het vrijgeven van het bijpassende onderdeel zorgt ervoor dat een intolerantievenster niet wordt afgekeurd bij de montage.

Veelgestelde vragen

Waarom komt een draadgesneden raam niet haaks op de plaatvlakken uit?

Omdat het raam meestal vroeg wordt uitgesneden, terwijl het materiaal nog zacht is, en de vlakken achteraf worden geslepen om de vervorming als gevolg van de warmtebehandeling te corrigeren. De uitgesneden wanden zijn op zichzelf recht, maar de vlakken zijn vierkant en zijn vervangen door slijpen, dus de relatie moet opnieuw worden gecontroleerd terwijl de plaat op een grondvlak zit in plaats van uit de snede te worden afgeleid.

Kan een draadgesneden raam na het uitharden worden doorgesneden?

Ja, en het is de juiste keuze voor kleine ramen en dunne platen. Het vak is tijd en risico: het snijden van martensitisch roestvrij staal met volledige hardheid gaat langzaam, de draad wordt gedurende de hele doorgang zwaarder belast en een breuk in het midden van de snede laat een getuige achter op een oppervlak dat niet opnieuw kan worden gesneden. Snijden in zachte staat en daarna afwerken is de veiligere route als het raam groot is en de wanden recht moeten zijn.

Wat is de kleinste binnenhoek die een draadgesneden raam kan hebben?

Deze wordt bepaald door de draaddiameter plus de vonkafstand, zodat een draadsnede geen scherpe interne hoek kan opleveren, maar slechts een kleine straal. De straal die de tekening toelaat en het reliëf op het passende deel moeten samen worden vermeld, omdat een deel met scherpe hoeken in contact zal komen met de hoekradii in plaats van met de platte kanten en als een perspassing zal aanvoelen, zelfs als het raam binnen de tolerantie valt.

Hoe ontbraam je een draadsnijkant zonder de muur rond te maken?

Met een gecontroleerde beweging die de bramen en eventuele veerranden verwijdert zonder in de muur te snijden, en door de opening aan de vlakken te controleren in plaats van in het midden van de muur. Het defect dat moet worden vermeden, is dat er een veer in de opening aan de ingangszijde wordt gerold, omdat deze het raam met tolerantie langs de muur laat, terwijl de effectieve opening wordt verkleind precies daar waar het passende deel binnenkomt.

Wat je op je tekening moet zetten

Zes regels maken van een draadgesneden raam een ​​onderdeel dat meteen werkt:

1. Vermeld de raamgrootte met een tolerantie die over de gehele dikte geldt, niet op één deel.
2. Geef de haaksheid van de muren aan het genoemde grondvlak en noem dat vlak als referentiepunt.
3. Vermeld de binnenhoekradius die het raam mag dragen, en vermeld het reliëf op het bijpassende deel.
4. Vermeld de positie van de geruimde gaten ten opzichte van het raam in plaats van de omtrek, aangezien dat de relatie is die de koppeling gebruikt.
5. Geef aan dat de vlakken na de warmtebehandeling zijn geslepen en geef de dikte op met intact venster.
6. Geef de toestand van de rand aan waar de muren de vlakken raken, en maak duidelijk dat een opgerolde rand niet acceptabel is, zelfs als de boringen binnen de tolerantie blijven.

Een draadgesneden raam is een onderdeel dat in één bewerking wordt gemaakt en in een andere bewerking wordt afgewerkt, met daartussen een warmtebehandeling en een slijpbewerking, en het hele onderdeel is afhankelijk van het feit dat die volgorde wordt gepland in plaats van ontdekt. Zorg dat de bestelling goed is en de rest is gewoon werk: een raam dat recht door de plaat heen blijft, muren die haaks staan ​​op de gezichten die de klant opmeet, en een passend onderdeel dat er de eerste keer in gaat.