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Was ist Werkzeugmaschine?

Definition von Werkzeugmaschinen


Die Werkzeugmaschine ist eine Maschine, die Rohlinge oder Werkstücke aus Metall oder anderen Materialien bearbeitet, um die erforderliche Geometrie, Maßhaltigkeit und Oberflächengüte zu erreichen. Die Teile mechanischer Produkte werden in der Regel von Werkzeugmaschinen bearbeitet. Eine Werkzeugmaschine ist eine Maschine, die eine Maschine herstellt, und auch eine Maschine, die die Werkzeugmaschine selbst herstellen kann. Dies ist das Hauptmerkmal der Werkzeugmaschine, das sie von anderen Maschinen unterscheidet. Daher wird die Werkzeugmaschine auch als Arbeitsmuttermaschine oder Werkzeugmaschine bezeichnet.

Was ist Werkzeugmaschine?

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Die Klassifizierung von Werkzeugmaschinen

Metallschneidende Werkzeugmaschinen, hauptsächlich zum Schneiden von Metall;

Holzbearbeitungsmaschine zum Schneiden von Holz;

Sonderbearbeitungsmaschinen, die spezielle Bearbeitungen von Werkstücken durch physikalische und chemische Verfahren durchführen;

Schmiedemaschinen. Die eng definierte Werkzeugmaschine bezieht sich nur auf die am weitesten verbreitete und größte Anzahl von spanenden Werkzeugmaschinen.

  • 1. Zerspanende Werkzeugmaschinen können nach verschiedenen Klassifizierungsmethoden in verschiedene Typen unterteilt werden.
  • 1.1 Je nach Verarbeitungsverfahren oder Verarbeitungsobjekt kann es in Drehmaschine, Bohrmaschine, Bohrmaschine, Schleifmaschine, Gang Bearbeitungsmaschine, Gewindebearbeitungsmaschine, Keilwellenbearbeitungsmaschine, Fräsmaschine, Hobel, Einpressmaschine, Räummaschine, Sonderbearbeitungsmaschine, Sägemaschine und Graviermaschine, etc. . Jeder Typ ist entsprechend seiner Struktur oder seiner Verarbeitungsobjekte in mehrere Gruppen unterteilt, und jede Gruppe ist in mehrere Typen unterteilt.
  • 1.2 Je nach Größe des Werkstücks und Gewicht der Werkzeugmaschine kann es in Instrumentenwerkzeugmaschinen, kleine und mittlere Werkzeugmaschinen, große Werkzeugmaschinen, schwere Werkzeugmaschinen und superschwere Werkzeugmaschinen unterteilt werden;
  • 1.3 Je nach Verarbeitungsgenauigkeit kann sie in gewöhnliche Präzisionswerkzeugmaschinen, Präzisionswerkzeugmaschinen und Hochpräzisionswerkzeugmaschinen unterteilt werden;
  • 1.4 Je nach Automatisierungsgrad lässt sie sich in handbetätigte Werkzeugmaschinen, halbautomatische Werkzeugmaschinen und automatische Werkzeugmaschinen unterteilen;
  • 1.5 Je nach automatischem Steuerungsmodus der Werkzeugmaschine kann es in Kopierwerkzeugmaschinen, Programmsteuerungswerkzeugmaschinen, digitale Steuerungswerkzeugmaschinen, adaptive Steuerungswerkzeugmaschinen, Bearbeitungszentren und flexible Fertigungssysteme unterteilt werden;
  • 1.6 Je nach Anwendungsbereich von Werkzeugmaschinen kann in Universal-, Sonder- und Sonderwerkzeugmaschinen unterteilt werden.
  • 1.7 Es gibt eine Art automatische oder halbautomatische Werkzeugmaschine basierend auf Standard-Allgemeinkomponenten und einer geringen Anzahl von Sonderkomponenten, die entsprechend der spezifischen Form des Werkstücks oder der Bearbeitungstechnologie ausgelegt sind. Es wird als kombinierte Werkzeugmaschine bezeichnet.
  • 1.8 Zur Bearbeitung eines oder mehrerer Teile werden eine Reihe von Werkzeugmaschinen hintereinander angeordnet und mit einer automatischen Be- und Entladeeinrichtung und einer automatischen Werkstückübergabeeinrichtung zwischen Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschine ausgestattet. Eine so gebildete Gruppe von Werkzeugmaschinen wird als automatische Fertigungsstraße zur spanenden Bearbeitung bezeichnet.
  • 1.9 Das flexible Fertigungssystem besteht aus einer Gruppe digital gesteuerter Werkzeugmaschinen und anderer automatisierter Prozessausrüstung. Es wird von einem elektronischen Computer gesteuert und kann Werkstücke mit verschiedenen Prozessen automatisch bearbeiten, die sich an mehrere Produktionsvarianten anpassen können.

Die Werkzeugmaschine ist die grundlegende Produktionsausrüstung des Maschinenbaus. Seine Vielfalt, Qualität und Verarbeitungseffizienz wirken sich direkt auf das Produktionstechnologieniveau und den wirtschaftlichen Nutzen anderer mechanischer Produkte aus. Daher sind Modernisierungsgrad und Umfang der Werkzeugmaschinenindustrie sowie Quantität und Qualität der Werkzeugmaschinen eines der wichtigen Zeichen für die industrielle Entwicklung eines Landes.

3. Eine kurze Geschichte der Entwicklung von Werkzeugmaschinen

Die über 2,000 v. Chr. erschienene Baumdrehbank war der früheste Prototyp der Werkzeugmaschine. Treten Sie beim Arbeiten die Zwinge am unteren Ende des Seils in die Pedale, nutzen Sie die Elastizität des Astes, um das Werkstück vom Seil angetrieben zu machen, und verwenden Sie die Muschel oder den Stein als Werkzeug, um das Werkzeug entlang der Planke zu bewegen, um das Werkstück zu schneiden. Dieses Prinzip wird noch in der mittelalterlichen Gummistab- und Stabdrehmaschine verwendet.

Im 1500. Jahrhundert gab es aufgrund der Notwendigkeit, Uhren und Waffen herzustellen, Gewindedreh- und Zahnradbearbeitungsmaschinen für Uhrmacher sowie hydraulisch angetriebene Laufbohrmaschinen. Um XNUMX hatte der Italiener Leonardo da Vinci Skizzen von Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Gewindeschneidmaschinen und Innenschleifmaschinen gezeichnet, darunter neue Mechanismen wie Kurbeln, Schwungräder, Kreisel und Lagers. Das von der chinesischen Ming-Dynastie herausgegebene „Tiangong Kaiwu“ enthält auch die Struktur der Mühle, die ein Fußpedal verwendet, um die Eisenplatte zu drehen, sowie Sand und Wasser zum Schneiden der Jade.

Die industrielle Revolution des 1774. Jahrhunderts förderte die Entwicklung von Werkzeugmaschinen. 1776 erfand der Brite Wilkinson eine präzisere Fassbohrmaschine. Im folgenden Jahr nutzte er diese Zylinderbohrmaschine, um die Anforderungen der Watt-Dampfmaschine zu erfüllen. Um größere Zylinder zu bohren, baute er XNUMX eine wasserbetriebene Zylinderbohrmaschine, die die Entwicklung von Dampfmaschinen förderte. Von da an begann die Werkzeugmaschine vom Himmel angetrieben zu werden Welle mit einer Dampfmaschine.

Im Jahr 1797 wurde die Drehmaschine des Briten Mozley von einer Schraube angetrieben, die einen motorischen Vorschub und Gewindeschneiden ermöglichte, was eine grundlegende Änderung in der Struktur der Werkzeugmaschine bedeutete. Mozley gilt daher als „Vater der britischen Werkzeugmaschinenindustrie“.

Im 19. Jahrhundert entstanden aufgrund der Förderung der Textil-, Energie-, Transportmaschinen- und Waffenproduktion nacheinander verschiedene Arten von Werkzeugmaschinen. 1817 entwickelten die Briten Roberts den Portalhobel; 1818 baute der Amerikaner Whitney eine horizontale Fräsmaschine; 1876 ​​stellten die Vereinigten Staaten eine universelle Rundschleifmaschine her; 1835 und 1897 erfand er die Wälzfräsmaschine und die Wälzstoßmaschine.

Mit der Erfindung des Elektromotors begann die Werkzeugmaschine, zuerst den elektromotorischen Zentralantrieb und dann weit verbreitet einen separaten elektromotorischen Antrieb zu verwenden. Anfang des XNUMX. Jahrhunderts, um präzisere Werkstücke zu bearbeiten, Armaturen und Gewindebearbeitungswerkzeuge, Koordinatenbohrmaschinen und Gewindeschleifmaschinen entstanden. Gleichzeitig wurden verschiedene automatische Werkzeugmaschinen, Konturenwerkzeugmaschinen, modulare Werkzeugmaschinen und automatische Produktionslinien entwickelt, um den Anforderungen der Massenproduktion in der Automobil- und Lagerindustrie gerecht zu werden.

Mit der Entwicklung der elektronischen Technologie entwickelten die Vereinigten Staaten 1952 die erste digital gesteuerte Werkzeugmaschine; 1958 wurde ein Bearbeitungszentrum entwickelt, das automatisch Werkzeuge für die Mehrprozessbearbeitung wechseln kann. Seitdem hat die Werkzeugmaschine mit der Entwicklung und Anwendung der Elektronik- und Computertechnik erhebliche Veränderungen in Antriebsverfahren, Steuerungen und strukturellen Funktionen erfahren.

4. Die Arbeit der Werkzeugmaschine

Der Zerspanvorgang der Werkzeugmaschine wird durch die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück realisiert. Die Bewegung kann in zwei Arten unterteilt werden: Oberflächenformungsbewegung und Hilfsbewegung.

Die Oberflächenformungsbewegung ist die Bewegung, die es dem Werkstück ermöglicht, die erforderliche Oberflächenform und -größe zu erhalten. Es umfasst Hauptbewegung, Vorschubbewegung und Tauchbewegung. Die Hauptbewegung ist die Bewegung, die beim Abschälen von überschüssigem Material vom Werkstückrohling eine große Rolle spielt. Dies kann die Drehbewegung des Werkstücks (z. B. Drehen), die Linearbewegung (z. B. Hobeln auf einem Portalhobel) oder die Drehbewegung des Werkzeugs (z. B. Fräsen und Bohren) oder Linearbewegung (z Stoßen); Vorschubbewegung ist die Bewegung des Werkzeugs und des zu bearbeitenden Teils des Werkstücks, damit sich der Schnitt weiterbewegen kann, z. B. das Drehen des Werkzeughalters beim Drehen des Außenkreises entlang der Werkzeugmaschinenführung gleiten besteht darin, das Werkzeug bis zu einer bestimmten Tiefe in die Werkstückoberfläche einschneiden zu lassen. Seine Funktion besteht darin, bei jedem Schnitthub eine bestimmte Materialstärke von der Werkstückoberfläche zu schneiden, wie beispielsweise die seitliche Schnittbewegung des kleinen Werkzeughalters beim Drehen des Außenkreises.

Zu den Hilfsbewegungen gehören hauptsächlich das schnelle An- und Abfahren des Werkzeugs oder Werkstücks, das Einstellen der Position der Werkzeugmaschinenteile, das Indexieren des Werkstücks, das Indexieren der Werkzeugaufnahme, die Materialzuführung, der Start, die Geschwindigkeitsänderung, das Reversieren, den Stopp und den automatischen Werkzeugwechsel.

Alle Arten von Werkzeugmaschinen bestehen normalerweise aus den folgenden Grundteilen: Stützteile, die zum Installieren und Stützen anderer Komponenten und Werkstücke verwendet werden und deren Gewicht und Schnittkräfte tragen, wie Bett und Säule usw .; Schaltmechanismus, der verwendet wird, um die Geschwindigkeit der Hauptbewegung zu ändern; Vorschub Der Mechanismus wird verwendet, um die Vorschubgeschwindigkeit zu ändern; der Spindelkasten dient zum Einbau der Werkzeugmaschinenspindel; der Werkzeughalter und das Werkzeugmagazin; das Kontroll- und Betriebssystem; das Schmiersystem; das Kühlsystem.

Zu den Werkzeugmaschinenaufsätzen gehören Be- und Entladevorrichtungen für Werkzeugmaschinen, Manipulatoren, Industrieroboter und andere Werkzeugmaschinenaufsätze sowie Werkzeugmaschinenzubehör wie Spannfutter, Saugnapf-Federspannfutter, Schraubstöcke, Rundtische und Indexierköpfe.

Die Indikatoren zur Bewertung der technischen Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen lassen sich letztlich auf Bearbeitungsgenauigkeit und Produktionseffizienz zurückführen. Die Bearbeitungsgenauigkeit umfasst die Maßhaltigkeit, Formgenauigkeit, Positionsgenauigkeit, Oberflächenqualität und Genauigkeit der Werkzeugmaschine. Die Produktionseffizienz umfasst Schnitt- und Nebenzeiten sowie den Automatisierungsgrad und die Arbeitssicherheit der Werkzeugmaschine. Diese Indikatoren hängen einerseits von den statischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine ab, wie zB statische geometrische Genauigkeit und Steifigkeit; andererseits haben sie eine stärkere Beziehung zu den dynamischen Eigenschaften der Werkzeugmaschine, wie Bewegungsgenauigkeit, dynamische Steifigkeit, thermische Verformung und Geräusche.

5. Der zukünftige Entwicklungstrend von Werkzeugmaschinen

Der zukünftige Entwicklungstrend von Werkzeugmaschinen ist:

Weitere Anwendung neuer Technologien wie elektronischer Computertechnologie, neuer Servoantriebskomponenten, Gitter und Lichtwellenleiter, Vereinfachung des mechanischen Aufbaus, Verbesserung und Erweiterung der Automatisierungsfunktion und Anpassung der Werkzeugmaschine an das flexible Fertigungssystem;

Erhöhen Sie die Geschwindigkeit der Krafthauptbewegung und der Vorschubbewegung und erhöhen Sie entsprechend die dynamische und statische Steifigkeit der Struktur, um die Anforderungen beim Einsatz neuer Werkzeuge zu erfüllen und die Schneideffizienz zu verbessern;

Verbessern Sie die Bearbeitungsgenauigkeit und entwickeln Sie ultra-Präzisionsbearbeitung Werkzeugmaschinen, um die Bedürfnisse aufstrebender Industrien wie elektronische Maschinen und Luft- und Raumfahrt zu erfüllen; entwickeln spezielle Bearbeitungswerkzeugmaschinen zur Anpassung an die Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Metallwerkstoffen und anderen neuen industriellen Werkstoffen.

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