Ruwdeel bepalen: overmaat, spanrand en zaagmaat

Waar bestaat een ruwdeel uit?

Het uitgangsmateriaal is het blok, de staf of de plaat waar een onderdeel uit komt. Het ruwdeel is het stuk dat je daarvan per onderdeel afzaagt of afsteekt, en het is altijd groter dan het onderdeel. Het kleinste blok dat om het model past, de omhullende of bounding box, is alleen het begin.

Daar komt in drie stappen materiaal bij. Eerst overmaat per zijde, zodat de eerste snede onder de huid van het materiaal komt. Dan slijpopmaat op vlakken die na het frezen nog geslepen worden. Dan het materiaal dat de opspanning nodig heeft om het stuk vast te houden. Pas daarna kies je wat er in het rek ligt. Elke stap maakt het blok groter, en elke millimeter telt mee in de kilo's.

Waar hangt de overmaat per zijde van af?

Een vaste waarde voor overmaat bestaat niet. Een zaagvlak staat niet precies haaks en heeft een ruwe huid. De eerste snede moet daar helemaal onder komen, anders blijft er een stuk zaagvlak in een eindmaat staan. Een gewalste plaat heeft een diktetolerantie en een getrokken staf een tolerantie op de diameter. Die tolerantie en de ruwe huid samen bepalen de overmaat.

Welke tolerantie een plaat of staf meekrijgt, legt de leveringsnorm vast. Voor warmgewalste aluminium plaat van 2,5 tot en met 400 mm dik is dat NEN-EN 485-3, voor koudgetrokken rond aluminium staf van 3 tot en met 100 mm NEN-EN 754-3. Noemt je leverancier de norm, zoek dan de dikte- of diametertolerantie daarin op en reken die mee in de overmaat.

Een gietstuk of smeedstuk vraagt meer dan een gezaagd blok, omdat de vorm zelf al afwijkt. Leg de waarden vast per materiaalvorm en per bewerking, in de regels van je werkplaats. Dan rekent elke calculatie met dezelfde millimeters.

Wat vraagt elke opspanmethode aan extra materiaal?

Er zijn zes gangbare manieren om een onderdeel vast te houden, en elk spanmiddel vraagt zijn eigen extra materiaal. Kies de methode dus voordat je de zaagmaat bepaalt, niet erna.

Bij de bankschroef gaat de spanrand eraf in de laatste opspanning, als het stuk al op bewerkte vlakken staat. Dat volgt uit het opspanplan van achteren naar voren: je legt eerst de laatste opspanning vast en weet dan welke rand de eerste nodig heeft. Hoe hoog die rand moet zijn, hangt af van de bek van je bankschroef, de massa van het stuk en de snijkracht.

Welke maat ligt er in het rek?

Het ruwdeel uit de som ligt zelden precies zo in het rek. Je schakelt door naar de eerstvolgende plaatdikte of stafdiameter die je leverancier voert. Of je zaagt een blok af van een voorraadmaat die je al hebt, en de rest gaat terug op voorraad of weg.

Elke zaagsnede kost materiaal, en bij een serie uit één lengte tel je die per stuk mee. Op maat laten zagen kost per kilo meer, maar laat geen rest achter en kost je geen eigen zaagtijd. Bij een klein stuk kunnen vracht en zaagwerk zwaarder wegen dan het materiaal zelf. Dan is een blok uit eigen voorraad goedkoper, ook als het een maat te groot is.

Het gewicht is het volume van het zaagstuk maal de dichtheid; voor 6082 is dat 2,7 kg/dm³ volgens de materiaalgegevens van AZoM. De prijs per kilo komt uit je materiaalcatalogus, met je eigen inkoopprijs en de datum erbij. Waarom die prijs vóór een marktnotering gaat, lees je in inkoopprijs en marktprijs.

Rekenvoorbeeld: een 6082-behuizing in twee opspanningen

Neem een behuizing uit 6082 van 120 bij 80 bij 40 mm, gefreesd in twee opspanningen: eerst +Z in de bankschroef, daarna omgespannen voor de onderkant, -Z. De overmaat is 2 mm per zijde en de bankschroef krijgt een spanrand van 8 mm onder het onderdeel. In dit voorbeeld ligt plaat van 52 mm niet in het rek; de eerstvolgende dikte is 60.

Het zaagstuk is ruim anderhalf keer het volume van de omhullende, en die omhullende is al groter dan de behuizing met haar kamers en boringen. In de tweede opspanning spant het stuk op de bewerkte zijvlakken, gaat de spanrand eraf en komt de onderkant aan de beurt. Met een voorbeeldprijs van € 8 per kilo kost het zaagstuk € 13,76. Op de omhullende gerekend toont de regel € 8,32, en dan mist er € 5,44 per stuk.

Hoe bepaal je het ruwdeel voor een as uit staf?

Bij draaien is de bounding box de verkeerde vraag. Een as van Ø36 bij 150 mm komt uit rond staf, en dan telt de stafmaat: de eerste stafdiameter die de grootste diameter plus overmaat dekt, in dit voorbeeld Ø40.

De staflengte per stuk is de lengte van de klare as, plus de overmaat om de voorkant vlak te draaien, plus de breedte van je afsteekbeitel; die breedte staat in de gegevens van het gereedschap. Het gewicht per stuk is dan π/4 × d² × staflengte per stuk × dichtheid. Daarin is d de stafdiameter, hier Ø40, en niet de diameter van de klare as.

Uit staf met subspil blijft aan het eind een stuk over dat de spantang niet meer kan vasthouden. Die reststaf verdeel je over de stuks van de serie. Als zaagstuk in zachte klauwen reken je overmaat in lengte en diameter. Meer over het proces staat op de pagina over draaiwerk.

Wanneer vraagt het materiaal zelf om een groter ruwdeel?

Een dunne wand of een eenzijdige afname trekt krom. Bij het verspanen komen spanningen vrij die in de plaat zaten, en hoe je de afname over boven- en onderkant verdeelt, bepaalt hoeveel het stuk vervormt. Onderzoek aan dikke aluminiumplaat (Li en anderen, 2023) laat zien dat een afname verdeeld over beide zijden veel minder vervorming geeft dan alles van één kant: in hun simulatie ging de grootste vervorming van 1,94 mm naar 0,065 mm.

Voor het ruwdeel betekent dat: laat aan beide kanten genoeg staan om de afname te verdelen, en kies liever een dikkere plaat dan een maat die al dicht op het onderdeel zit. Bij harden en spanningsarm gloeien tussen voorfrezen en nafrezen verloopt de maat. De toegift voor het nafrezen hoort dan al in het ruwdeel.

Ook de materiaalspecificatie op de tekening kan om een groter blok vragen. Een legering of toestand die je leverancier niet in een kleinere maat voert, dwingt je naar de maat die er wel is. Dat verschil hoort in de prijs, met de reden erbij.

Drie valkuilen, en wat je opschrijft

Eerst het STEP-model dat schuin in de ruimte ligt. De bounding box wordt dan om een gekanteld model gemeten en het blok wordt te groot. Leg het model recht op zijn bewerkingsrichting voordat je meet.

Dan het halffabricaat dat de klant aanlevert, bijvoorbeeld een freesdeel waar alleen nog een vonkbewerking op moet. Daar hoort geen materiaalkost voor het hele onderdeel in. Levert de klant het materiaal zelf, dan staat dat als aanname op de offerte.

En de som die in één hoofd zit, of in een spreadsheet met een vaste opslag op het onderdeelgewicht. Die opslag weet niets van de opspanmethode: in het rekenvoorbeeld is het zaagstuk ruim anderhalf keer zo groot als de omhullende, en bij een as uit staf telt de reststaf mee. Hetzelfde percentage rekent het ene onderdeel te krap en prijst het volgende uit de markt. Schrijf per onderdeel op welke opspanmethode het ruwdeel heeft bepaald en welke voorraadmaat je koos, als invoer van de calculatieregel voor materiaal. Dan leest een collega later terug waarom het blok zo groot is.