Pemesinan presisi adalah proses untuk menghilangkan material dari benda kerja selama memegang finishing toleransi yang erat. Mesin presisi memiliki banyak jenis, termasuk penggilingan, belokan dan pemesinan pelepasan listrik. Mesin presisi saat ini umumnya dikendalikan menggunakan kontrol numerik komputer (CNC).
Hampir semua produk logam menggunakan pemesinan presisi, seperti halnya banyak bahan lain seperti plastik dan kayu. Mesin -mesin ini dioperasikan oleh masinis khusus dan terlatih. Agar alat pemotong untuk melakukan tugasnya, itu harus dipindahkan ke arah yang ditentukan untuk membuat potongan yang benar. Gerakan utama ini disebut "kecepatan pemotongan." Benda kerja juga dapat dipindahkan, dikenal sebagai gerakan sekunder "pakan." Bersama -sama, gerakan ini dan ketajaman alat pemotong memungkinkan mesin presisi untuk beroperasi.
Pemesinan presisi kualitas membutuhkan kemampuan untuk mengikuti cetak biru yang sangat spesifik yang dibuat oleh program CAD (Computer Aided Design) atau CAM (Computer Aided Manufacturing) seperti AutoCAD dan Turbocad. Perangkat lunak ini dapat membantu menghasilkan diagram atau garis besar 3-dimensi yang kompleks yang diperlukan untuk membuat alat, mesin, atau objek. Cetak biru ini harus dipatuhi dengan sangat detail untuk memastikan bahwa suatu produk mempertahankan integritasnya. Sementara sebagian besar perusahaan pemesinan presisi bekerja dengan beberapa bentuk program CAD/CAM, mereka masih sering bekerja dengan sketsa tangan dalam fase awal desain.
Mesin presisi digunakan pada sejumlah bahan termasuk baja, perunggu, grafit, kaca dan plastik untuk beberapa nama. Bergantung pada ukuran proyek dan bahan yang akan digunakan, berbagai alat pemesinan presisi akan digunakan. Kombinasi mesin bubut, mesin penggilingan, mesin bor, gergaji dan penggiling, dan bahkan robotika berkecepatan tinggi dapat digunakan. Industri kedirgantaraan dapat menggunakan pemesinan kecepatan tinggi, sementara industri pembuatan alat kayu dapat menggunakan proses etsa dan penggilingan foto-kimia. Keluar dari lari, atau jumlah tertentu dari item tertentu, dapat berjumlah ribuan, atau hanya beberapa. Pemesinan presisi seringkali membutuhkan pemrograman perangkat CNC yang berarti mereka dikendalikan secara numerik. Perangkat CNC memungkinkan dimensi yang tepat untuk diikuti sepanjang menjalankan produk.
Penggilingan adalah proses pemesinan menggunakan pemotong putar untuk menghilangkan bahan dari benda kerja dengan memajukan (atau memberi makan) pemotong ke benda kerja pada arah tertentu. Pemotong juga dapat dipegang pada sudut relatif terhadap sumbu alat. Milling mencakup berbagai macam operasi dan mesin yang berbeda, pada skala dari bagian-bagian kecil hingga operasi penggilingan geng yang besar dan tugas berat. Ini adalah salah satu proses yang paling umum digunakan untuk pemesinan bagian khusus untuk toleransi yang tepat.
Milling dapat dilakukan dengan berbagai macam alat mesin. Kelas asli peralatan mesin untuk penggilingan adalah mesin penggilingan (sering disebut pabrik). Setelah munculnya Computer Numerical Control (CNC), mesin penggilingan berevolusi menjadi pusat pemesinan: mesin penggilingan ditambah dengan pengubah alat otomatis, majalah alat atau korsel, kemampuan CNC, sistem pendingin, dan selungkup. Pusat penggilingan umumnya diklasifikasikan sebagai pusat pemesinan vertikal (VMC) atau pusat pemesinan horizontal (HMC).
Integrasi penggilingan menjadi lingkungan yang berubah, dan sebaliknya, dimulai dengan alat hidup untuk mesin bubut dan sesekali penggunaan pabrik untuk mengubah operasi. Hal ini mengarah ke kelas baru peralatan mesin, mesin multitasking (MTM), yang dibangun khusus untuk memfasilitasi penggilingan dan berbelok dalam amplop pekerjaan yang sama.
Untuk insinyur desain, tim R&D, dan produsen yang bergantung pada sumber bagian, pemesinan CNC presisi memungkinkan untuk pembuatan komponen kompleks tanpa pemrosesan tambahan. Faktanya, pemesinan CNC presisi sering memungkinkan bagian jadi dibuat pada satu mesin.
Proses pemesinan menghilangkan material dan menggunakan berbagai alat pemotongan untuk membuat desain final, dan seringkali sangat kompleks, dari suatu bagian. Tingkat presisi ditingkatkan melalui penggunaan kontrol numerik komputer (CNC), yang digunakan untuk mengotomatiskan kontrol alat pemesinan.
Peran "CNC" dalam pemesinan presisi
Menggunakan instruksi pemrograman kode, pemesinan CNC presisi memungkinkan benda kerja dipotong dan dibentuk sesuai spesifikasi tanpa intervensi manual oleh operator mesin.
Mengambil model Computer Aided Design (CAD) yang disediakan oleh pelanggan, seorang ahli mesin ahli menggunakan perangkat lunak manufaktur berbantuan komputer (CAM) untuk membuat instruksi untuk pemesinan bagian. Berdasarkan model CAD, perangkat lunak menentukan jalur alat apa yang dibutuhkan dan menghasilkan kode pemrograman yang memberi tahu mesin:
■ Apa rpms dan laju umpan yang benar
■ Kapan dan ke mana harus memindahkan alat dan/atau benda kerja
■ Seberapa dalam memotong
■ Kapan mengaplikasikan pendingin
■ Faktor lain yang terkait dengan kecepatan, laju umpan, dan koordinasi
Pengontrol CNC kemudian menggunakan kode pemrograman untuk mengontrol, mengotomatiskan, dan memantau pergerakan mesin.
Saat ini, CNC adalah fitur bawaan dari berbagai peralatan, dari mesin bubut, pabrik, dan router hingga kawat EDM (mesin pelepasan listrik), laser, dan mesin pemotong plasma. Selain mengotomatiskan proses pemesinan dan meningkatkan presisi, CNC menghilangkan tugas manual dan membuat mesin masinis untuk mengawasi beberapa mesin yang berjalan pada saat yang sama.
Selain itu, setelah jalur alat telah dirancang dan mesin diprogram, ia dapat menjalankan bagian beberapa kali. Ini memberikan tingkat ketepatan dan pengulangan yang tinggi, yang pada gilirannya membuat proses ini sangat efektif dan dapat diukur.
Bahan yang dikerjakan
Beberapa logam yang umumnya mesin termasuk aluminium, kuningan, perunggu, tembaga, baja, titanium, dan seng. Selain itu, kayu, busa, fiberglass, dan plastik seperti polypropylene juga dapat mesin.
Bahkan, hampir semua bahan dapat digunakan dengan pemesinan CNC presisi - tentu saja, tergantung pada aplikasi dan persyaratannya.
Beberapa keunggulan pemesinan CNC presisi
Untuk banyak bagian kecil dan komponen yang digunakan dalam berbagai produk yang diproduksi, pemesinan CNC presisi seringkali merupakan metode fabrikasi pilihan.
Seperti halnya hampir semua metode pemotongan dan pemesinan, bahan yang berbeda berperilaku berbeda, dan ukuran dan bentuk komponen juga memiliki dampak besar pada proses tersebut. Namun, secara umum proses pemesinan CNC presisi menawarkan keuntungan dibandingkan metode pemesinan lainnya.
Itu karena pemesinan CNC mampu mengirimkan:
■ Tingkat kompleksitas bagian yang tinggi
■ Toleransi ketat, biasanya mulai dari ± 0,0002 "(± 0,00508 mm) hingga ± 0,0005" (± 0,0127 mm)
■ Pelapis permukaan yang sangat halus, termasuk lapisan khusus
■ Pengulangan, bahkan pada volume tinggi
Sementara seorang masinis yang terampil dapat menggunakan mesin bubut manual untuk membuat bagian berkualitas dalam jumlah 10 atau 100, apa yang terjadi ketika Anda membutuhkan 1.000 bagian? 10.000 bagian? 100.000 atau satu juta bagian?
Dengan pemesinan CNC presisi, Anda bisa mendapatkan skalabilitas dan kecepatan yang dibutuhkan untuk jenis produksi volume tinggi ini. Selain itu, pengulangan tinggi pemesinan CNC presisi memberi Anda bagian -bagian yang semuanya sama dari awal hingga akhir, tidak peduli berapa banyak bagian yang Anda hasilkan.
Ada beberapa metode yang sangat khusus dari pemesinan CNC, termasuk EDM kawat (pemesinan pelepasan listrik), pemesinan aditif, dan pencetakan laser 3D. Misalnya, WIRE EDM menggunakan bahan konduktif -biasanya logam -— dan pelepasan listrik untuk mengikis benda kerja menjadi bentuk yang rumit.
Namun, di sini kita akan fokus pada proses penggilingan dan putaran - dua metode subtraktif yang tersedia secara luas dan sering digunakan untuk pemesinan CNC presisi.
Milling vs. berputar
Milling adalah proses pemesinan yang menggunakan alat pemotongan silindris yang berputar untuk menghilangkan bahan dan membuat bentuk. Peralatan penggilingan, yang dikenal sebagai pabrik atau pusat pemesinan, menyelesaikan alam semesta geometri bagian kompleks pada beberapa benda logam mesin terbesar.
Karakteristik penting dari penggilingan adalah bahwa benda kerja tetap diam saat alat pemotong berputar. Dengan kata lain, di atas pabrik, alat pemotong berputar bergerak di sekitar benda kerja, yang tetap di tempat di tempat tidur.
Berbalik adalah proses memotong atau membentuk benda kerja pada peralatan yang disebut mesin bubut. Biasanya, mesin bubut memutar benda kerja pada sumbu vertikal atau horizontal sementara alat pemotong tetap (yang mungkin atau mungkin tidak berputar) bergerak di sepanjang sumbu yang diprogram.
Alat tidak dapat secara fisik berputar di sekitar bagian itu. Bahan berputar, memungkinkan alat untuk melakukan operasi yang diprogram. (Ada subset bubut di mana alat-alat berputar di sekitar kawat yang diberi makan gulungan, namun, yang tidak tercakup di sini.)
Dalam putaran, tidak seperti penggilingan, benda kerja berputar. Bagian stok menyalakan spindel mesin bubut dan alat pemotong dibawa ke kontak dengan benda kerja.
Manual vs. CNC Machining
Sementara pabrik dan mesin bubut tersedia dalam model manual, mesin CNC lebih sesuai untuk keperluan pembuatan suku cadang kecil - menawarkan skalabilitas dan pengulangan untuk aplikasi yang membutuhkan produksi volume tinggi dari suku cadang toleransi yang ketat.
Selain menawarkan mesin 2-sumbu sederhana di mana alat bergerak dalam sumbu X dan Z, peralatan CNC presisi termasuk model multi-sumbu di mana benda kerja juga dapat bergerak. Ini berbeda dengan mesin bubut di mana benda kerja terbatas pada pemintalan dan alat -alat akan bergerak untuk membuat geometri yang diinginkan.
Konfigurasi multi-sumbu ini memungkinkan untuk produksi geometri yang lebih kompleks dalam satu operasi, tanpa memerlukan pekerjaan tambahan oleh operator mesin. Ini tidak hanya membuatnya lebih mudah untuk menghasilkan bagian yang kompleks, tetapi juga mengurangi atau menghilangkan kemungkinan kesalahan operator.
Selain itu, penggunaan pendingin bertekanan tinggi dengan pemesinan CNC presisi memastikan bahwa chip tidak masuk ke dalam pekerjaan, bahkan ketika menggunakan mesin dengan spindel berorientasi vertikal.
CNC Mills
Mesin penggilingan yang berbeda bervariasi dalam ukurannya, konfigurasi sumbu, laju umpan, kecepatan pemotongan, arah umpan penggilingan, dan karakteristik lainnya.
Namun, secara umum, semua pabrik CNC menggunakan spindel yang berputar untuk memotong bahan yang tidak diinginkan. Mereka digunakan untuk memotong logam keras seperti baja dan titanium tetapi juga dapat digunakan dengan bahan seperti plastik dan aluminium.
Pabrik CNC dibangun untuk pengulangan dan dapat digunakan untuk segala sesuatu mulai dari prototipe hingga produksi volume tinggi. Pabrik CNC presisi kelas atas sering digunakan untuk pekerjaan toleransi yang ketat seperti penggilingan cetakan dan cetakan.
Sementara penggilingan CNC dapat memberikan turnaround cepat, finishing as-milling menciptakan bagian-bagian dengan tanda alat yang terlihat. Ini juga dapat menghasilkan bagian -bagian dengan beberapa tepi dan gerinda yang tajam, sehingga proses tambahan mungkin diperlukan jika tepi dan gerinda tidak dapat diterima untuk fitur -fitur tersebut.
Tentu saja, alat -alat deburring yang diprogram ke dalam urutan akan deburr, meskipun biasanya mencapai 90% dari persyaratan jadi paling banyak, meninggalkan beberapa fitur untuk finishing akhir.
Sedangkan untuk finish permukaan, ada alat yang akan menghasilkan tidak hanya permukaan yang dapat diterima, tetapi juga hasil akhir seperti cermin pada bagian produk kerja.
Jenis pabrik CNC
Dua jenis dasar mesin penggilingan dikenal sebagai pusat pemesinan vertikal dan pusat pemesinan horizontal, di mana perbedaan utama adalah orientasi spindel mesin.
Pusat pemesinan vertikal adalah pabrik di mana sumbu spindel disejajarkan dalam arah sumbu-z. Mesin vertikal ini dapat dibagi lebih lanjut menjadi dua jenis:
■ pabrik tempat tidur, di mana spindel bergerak sejajar dengan sumbu sendiri sementara meja bergerak tegak lurus terhadap sumbu spindel
■ Turret Mills, di mana spindelnya stasioner dan meja dipindahkan sehingga selalu tegak lurus dan sejajar dengan sumbu spindel selama operasi pemotongan
Di pusat pemesinan horizontal, sumbu spindel pabrik disejajarkan dalam arah sumbu-y. Struktur horizontal berarti pabrik ini cenderung mengambil lebih banyak ruang di lantai toko mesin; Mereka juga umumnya lebih berat dan lebih kuat dari mesin vertikal.
Pabrik horizontal sering digunakan saat permukaan yang lebih baik diperlukan; Itu karena orientasi spindel berarti keripik pemotongan secara alami hilang dan mudah dihilangkan. (Sebagai manfaat tambahan, penghapusan chip yang efisien membantu meningkatkan kehidupan pahat.)
Secara umum, pusat pemesinan vertikal lebih lazim karena dapat sekuat pusat pemesinan horizontal dan dapat menangani bagian yang sangat kecil. Selain itu, pusat vertikal memiliki jejak yang lebih kecil dari pusat pemesinan horizontal.
Multi-Axis CNC Mills
Pusat pabrik CNC presisi tersedia dengan beberapa sumbu. Pabrik 3-sumbu menggunakan sumbu X, Y, dan Z untuk berbagai macam pekerjaan. Dengan pabrik 4-sumbu, mesin dapat berputar pada sumbu vertikal dan horizontal dan memindahkan benda kerja untuk memungkinkan pemesinan yang lebih berkelanjutan.
Pabrik 5-sumbu memiliki tiga sumbu tradisional dan dua sumbu putar tambahan, memungkinkan benda kerja diputar saat kepala spindel bergerak di sekitarnya. Ini memungkinkan lima sisi benda kerja untuk dikerjakan tanpa melepas benda kerja dan mengatur ulang mesin.
Mesin bubut CNC
Bubut - juga disebut pusat belok - memiliki satu atau lebih spindle, dan sumbu X dan Z. Mesin ini digunakan untuk memutar benda kerja pada porosnya untuk melakukan berbagai operasi pemotongan dan pembentukan, menerapkan berbagai alat untuk benda kerja.
Bubut CNC, yang juga disebut alat bubut alat aksi langsung, sangat ideal untuk menciptakan bagian silinder atau bola simetris. Seperti pabrik CNC, mesin bubut CNC dapat menangani operasi yang lebih kecil seperti prototipe tetapi juga dapat diatur untuk pengulangan tinggi, mendukung produksi volume tinggi.
Bubut CNC juga dapat diatur untuk produksi yang relatif bebas genggam, yang membuatnya banyak digunakan dalam industri otomotif, elektronik, ruang angkasa, robotika, dan perangkat medis.
Bagaimana mesin bubut CNC bekerja
Dengan mesin bubut CNC, batang kosong bahan stok dimuat ke chuck spindle mesin bubut. Chuck ini memegang benda kerja di tempatnya sementara gelendong berputar. Ketika spindel mencapai kecepatan yang diperlukan, alat pemotong stasioner dibawa ke kontak dengan benda kerja untuk menghilangkan material dan mencapai geometri yang benar.
Bubut CNC dapat melakukan sejumlah operasi, seperti pengeboran, threading, membosankan, reaming, menghadap, dan memutar lancip. Operasi yang berbeda memerlukan perubahan alat dan dapat meningkatkan waktu dan waktu pengaturan.
Ketika semua operasi pemesinan yang diperlukan selesai, bagian dipotong dari stok untuk pemrosesan lebih lanjut, jika diperlukan. Bubut CNC kemudian siap mengulangi operasi, dengan sedikit atau tanpa waktu pengaturan tambahan biasanya diperlukan di antaranya.
Bubut CNC juga dapat mengakomodasi berbagai pengumpan bar otomatis, yang mengurangi jumlah penanganan bahan baku manual dan memberikan keuntungan seperti berikut:
■ Kurangi waktu dan upaya yang diperlukan dari operator mesin
■ Mendukung Barstock untuk mengurangi getaran yang dapat secara negatif mempengaruhi presisi
■ Biarkan alat mesin beroperasi pada kecepatan spindel yang optimal
■ Minimalkan waktu pergantian
■ Kurangi limbah material
Jenis mesin bubut CNC
Ada sejumlah jenis mesin bubut, tetapi yang paling umum adalah bubut CNC 2-sumbu dan mesin bubut otomatis bergaya China.
Sebagian besar mesin bubut cina CNC menggunakan satu atau dua spindle utama ditambah satu atau dua spindel punggung (atau sekunder), dengan transfer putar yang bertanggung jawab untuk yang pertama. Spindel utama melakukan operasi pemesinan utama, dengan bantuan bushing pemandu.
Selain itu, beberapa mesin bubut bergaya China dilengkapi dengan kepala alat kedua yang beroperasi sebagai pabrik CNC.
Dengan mesin bubut otomatis gaya CNC China, bahan stok diumpankan melalui spindel kepala geser ke dalam bushing pemandu. Hal ini memungkinkan alat untuk memotong material lebih dekat ke titik di mana material didukung, membuat mesin China terutama bermanfaat untuk bagian -bagian yang panjang dan ramping dan untuk micromachining.
Pusat belok CNC multi-sumbu dan mesin bubut bergaya China dapat mencapai beberapa operasi pemesinan menggunakan satu mesin. Ini membuat mereka menjadi opsi yang hemat biaya untuk geometri kompleks yang seharusnya membutuhkan banyak mesin atau perubahan alat menggunakan peralatan seperti pabrik CNC tradisional.