Bagaimana cara kerja mesin CNC? Mari kita bicara tentang penggilingan dan pembubutan
Dua jenis utama sistem permesinan CNC (kontrol numerik komputer) adalah milling dan berputar . Karena karakteristik masing-masing jenis mesin, penggilingan dan pembubutan masing-masing secara unik ideal untuk pembuatan geometri yang berbeda.
Mari kita uraikan bagaimana suku cadang diproduksi menggunakan dua pengaturan mesin yang berbeda ini.
Bagaimana cara kerja penggilingan CNC?
Penggilingan CNC adalah arsitektur mesin CNC paling populer. Faktanya, istilah penggilingan CNC sering identik dengan pemesinan CNC. Mesin penggilingan CNC menggunakan alat pemotong rotasi untuk menghilangkan material dari bagian yang dipasang pada alas mesin.
Sebagian besar sistem penggilingan CNC memiliki 3 derajat kebebasan linier:sumbu X, Y dan Z. Sistem yang lebih maju memiliki 5 derajat kebebasan pemesinan melalui rotasi alas dan/atau kepala pahat (sumbu A dan B). Mesin 5-sumbu dapat menghasilkan suku cadang dengan kompleksitas geometris yang tinggi dan dapat menghilangkan kebutuhan akan beberapa langkah mesin.
Berikut adalah ikhtisar tentang bagaimana mesin penggilingan CNC mengubah model CAD menjadi bagian khusus.
-
Operator mengubah model CAD menjadi serangkaian perintah untuk diinterpretasikan oleh mesin CNC (G-code).
-
Sebuah blok material—ini disebut blank atau benda kerja—dipotong sesuai ukuran dan ditempatkan pada platform build, baik menggunakan wakil atau a dengan langsung memasangnya di tempat tidur.
-
Sangat penting untuk memposisikan dan menyelaraskan benda kerja dengan tepat untuk membuat suku cadang yang akurat. Anda dapat menggunakan alat metrologi khusus (probe sentuh) untuk membantu pemosisian dan penyelarasan.
-
Alat pemotong khusus, berputar dengan kecepatan sangat tinggi (ribuan RPM), mengeluarkan material dari blok. Pertama, mesin menghilangkan material dengan cepat pada akurasi yang lebih rendah untuk mencapai perkiraan geometri. Kemudian, dibutuhkan beberapa operan dengan akurasi lebih tinggi untuk menghasilkan bagian akhir.
-
Jika model memiliki fitur yang tidak dapat dijangkau oleh pahat dalam satu pengaturan, maka operator perlu membalik benda kerja dan mengulangi langkah-langkah ini.
Setelah pemesinan, Anda perlu men-debug bagian yang digiling. Deburring adalah proses manual menghilangkan cacat kecil dari bagian jadi. Cacat ini, umumnya ditemukan pada tepi yang tajam, berasal dari deformasi material selama pemesinan. Misalnya, ketika bor keluar dari sisi jauh lubang tembus, itu akan meninggalkan noda yang perlu dihilangkan.
Selanjutnya, Anda ingin memeriksa dimensi kritis bagian jika toleransi ditentukan dalam gambar teknis. Setelah Anda menyelesaikan langkah ini, bagian Anda siap digunakan atau untuk pasca-pemrosesan . Ada banyak hal yang bisa dijelajahi dalam hal pasca-pemrosesan untuk suku cadang mesin CNC (digiling dan digiling), jadi kami sarankan untuk menyegarkan dan/atau meningkatkan pengetahuan Anda.
Bagaimana cara kerja pembubutan CNC?
Mesin bubut CNC menggunakan alat pemotong stasioner untuk menghilangkan material dari bagian, yang dipasang pada chuck yang berputar. Ini adalah cara yang ideal untuk membuat bagian dengan simetri di sepanjang sumbu tengahnya. Bagian yang diputar biasanya diproduksi lebih cepat dan dengan biaya lebih rendah daripada bagian yang digiling.
Biasanya, sistem pembubutan CNC—juga dikenal sebagai mesin bubut—digunakan untuk membuat bagian silinder. Pusat balik CNC multi-sumbu modern, dilengkapi dengan alat penggilingan CNC, dapat memproduksi bagian non-silinder. Sistem ini menggabungkan produktivitas tinggi dari pembubutan CNC dengan kemampuan penggilingan CNC dan dapat memproduksi rentang geometri yang sangat besar dengan simetri rotasi, seperti poros bubungan dan impeler kompresor radial.
Berikut adalah ikhtisar tentang cara mesin bubut CNC memproduksi suku cadang.
-
Operator menghasilkan kode-G dari model CAD dan memuat mesin dengan silinder bahan stok (kosong).
-
Bagian mulai berputar dengan kecepatan tinggi dan alat pemotong stasioner menelusuri profil, secara bertahap menghilangkan material sampai Anda memiliki geometri yang dirancang.
-
Alat pemotong internal dan bor tengah dapat digunakan untuk memotong lubang di sepanjang sumbu tengah benda kerja.
-
Jika Anda perlu membalik atau memindahkan bagian, maka Anda harus mengulangi proses ini. Jika tidak, setelah Anda selesai memotong bahan, bagian tersebut harus siap digunakan atau pasca-pemrosesan lebih lanjut.
Karena garis antara penggilingan CNC dan sistem pembubutan cenderung kabur, sisa panduan ini akan berfokus terutama pada penggilingan CNC, karena ini adalah proses manufaktur yang lebih umum digunakan.
Panduan cepat untuk parameter pemesinan CNC
Sebagian besar parameter pemesinan ditentukan oleh operator mesin saat mereka menghasilkan kode-G. Parameter utama yang ingin kami bahas adalah ukuran build dan akurasi mesin CNC.
Mesin CNC memiliki area pembuatan yang relatif besar, terutama dibandingkan dengan printer 3D. Sistem penggilingan CNC dapat memproses suku cadang dengan dimensi hingga 2.000 x 800 x 100 mm (78” x 32” x 40”), dengan sistem pembubutan CNC yang mampu membuat suku cadang mesin dengan diameter hingga 500 mm (Ø 20' ').
Anda dapat memproduksi suku cadang dengan akurasi tinggi dan toleransi yang ketat dengan mesin CNC. Mesin CNC bahkan dapat mencapai toleransi kurang dari setengah diameter rata-rata rambut manusia (± 0,025 mm atau 0,001''). Jika tidak ada toleransi yang ditentukan dalam gambar teknis, maka operator biasanya akan mengerjakan bagian tersebut dengan akurasi 0,125 mm (0,005'').
Untuk membuat berbagai geometri, mesin CNC menggunakan banyak alat pemotong yang berbeda. Berikut adalah beberapa alat permesinan yang paling umum digunakan untuk penggilingan.
kepala datar , kepala banteng dan kepala bola alat yang digunakan untuk mesin slot, alur, rongga dan dinding vertikal lainnya. Karena masing-masing memiliki kemampuan geometris yang berbeda, mereka dapat mengerjakan berbagai jenis fitur. Alat kepala bola juga biasa digunakan dalam permesinan CNC 5-sumbu untuk memproduksi permukaan dengan kelengkungan dan geometri bentuk bebas.
Latihan tentu saja merupakan alat yang paling umum digunakan untuk membuat lubang dengan cepat dan efisien. Anda dapat menemukan semua ukuran bor standar di sini . Untuk membuat lubang dengan diameter tidak standar, Anda dapat menggunakan kepala datar terjun alat (mengikuti jalur heliks).
Diameter poros slot cutter lebih kecil dari diameter ujung tombaknya, yang memungkinkan alat penggilingan ini memotong slot-T dan undercut lainnya dengan membuang material dari sisi dinding vertikal.
Ketuk threading digunakan untuk membuat lubang berulir. Untuk membuat utas, kontrol yang tepat dari kecepatan rotasi dan linier keran diperlukan. Bengkel mesin umumnya masih mengandalkan penyadapan manual.
Pemotong frais muka digunakan untuk menghilangkan material dari permukaan yang besar dan datar. Mereka memiliki diameter yang lebih besar daripada alat penggilingan akhir, sehingga mereka membutuhkan lebih sedikit lintasan ke area mesin yang cukup besar. Ini mengurangi total waktu pemesinan untuk memproduksi suku cadang dengan permukaan datar. Operator akan sering mengambil langkah penggilingan permukaan selama siklus pemesinan untuk menyiapkan dimensi blok
Anda akan menemukan rangkaian alat potong yang sama luasnya yang digunakan dalam pembubutan CNC, yang mencakup semua kebutuhan pemesinan Anda seperti pemotongan muka, pembuatan ulir, dan pemotongan alur.
Bagian-bagian mesin CNC dengan kompleksitas geometris:apa batasan desainnya?
Sementara mesin CNC menawarkan kebebasan desain yang mengesankan , mesin bubut dan penggilingan tidak dapat memproduksi setiap geometri. Berbeda dengan pencetakan 3D, semakin kompleks desainnya, semakin mahal biaya mesinnya. Hal ini disebabkan langkah-langkah tambahan yang diperlukan untuk bagian yang lebih kompleks.
Pembatasan utama yang terkait dengan pemesinan CNC berkaitan dengan geometri masing-masing pahat potong. Geometri pahat menentukan jari-jari suatu bagian, dan sebagian besar pahat CNC berbentuk silinder dan memiliki panjang pemotongan terbatas. Faktor-faktor ini membuat sudut internal yang tajam sangat menantang.
Akses ke alat adalah batasan utama lainnya dengan pemesinan CNC. Misalnya, sistem 3-sumbu hanya dapat mencapai tingkat kompleksitas bagian tertentu. Jika Anda mendesain untuk mesin 3-sumbu, semua fitur bagian hanya dapat diakses langsung dari atas. Sistem 5-sumbu menawarkan fleksibilitas yang unggul, karena sudut antara bagian dan pahat dapat disesuaikan untuk mendapatkan akses ke area benda kerja yang lebih menantang.
Selain itu, bagian dengan dinding tipis atau fitur halus lainnya sangat sulit untuk mesin CNC. Dinding tipis rentan terhadap getaran dan dapat pecah karena kekuatan putaran atau penggilingan. Kami merekomendasikan merancang bagian logam dengan ketebalan dinding minimum 0,8 mm dan bagian plastik dengan ketebalan dinding 1,5 mm.
Memahami betapa rumitnya Anda dapat mendesain suku cadang untuk berbagai jenis mesin, serta batasan apa yang perlu diingat, sangat penting untuk memastikan suku cadang Anda sesuai dengan desain dan standar kualitas yang Anda cari. Untuk panduan tambahan tentang bagaimana desain dapat menghemat banyak waktu dan uang untuk pemesinan CNC, lihat artikel ini .
Apa karakteristik mesin CNC?
Kekuatan utama permesinan CNC adalah kemampuannya untuk secara konsisten menghasilkan suku cadang yang kuat dari berbagai pilihan material. Mesin CNC dapat menangani hampir semua bahan teknik .
Berbeda dengan pencetakan 3D, suku cadang yang diproduksi melalui pemesinan CNC memiliki sifat fisik isotropik penuh yang identik dengan sifat bahan curah dari mana mereka dikerjakan.
Pemesinan CNC sebagian besar melibatkan logam untuk pembuatan prototipe dan produksi yang lebih besar. Secara umum lebih sulit untuk mengolah plastik, karena memiliki kekakuan dan suhu leleh yang lebih rendah, meskipun satu kasus penggunaan umum yang kami lihat manfaatnya adalah prototipe fungsional permesinan CNC dari plastik sebelum memulai produksi skala besar dengan injection moulding .
Berapa biaya bahan mesin CNC?
Ada banyak sekali bahan yang tersedia untuk pemesinan CNC, yang berarti biayanya cukup bervariasi antar bahan. Setiap bahan datang dengan label harga yang berbeda, dan sifat fisik masing-masing bahan mempengaruhi keseluruhan biaya pemesinan.
Aluminium 6061 adalah pilihan paling ekonomis jika Anda memilih untuk memproduksi bagian logam, dengan perkiraan biaya massal $25 untuk blanko dengan dimensi 150 x 150 x 25 mm. ABS adalah pilihan termurah, dengan biaya sekitar $17 untuk blanko dengan ukuran yang sama. Dan dalam hal kemudahan pemesinan mempengaruhi biaya, baja tahan karat adalah contoh yang baik. Ini jauh lebih sulit daripada aluminium dan karena itu lebih sulit untuk dikerjakan, meningkatkan total biaya.
Berikut adalah ikhtisar komprehensif tentang materi paling populer yang kami tawarkan di platform Hubs dan karakteristik pentingnya.
| Materi | Karakteristik | Perbandingan biaya |
|---|
| Aluminium 6061 | Rasio kekuatan-terhadap-berat yang baik, kemampuan mesin yang sangat baik, kekerasan rendah | $ |
| Baja Tahan Karat 304 | Sifat mekanik yang sangat baik, tahan terhadap korosi &asam, relatif sulit untuk dikerjakan | $$$ |
| Kuningan C360 | Daktilitas tinggi, kemampuan mesin yang sangat baik, ketahanan korosi yang baik | $$ |
| ABS | Resistensi dampak yang sangat baik, sifat mekanik yang baik, rentan terhadap pelarut | $$ |
| Nilon (PA6 &PA66) | Sifat mekanik yang sangat baik, ketangguhan tinggi, ketahanan kelembaban yang buruk | $$ |
| POM (Delrin) | Kekakuan tinggi, sifat termal &listrik yang sangat baik, relatif rapuh | $$ |
Bagaimana saya bisa mempelajari lebih lanjut tentang material untuk mesin CNC?
Ada banyak hal yang harus dipelajari tentang semua materi yang ditawarkan Hub untuk pemesinan CNC. Untuk mendalami materi individu atau kumpulan materi, lihat video khusus ini, tersedia di saluran Youtube kami.
Pasca-pemrosesan dan penyelesaian permukaan untuk pemesinan CNC
Suku cadang mesin CNC yang keluar langsung dari mesin umumnya akan memiliki tanda pahat yang terlihat, yang tidak selalu diinginkan tergantung pada kebutuhan suku cadang Anda. Ada banyak metode pasca-pemrosesan yang dapat digunakan untuk meningkatkan tampilan permukaan bagian dan meningkatkan ketahanan aus, korosi, dan kimianya. Anodizing, bead blasting dan powder coating adalah metode yang layak untuk menyelesaikan bagian kustom Anda.
Karena ini adalah panduan yang lebih umum, kami tidak akan membahas secara mendalam tentang pasca-pemrosesan dan penyelesaian permukaan. Anda dapat menjelajahi teknik dan penyelesaian paling umum untuk pemesinan CNC di penjelasan praktis . ini .
Apa keuntungan dan kerugian dari mesin CNC?
Sementara permesinan CNC adalah proses manufaktur yang layak dan bahkan ideal untuk banyak aplikasi yang mencakup pembuatan prototipe hingga produksi suku cadang penggunaan akhir skala menengah, itu bukan tanpa kekurangannya. Di bagian ini, kami membahas manfaat dan keterbatasan proses pemesinan subtraktif ini.
Pemesinan CNC menawarkan akurasi dan pengulangan yang sangat baik. Baik penggilingan maupun pembubutan dapat menghasilkan suku cadang dengan toleransi yang sangat ketat, yang membuat CNC ideal untuk aplikasi kelas atas seperti di industri kedirgantaraan, penerbangan, dan otomotif. Sebagian besar bahan yang digunakan dalam pemesinan CNC memiliki sifat fisik yang sangat baik dan sepenuhnya isotropik dan cocok untuk sebagian besar aplikasi teknik.
Secara umum, pemesinan CNC adalah proses manufaktur yang paling hemat biaya untuk memproduksi bagian logam dalam jumlah rendah hingga sedang. Ini berarti Anda dapat menggunakan CNC untuk prototipe tunggal atau untuk memproduksi hingga 1.000 unit.
Sementara manfaat ini menjadikan pemesinan CNC sebagai pilihan yang menarik bagi para insinyur, sifat subtraktif dari teknologi membuat geometri tertentu yang lebih kompleks menjadi sangat mahal atau bahkan tidak mungkin untuk diproduksi.
Berbicara dari perspektif keuangan, biaya awal mesin CNC jauh lebih tinggi daripada untuk pencetakan 3D. Jika Anda ingin memproduksi prototipe murah dari plastik, maka pencetakan 3D mungkin menjadi pilihan yang lebih baik dalam hal pengaturan.
Lead time untuk mesin CNC cenderung lebih lama daripada untuk pencetakan 3D juga, karena lead time rata-rata untuk CNC adalah 10 hari dibandingkan dengan 2-5 hari yang jauh lebih rendah untuk pencetakan 3D. Mesin CNC tidak tersedia secara luas seperti printer 3D, karena membutuhkan lebih banyak pengetahuan ahli untuk beroperasi secara efektif.
Apa aturan praktis Hub untuk pemesinan CNC?
Mari kita uraikan parameter utama yang perlu dipertimbangkan untuk pemesinan CNC baik suku cadang logam maupun plastik.
| Parameter kunci CNC | Apa yang dikatakan Hub |
|---|
| Akurasi dimensi | Biasa:± 0,125 mm (0,005’’) Maksimum:± 0,02 mm (.0008’’) |
| Ketebalan dinding minimum | Logam:0,75 mm (0,030") Plastik:1,5 mm (0,060") |
| Ukuran bangunan maksimum | Penggilingan:2000 x 800 x 100 mm (78'' x 32'' x 40'') Pembubutan:500 mm (Ø 20'') |
Pertanyaan yang sering diajukan
Apa aplikasi terbaik dari mesin CNC?
Pemesinan CNC sangat ideal untuk pekerjaan manufaktur satu kali dan untuk produksi volume rendah hingga menengah dari beberapa ratus hingga 1000 bagian. Kami merekomendasikan penggunaan permesinan CNC untuk menghasilkan prototipe logam Anda, karena ini adalah opsi harga yang paling kompetitif. Selain itu, Anda harus memilih mesin CNC saat suku cadang Anda harus memiliki toleransi yang sangat ketat.
Apa alat pemotong mesin CNC yang paling umum?
Mesin CNC menggunakan berbagai alat pemotong untuk mencapai geometri bagian yang lebih luas. Alat-alat ini termasuk bor, pemotong slot, keran ulir, pemotong penggilingan wajah dan alat kepala datar, kepala banteng dan kepala bola.
Industri mana yang paling banyak menggunakan mesin CNC?
Pemesinan CNC adalah proses manufaktur subtraktif yang banyak digunakan. Sejumlah besar industri mengandalkan CNC, termasuk dirgantara, otomotif, penerbangan, transportasi, dan sektor integral lainnya. Suku cadang pesawat, misalnya, harus diproduksi dengan presisi tinggi untuk memastikan seluruh alat berat berfungsi sempurna seperti yang dirancang.
Apakah pemesinan CNC sepenuhnya otomatis?
Pemesinan CNC, sebagian besar, otomatis dan bergantung pada perangkat lunak yang telah diprogram sebelumnya. Perangkat lunak CAD mengatur dimensi bagian, yang digunakan mesin CNC untuk menghasilkan bagian fisik. Secara umum, sangat sedikit campur tangan manusia yang diperlukan, meskipun beberapa proses yang kompleks mungkin memerlukan satu set tangan manual tambahan jika desain bagiannya sangat kompleks. Secara keseluruhan, otomatisasi yang hampir selesai membuat permesinan CNC menjadi proses manufaktur yang dapat dipercaya dan berulang.
