Pemesinan Camshaft Lebih Efektif

Ketika saya pertama kali berbicara dengan Billy Godbold, dia berada di trek menonton tim balap drag profesional menguji camshaft kustom. Mr Godbold adalah pemimpin kelompok teknik untuk Comp Cams, produsen komponen kereta katup yang memasok camshaft. Satu bulan sebelumnya, grup desain Comp Cams baru saja mulai mempertimbangkan material dan geometri camshaft untuk aplikasi ini. Berpindah dari desain ke camshaft billet yang selesai dengan begitu cepat tidak akan mungkin terjadi bertahun-tahun yang lalu ketika perusahaan mengalihdayakan mesin camshaft balap kelas atas.

Saat ini, Comp Cams mengerjakan sejumlah kecil core camshaft balap pada mesin bubut twin-spindle/twin-turret dari Okuma. (Inti camshaft adalah camshaft yang memiliki fitur utama mesin, tetapi masih memerlukan operasi perlakuan panas dan penggilingan berikutnya.) Membawa kemampuan pemesinan ini di rumah memungkinkan perusahaan untuk sangat mempercepat perputaran camshaft khusus untuk aplikasi balap profesional karena tidak lagi harus tunggu berminggu-minggu atau berbulan-bulan untuk menerima core camshaft. Sekarang perusahaan ini dapat memproduksi sebanyak 12 inti camshaft baja perkakas serbuk-logam-logam dalam satu shift delapan jam.

Godbold menjelaskan bahwa keahlian tradisional Comp Cams adalah dalam menggiling camshaft, bukan mengerjakannya. Jadi, ketika keputusan dibuat untuk memasang mesin bubut multifungsi tujuh sumbu pada tahun 2008, perusahaan sangat bergantung pada keahlian dan saran dari pemasok peralatannya untuk membangun proses pemesinan yang efektif. Comp Cams terus memanfaatkan sumber daya tersebut hari ini karena berupaya meminimalkan waktu siklus untuk inti camshaft.

Beruntung bagi saya, "Anda tidak dapat menjual jika Anda tidak memberi tahu" adalah moto Paul "Scooter" Brothers, salah satu pemilik Comp Cams sekaligus ketua dewan Asosiasi Pasar Peralatan Khusus. Sesuai dengan semangat pepatah itu, perwakilan perusahaan tidak malu untuk merinci bagaimana mereka menjadi lebih baik dalam menggunakan mesin bubut canggih selama kunjungan saya ke fasilitas Memphis, Tennessee mereka.

Berhasil dengan Cepat

Porsi camshaft dari lini produk Comp Cams secara merata dibagi menjadi tiga segmen:aplikasi performa tinggi/non-balap; pembalap hobi; dan pembuat mesin untuk NASCAR, NHRA, dan tim balap profesional lainnya. Camshaft billet kustom yang dikerjakan di fasilitas Memphis perusahaan digunakan oleh tim balap profesional.

Awalnya, waktu pengiriman camshaft-core yang berkepanjangan membuat perusahaan mempertimbangkan untuk menambahkan sel "konvensional" untuk menghasilkan batch kecil yang dibutuhkan tim balap. Sel-sel tersebut biasanya termasuk gergaji untuk memotong batang kayu menjadi panjang; bubut untuk menghadapi bagian depan dan belakang camshaft, tambahkan pusat dan alur tata letak lobus; penggilingan ke detail alat berat di muka camshaft depan dan belakang; dan pabrik tambahan untuk mengerjakan profil lobus. Sebagian besar operasi ini juga memerlukan beberapa penyiapan yang memakan waktu.

Perusahaan akhirnya memutuskan untuk mengambil rute yang berbeda setelah Mr. Godbold bertemu dengan Larry Schwartz, yang pada waktu itu adalah presiden Okuma America (dia sekarang adalah chief strategy officer pembuat alat mesin). Orang-orang tersebut mendiskusikan cara-cara alternatif untuk memproduksi inti camshaft yang akan meminimalkan pergantian dan menyederhanakan pengaturan untuk produksi 20 buah atau lebih. Ide Mr. Schwartz adalah menggunakan mesin bubut twin-spindle/twin-turret. Menjaga batang tetap terjepit di antara spindel dan/atau sebagian di dalamnya akan memungkinkan pemesinan inti camshaft lengkap dalam satu pengaturan. Plus, spindel kembar dapat melakukan beberapa operasi secara bersamaan.

Perusahaan memilih Okuma LT300-MY. Godbold mengatakan bahwa dalam banyak hal, konsep awal dan eksekusi pemrograman merupakan rintangan yang lebih besar daripada sedikit modifikasi mesin yang diperlukan untuk aplikasi ini. Perubahan mekanis utama pada mesin adalah meningkatkan ukuran selongsong di main dan subspindle sehingga camshaft jurnal 70-mm dapat melewatinya. Perusahaan beralasan bahwa karena mesin menawarkan banyak kekakuan dan masing-masing spindelnya menghasilkan 30 tenaga kuda, mesin bubut tidak akan kesulitan mengerjakan baja perkakas logam bubuk M4 yang tangguh (dinilai pada 30 HRc) yang umum untuk camshaft balap billetnya.

Sebelum pengiriman mesin bubut, Comp Cams mengirim apa yang dianggapnya sebagai inti camshaft yang sangat sulit ke fasilitas Okuma untuk pembuktian mesin:camshaft NHRA Pro Stock berdiameter 70 mm dengan sembilan jurnal. Kevin Kraieski, seorang insinyur aplikasi untuk Okuma, menciptakan program bagian awal dan mengerjakan bagian sampel pertama. Mr. Kraieski mengatur program bagian menggunakan beberapa sub-rutin gaya variabel untuk operasi yang umumnya diperlukan, seperti pembuatan alur antar lobus, profil lobus penggilingan, pola lubang baut pengeboran dan penyadapan, dan banyak lagi. Hal ini memungkinkan Comp Cams dengan mudah memprogram ulang alat berat yang kompleks untuk sejumlah desain camshaft tanpa harus memulai dari awal setiap saat.

Meningkatkan penyelesaian pada alur antara lobus dan meningkatkan kecepatan pemesinan lobus terbukti menjadi tantangan selama pengujian. Namun, Tim Whitmore, manajer proyek OEM untuk Iscar, bekerja sama dengan Mr. Kraieski untuk menyelesaikan masalah perkakas. Pada saat alat berat dikirimkan ke Comp Cams, mesin ini dapat menyelesaikan inti camshaft M4 dalam 75 menit.

Foto-foto di halaman berikut menunjukkan bagaimana core camshaft diproduksi pada mesin bubut. Seorang operator secara manual menggeser batang pra-potong ke dalam spindel utama, menarik batang keluar beberapa inci hingga berhenti, dan menjepitnya. Mesin bubut kemudian memutar dan menggiling fitur menjadi apa yang akan menjadi wajah depan cam. Selanjutnya, subspindle bergerak ke posisinya, meraih permukaan mesin dan menarik palang sekitar 10 inci. Penggilingan alur dan lobus selesai pada segmen batang tersebut. Setelah pemesinan pada bagian itu selesai, subspindle menjepit ke beberapa jurnal yang baru dikerjakan dan menarik batang lebih jauh keluar dari spindel utama untuk memungkinkan grooving dan penggilingan lobus dari setengah bagian belakang camshaft. (Melakukan operasi ini dalam dua bagian kecil meminimalkan risiko defleksi, getaran, dan gesekan.) Terakhir, subspindle menghabiskan hampir seluruh batang untuk memungkinkan pekerjaan pembubutan dan penggilingan pada permukaan belakang camshaft.

Comp Cams telah menyempurnakan proses ini hingga sekarang dapat mengerjakan inti camshaft dalam 35 hingga 45 menit. Oleh karena itu, perusahaan harus mengatasi beberapa rintangan pemesinan awal untuk mencapai waktu siklus yang lebih cepat ini.

Tantangan Awal

Ternyata, Camshaft Camshaft "sangat sulit" yang dikirim ke Okuma untuk pengujian terbukti lebih mudah dikerjakan daripada model camshaft lainnya. Itu karena sembilan jurnal camshaft memberikan lebih banyak titik penjepit untuk subspindle daripada camshaft lima jurnal biasa. Akibatnya, rahang subspindle asli tidak cukup panjang untuk menjepit setidaknya dua jurnal pada model lima jurnal (ini diperlukan untuk memastikan dukungan yang memadai selama pemesinan). Memasang rahang 6 inci yang lebih panjang memungkinkan subspindle untuk menjepit dua jurnal atau lebih pada semua jenis camshaft yang diproduksi perusahaan. Spindel utama selalu menjepit batang batang padat, sehingga rahang yang lebih panjang tidak diperlukan untuk spindel tersebut.

Slip benda kerja di dalam rahang juga terbukti menjadi masalah pada waktu tertentu karena beberapa bahan poros bubungan lebih sulit untuk dijepit dengan kuat daripada yang lain. Solusinya adalah menerapkan lapisan paduan tungsten dari Carbonite Metal Coatings pada permukaan mencengkeram rahang. Lapisan khusus ini diterapkan melalui elektrofusi, yang menciptakan ikatan metalurgi yang dikatakan lebih kuat daripada pelapis semprot. Pelapisan hampir menghilangkan selip benda kerja linier dan sudut yang terjadi selama pemesinan.

Tantangan awal lainnya adalah membiasakan diri dengan kode P, yang digunakan untuk menyinkronkan gerakan dua menara. Kode P tidak hanya memastikan bahwa menara tidak saling mengganggu saat melakukan operasi terpisah, tetapi juga dapat memberi sinyal kepada mereka untuk melakukan operasi yang sama secara bersamaan. Misalnya, jika seorang programmer ingin menghadapi bagian dengan turret atas dan kemudian mengebor ujungnya dengan turret bawah, operasi tersebut harus disinkronkan karena jelas tidak dapat dilakukan pada saat yang bersamaan. Jika programmer memberikan nilai P10 ke turret atas dan P20 yang lebih tinggi ke turret bawah, turret atas akan melanjutkan semua gerakan yang diperlukan sampai menemukan nilai P yang lebih tinggi dalam kode program. Jika kode P berikutnya yang ditemuinya lebih tinggi dari kode P yang diberikan ke turret bawah, turret atas akan menunggu sampai turret bawah selesai. Namun, jika kode P yang sama diterapkan pada kedua turret, keduanya akan bekerja secara bersamaan.

Kecuali camshaft memiliki jumlah alur ganjil, mesin bubut melakukan operasi pembubutan dan pembuatan alur menggunakan kedua turret secara bersamaan ketika batang ditahan di antara spindel. Karena turret atas dioptimalkan untuk berjalan dekat dengan spindel utama dan yang lebih rendah diatur untuk berjalan dekat dengan subspindle, perusahaan tidak melakukan pinch turning. Namun, Mr. Godbold memperkirakan bahwa pemotongan simultan memungkinkan mesin bubut menghilangkan material 30 persen lebih cepat terutama karena tekanan pahat seimbang. Selain itu, memulai operasi grooving di tengah setiap bagian batang dan bergerak keluar menuju spindel meninggalkan lebih banyak stok di kedua ujung bagian batang. Ini memastikan dukungan yang kaku untuk mencegah obrolan dan juga menghilangkan pelenturan di area batang yang lemah, yang mungkin dapat menjepit atau mematahkan alat grooving.

Manfaat dari Standardisasi

Setiap turret pada LT-300MY memiliki 12 stasiun alat. Daniel Freeman, teknisi R&D untuk Comp Cams yang biasanya memprogram dan membantu menjalankan mesin bubut, mengatakan bahwa perusahaan memanfaatkan sepenuhnya 24 stasiun total tersebut. Sekitar dua pertiga dari mereka jarang berubah. Selain itu, alat di beberapa stasiun dicerminkan pada menara atas dan bawah untuk memfasilitasi operasi pemesinan simultan.

Setiap turret memiliki tiga alat grooving yang berbeda. Dua dari mereka melakukan operasi hidup seadanya. Yang lebih lebar dari keduanya digunakan sesering mungkin, sedangkan yang lebih tipis hanya digunakan ketika ruang sempit. Alat grooving ketiga digunakan untuk finishing, meninggalkan permukaan akhir yang berkualitas dan bebas duri sambil menahan toleransi dimensi kurang dari 0,010 inci pada semua dimensi linier di sepanjang camshaft sepanjang 24 inci.

Turret atas memiliki dua pabrik akhir berorientasi vertikal dengan diameter berbeda yang tetap berada di stasiun aktif masing-masing. Ini digunakan bersama dengan gerakan sumbu Y mesin untuk melakukan penggilingan lobus. End mill 0,75 inci yang lebih sempit memiliki satu sisipan yang lebih sedikit daripada end mill 1 inci, sehingga laju pengumpanan harus dikurangi saat alat tersebut digunakan. Alat di lima stasiun langsung horizontal menara atas sering tidak berubah. Ini melakukan pengeboran, penyadapan, reaming, dan operasi lainnya di permukaan depan camshaft.

Turret bawah berisi bor tengah yang digunakan untuk muka camshaft depan dan belakang. Turret ini juga memiliki stasiun horizontal langsung yang diatur untuk membuat fitur seperti lubang ventilasi. Dua stasiun berisi alat lain-lain. Ini termasuk alat bor/bor multifungsi yang biasanya digunakan untuk membuat counterbores, dan bor sisipan besar yang dapat diindeks yang dibor oleh mesin di bagian belakang camshaft.

Perusahaan menggunakan adaptor perubahan cepat Exsys/Eppinger Preci-Flex ER32 untuk beberapa pekerjaan perkakas langsungnya. Setiap adaptor dapat mengakomodasi bor, keran, atau penggilingan untuk digunakan di stasiun tunggal itu. Selama penyiapan, setiap alat dipasang secara terpisah di adaptor dan dilepas. Selama produksi berjalan, penghentian program menghentikan mesin dan meminta operator untuk mengganti pahat di stasiun adaptor ke pahat berikutnya yang diperlukan. Operator dapat mengganti pahat dalam waktu kurang dari satu menit, dan touch-off tidak diperlukan karena offset untuk setiap pahat ditentukan selama penyetelan. Mr. Freeman mengatakan alat di adaptor memanjang beberapa inci lebih jauh dari biasanya, tetapi ini tidak menimbulkan masalah jarak.

Perusahaan juga telah menstandarisasi cairan pendingin, menggunakan cairan pendingin sintetis Castrol Syntilo 9918 yang sama untuk pemesinan yang digunakan untuk penggilingan. Godbold mengatakan perusahaan dapat menghemat uang dengan menggunakan pendingin berbiaya lebih rendah, tetapi menghargai kinerja konsisten yang ditawarkan pendingin canggih. Comp Cams berencana memasang sistem pendingin sentral 8.000 galon dengan satu sistem filter kertas utama untuk memasok area permesinan dan penggilingan di fasilitas tersebut.

Salah satu keuntungan dari standarisasi adalah meminimalkan jumlah alat yang harus disentuh untuk pekerjaan baru. Biasanya, operator harus memasang dan menyentuh hanya beberapa bor, reamer, dan keran selama penyiapan untuk pekerjaan baru. Standarisasi alat juga memungkinkan pemrogram dengan cepat dan mudah menentukan apakah alat tambahan diperlukan untuk proyek baru. Pada akhirnya, standarisasi telah memungkinkan Comp Cams untuk mengurangi waktu pergantian untuk sebagian besar pekerjaan baru dari satu hari menjadi hanya beberapa jam.

Dengan itu, perusahaan terus bekerja sama dengan Rex Luxmore, perwakilan perkakas Iscar-nya, yang menurut Mr. Freeman proaktif untuk membuatnya tetap up to date dengan perkembangan perkakas baru. Misalnya, rekomendasi Mr. Luxmore tentang alat grooving dengan lapisan baru menghasilkan peningkatan 30 hingga 50 persen dalam masa pakai alat. Bantuan ini sangat penting, Mr. Freeman mencatat, sebagian besar karena material yang menantang seperti baja perkakas serbuk-logam M4 yang sering dikerjakan oleh perusahaan. Baja perkakas ini tidak hanya sangat tahan banting, tetapi juga akan mengeras dengan cepat jika dipotong terlalu lambat atau ringan.

Sedikit Saran

Tujuan Comp Cams adalah menjadi pengembang terkemuka untuk komponen rangkaian katup yang inovatif, Mr. Godbold menjelaskan. Pemesinan dipandang sebagai sarana untuk tujuan itu. Mr Godbold mengatakan perusahaan dengan pendekatan serupa dilayani dengan baik untuk mengenali keterbatasan manufaktur mereka, terutama ketika mempertimbangkan penambahan mesin bubut kompleks seperti LT-300MY. Sebaiknya luangkan waktu untuk mempelajari seluk beluk mesin semacam itu sebelum bergantung padanya untuk produksi, katanya.

Scooter Brothers tentu mengerti ketika mesin twin-spindle/twin-turret dikirimkan. Selama perusahaan menjadi lebih efektif menggunakan mesin bubut selama beberapa bulan pertama dan mampu mencapai setengah tingkat produksi dalam setahun, Mr. Brothers tidak akan berkecil hati.

Mr Godbold percaya pendekatan ini membuat semua perbedaan di dunia. Dia dengan rendah hati mengatakan bahwa Comp Cams membuktikan bahwa toko dengan hanya pengalaman pembubutan dan penggilingan konvensional dapat berhasil mengintegrasikan mesin multifungsi yang kompleks tanpa harus unggul dalam pemesinan atau pemrograman. Namun, ini membutuhkan hubungan yang kuat dengan pemasok peralatan yang bersedia membantu toko mencapai tujuannya. Menemukan orang tepercaya untuk diajak bekerja sama berarti segalanya, katanya.