Persepsi Tidak Seimbang

Apakah alat yang seimbang meningkatkan produktivitas? Efek ketidakseimbangan adalah salah satu teori fisika paling sederhana bagi siapa pun untuk memvisualisasikannya. Pertimbangkan apa yang terjadi jika Anda memiliki terlalu banyak handuk basah di satu sisi mesin cuci saat mesin cuci berputar. Atau bagaimana perjalanan Anda jika Anda tidak memiliki roda yang seimbang di mobil Anda.

Skenario ini mudah untuk dibayangkan, tetapi efek ketidakseimbangan tidak begitu jelas ketika menyangkut pemegang alat untuk aplikasi penggilingan karena beberapa kesalahpahaman yang telah berlangsung selama bertahun-tahun dalam industri pembuatan cetakan. Selain itu, manfaat dari rakitan pemegang alat penyeimbang pada semua kecepatan sering diabaikan begitu saja.

Tinjauan Kembali yang Seimbang

Itu adalah industri pembuatan cetakan yang pertama kali mengidentifikasi pentingnya menjalankan rakitan pemegang alat yang benar-benar seimbang. Rakitan tool holder terdiri dari tool holder, cutting tool, pull-stud jika diperlukan, mur, collet, dll. Pada awal hingga pertengahan tahun 90-an, dengan pusat permesinan yang dapat bekerja secepat 15.000rpm, ada ruam kegagalan spindel. Spindel yang tidak terlalu besar pada alat berat berkecepatan tinggi ini dan ketidakseimbangan ekstrem dari sebagian besar pemegang alat yang digunakan membuat ketidakseimbangan masalah yang harus diselesaikan.

Di awal tahun 90-an, tidak ada mesin yang dikenal di pasaran yang dirancang khusus untuk menyeimbangkan rakitan pemegang alat secara akurat. Akibatnya, perusahaan-perusahaan tercanggih yang berusaha untuk tetap berada di depan kurva teknologi membeli mesin penyeimbang yang dirancang untuk menyeimbangkan bagian-bagian seperti rotor, roda, poros engkol, turbin, dll.—bukan pemegang alat. Namun, mesin penyeimbang ini sebenarnya membuat rakitannya tidak seimbang, sehingga pelanggan tidak melihat perbedaan mencolok saat mengerjakan mesin dengan pemegang alat "seimbang".

Di akhir tahun 90-an, mesin penyeimbang yang benar-benar rakitan pemegang alat yang seimbang akhirnya datang ke pasar. Selain itu, kemajuan penyeimbangan lainnya yang diperkenalkan sekitar waktu ini termasuk pemegang pahat yang lebih halus, “pra-seimbang” serta sistem penahan pahat yang memberikan pengulangan keseimbangan yang lebih konsisten saat mengganti pahat potong (yaitu, penahan pahat yang pas). Kombinasi pengembangan ini memungkinkan pembuat cetakan untuk mempercepat dan mengoptimalkan penggunaan teknologi terbaru berkecepatan tinggi dan menghasilkan cetakan dengan hasil akhir yang lebih halus, sehingga sangat mengurangi pekerjaan pemolesan dan/atau EDM.

Meskipun industri cetakan mengidentifikasi kebutuhan untuk menggunakan pemegang alat seimbang untuk aplikasi kecepatan tinggi dua dekade lalu, industri masih agak bingung tentang pentingnya menjalankan rakitan yang benar-benar seimbang.

Kesalahpahaman tentang keseimbangan pemegang pahat adalah persepsi bahwa hanya menggunakan pemegang pahat pra-seimbang saja sudah cukup. Meskipun penggunaan tool holder pra-seimbang ini sangat dianjurkan, hal ini tidak menjamin pemanfaatan peralatan mesin secara penuh. Setelah mengganti pahat potong, mengukur ketidakseimbangan rakitan pemegang pahat sangat penting untuk sepenuhnya menyadari potensi maksimum semua perkakas mesin di toko. Bahkan mesin dengan rpm yang lebih lambat (yang bekerja pada 8.000 rpm) dapat digunakan secara maksimal jika menggunakan rakitan pemegang alat yang seimbang. Rakitan dudukan pahat yang sangat seimbang menawarkan banyak keuntungan, termasuk peningkatan produktivitas, keamanan, dan masa pakai pahat dan spindel yang panjang. Hanya ketika rakitan pemegang pahat menunjukkan konsentrisitas dan keseimbangan yang tepat, kondisi pemotongan yang optimal dapat digunakan. Dalam hal ini aturan praktisnya adalah:Terlalu banyak saldo lebih baik daripada tidak cukup.

Apa yang terjadi pada pemegang tidak seimbang yang sudah ada di pabrik? Meskipun dalam praktiknya tidak mungkin untuk menghindari pencampuran pemegang seimbang dan tidak seimbang, perlu diingat bahwa proses pemesinan tunggal dengan pemegang tidak seimbang pada kecepatan rotasi tinggi dapat membatalkan akurasi pemesinan yang diperlukan dan merusak spindel. Untuk alasan ini, pemegang alat harus seimbang, sebaiknya di pabrik itu sendiri. Jika tidak, disarankan untuk menjadikan tool holder sebagai bagian dari penerimaan barang dan kontrol kualitas. Mari kita hadapi itu, bagaimana Anda tahu kondisi rakitan pemegang alat Anda kecuali Anda memiliki mesin untuk memeriksanya?

Penyebab dan Akibat Ketidakseimbangan

Ketidakseimbangan disebabkan oleh distribusi berat yang tidak merata selama rotasi, yang menciptakan gaya sentrifugal yang meningkat ke bujur sangkar dengan kecepatan rotasi. Artinya jika ketidakseimbangannya sama, spindel menciptakan gaya sentrifugal 25 kali lebih tinggi pada kecepatan putaran 10.000 rpm daripada pada kecepatan putaran 2.000 rpm. Akibatnya, ketidakseimbangan dalam rakitan dudukan pahat memiliki efek negatif yang sangat nyata pada pemesinan berkecepatan tinggi, pahat berat, atau pahat pemotong dengan geometri kompleks.

Konsekuensi utama ketidakseimbangan adalah gaya sentrifugal yang memberi tekanan pada bantalan spindel, yang dapat memotong masa pakai spindel menjadi dua. Akibatnya, penggunaan alat yang seimbang selalu dianjurkan; jika tidak, jaminan spindel tidak ada atau terbatas.

Konsekuensi lain adalah getaran yang tercipta ketika arah efektif gaya sentrifugal berubah saat spindel berputar. Getaran ini ditransfer ke seluruh mesin dan alat pemotong, sehingga mengurangi masa pakai alat pemotong. Telah dilaporkan bahwa umur pahat dari rakitan pemegang pahat yang tidak seimbang berkurang rata-rata 10 persen, yang mengakibatkan peningkatan biaya pahat potong. Getaran ini tidak hanya berbahaya bagi spindel dan alat pemotong; mereka juga merusak keandalan seluruh proses dan ditransfer ke hasil pemesinan. Getaran membuat tanda obrolan yang harus dihilangkan dengan pemesinan halus tambahan atau pekerjaan tangan.

Untuk mencapai tingkat keandalan proses yang benar dan mencapai hasil akhir yang diminta, getaran harus dikurangi. Salah satu metode untuk melakukannya memerlukan pengurangan kecepatan spindel, laju umpan, dan kedalaman pemotongan. Hal ini dapat menghasilkan pemotongan yang lebih halus, tetapi juga menurunkan tingkat pelepasan logam dan produktivitas.

Investasi Intel

Masalah dengan penurunan tingkat penghilangan logam dan produktivitas menjadi jelas setelah analisis sederhana:Sebuah pusat permesinan membutuhkan biaya $100 per jam untuk beroperasi (operasi satu shift, 1.600 jam operasi per tahun). Dengan peningkatan 10 persen dalam waktu penghilangan logam, Anda menghemat $10 per jam, yang sama dengan $16.000 per tahun.

Manfaat lain dari rakitan pemegang alat yang seimbang adalah peningkatan masa pakai spindel, yang merupakan kunci penghematan biaya dan keandalan alat berat. Ini memungkinkan penggantian spindel direncanakan, menghilangkan waktu henti alat berat yang tidak direncanakan. Sistem yang benar-benar seimbang dapat menghasilkan penghematan lebih dari $20.000 per tahun, per mesin. Dan ini bahkan tidak termasuk penghematan tambahan yang dapat diwujudkan dari peningkatan kualitas permukaan bagian, peningkatan akurasi ukuran, dan lebih sedikit kerusakan atau waktu henti alat berat.

Angka-angka ini menempatkan keberatan atas biaya mesin penyeimbang ke dalam perspektif. Orang bisa berargumen bahwa investasi hanya mahal jika tidak membayar sendiri sama sekali atau cukup cepat. Perhitungan di atas menunjukkan bahwa mesin penyeimbang sebenarnya dapat membayar sendiri dengan sangat cepat. Ingatlah bahwa proses pemesinan tunggal dengan penahan yang tidak seimbang pada kecepatan rotasi tinggi dapat membatalkan akurasi pemesinan yang diperlukan dan merusak spindel. Pertimbangkan bahwa penggantian spindel saja bisa lebih mahal daripada mesin penyeimbang.

Uji Pengukuran

Mengukur keseimbangan rakitan pemegang pahat diperlukan untuk menjamin proses pemesinan yang konsisten. Biasanya, saat menggunakan rakitan yang benar-benar seimbang, tidak diperlukan penyeimbangan lebih lanjut setelah menambahkan pahat potong, terutama pada chuck yang pas menyusut.

Pemegang alat yang sangat seimbang adalah langkah ke arah yang benar. Namun, efek apa yang dimiliki alat pemotong atau pemotong gilingan muka terhadap ketidakseimbangan total rakitan? Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita tinjau tes pengukuran sederhana ini:

Pengukuran dilakukan pada mesin penyeimbang dinamis pahat dengan chuck Weldon, chuck collet dan chuck shrink-fit, bersama dengan pemotong gilingan wajah. Semua adalah produk yang sangat seimbang dengan diameter poros 20 mm dalam versi pendek. Persyaratan pengukuran adalah balance-rating G =2.5 pada kecepatan putaran operasi 25.000 rpm/proses pengukuran satu bidang (statis). Awalnya, ketidakseimbangan pada empat jenis pemegang pahat yang berbeda diukur (yaitu, tanpa pahat potong). Seperti yang diharapkan, ketidakseimbangan pemegang terus-menerus dalam batas toleransi. Pengukuran selanjutnya dengan pahat pemotong pada penahan yang seimbang halus ini menunjukkan ketidakseimbangan yang jelas, terutama untuk pahat dengan pelat penjepit, yang banyak digunakan saat ini.

Tidak ada ketidakseimbangan yang cukup besar yang ditemukan pada rakitan alat penahan dengan poros silinder dan dengan geometri pahat simetris pada chuck shrink dan collet. Nilai yang diukur berada pada 0,8 atau 1,3 gram milimeter (gmm). Alat dengan poros silindris dan ujung tombak simetris hanya memiliki sedikit ketidakseimbangan. Chuck shrink-fit tidak memiliki bagian yang bergerak dan menjepit pahat secara terpusat, dan di sini juga, hampir tidak ada ketidakseimbangan tambahan. Dengan dudukan alat collet, mur penjepit dapat menimbulkan masalah karena dibuat tidak simetris, tetapi karena alasan ini mur itu sendiri secara khusus seimbang.

Sebaliknya, alat dengan klem datar tidak dapat memenuhi persyaratan keseimbangan sama sekali. Bahkan dengan pemegang alat Weldon, ketidakseimbangan nyata 5,5 gmm diukur, yang sesuai dengan peringkat keseimbangan G8. Secara matematis murni, ini hanya memungkinkan kecepatan rotasi maksimum 7.600 rpm. Dengan collet chuck, peringkat keseimbangan setinggi G29 ditentukan untuk alat pemotong ini dengan penjepit datar, dan untuk shrink chuck adalah G38. Ini sesuai dengan kecepatan putaran maksimum masing-masing 2.700 rpm dan 1.600 rpm.

Bahkan shrink dan collet chuck yang sangat seimbang menjadi sangat tidak seimbang saat dipasangkan dengan alat yang tidak simetris atau alat dengan pelat penjepit Weldon. Untuk bekerja secara efisien dan akurat saat pemesinan, alat ini harus diseimbangkan kembali setelah setiap alat berubah.

Pengukuran face mill cutter menghasilkan hasil yang serupa. Dengan alat insert yang beroperasi, ketidakseimbangan 20,3 gmm ditentukan, yang sesuai dengan peringkat keseimbangan G23. Ini karena pemotong insert face mill memiliki bagian yang dijepit dan tidak harus selalu berada di tempat yang sama. Kepala penggilingan memiliki toleransi yang besar karena susunan rakitannya (yaitu, pin dengan lubang bor dan fitting jarak bebas), sehingga posisi pahat tidak ditentukan 100 persen.

Tes ini menunjukkan bahwa keseimbangan timbal balik atau alat pemotong dan pemegang sangat penting. Bahkan dengan alat berkualitas tinggi, keseimbangan yang baik penting untuk perakitan alat secara keseluruhan.

Menyeimbangkan Menjadi Mudah

Reservasi masih ada tentang penyeimbangan, tetapi dengan mesin penyeimbang yang benar dan perangkat lunak yang berorientasi pada praktik, hal itu akan cepat dan mudah dicapai. Singkatnya, operator memasukkan dudukan ke dalam mesin dan memilih persyaratan yang sesuai dari menu, lalu mesin memandu pengguna melalui langkah-langkah selanjutnya.

Setiap pekerja yang akrab dengan pemegang alat harus dapat mengoperasikan mesin penyeimbang yang dirancang dengan baik tanpa pelatihan ekstensif. Pengetahuan khusus harus berada di dalam mesin, di mana data yang diperlukan tentang setiap alat telah dimasukkan dan disimpan, menghemat waktu dan menghindari kesalahan. Tindakan pencegahan keamanan tambahan dapat diberikan melalui administrasi pengguna. Misalnya, Anda dapat membatasi hak untuk mengumpulkan atau mengubah data alat untuk personel yang ditunjuk. Pengguna lain hanya diizinkan mengakses alat yang tersimpan, dan kemudian dapat melanjutkan dengan penyeimbangan sesuai dengan persyaratan yang ditetapkan.

Proses penyeimbangan sebagian besar otomatis di mana pemegang pahat dijepit di poros penyeimbang dan diatur dalam rotasi, kemudian pengukuran dilakukan. Sensor gaya pada poros keseimbangan mengukur gaya sentrifugal yang disebabkan oleh ketidakseimbangan. Perangkat lunak kemudian mengevaluasi pengukuran, dan menunjukkan kepada operator berapa banyak material yang harus dipindahkan atau ditambahkan, atau di mana harus memindahkan bobot untuk mengkompensasi ketidakseimbangan.

Mesin penyeimbang juga menawarkan berbagai opsi lain yang dapat digunakan pengguna untuk menghilangkan ketidakseimbangan. Misalnya, sebagai alternatif untuk mengebor material, sekrup atau cincin penyeimbang dapat menambah bobot. Dengan taktik ini, dua cincin yang tergabung bersama dan memiliki ketidakseimbangan yang ditentukan dijepit pada bagian silinder dari pemegang pahat untuk mengkompensasi ketidakseimbangan. Perangkat lunak kemudian memberikan sudut yang tepat di mana cincin harus diputar. Laser garis yang tersedia menunjukkan posisi rotasi langsung pada mesin.

Pengukuran membutuhkan waktu paling lama satu menit, dan jika Anda bekerja dengan cincin penyeimbang atau sekrup, seluruh proses dapat diselesaikan dalam dua menit. Jika Anda harus menggunakan bor pada dudukan pahat untuk meratakan massa, mungkin diperlukan waktu sedikit lebih lama.

Persepsi yang Lebih Jelas

Kemajuan dalam teknologi penyeimbangan telah membuat penyeimbangan rakitan pemegang alat menjadi cepat, sederhana, dan akurat, memungkinkan Anda untuk benar-benar mendapatkan hasil maksimal dari peralatan mesin Anda. Anda hanya perlu mengingat fisika dasar tentang keseimbangan, dan kemudian menerapkannya pada proses penyeimbangan. Maka semua kesalahpahaman akan memudar.

Sebelumnya ditampilkan di Haimer-USA.com.

Beli penyeimbang pemegang alat dari Haimer-USA di MSCDirect.com.