Alat dan Parameter Masih Memainkan Peran Kunci dalam Keberhasilan Pemesinan
Pengantar
Meskipun suku cadang, bahan benda kerja, dan proses pemesinan yang digunakannya sangat berbeda, semua produsen memiliki tujuan yang sama untuk membuat sejumlah benda kerja tertentu dengan kualitas yang diinginkan, dalam jumlah waktu tertentu, dengan biaya yang sesuai.
Produsen biasanya mencapai tujuan mereka dengan mengikuti model perspektif sempit yang dimulai dengan pemilihan alat dan aplikasi dan memecahkan masalah secara reaktif. Membalikkan pendekatan itu akan menghasilkan pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi. Alih-alih menunggu masalah muncul dan kemudian membuat penyesuaian pada operasi pemesinan individual, pabrikan harus fokus terlebih dahulu pada perencanaan awal proaktif yang bertujuan menghilangkan suku cadang dan waktu henti yang ditolak. Setelah menetapkan proses yang stabil dan andal, konsep ekonomi produksi dapat diterapkan untuk mencapai keseimbangan antara tingkat produksi dan biaya produksi. Kemudian, melalui pemilihan pahat potong dan parameter pemesinan yang cermat, pabrikan dapat sepenuhnya mengoptimalkan operasi mereka dan memenuhi tujuan produksi mereka.
Pemilihan alat dan kondisi pemotongan
Pemilihan alat pemotong logam biasanya berorientasi pada aplikasi:toko mencari alat untuk mengerjakan bahan benda kerja tertentu seperti baja atau aluminium, atau melakukan operasi tertentu seperti pengasaran atau finishing. Pendekatan yang lebih bermanfaat untuk pemilihan alat dimulai dengan pertimbangan bagaimana operasi pemesinan cocok dengan bisnis pabrikan secara keseluruhan.
Prioritas pertama dari pendekatan tersebut adalah untuk memastikan keandalan proses dan menghilangkan terjadinya bagian yang ditolak dan waktu henti yang tidak direncanakan. Keandalan, secara umum dijelaskan, adalah pertanyaan tentang menghormati aturan. Jika toko tidak mengenali dan menghormati efek pemotongan, panas, dan gaya kimia pada alat, keandalan akan diganti dengan kegagalan alat.
Setelah menetapkan proses yang stabil, karakteristik perkakas dan kondisi pemotongan harus dipilih agar sesuai dengan tujuan keseluruhan dari bisnis pengerjaan logam. Misalnya, memaksimalkan output dengan biaya minimal mungkin menjadi pertimbangan utama dalam produksi massal suku cadang sederhana. Namun di sisi lain, dalam produksi komponen kompleks yang berharga dengan campuran tinggi dan volume rendah, keandalan dan akurasi total harus ditekankan sebelum menangani biaya produksi. Fleksibilitas adalah persyaratan sistem perkakas yang diterapkan dalam skenario batch kecil seperti itu.
Jika efisiensi biaya adalah target utama, perkakas harus dipilih berdasarkan biaya rendah per mata potong, dan pilihan kondisi pemotongan harus seimbang dengan pemilihan itu. Parameter pemesinan harus menekankan umur pahat yang panjang serta keandalan proses. Sebaliknya, jika kualitas benda kerja adalah prioritas utama, perkakas presisi kinerja tinggi yang diterapkan pada kondisi pemotongan yang sesuai akan menjadi pendekatan yang tepat. Apa pun targetnya, setiap rangkaian tujuan yang berbeda mengarah pada pemilihan kondisi dan alat pemotongan yang berbeda.
Memilih dan menyesuaikan kondisi pemotongan
Dalam perencanaan awal pemesinan bagian baru, pemilihan pahat dan kondisi pemotongan harus dimulai dengan pertimbangan metode pemesinan, geometri pahat dan material pahat. Bagian yang dikerjakan akan sangat menentukan persyaratan tersebut. Misalnya, komponen kedirgantaraan berbasis nikel dapat menentukan penggilingan profil dengan end mill karbida padat geometri positif. Pilihannya dipandu oleh tujuan dasar toko dalam hal tingkat produksi, biaya, dan kualitas benda kerja, dan itu bergantung pada kedalaman pemotongan, kecepatan pengumpanan, dan kecepatan pemotongan yang dapat diterapkan untuk mencapai tujuan tersebut.
Proses pemilihan yang berbeda sesuai untuk memodifikasi operasi pembuatan suku cadang yang ada untuk menghasilkan hasil yang lebih baik dalam hal produktivitas, ekonomi, atau keandalan. Dalam kasus ini, pendekatan langkah demi langkah direkomendasikan, dimulai dengan perubahan kondisi pemotongan, kemudian geometri, bahan pemotongan, konsep pahat dan akhirnya metode pemesinan. Khususnya, sebagian besar toko bekerja dalam urutan yang berlawanan dan pertama-tama mempertimbangkan untuk mengganti alat atau metode pemesinan saat mencoba meningkatkan hasil pemesinan.
Pendekatan awal yang jauh lebih mudah dan biasanya efektif dimulai dengan mengubah parameter pemotongan. Kondisi pemotongan memiliki pengaruh yang luas, dan mengubah kecepatan pemotongan atau laju umpan dengan jumlah nominal dapat memecahkan masalah atau meningkatkan produktivitas tanpa menghabiskan biaya atau waktu untuk mengganti alat.
Jika memodifikasi parameter pemotongan gagal menghasilkan efek yang diinginkan, perubahan dapat dilakukan pada geometri pahat pemotong. Namun, langkah ini lebih rumit daripada sekadar mengubah parameter, akan membutuhkan penerapan alat baru, dan akan meningkatkan biaya waktu alat dan mesin. Pergantian bahan alat pemotong adalah alternatif lain, tetapi juga akan melibatkan investasi waktu dan uang yang lebih besar. Mengganti alat pemotong atau pemegang itu sendiri mungkin diperlukan, tetapi hal ini meningkatkan kemungkinan untuk beralih ke alat yang dibuat khusus, yang semuanya dapat meningkatkan biaya produksi lebih lanjut.
Jika semua langkah ini tidak memberikan hasil yang diinginkan, maka perubahan dalam metode pemesinan mungkin diperlukan. Kuncinya adalah mengeksplorasi perubahan dengan cara langkah demi langkah yang disengaja yang akan memperjelas faktor-faktor apa yang benar-benar menghasilkan hasil yang diinginkan.
Karena tampaknya merupakan pendekatan yang cepat dan mudah, banyak toko menggunakan sistem CAM untuk memandu pemilihan alat mereka. Metode itu efektif dalam banyak kasus, tetapi mungkin tidak memberikan hasil yang optimal. Sebuah sistem CAM tidak memperhitungkan berbagai karakteristik operasional individu. Menerapkan pemotong frais, misalnya, bukan hanya kasus memasukkan kecepatan, laju umpan, dan DOC. Aplikasi yang optimal melibatkan faktor-faktor mulai dari jumlah gigi dalam pemotong, seberapa baik serpihan dievakuasi dan kekuatan pahat, hingga stabilitas mesin penggilingan. Semua faktor tersebut perlu dikenali untuk sepenuhnya mencapai tujuan operasi manufaktur, baik itu tingkat pelepasan logam, umur pahat, kekasaran permukaan, atau penghematan.
Kecepatan, umpan, dan kedalaman pemotongan
Banyak manajer toko percaya bahwa hanya dengan meningkatkan kecepatan potong akan menghasilkan lebih banyak suku cadang per periode waktu dan dengan demikian mengurangi biaya produksi. Namun, ada lebih banyak elemen biaya produksi daripada volume output saja. Contohnya adalah operasi di mana mengubah alat di tengah operasi akan berdampak buruk pada kualitas bagian dan waktu pemesinan.
Meningkatkan kecepatan potong akan menghasilkan produksi yang lebih cepat, tetapi umur pahat akan menurun. Biaya pemesinan akan meningkat karena penggantian alat yang lebih sering dan waktu henti alat berat yang lebih besar selama perubahan.
Menaikkan kecepatan potong memperpendek umur pahat dan dapat membuat pengoperasian menjadi kurang stabil, sementara mengubah kedalaman potong atau laju pemakanan memiliki efek minimal pada masa pakai pahat. Oleh karena itu, hasil terbaik datang dari pendekatan seimbang yang melibatkan pengurangan kecepatan pemotongan yang disesuaikan dengan peningkatan proporsional dalam laju umpan dan kedalaman pemotongan. Memanfaatkan kedalaman pemotongan terbesar yang mungkin mengurangi jumlah lintasan pemotongan yang diperlukan dan dengan demikian mengurangi waktu pemesinan. Laju pengumpanan juga harus dimaksimalkan, meskipun kualitas benda kerja dan permukaan akhir dapat dipengaruhi oleh laju pengumpanan yang berlebihan.
Dalam contoh umum, menaikkan kecepatan potong dari 180 m/mnt menjadi 200 m/mnt akan meningkatkan laju penyisihan logam hanya sekitar 10 persen, tetapi akan berdampak negatif pada umur pahat. Meningkatkan laju pengumpanan dari 0,2 mm/putaran menjadi 0,3 mm/putaran akan meningkatkan laju pelepasan logam sebesar 50 persen, dengan minimal, jika ada, efek pada umur pahat.
Dalam kebanyakan kasus, peningkatan laju umpan dan kedalaman pemotongan pada kecepatan pemotongan yang sama atau lebih rendah akan meningkatkan laju pelepasan logam dari suatu operasi ke yang dicapai dengan kecepatan pemotongan yang lebih tinggi saja. Di antara keuntungan bekerja dengan kombinasi kecepatan pemotongan yang lebih rendah dengan laju umpan yang lebih besar dan kedalaman pemotongan yang lebih kecil adalah pengurangan konsumsi energi.
Langkah terakhir dalam optimasi kondisi pemotongan adalah memilih kriteria yang sesuai dalam hal biaya minimum atau produktivitas maksimum dan menggunakan kecepatan potong untuk menyempurnakan pencapaian kriteria tersebut. Sebuah model yang dikembangkan pada awal abad ke-20 oleh insinyur mesin Amerika F.W. Taylor dapat memandu pilihan itu.
Model tersebut menunjukkan bahwa untuk kombinasi kedalaman potong dan umpan tertentu, ada jendela tertentu untuk kecepatan pemotongan di mana kerusakan pahat aman, dapat diprediksi, dan dapat dikontrol. Saat bekerja di jendela itu, dimungkinkan untuk memenuhi syarat dan mengukur hubungan antara kecepatan potong, keausan pahat, dan masa pakai pahat. Targetnya adalah kecepatan potong yang lebih tinggi yang mengurangi biaya waktu alat berat tetapi tidak secara berlebihan meningkatkan biaya pahat melalui keausan pahat yang dipercepat.
Substrat dan geometri alat
Langkah-langkah tambahan dalam mengoptimalkan aplikasi pahat dapat mencakup penyempurnaan karakteristik substrat pahat dan geometri. Seperti halnya menyesuaikan kondisi pemotongan yang melibatkan penanganan timbal balik yang bergantung pada hasil yang diinginkan, memaksimalkan produktivitas melalui perubahan pada substrat pahat memerlukan keseimbangan keseimbangan di antara properti substrat.
Karena ujung tombak pahat harus lebih keras daripada material yang dipotongnya, kekerasan merupakan karakteristik pahat yang utama. Kekerasan tinggi, terutama pada suhu tinggi yang dihasilkan dalam pemesinan kecepatan tinggi, akan memperpanjang umur pahat. Namun, alat yang lebih keras juga lebih rapuh. Gaya pemotongan yang tidak merata yang dihadapi dalam pekerjaan pengasaran, terutama pada pemotongan terputus yang melibatkan skala atau kedalaman pemotongan yang bervariasi, dapat menyebabkan pahat pemotong yang keras patah. Ketidakstabilan pada alat mesin, perlengkapan, atau benda kerja juga dapat memicu kegagalan.
Sebaliknya, meningkatkan ketangguhan alat dengan memasukkan persentase pengikat kobalt yang lebih tinggi, misalnya, akan memungkinkan alat untuk menahan benturan. Tetapi pada saat yang sama, pengurangan kekerasan membuat pahat mengalami keausan dan/atau deformasi yang cepat dalam operasi kecepatan tinggi atau saat pemesinan benda kerja abrasif. Kuncinya adalah menyeimbangkan properti pahat dengan material benda kerja yang sedang dikerjakan.
Memilih geometri alat juga melibatkan pengorbanan. Geometri pemotongan yang positif dan ujung tombak yang tajam mengurangi gaya potong dan memaksimalkan aliran chip. Namun, ujung yang tajam tidak sekuat yang bulat. Fitur geometris seperti T-land dan chamfer dapat dimanipulasi untuk memperkuat keunggulan.
T-land – area penguat di belakang cutting edge – yang diatur pada sudut positif dapat memberikan kekuatan yang cukup untuk menangani operasi tertentu dan material benda kerja serta meminimalkan gaya potong sebanyak mungkin. Sebuah talang memotong bagian terlemah dari ujung tombak yang tajam, dengan harga dari peningkatan gaya potong. Geometri kontrol chip "keras" memandu chip melalui sudut yang relatif tajam untuk menggulung dan mematahkannya dengan segera. Geometri ini bisa efektif dengan material yang memiliki chipping panjang, tetapi memberikan beban ekstra pada ujung tombak. Geometri kontrol chip yang “lembut” mengurangi beban pada ujung tombak, tetapi menghasilkan chip yang lebih panjang. Fitur geometris yang berbeda – serta perawatan tepi pahat seperti hones – dapat digabungkan untuk mengoptimalkan kinerja pemotongan pada material benda kerja tertentu.
Kesimpulan
Harus dicatat bahwa sementara personel lantai pabrik dan mungkin insinyur produksi cukup peduli dengan kondisi pemotongan dan produktivitas yang mereka wakili, manajer tingkat yang lebih tinggi tidak begitu peduli dengan angka-angka itu seperti halnya dengan tujuan bisnis dari operasi manufaktur secara keseluruhan. Mereka yang membuat pilihan kondisi pemotongan dan alat potong harus terlebih dahulu memikirkan target yang lebih luas dari operasi pemesinan perusahaan mereka dan menggunakannya untuk mengarahkan pemilihan kondisi pemotongan dan alat yang memberikan kinerja yang akan memungkinkan pencapaian tujuan tersebut.
Fleksibilitas alat untuk skenario produksi modern
Manufaktur beralih dari produksi massal volume tinggi ke skenario pemesinan campuran tinggi dan volume lebih rendah sebagai akibat dari peningkatan pemanfaatan strategi produksi tepat waktu dan pertumbuhan outsourcing. Subkontraktor semakin menghasilkan ukuran batch yang lebih kecil secara intermiten tetapi berulang. Menyeimbangkan produktivitas dan pertimbangan biaya alat memerlukan alat yang menawarkan keserbagunaan dan fleksibilitas melalui jendela aplikasi yang luas. Meminimalkan jumlah pahat yang berbeda di bengkel mengurangi waktu penanganan pahat dan meningkatkan waktu yang tersedia untuk operasi pemesinan.
Cara tradisional untuk meningkatkan produktivitas dalam operasi individual yang melibatkan proses panjang suku cadang identik adalah dengan menerapkan perkakas yang dirancang khusus untuk proses spesifik tersebut. Merancang dan mengimplementasikan perkakas khusus bermanfaat ketika biaya dapat diamortisasi dalam jangka panjang produksi.
Namun, menyeimbangkan produktivitas dan pertimbangan biaya alat dalam variabel, situasi batch yang lebih kecil lebih baik dilakukan dengan alat "universal" serbaguna yang menawarkan fleksibilitas melalui jendela aplikasi yang luas. Alat ini mengurangi waktu henti dengan meminimalkan waktu yang diperlukan untuk mengganti alat baru saat benda kerja berubah. Mereka juga menghilangkan kebutuhan untuk menyiapkan dan menguji alat baru.
Contoh perkakas tersebut adalah jajaran pemotong frais Seco Turbo. Alat-alat ini menawarkan keserbagunaan dalam berbagai aplikasi untuk memberikan kombinasi efektivitas biaya dan kinerja tinggi. Geometri pemotongan positif dari cutter mengurangi konsumsi daya, yang menghasilkan masa pakai alat yang lebih lama dan kemungkinan peningkatan kedalaman pemotongan dan pengumpan.
Pendekatan lain untuk perkakas universal melibatkan perakitan seperangkat alat yang sesuai dengan berbagai aplikasi. Tool Seco Selection direkayasa untuk memberikan fleksibilitas. Kelompok yang dipilih mencakup sejumlah alat yang mungkin tidak selalu memberikan produktivitas maksimum mutlak atau efisiensi biaya dalam setiap aplikasi. Namun, perkakas akan menjadi pilihan terbaik dan paling ekonomis ketika fleksibilitas maksimum diinginkan untuk mengerjakan berbagai bahan dan komponen benda kerja yang berubah dengan cepat.
Sebelumnya ditampilkan di SecoTools.com.
