MEP Mengambil Keunggulan Manufaktur Suku Cadang Dirgantara

Pengantar

Pabrikan menggunakan operasi pembubutan, penggilingan, dan pengeboran untuk fitur alat berat pada benda kerja. Namun, proses yang sama juga dapat menghasilkan gerinda dan tepi tajam yang tidak diinginkan pada batas fitur. Kondisi tepi ini dapat mengakibatkan kerusakan material saat suku cadang sedang digunakan, dapat melemahkannya secara struktural dan dapat menimbulkan bahaya bagi mereka yang menanganinya. Kondisi negatif inilah yang menjadi alasan banyak pengguna akhir menganggap gerinda atau tepi yang sangat tajam sebagai alasan untuk menolak suku cadang dari pemasok.

Produsen secara tradisional menghilangkan gerinda dan tepi tajam menggunakan penggiling tangan dan proses manual lainnya. Metode tersebut lambat dan mengharuskan bagian dikeluarkan dari alat mesin dan diperbaiki untuk operasi deburring atau chamfering. Dan bahkan ketika dilakukan oleh pengrajin yang terampil, operasi ini tidak memiliki konsistensi proses yang diperlukan saat berpindah dari satu bagian ke bagian lainnya.

Alternatif produktif untuk deburring manual adalah Mechanized Edge Profiling (MEP). MEP menghilangkan kondisi tepi yang tidak dapat diterima dengan menerapkan alat rekayasa dan peralatan yang sama yang mengerjakan fitur bagian. Proses MEP menawarkan banyak manfaat. Ini memungkinkan kondisi tepi akhir ditentukan dan diprogram dengan tepat melalui sistem CAM alat berat, menghasilkan pengulangan maksimum. Keseluruhan waktu produksi suku cadang berkurang karena suku cadang tidak harus dikeluarkan dari mesin dan diperbaiki, dan penumpukan toleransi dan inkonsistensi lainnya yang terjadi dari penyiapan hingga penyetelan dihilangkan. Menanggapi tren ini, pembuat alat potong saat ini terus mengembangkan alat baru dan produktif yang meningkatkan manfaat proses MEP.

Kandidat Utama untuk MEP

Mempertimbangkan tuntutan industri kedirgantaraan yang semakin ketat untuk akurasi dan konsistensi bagian, komponen pesawat jet adalah kandidat utama untuk penerapan MEP.

Komponen mesin turbin pesawat, misalnya, umumnya dikategorikan tidak berputar dan berputar. Untuk MEP bagian mesin yang tidak berputar seperti drum dan casing, profil tepi biasanya terdiri dari talang standar dan perkakas tepi pecah, diterapkan pada peralatan yang mengerjakan bagian tersebut.

Untuk bagian-bagian penting yang berputar seperti cakram kipas dan kompresor, pengguna akhir memiliki standar yang lebih tinggi dan menuntut penghapusan sempurna ketidaksempurnaan permukaan. Kondisi tepi biasanya harus menjalani persetujuan dan sertifikasi lab. Untuk men-debug bagian-bagian ini, pembuat alat telah mengembangkan alat MEP kustom dengan akurasi tinggi, dapat diulang sepenuhnya.

Pengembangan Alat MEP

Alat deburring dan profil standar, seperti yang diterapkan pada komponen yang tidak berputar, termasuk end mill chamfering karbida padat berlapis dengan ujung tombak 45˚ dan 60˚, serta alat yang menggunakan sisipan yang dapat diindeks untuk menghasilkan chamfer 45˚ dan 60.

Untuk aplikasi yang paling penting, pembuat alat menyediakan alat yang dirancang khusus untuk tepi profil dan menghilangkan gerinda secara khusus di pintu masuk atau keluar lubang. Beberapa alat menggabungkan kemampuan tersebut dan dapat menghapus gerinda sisi masuk dan keluar.

Alat khusus ini sering kali menampilkan geometri pemotongan yang rumit. Yang paling canggih memiliki desain tepi yang menghasilkan talang dengan tepi radius yang didahului oleh sudut masuk dan keluar yang dirancang untuk mencegah pembentukan gerinda sekunder.

Pengembangan alat khusus melampaui ujung tombak saja. Untuk membuat profil gerinda dan tepi pada lubang masuk, atau permukaan atas suatu komponen, penelitian telah mengungkapkan bahwa kombinasi potongan tangan kanan dengan heliks tangan kanan paling efektif karena berfungsi untuk menghilangkan bahan potongan dari bagian tersebut. Di sisi lain, untuk gerinda keluar di permukaan bawah bagian, potongan kanan yang dikombinasikan dengan heliks kiri berfungsi paling baik, lagi-lagi karena konfigurasi itu memindahkan chip dari komponen.

Analisis aplikasi lain telah menunjukkan bahwa alat MEP yang direkayasa untuk menghilangkan gerinda di bagian atas atau lubang masuk memberikan masa pakai alat yang lebih lama daripada alat yang dimaksudkan untuk menghilangkan gerinda di bagian bawah atau ujung keluar lubang tembus. Itu karena alat deburring yang dirancang untuk menjangkau melalui bagian untuk mengakses lubang keluar akan lebih panjang dan berdiameter lebih kecil daripada yang dimaksudkan untuk melakukan pekerjaannya hanya dari satu sisi lubang. Alat yang lebih panjang dan berdiameter lebih kecil lebih rentan terhadap ketidakstabilan dan getaran, yang keduanya dapat merusak atau merusak alat karbida. Akibatnya, sebagian besar toko memilih untuk menggunakan alat terpisah untuk menghilangkan tepi lubang masuk dan keluar daripada alat tunggal yang dapat melakukan keduanya.

Alat yang lebih panjang dan berdiameter lebih kecil juga memerlukan lebih banyak perhatian dalam memilih parameter pemotongan. Alat yang pendek dan kokoh dapat berjalan lebih cepat tanpa getaran atau masalah lainnya. Bagian geometri dan fitur membuat perbedaan juga. Ketika kondisi pemotongan stabil dan pemotongan halus dan tidak terputus, parameter pemotongan yang lebih agresif dapat diterapkan. Di sisi lain, fitur suku cadang seperti lubang akses yang mengganggu jalur pemotongan MEP memaksa penggunaan parameter yang lebih konservatif untuk meminimalkan keausan pahat dan mencegah kegagalan dini.

Bagian dari pengembangan alat MEP yang sedang berlangsung melibatkan alat yang menggabungkan pemesinan fitur dengan deburring. Misalnya, ujung tombak MEP akan ditempatkan di bagian atas pabrik akhir sehingga dapat secara bersamaan mengerjakan diameter lubang dan menghaluskan tepi masuk.

Tantangan Materi

Banyak material dirgantara, sehubungan dengan karakteristik pemesinannya, menghadirkan tantangan tambahan dalam hal menghilangkan gerinda dan memotong tepi tajamnya. Paduan berbasis nikel yang digunakan dalam komponen mesin, misalnya, kuat dan merupakan konduktor panas yang buruk. Dengan demikian, alat pemotong menyerap panas yang dihasilkan dalam proses pemotongan, yang mempercepat keausan pahat.

Oleh karena itu, ketika menentukan metalurgi dan geometri pahat, pembuat pahat harus menyeimbangkan antara ketajaman tepi dan kekuatan tepi. Bahan substrat karbida keras dapat menahan keausan termal dan abrasif dengan sangat baik, tetapi akan kekurangan ketahanan benturan dari substrat yang memiliki penambahan kobalt atau bahan paduan lainnya untuk meningkatkan ketangguhannya. Dengan cara yang sama, ujung tombak yang tajam mungkin lebih rentan terhadap kerusakan dibandingkan dengan yang memiliki preparasi ujung yang diasah atau pembulatan tepi lainnya. Pembuat perkakas juga menyempurnakan sudut rake dan heliks serta pelapis pahat untuk mencapai hasil terbaik dengan material benda kerja tertentu.

Ukuran Alat

Untuk memproses lubang dan tepi yang besar, pembuat alat dapat merancang alat dengan ukuran berapa pun di mana pemasok dapat menyediakan blanko yang cukup besar. Di sisi kecil spektrum, bagaimanapun, ada batasnya. Saat ini radius terkecil yang dapat digerinda adalah sekitar 0,2 mm, dengan sudut masuk dan keluar yang lebih kecil secara proporsional.

Alat MEP khusus memiliki jari-jari, chamfer, sudut, dan kombinasi khusus dari fitur-fitur tersebut. Alat biasanya memiliki ujung tombak persegi. Namun, alat bergaya ballnose dan lolipop juga tersedia untuk fitur profil komponen yang konturnya membatasi akses alat MEP bermata persegi. Diterapkan pada mesin lima sumbu, alat ini dapat memindai garis profil bagian yang kompleks dan membuat radius pada tepi berkontur panjang.

MEP dalam Operasi 

Untuk memaksimalkan akurasi dan konsistensi serta menghemat waktu yang dihabiskan untuk memindahkan suku cadang dari mesin ke mesin, produsen biasanya melakukan MEP sebagai bagian dari operasi pemesinan fitur suku cadang yang sebenarnya.

Biasanya, deburring terjadi setelah semua operasi pemesinan selesai. Program CAM mengarahkan alat MEP untuk menghilangkan semua lubang dan mematahkan tepi tajam secara berurutan. Beberapa alat MEP dapat digunakan untuk men-debug berbagai lubang, dan beberapa alat profil dapat diterapkan pada tiga atau empat lokasi atau fitur yang berbeda, seperti bagian bawah lubang serta bagian bawah kontur kerang.

Untuk memastikan bahwa pembuatan profil tepi dilakukan di lokasi yang benar dan dengan jumlah yang tepat, lubang atau fitur yang terlibat harus ditentukan atau diukur sebelum operasi MEP dimulai. Ketika toleransi bagian sangat ketat, lokasi permukaan bagian ditentukan dengan baik dan pengukuran dalam proses mungkin tidak diperlukan. Namun, jika toleransi cukup besar, pengukuran diperlukan setelah pemesinan awal untuk menentukan lokasi tepi atau fitur yang akan diprofilkan.

Selain itu, pahat itu sendiri harus diukur dan ditempatkan untuk memastikan bahwa itu akan membuat profil bagian dengan benar. Karena jari-jari pahat sangat kecil – dan untuk tujuan praktis, tidak dapat diukur – panjang pahat ditentukan dalam program CAM. Operator dapat mengonfirmasi panjang pahat dari mesin dengan presetter atau pada mesin melalui laser atau probe sentuh. Tingkat umpan dihitung relatif terhadap dimensi yang diukur dari fitur bagian dan alat. Alat deburring khusus yang paling canggih diukur 100 persen oleh pabriknya dengan toleransi 40 mikron pada profil alat, termasuk runout.

Operasi deburring atau chamfering harus dianggap sebagai penyelesaian akhir, dengan fokus utama pada kualitas. Produktivitas selalu penting, tetapi terutama dalam kasus komponen kedirgantaraan yang menelan biaya ratusan ribu dolar, mendorong alat untuk memaksimalkan output dapat berdampak negatif, dan mahal. Konsistensi, keandalan, dan penghapusan suku cadang adalah yang terpenting.

Kesimpulan

Bagian dengan tepi tajam dan gerinda di luar spesifikasi semakin sering dianggap sebagai skrap yang mahal. Ini sangat jelas dalam industri kedirgantaraan, tetapi merupakan tren yang berkembang di beberapa aplikasi penting dalam industri medis, energi, dan lainnya. Pabrikan memerlukan metode untuk menghilangkan komponen dan membuat profil tepi bagian yang konsisten, dapat didokumentasikan, dan hemat biaya. Mechanized Edge Profiling (MEP) memenuhi kebutuhan itu karena menggantikan operasi manual yang, tidak peduli seberapa terampil dilakukan, dapat menjadi tidak konsisten dari bagian ke bagian dan mahal dalam hal tenaga kerja, pengaturan dan biaya penanganan bagian. Beberapa pengguna akhir telah melarang deburring manual karena tidak dapat didokumentasikan dan disertifikasi.

MEP yang paling efisien dan hemat biaya mewakili kombinasi pengembangan teknik dan keahlian aplikasi. Pembuat alat yang menawarkan solusi total seperti itu akan membantu merampingkan proses manufaktur kedirgantaraan (serta proses serupa di industri penting lainnya) dan menghasilkan tingkat kualitas dan produktivitas baru.

MEP beraksi

Pembuatan Profil Tepi Mekanis menguntungkan produsen dalam berbagai aplikasi.

Dalam satu situasi, pabrikan memproduksi komponen stainless 303 dalam mesin twin-spindle. Sebagai volume bagian dan ukuran batch tumbuh, begitu pula kebutuhan untuk meningkatkan produktivitas. Pengoperasiannya tidak seimbang dan memakan waktu – 90 persen pemesinan dilakukan di spindel utama, dan diperlukan penguraian manual pada bagian bawah, sehingga memerlukan pengaturan tambahan. Ketika pabrikan menerapkan alat MEP karbida padat yang dirancang khusus di subspindle mesin, itu memungkinkan pembuatan profil kedua sisi lubang baut flensa bagian secara bersamaan. Waktu pemesinan antara dua spindel menjadi lebih seimbang, dan waktu siklus menurun secara signifikan. Penggunaan alat MEP juga menghilangkan kebutuhan untuk deburring manual dan penyiapan ekstra serta waktu yang diperlukan.

Kasus lain melibatkan pilihan antara perawatan tepi talang (datar) versus tepi yang diradiasikan (bulat). Beberapa bagian tidak memiliki persyaratan khusus bahwa tepi diproses oleh salah satu gaya perkakas. Namun, satu pabrikan menemukan bahwa ketika menerapkan radius alih-alih talang, masa pakai bagian tiga kali lebih lama daripada bagian yang diberi talang. Perbedaan yang tampaknya kecil dalam pilihan perkakas meningkatkan kualitas bagian secara signifikan.

Terakhir, operasi manufaktur kedirgantaraan pada disk kipas TiAl-4V memberikan contoh penerapan alat kontur MEP. Pabrikan telah menggunakan alat bentuk karbida yang disimpan di dudukan cam fit untuk mengerjakan disk. Permukaan akhir buruk di lokasi acak di sekitar disk dan radius slot, dan masalahnya tidak konsisten dan bervariasi dalam tingkat keparahan dan frekuensi. Pabrikan menerapkan pemotong karbida padat berlapis gaya lolipop berdiameter 10 mm dengan 10 gigi dengan gaya heliks kanan 30˚. Alat ini menghilangkan masalah permukaan akhir, dan mampu menyelesaikan kedua sisi disk dalam waktu yang jauh lebih singkat.

Sebelumnya ditampilkan di SecoTools.com.