Mengatasi Tantangan Teknis Teratas dalam Pengerjaan Logam

Sayangnya, dalam hal memotong logam, waktu dan kualitas seringkali bertentangan satu sama lain. Masalah kualitas suku cadang dan mesin akan muncul yang mungkin memerlukan perubahan status quo, kata spesialis pengerjaan logam di lapangan. Lihat bagaimana tiga spesialis mendiagnosis dan menangani tantangan sistemik.

Retak termal. Deformasi. Pakaian kawah. Tidak, ini bukan istilah fiksi ilmiah tentang bulan dan planet yang tandus dan sunyi, pesawat ruang angkasa yang rusak, atau deskripsi alien aneh dari dunia lain. Ini adalah istilah tentang kegagalan alat pemotong yang berhubungan dengan panas jika dilihat dari dekat pada tingkat mikroskopis. Namun ada banyak jenis kerusakan alat lain di luar sana—beberapa di antaranya berkaitan dengan kegagalan mekanis.

Jadi apa, katamu? Alat pemotong seharusnya melakukan pekerjaan mereka dan kemudian ditukar dan dibuang. Anda memasukkan alat baru, kembali bekerja dan melupakannya, bukan? Andai saja sesederhana itu. Kerusakan alat yang luas sering kali merupakan gejala dari faktor sistemik dan saling berhubungan yang lebih besar—dan ini memerlukan diagnosis yang tepat untuk pengobatan.

Spesialis pengerjaan logam MSC Ray Gavin, Brian Laffey, dan Mac Allsup baru-baru ini berbicara kepada kami tentang tantangan alat pemotong teknis yang umum dan tidak biasa yang mereka amati dan selidiki secara teratur. Memang benar bahwa sisipan alat pemotong diharapkan aus dan diganti, mereka menjelaskan. Masalahnya adalah bagaimana produsen menggunakan alat pemotong mereka di mesin untuk mengirimkan suku cadang berkualitas sesuai jadwal produksi—artinya sejumlah suku cadang tertentu dibuat setiap hari.

“Dalam hal pelanggan, kami mulai menilai di mana mereka berada dan di mana mereka harus berada,” kata Gavin. Pada tingkat paling dasar, ini tentang memahami tujuan mereka, “seperti apakah mereka perlu membuat lebih banyak suku cadang per hari, atau apakah mereka ingin memproduksi suku cadang berkualitas lebih tinggi?”

Seringkali, jawabannya adalah keduanya, tetapi kemudian masalah dimulai—dan seiring waktu hal itu berdampak pada bisnis. Sayangnya, waktu dan kualitas bertentangan satu sama lain. Alat harus diganti dengan frekuensi yang lebih tinggi—yang mungkin tidak tampak seperti masalah besar pada beberapa kali pertama—tetapi kemudian waktu henti mesin dapat benar-benar mulai memengaruhi pengiriman produk, mereka menjelaskan. Memahami cara menangani masalah mendasar memerlukan analisis akar masalah yang lebih mendalam.

Perhatikan tentang biaya perkakas? Pelajari cara mengukur nilai perkakas dengan lebih baik dengan panduan teknis.

Alat Pemotong Sehari-hari dan Area Masalah Pemesinan

Masalah seperti apa yang mereka lihat di tempat kerja setiap hari? Secara kolektif, teknisi lapangan ini menemukan bahwa alat sedang rusak dan suku cadang tidak keluar dengan benar karena tidak memiliki aplikasi pendingin yang tepat atau karena sudut pemotongan atau "geometri" sisipan tidak diatur dengan benar—atau mesin tidak bekerja pada kecepatan yang tepat untuk material yang dipotong dan jenis pahat.

Secara anekdot, jenis kegagalan yang paling sering mereka lihat lebih bersifat mekanis dibandingkan dengan kegagalan terlalu banyak atau terlalu sedikit panas, dan mereka termasuk:Keausan sayap, chipping, kedalaman takik potong dan patah. Namun, suhu hampir selalu menjadi faktor dalam segala hal yang berkaitan dengan pemotongan logam—jadi mengelompokkan benda dalam hal panas vs. kegagalan mekanis mungkin terlalu sederhana.

Akar penyebab kegagalan tidak biner seperti suhu atau keausan mekanis, yang menunjukkan kompleksitas dalam mendiagnosis masalah pengerjaan logam. Ketika datang untuk memotong logam, panas dan masalah mekanis berhubungan erat. Ini sebagian besar berarti bahwa penyebab kegagalan dapat dikaitkan lebih banyak ke satu area di atas yang lain, para spesialis menjelaskan.

Dari kegagalan terkait panas, salah satu yang lebih umum dialami adalah retak termal. Mengapa demikian? “Pendingin tidak diterapkan dengan benar pada titik pemotongan,” kata Gavin. “Karena keripik dibuat dari pemotongan dan pendingin diterapkan, keripik itu sendiri bisa menghalangi. Pendinginan melalui alat dapat membantu.”

Teknologi “at-the-point-of-the-cut” ini memungkinkan cairan pendingin diterapkan pada dua posisi berbeda dari atas dan bawah dudukan pahat. Saat digunakan, hasilnya biasanya adalah kontrol chip yang jauh lebih baik dan kemungkinan cedera terkait chip yang lebih kecil saat masinis masuk untuk melepaskan untaian chip yang panjang dan dipotong, kata Gavin.

Ketiga spesialis mengatakan mereka melihat keausan atau deformasi kawah yang sangat sedikit, tetapi hal itu terjadi dalam aplikasi yang menggunakan titanium, besi dan paduan suhu tinggi dan dalam beberapa operasi kecepatan super tinggi. Untuk menggambarkan dengan lebih baik beberapa area masalah teknis yang lebih umum, berikut adalah beberapa situasi dunia nyata yang dihadapi para spesialis—dan bagaimana mereka menyelesaikan masalah.

Tantangan: Patah

Contoh Dunia Nyata :Pabrikan kedirgantaraan besar sedang mengerjakan pengerjaan dengan Iconel (dengan kekuatan “50 Rockwell”) menggunakan face mill. Bagian yang sedang dibangun berdiameter 50 hingga 60 inci, dan masinis menggunakan pemotong karbida dan bantalan muka (pad permesinan pada bagian tersebut). Memerlukan waktu 20 jam untuk menggiling satu bagian karena bahannya sangat keras, dan mereka harus menjalankan mesin dengan sangat lambat, lalu menghentikannya karena alat tidak lagi efektif. Masa pakai alat sangat buruk dan produktivitas diperkirakan buruk.

Solusi: Laffey menyarankan untuk menggunakan pemotong frais keramik dan membuat sedikit penyesuaian pada jalur pemotongan sehingga bahan dapat dipotong dengan lebih baik. Bagian itu sekarang bisa dibuat dalam empat jam.

Hasil: Produktivitas meningkat:Waktu pemesinan berkurang 80 persen dari 20 jam menjadi empat jam.

“Meskipun harga masing-masing alat menghabiskan dua kali lipat, cukup sulit untuk berdebat dengan waktu yang diperoleh—dan alat tersebut bekerja lebih baik dengan bahannya,” kata Laffey.

Tantangan: Tepi Terbangun dari Kontrol Chip yang Buruk, Kedalaman Takik Potong

Contoh Dunia Nyata: Sebuah otomatisasi besar dan produsen pembangkit listrik memiliki mesin besar dengan chuck berdiameter 36 inci untuk suku cadang baja tahan karat yang sangat besar yang memiliki chip yang membungkus di sekitar chuck, menyebabkan banyak waktu henti dan pembakaran alat. Setiap kali itu terjadi, ada 20 menit pekerjaan tidak produktif untuk setiap 30 menit waktu siklus. Dan, pabrikan kurang memberi makan alat pemutar yang dapat diindeks karbida, yang menyebabkan tepinya menumpuk. Itu juga merupakan bahaya keselamatan, karena masinis menjangkau ke dalam mesin dan dipotong. Mereka menggunakan sarung tangan kulit, bukan sarung tangan anti potong.

“Tempat yang baik untuk melihat adalah di memo daur ulang pelanggan untuk melihat semua masalah yang mungkin dialami alat,” kata Allsup. “Saya menggunakan kaca pembesar loop 30x D untuk melihat dengan tepat apa yang terjadi. Dalam hal ini, mereka memiliki banyak keunggulan karena terlalu lambat. Sepertinya mereka mencoba memotong mentega beku dengan pisau mentega. Jadi bahannya menempel di lapisan alat.”

Solusi: Allsup merekomendasikan untuk mengubah parameter, menyesuaikan kedalaman potongan dan rekaman permukaan, menggunakan geometri yang lebih tajam, serta meningkatkan kecepatan dan kecepatan pengumpanan.

“Mereka memiliki grade yang tepat, tetapi kedalaman pemotongannya kurang dari level yang direkomendasikan untuk jenis pemecah chip tersebut,” kata Allsup.

Hasil: Tingkat produksi kembali normal, dan waktu henti benar-benar dihilangkan.

“Penghematan biayanya adalah $2.500, tetapi penghematan utamanya adalah dengan menghentikan mesin dan mengeluarkan chip dari mesin setiap 15 menit,” kata Allsup. “Perubahan proses memungkinkan pelanggan menjalankan suku cadang secara lengkap tanpa menghentikan mesin dan menghilangkan bahaya keselamatan.”

Tantangan: Terkelupas, Patah

Contoh Dunia Nyata :Subkontraktor dirgantara sedang menggiling bagian mesin besar yang berdiameter 30 inci dengan 36 kantong pada mesin CNC 5-sumbu horizontal. Kantong-kantong itu adalah bahan paduan berbasis nikel yang sangat keras, Rene 41, yang digambarkan Laffey sebagai "jahat dan hampir menolak untuk dikerjakan." Dengan end mill yang mereka gunakan, para masinis hanya mampu memotong empat kantong sebelum hancur—dan hanya memiliki sedikit cara untuk mengukur kondisi end mill. Pabrikan harus menghentikan mesin, menyetel ulang alat baru, lalu melakukan uji potong untuk memastikan alat baru berfungsi—yang sangat memakan waktu dan membuat frustrasi.

Solusi: Laffey menyarankan untuk menggunakan head mill yang dapat ditukar yang memiliki klem pahat dengan ujung berulir yang dapat dengan mudah disekrup dan dibuka untuk penggantian dan penyiapan pahat yang lebih mudah. Pabrikan sekarang dapat membuat 10 kantong per putaran dari empat yang telah dilakukan.

Hasil: Pabrikan memperoleh 24 jam seminggu yang lalu. Penghematan waktu membuat pelanggan mendapatkan tiga shift delapan jam.

“Harga per alat naik dari $25 menjadi $75 untuk mendapatkan 24 jam yang lalu,” kata Laffey. “Matematikanya mudah, seperti peningkatan kantong yang dibuat di bagian dengan alat ini. Dan mereka tidak perlu mengukur ulang, tidak perlu pemotongan uji, dan tidak perlu pengukuran baru—hanya dengan mengubah mekanisme penjepit, mereka dapat bekerja dengan bagian yang lebih baik … Mereka tidak tahu bahwa teknologi penjepit ada. ”

Tantangan: Bagian Akhir yang Buruk, Umur Alat yang Buruk

Contoh Dunia Nyata: Sebuah perusahaan kedirgantaraan besar yang membuat suku cadang khusus dengan baja tahan karat 17-4 PH memiliki material yang dipotong kira-kira 40 inci per menit dalam sel empat mesin yang bekerja dalam operasi 24/7. Pabrikan melakukan pemesinan berkecepatan tinggi dengan ball end mill menggunakan mesin 4 sumbu yang berputar pada sumbu A dengan volume tinggi. Hal yang paling penting adalah membuat suku cadang semaksimal mungkin, tetapi penyelesaian suku cadang memiliki kualitas yang buruk dan umur pahat yang lemah.

Solusi: Gavin menyarankan untuk beralih ke pabrik pakan tinggi dan menggunakan pendekatan pembuatan profil yang berbeda. Dia bekerja dengan pabrikan untuk memprogram ulang toolpath dengan cara yang benar-benar baru.

“Kami berubah 180 derajat dalam hal ini dan berpikir di luar kotak,” kata Gavin. “Kami dapat menurunkan 'waktu-dalam-potong' secara drastis.”

Hasil: Waktu siklus potong berkurang dari kira-kira 18 menit per bagian menjadi 4,5 menit. Pemotongan material berubah dari 40 ipm menjadi 300 per menit. Biaya per bagian berkurang hampir 300 persen.

Hasil lainnya:Divisi lain di kampus pabrikan ini mendengar tentang peningkatan tersebut, dan pendekatan yang sama kemudian diterapkan pada delapan mesin lainnya.

Apakah mesin Anda memotong seoptimal yang Anda inginkan? Bagaimana toko Anda menangani masalah keluaran yang terjadi pada mesin? Bagikan pengalaman Anda.