Maksimalkan Akurasi Mesin CNC: Panduan Praktis untuk Presisi dan Keandalan
Salah satu tugas terpenting dalam pemotongan adalah memastikan bahwa alat mesin CNC baru Anda akurat dan presisi. Namun bagaimana Anda memilih alat yang tepat untuk pabrik Anda, dengan sejumlah opsi, konfigurasi, dan harga yang tersedia yang membuat bingung?
Dalam artikel ini, kami akan membimbing Anda melalui proses langkah demi langkah yang diperlukan untuk mengoptimalkan akurasi, repeatability, dan toleransi mesin CNC Anda saat Anda membeli alat mesin baru.
Waktu untuk Berinvestasi pada Alat Mesin CNC Baru
Bayangkan Anda memiliki kesempatan atau tugas manufaktur baru yang tersedia untuk Anda. Anda memeriksa gambar rekayasa untuk memahami apa yang perlu dilakukan, dan mulai merencanakan urutan serta proses untuk memotong bagian tertentu.
Anda melalui mesin yang sudah ada Anda, dan memeriksa keahlian operator mesin Anda untuk melihat apakah mereka dapat memproduksi bagian ini.
Sayangnya, alat mesin CNC saat ini Anda tidak memiliki toleransi yang diperlukan untuk membuat bagian. Mereka mungkin memiliki spesifikasi yang lebih rendah atau terlalu tua untuk memenuhi kebutuhan baru ini.
Ketika hal ini terjadi, Anda mungkin ingin mulai berinvestasi pada teknologi yang lebih baru dan lebih modern.
Kisah Pemasok Alat Mesin CNC
Pada titik ini, Anda perlu menimbang biaya pembuatan setiap bagian terhadap biaya akuisisi mesin CNC baru.
Anda ingat apa yang dulu Anda habiskan untuk mesin saat ini Anda, dan menetapkan anggaran yang semurah mungkin untuk memaksimalkan keuntungan Anda.
10 tahun yang lalu, Anda akan menghabiskan USD 80.000-100.000 untuk Vertical Machining Centre Anda. Oke, Anda memutuskan untuk menetapkan anggaran untuk mesin CNC baru sebesar USD 75.000. Mari kita lihat apa yang tersedia di pasar.
Seiring berjalannya minggu, Anda menghubungi berbagai salesperson alat mesin. Mereka melayani Anda dengan bersemangat, menawarkan berbagai macam mesin CNC yang sesuai dengan anggaran yang Anda tetapkan.
Beberapa lebih murah harganya. Yang lain sedikit lebih mahal. Yang lain lagi mungkin lebih mahal.
Semua janji yang dibuat oleh salesperson ini bergantung pada fakta bahwa mesin mereka lebih baru dan lebih baik dari mesin saat ini Anda. Namun, tidak ada salah satu vendor yang mempertimbangkan detail dan toleransi ketat dari bagian yang dipotong.
Suatu hari, suatu salesperson tertentu mengunjungi Anda. Setelah Anda memberitahunya akan kebutuhan spesifik Anda—sambil menunjukkan gambar pekerjaan baru Anda—dia memeriksa dengan teliti dan mempelajarinya untuk sementara waktu.
Mengomentari bahwa bagian yang dipotong semacam itu mungkin “sulit untuk dipertahankan”, dia lalu menyarankan bahwa Anda membutuhkan mesin dengan pemegang alat dan alat pemotong yang baik.
Dia juga menyoroti bahwa kontrol suhu adalah kunci – khususnya, suhu bengkel dan mesin secara keseluruhan. Dia menambahkan bahwa mesin CNC baru Anda akan membutuhkan linear glass scales, alat pengukuran laser dan touch probe untuk mengukur bagian yang dipotong dan melakukan auto-off-sets.
Salesperson menjelaskan bahwa mesin CNC-nya lebih baik dari unit saat ini Anda dan pesaingnya. Setelah Anda memintanya estimasi harga, dia memberi tawaran Anda – USD 150.000-200.000 – tertentunya spesifikasi akhir Anda.
Ini jauh lebih tinggi dari anggaran yang Anda tetapkan! Anda bahkan bisa membayangkan bahwa penjual mencoba menipu Anda.
Namun, Anda juga mulai memikirkan apa yang dijelasinya, dan menyadari bahwa itu masuk akal. Akhirnya, pemasok lain tidak pernah membicarakannya tentang faktor-faktor ini. Mereka hanya peduli pada sumbu XYZ Anda, harga dan stok mesin mereka yang tersedia, menawarkan diskon tambahan jika diperlukan.
Anda menghubungi pemasok lain dari merek terkemuka yang dikenal di pasar.
Selama kunjungannya dia menyebut dan mengulangi sebagian besar poin dari sales representative ke-2. Dia lebih lanjut menjelaskan bahwa alat mesinnya menggunakan sistem Linear Drive yang dianggap terbaik di pasar.
Harga mesin CNC-nya? USD 280.000-310.000 yang mengejutkan – ini bahkan lebih tinggi dari vendor kedua meskipun ukuran mesin, kecepatan spindel, dan kontrol CNC serupa.
Sekarang siapa yang harus Anda percaya?
Memahami Standar dan Akurasi Pemotongan CNC
Apa yang baru kami jelaskan terjadi setiap hari di seluruh dunia. Ada banyak kategori, standar kualitas, dan tingkat alat mesin CNC – Anda perlu mengetahui perbedaannya untuk membuat pilihan yang tepat.
Sementara pemasok alat mesin mungkin janji toleransi +/- 1,5 mikron atau kurang, perhatikan bahwa pemasok dari lokasi atau negara yang berbeda mungkin mengadopsi standar yang berbeda.
Misalnya, ada perbedaan besar antara standar JIS (digunakan terutama oleh mesin CNC buatan Jepang) dan standar VDI (digunakan oleh produsen Eropa terkemuka serta digunakan oleh Hwacheon Machine Tool di Korea Selatan).
Standar-standar ini telah digunakan selama lebih dari 30 tahun untuk mengukur dan membandingkan tingkat akurasi alat mesin, terutama di Asia Pasifik.
Untuk memahami perbedaan – dan pentingnya perbedaan ini—perlu untuk mempelajari dan memahami proses yang digunakan produsen alat mesin CNC saat mengukur mesin CNC mereka setelah akhir rangkai selesai.
Peran “Mother Machine” dalam Alat Mesin CNC
Semua produsen alat mesin terkemuka yang menawarkan mesin CNC berkualitas tinggi menggunakan “Mother Machine” untuk membuat bagian kritis mereka sendiri. Ini adalah mesin yang dapat mencapai toleransi tertinggi – seringkali dalam beberapa mikron. Biaya mesin semacam itu sering sangat tinggi, dan mungkin mencapai jutaan dolar.
Jika pengguna akhir menerima quotation / offer untuk Vertical Machining Centre standar dasar sebesar USD 70.000-100.000 (X = 1000 dengan spindel 10-12.000 rpm), dan janji dari vendor bahwa mesin ini dapat mencapai akurasi yang sama atau bahkan “secara kertas” lebih baik dari “Mother Machine” yang mahal, dia perlu sangat skeptis!
Bagaimana Sistem Drive, Guide Ways, dan Ball Screws Mempengaruhi Akurasi
Bagaimana dengan sistem drive linear? Apakah mereka benar-benar diperlukan?
Sistem semacam itu dirancang sejak lama untuk membantu alat mesin mencapai kecepatan lebih tinggi. Hwacheon Machine Tools memiliki pengalaman sendiri ketika kami merancang dan membangun Horizontal Machining Centre lebih dari 18 tahun yang lalu.
Saat ini, permintaan akan sistem drive linear masih ada. Namun, mesin CNC standar sering mengabaikan sistem semacam itu karena biaya yang lebih tinggi dan kompleksitas yang lebih besar.
Sistem drive linear dapat membantu Anda mencapai toleransi dan akurasi yang baik. Namun, mesin modern dengan Ball Screws berkualitas baik dan Linear Roller Guides – atau Solid Box Guideways (diperkeras, digiling, dan dirakit secara sempurna) – dapat memberikan hasil yang lebih baik dalam akurasi dan stabilitas jangka panjang.
Oleh karena itu, machining centre CNC dengan ball screw berkualitas tinggi di semua sumbu serta solid guide ways yang dirakit secara sempurna dapat mencapai akurasi yang sama atau mirip dengan versi drive linear.
Faktor yang Mempengaruhi Toleransi Mesin CNC Anda
Untuk mencapai toleransi pada bagian dalam rentang kurang dari sepuluh (10) mikron memang menantang. Untuk melakukannya, pertimbangkan faktor-faktor berikut yang mempengaruhi toleransi alat mesin Anda:
- Suhu ruangan / bengkel
- Suhu ruangan / bengkel yang fluktuatif dan berubah
- Arus udara yang dihasilkan oleh pintu, gerbang, sistem pendingin yang mungkin mengganggu suhu stabil sebaliknya di bengkel Anda
- Perhatikan bahwa suhu mesin Anda akan berubah dari pagi hari (ketika operator Anda pertama kali memulai) hingga waktu makan siang dan istirahat hingga sore hari
- Spindel berjalan pada kecepatan tinggi untuk waktu yang lama (perhatikan sistem pendingin pada perumahan spindel, hidung, dan bearing)
- Bahan yang digunakan untuk membangun mesin Anda (kualitas bahan cor)
- Desain mesin Anda (apakah panas didistribusikan secara merata di badan dan bagian mesin Anda?)
- Kalibrasi mesin Anda sebelum memulai pekerjaan
- Pemeliharaan teratur
- Dan banyak poin lain
Untuk memastikan kinerja alat mesin Anda tidak terkompromi, Hwacheon menggunakan Linear Roller Guide Ways yang dibuat oleh perusahaan terkemuka di Jerman pada semua mesin CNC kami. Ini termasuk garis machining centre Hwacheon VESTA. Ukuran dan jumlah blok / sepatu yang digunakan pada setiap rel bervariasi, tergantung pada ukuran dan tujuan mesin individu.
Harga Linear Roller Guide Ways dapat bervariasi tergantung pada merek, tipe, ukuran, grade kualitas, dan negara asal.
Catatan : Faktor-faktor ini sering dapat ditangani atau dikelola secara langsung oleh pengguna mesin
Faktor yang Mempengaruhi Toleransi Bagian Mesin CNC Anda
Di luar mesin Anda, pertimbangkan juga faktor-faktor berikut yang mempengaruhi toleransi bagian yang dipotong Anda:
- Bahan bagian Anda
- Klem bagian (toleransi mikron memerlukan klem mikron)
- Pemotongan dalam 2-3 Axis atau bahkan hingga 5 Axis (semakin banyak sumbu yang digunakan, semakin banyak toleransi dapat berkumpul dalam mesin Anda)
- Bentuk bagian – bulat, persegi, persegi panjang, atau bentuk lainnya
- Pemanasan selama pemotongan – pastikan Anda menggunakan cukup pendingin selama pemotongan
- Penguapan bahan yang berlebihan dalam satu kali akan memberikan stres pada bagian Anda. Oleh karena itu, Anda harus melepaskan stres ini sebelum Anda melanjutkan pekerjaan finishing halus Anda.
- Resolusi sistem pengukuran mesin CNC Anda)
- a) Encoder
- b) Sistem Pengukuran Langsung (semakin halus – semakin baik untuk mencapai akurasi yang lebih tinggi)
- Alat Anda (alat berkualitas memberikan pekerjaan berkualitas)
- Kualitas dan standar pemegang alat
- Pendekatan dan metode pemotongan serta program CNC
- Dan banyak poin lain
Catatan : Faktor-faktor ini sering dapat ditangani atau dikelola secara langsung oleh pengguna mesin
Konstruksi Mesin, Cor, dan Faktor Lain yang Mempengaruhi Akurasi Mesin CNC
Di luar hal di atas, Anda juga perlu mempertimbangkan faktor-faktor lain yang berkaitan dengan Alat Mesin CNC Anda sendiri. Untuk perusahaan seperti Hwacheon Machine Tools, kami akan memastikan bahwa faktor-faktor berikut diurus:
- Dibuat dari kualitas cor terbaik (dicoret di pabrik cor milik sendiri)
- Didesain dalam struktur tipe Bridge untuk mencapai presisi tertinggi dari dasarnya
- Roller Guide Way kualitas Jerman – Ball Screws terbaik dalam kualitas, standar, dan gradasi yang menawarkan pitch yang lebih rapat dan diameter lebih besar dari biasanya (opsional juga pendingin cair).
- Linear Glass Scales dengan resolusi tertinggi di semua sumbu
- Seluruh badan mesin dilapisi dengan busa suhu khusus untuk mendistribusikan variasi suhu secara merata
- Sensor suhu pada dasar mesin, bingkai, dan perumahan spindel untuk bereaksi dan mengkompensasi perubahan suhu dengan cepat dan akurat
- Dua conveyor chip berjalan dalam penahan terpisah terisolasi dan dapat dilepas—ini dipasang pada pelapget getaran untuk menghindari transfer panas dan getaran ke badan mesin
- Kabel dan pipa dipasang dan dipasang dengan hati-hati dalam struktur mekanik mesin untuk menghindari getaran
- Tangki pendingin diposisikan di bagian belakang mesin untuk menghindari panas dari pendingin mempengaruhi dasar mesin (lebih mudah untuk dibersihkan dan dirawat)
- Motor spindel built-in langsung tersedia dari 20-32-45.000rpm, dengan BBT 40 / HSK-A63 hingga HSK-E40 dan HSK-E32
- Sistem pendingin spindel dengan sistem pendingin dan filter berkualitas tinggi
- Perumahan spindel dan bagian hidung dibagi dalam bagian kecil untuk pendingin yang efektif dan merata. Ini mencegah minyak mengalir dari atas ke bawah yang terlihat di sebagian besar mesin lain.
- Bearing langsung diinjeksikan dengan minyak segar yang dikontrol suhu—ini memastikan bearing tidak beroperasi secara berkelanjutan dalam minyak panas.
- Software otomatisasi standar dimuat ke dalam mesin. Untuk Hwacheon, ini termasuk:
- a) HSDC – Hwacheon Spindle Displacement Control System
- b) HTDC – Hwacheon Thermal Displacement Control System
- c) HFDC – Hwacheon Frame Displacement Control System
- Sistem kontrol CNC dan paket motor / amplifier yang terbukti di semua pasar dan industri di seluruh dunia
Catatan: Faktor-faktor ini harus dikelola oleh produsen alat mesin Anda.
Kembali ke Pelanggan Alat Mesin Kami…
Mari kita kembali ke pelanggan kami. Dia memiliki pesanan pemotongan baru untuk diambil tetapi menyadari dengan mesin yang tersedia saat ini dia tidak dapat memenuhi persyaratan.
Apakah dia akan menghabiskan se rendah mungkin atau berinvestasi pada alat mesin CNC kelas atas yang tersedia di pasar?
Jawabannya pasti ada di tengah-tengah.
Kenyataannya adalah mencapai akurasi dan standar pemotongan yang lebih besar membutuhkan jumlah investasi yang lebih tinggi dalam alat mesin CNC Anda.
Namun, bahkan alat mesin CNC terbaik dan paling canggih tidak dapat memberikan hasil yang diinginkan jika lingkungan sekitar Anda tidak cocok dengan penerapannya – atau jika alat mesin kelas atas semacam itu dioperasikan seperti mesin standar dasar!
Lingkungan dan Lingkungan Bengkel
Lingkungan dan lingkungan bengkel Anda harus memenuhi kebutuhan mesin yang bersangkutan.
Pastikan itu bersih, tanpa getaran di lantai bengkel Anda, dan dikontrol suhu.
Operator mesin CNC Anda perlu memahami persyaratan dan perawatan dasar yang diperlukan untuk mencapai toleransi ketat dalam membuat bagian Anda. Gagal melakukannya akan mengakibatkan investasi baru Anda tidak memberikan yang diperlukan. Anda dapat menggunakan checklist yang kami sediakan sebagai panduan.
Pemegang Alat Berkualitas
Anda juga perlu memahami, bahwa penggunaan kembali pemegang alat lama yang berjalan di mesin lain mungkin hemat secara tidak bijak tetapi boros secara besar-besaran. Melakukan hal ini dapat merusak mesin baru Anda dan menyusutkan umur panjangnya—seperti yang Anda tidak akan beli mobil baru dan menggunakan ban dari mobil lama Anda!
Oleh karena itu, peralatan klem Anda perlu dipilih sesuai untuk memberikan klem terbaik dan paling akurat serta repeatability.
Kesimpulan
Mesin CNC yang diproduksi massal akan selalu memberikan hasil rata-rata. Itulah tujuannya.
Alat mesin yang dirancang dalam rumah dan dibuat dengan hati-hati akan cocok dengan bahkan permintaan tertinggi – tentu saja, ini akan datang dengan biaya tertentu.
Dalam rekayasa tidak ada pintasan. Sementara semua orang ingin berinvestasi murah untuk mencapai keuntungan tertinggi, melakukannya tanpa alat dan peralatan yang tepat tidak hanya sulit, tetapi seringkali mustahil.
Jika semua poin diurus dan dipertimbangkan, Mesin Pemotong CNC Vertical 3-sumbu dengan perjalanan X 1m dan perjalanan Y 600mm yang dilengkapi dan ditentukan untuk mencapai toleransi yang ketat seperti itu serta kinerja yang baik (dan kebutuhan Anda) mungkin berada pada kisaran harga dari USD 180.000 hingga USD 200.000.
Alat seperti itu akan dengan pasti memberikan kualitas dan toleransi yang diperlukan dalam sepuluh (10) mikron dan di bawahnya.
Hwacheon Machine Tools—Pilihan Anda untuk Akurasi Mesin CNC Tinggi
Hwacheon di Korea Selatan dikenal selama lebih dari 74 tahun sebagai produsen alat mesin terkemuka. Perusahaan kami sangat kuat dalam industri Mould & Die berkualitas serta manufaktur bagian presisi.
Untuk memenuhi kebutuhan Anda dalam memproduksi bagian baru—seperti situasi yang kami gambarkan di atas—Anda harus mempertimbangkan SIRIUS UM+ atau SIRIUS UL+ Hwacheon. Alat mesin CNC baru dan ditingkatkan ini didasarkan pada garis SIRIUS berkualitas tinggi, dan dianggap terbaik di pasar dengan harga yang sangat kompetitif.
