Pengirisan Kecepatan Tinggi Dijelaskan: Meningkatkan Efisiensi dan Presisi Manufaktur
Istilah “Pengirisan Kecepatan Tinggi” (juga dikenal sebagai penggerasan kecepatan tinggi) adalah istilah yang tumbuh secara signifikan di industri manufaktur dalam 5 hingga 10 tahun terakhir. Meski status ‘kata kunci’ yang baru ditemukan, definisi proses ini tetap agak misterius, atau paling baik didefinisikan dengan longgar sebagai penggerusan pada RPM yang cukup tinggi. Kenyataan pengirisan kecepatan tinggi sedikit lebih halus, namun memerlukan perhatian karena efisiensi yang signifikan yang ditawarkannya. Dalam posting ini kita akan melihat dalam inisiasi dan pengembangan pengirisan kecepatan tinggi sebagai proses. Penelitian dan pengembangan metodologi pengirisan kecepatan tinggi dipromosikan paling signifikan pada akhir tahun 70-an dan awal 80-an melalui Advanced Manufacturing Research Program, yang didanai oleh DARPA. Tujuan program ini adalah untuk mengidentifikasi cara untuk penghapusan materi yang lebih cepat dengan penggunaan RPM dan tingkat transmisi yang jauh lebih tinggi dari yang secara tradisional digunakan. Program ini menguji kecepatan pemotongan (Vc) yang berkisar dari hanya 0,05 in/min hingga hingga 960.000 in/min dan lebih. Penelitian serupa sedang dilakukan di Europa pada pertengahan tahun 1980-an di Technical University of Darmstadt. Hasil dari upaya penelitian ini adalah penyadaran bahwa ‘sweet spot’ dari proses pengirisan kecepatan tinggi bervariasi tergantung pada bahan yang diproses serta geometri alat pemotong. Secara umum, sweet spots ini didefinisikan sebagai berikut:
Setelah ambang batas ke dalam rentang HSM tercapai, manfaat dari metode pemotongan ini mulai terlihat. Keuntungan pengirisan kecepatan tinggi direalisasikan dalam empat area utama:
1.) Akurasi penggerasan yang ditingkatkan
Seiring bertambahnya kecepatan pemotongan, gaya pemotongan berkurang karena fenomena yang disebut thixotropy – atau properti bahan untuk “dikerjuk lunak” karena stres geser yang diberikan pada bahan oleh tepi pemotongan alat, dan kemudian kembali ke properti kekerasan aslinya setelah proses pemotongan selesai. Properti ini sangat benar untuk aluminium alloys, yang membuat aluminium calon ideal untuk proses pengirisan kecepatan tinggi.
2.) Peningkatan finishing permukaan
Pengetahuan umum penggerasan memberitahu kita bahwa panas geser dalam proses penggerusan dihasilkan secara sama di setiap sisi tepi pemotongan alat (mengakibatkan hampir 80% dari semua panas geser yang diinduksi) dengan 20% lainnya yang dihasilkan oleh deformasi atau bengkokan chip yang dihasilkan. Dalam proses pengirisan kecepatan tinggi, chipload di evakuasi dengan begitu cepat sehingga mayoritas (sekitar 60%) panas berbasis geser ini tidak memiliki waktu yang cukup untuk mengkonduksi ke workpiece di sekitar atau ke alat itu sendiri. Akibatnya finishing permukaan yang diproses menunjukkan kualitas yang unggul dengan penurunan yang signifikan dalam degradasi workpiece yang diinduksi suhu.
3.) Pembentukan burr yang dikurangi
Berdasarkan studi yang difokuskan pada best practices penggerasan kecepatan tinggi, penurunan yang terlihat dalam pembentukan burr setelah kecepatan pemotongan yang cukup tinggi tercapai. Pengurangan pembentukan burr ini adalah fungsi dari kecepatan pemotongan itu sendiri tetapi juga desain geometri yang tepat dari tepi pemotongan. Singkatnya, alat pemotong yang telah dirancang dengan baik untuk cocok dengan bahan kerja yang diputar pada kecepatan yang memadai menghasilkan pemotongan yang cukup cepat untuk memotong bahan secara sepenuhnya dan bersih – sehingga mengurangi atau menghilangkan pembentukan burr.
4.) Evakuasi chip yang ditingkatkan
Mirip dengan pengurangan pembentukan burr, peningkatan evakuasi chip yang dinikmati oleh mereka yang menerapkan praktik pengirisan kecepatan tinggi terutama adalah hasil dari geometri alat pemotong digabungkan dengan kondisi energi tinggi yang dihasilkan oleh RPM yang diterapkan. Dengan kecepatan pemotongan melebihi 500 m/min, dan alat pemotong yang dioptimalkan untuk mengeluarkan volume chip yang besar dalam waktu singkat, chipload yang dihasilkan dapat dikeluarkan dari area pemrosesan dengan kecepatan tinggi, mengurangi kemungkinan pemrosesan ulang chip atau kerusakan pada workpiece karena kelebihan chip sisa. Dengan kecepatan spindle dalam rentang 8.000 hingga 12.000 RPM menjadi sangat umum di pasar alat mesin, kemampuan untuk memanfaatkan keuntungan pengirisan kecepatan tinggi pada baja, besi cor dan alloy nickel-basis sudah tersedia bagi produsen yang bersedia menyesuaikan strategi mereka dengan yang sesuai dengan best practices HSC. Pengirisan kecepatan tinggi bahan non-ferrous seperti brass, aluminium dan plastik engineered membutuhkan kemampuan RPM yang jauh lebih tinggi, dan oleh karena itu mereka yang ingin mengambil keuntungan dari manfaat pengirisan kecepatan tinggi untuk bahan ini harus fokus pada peralatan penggerasan yang mampu beroperasi pada kecepatan spindle kecepatan tinggi 25.000 hingga 50.000 RPM atau lebih. Dengan kebutuhan akan bagian yang diproses yang menampilkan tingkat presisi dan kualitas yang semakin tinggi, pengirisan kecepatan tinggi menawarkan cara untuk bekerja “lebih cerdas, tidak lebih keras” – dengan memanfaatkan sistem penggerasan CNC di mana sinergi antara bahan, alat pemotong dan kecepatan pemotongan memungkinkan tingkat performa yang tidak terlihat dalam praktik penggerasan tradisional.
