Buka Rahasia Presisi: Cara Mesin CNC 4-Sumbu & 5-Sumbu Membuat Bagian Kompleks
Pemesinan CNC telah mengubah dunia manufaktur. Sementara mesin pemilas — alat yang menggunakan pemotong berputar untuk memotong bahan dari “workpiece” yang belum dibentuk — telah ada sejak abad kesembilan belas, munculnya teknologi CNC (computer numerical control) pada pertengahan abad dua puluh telah membuat pemesinan jauh lebih cepat dan akurat.
Mesin CNC saat ini, yang menggunakan komputer untuk mengontrol gerakan pemotong dan/atau meja, adalah peralatan yang sangat canggih yang memungkinkan produsen untuk membuat bagian kompleks dengan toleransi yang sangat rendah.
Namun, dengan banyak opsi pemesinan CNC yang tersedia, sulit untuk mengetahui dimana memulai. Berbagai bagian memerlukan proses pemesinan yang berbeda tergantung pada bentuk, ukuran, kuantitas, dan tujuan akhir, jadi memilih proses CNC yang tepat jarang menjadi tugas yang sederhana.
Salah satu pertanyaan terbesar bagi perusahaan yang menggunakan mesin CNC berkaitan dengan jumlah sumbu yang ditawarkan oleh mesin. Mesin 3-sumbu, 4-sumbu dan 5-sumbu semuanya sering digunakan, tetapi perbedaan praktis di antaranya apa? Dan yang lebih penting, mana yang harus Anda gunakan untuk bagian Anda?
Apa itu “sumbu” mesin CNC?
Memahami banyak “sumbu” pemesinan dapat membingungkan — dan dengan alasan yang baik.
Konsep ini membingungkan karena, secara intuitif, tampaknya tiga sumbu dapat mencakup semua bentuk yang mungkin. Dengan memiliki pemotong yang dapat bergerak di sepanjang sumbu X, Y dan Z (dari samping ke samping, dari depan ke belakang, atas dan bawah), mesin seharusnya dapat memotong workpiece di setiap titik di permukaannya. Dengan secara manual mengarahkan ulang workpiece pada meja pada interval tertentu (membuat “set-up” baru), operator mesin juga dapat memungkinkan alat pemotong mengakses setiap sisi workpiece.
Namun sementara banyak mesin CNC hanya menggunakan tiga sumbu, dan sementara pemesinan CNC tiga sumbu yang dijelaskan di atas dapat cukup untuk banyak proyek, ada sumbu lain yang dapat dimanfaatkan juga.
Sumbu ekstra ini adalah hasil rotasi di sekitar satu atau dua dari sumbu X, Y dan Z, mempertimbangkan tidak hanya posisi, tetapi juga orientasi. Dalam hal praktis, sumbu ini dapat dimanfaatkan dengan memutar alat pemotong atau memiringkan meja yang memegang workpiece.
Mengapa mesin CNC 4-sumbu dan 5-sumbu berguna?
Memiliki mesin CNC dengan sumbu ekstra ini menawarkan banyak keuntungan. Karena dapat memotong workpiece dari sudut yang berbeda, mesin 4-sumbu dan 5-sumbu dapat menyelesaikan bagian dalam waktu yang lebih singkat, dengan kurang kebutuhan untuk beberapa set-up. Ini memiliki manfaat sampingan untuk menghilangkan peresalan yang salah — risiko setiap kali workpiece harus diarahkan ulang secara manual untuk set-up baru.
Manfaat terkait lain dari pemesinan multi-sumbu adalah bagaimana hal itu menghilangkan kebutuhan untuk perangkat rumit, yang umumnya diperlukan untuk memegang bagian di tempat pada mesin 3-sumbu.
Dari perspektif klien, keuntungan terbesar dari pemesinan CNC 4-sumbu dan 5-sumbu adalah bagaimana hal itu dapat menghasilkan bentuk yang sangat kompleks dengan standar yang sangat tinggi. Dengan sumbu ekstra, mesin dapat bergerak dalam busur dan sudut baru dengan jangkauan dan fleksibilitas yang lebih besar. Ini pada akhirnya menghasilkan kemampuan untuk membuat berbagai macam geometri yang tidak biasa.
Selain itu, dengan memiliki mesin yang dapat mengarahkan pemotongnya di sudut apa pun, pekerjaan dapat diprogram untuk memotong workpiece dengan cara yang paling efisien — datang dengan sudut yang akan memberikan kecepatan pemotongan dan pengeluaran chip optimal, yang mengarah pada kualitas yang lebih tinggi dari bagian yang selesai.
Susunan ini juga ideal untuk menghasilkan permukaan bergelombang. Dengan mesin 3-sumbu, tepi melengkung memerlukan beberapa potongan kecil yang dapat memakan waktu lama untuk dilakukan dan jarang memberikan finishing yang sempurna. Namun dengan mesin multi-sumbu, rotasi bertahap — penyesuaian sumbu keempat atau kelima — dapat menghasilkan kontur yang hampir sempurna dengan finishing yang halus.
Pemesinan 5-sumbu atau 3+2?: Panduan Singkat untuk Menemukan yang Tepat
Ketika datang ke alat pemotong, salah satu pertimbangan utama yang harus Anda buat adalah dalam memilih berapa banyak sumbu yang sesuai untuk alur kerja Anda. Anda dapat puas dengan sistem 3-sumbu untuk pekerjaan yang relatif sederhana, tetapi untuk bagian yang lebih kompleks Anda mungkin membutuhkan pengupgrade. Itulah tempat mesin 5-sumbu dan 3+2 sumbu hadir.
Sementara pemesinan 5-sumbu adalah favorit yang abadi, 3+2 juga memiliki tempatnya sendiri dan menawarkan beberapa keuntungan yang berbeda. 3+2 atau pemesinan 5-sumbu “indexed” (atau salah satu judul alternatifnya) adalah bentuk pemesinan yang telah menemukan popularitas di antara bengkel cetakan dan perusahaan dengan persyaratan cetak yang kurang kompleks.
Jadi mari kita lihat lebih dekat:
Perbedaan Alur Kerja
Perbedaan inti antara dua teknologi ini adalah tentang pengaturan sudut dan pemesinan berkelanjutan versus indexed. Ini berarti bahwa pemesinan 3+2 atau pemesinan 5-sumbu “indexed” tidak mempertahankan kontak berkelanjutan antara alat pemotong dan workpiece melalui semua sumbu rotasi. Berlawanan dengan mode pemesinan ini, pemesinan 5-sumbu bersamaan atau “true 5-axis” menggunakan tiga sumbu linier mesin (X, Y dan Z) dan dua sumbu rotasi (A dan B) pada saat yang sama, menghasilkan pemesinan permukaan kontur yang lebih kompleks.
Dalam hal kode, pemesinan 3+2 umumnya menggunakan G-codes yang kurang kompleks juga. Banyak penyedia perangkat lunak pemesinan 5-sumbu menyediakan opsi untuk pemesinan 3+2. Namun, pemesinan 3+2 menyederhanakan gerakan alat karena secara efektif adalah mesin tiga sumbu tanpa “putaran dan belokan” kepala spindle untuk maneuver alat pemotong.
Apa yang mungkin ingin diingat pengguna adalah bahwa mereka harus mengevaluasi kemampuan penghindaran tabrakan dan simulasi program perangkat lunak CAM. Masih, salah satu alasan 3+2 telah dapat begitu populer adalah utilitas pemrograman yang luas yang telah muncul, jadi seharusnya bukanlah hambatan yang besar.
Kesamaan
Dalam hal keuntungan umum, keduanya membawa stabilitas dimensi karena lebih sedikit set-up dan finishing permukaan yang lebih baik menggunakan alat yang lebih pendek. Proses 3+2 menggunakan kontrol 3-sumbu yang sama untuk proses pemilas, tetapi meja pemesinan dapat diarahkan ulang dan berputar di dua arah tambahan. Akibatnya, objek yang dipemesinan dapat diproses dari semua sisi, mengurangi kebutuhan untuk set-up dan memotong biaya keseluruhan. Waktu siklus yang lebih rendah juga mengurangi biaya selama operasi untuk kedua teknologi.
Seperti yang dapat Anda duga, memproses bagian dari semua lima sisi menggunakan satu setup memerlukan persiapan yang lebih sedikit, dan mendapat manfaat dari waktu tunggu yang jauh lebih pendek sambil bekerja dengan akurasi yang lebih baik dan menghilangkan kebutuhan untuk memindahkan objek Anda dari satu peralatan ke yang lain.
Aplikasi Khusus
Pemesinan 5-sumbu mungkin memberikan produk akhir yang lebih kompleks secara keseluruhan, tetapi ada beberapa cara di mana 3+2 sumbu unggul. Pemesinan 3+2 sumbu bagus untuk bagian yang tidak memerlukan kontrol kontur yang ekstrem seperti jig, perangkat, casing, dan komponen serupa lainnya. Jika Anda perlu memproduksi desain dengan fitur yang sangat halus, pemesinan 5-sumbu yang sebenarnya mungkin terbaik untuk Anda.
Pemesinan 5-sumbu sangat berguna untuk bagian otomotif, penerbangan, atau medis karena kualitas dan finishing yang ditingkatkan yang disediakannya. Sederhananya, toleransi yang lebih ketat dan geometri yang lebih kompleks lebih sesuai untuk pemesinan 5-sumbu. Namun, ini bukan akhir diskusi. Seperti yang disebutkan sebelumnya, ada beberapa keuntungan yang berbeda dari pemesinan 3+2 sumbu yang dapat membuatnya lebih diinginkan.
Untuk satu hal, ini lebih murah daripada pemesinan 5-sumbu. Aplikasi umum untuk operasi 3+2 termasuk roughing dan teknik pemesinan cepat agresif lainnya. Panjang alat yang lebih pendek juga memungkinkan undercut di rongga dan dinding curam, kemampuan yang cocok untuk pembuatan cetakan dan aplikasi workpiece lainnya yang melibatkan kurva atau bentuk tabung miring. Dibandingkan dengan pemesinan 3-sumbu konvensional, pemesinan 3+2 menggunakan alat pemotong yang lebih pendek dan kaku yang dapat miring ke permukaan workpiece untuk feed dan kecepatan yang lebih cepat. . Ini juga mengembangkan banyak keuntungan pemesinan 5-sumbu tanpa harga yang lebih mahal, meskipun mesin 5-sumbu telah berkembang jauh dalam hal harga dalam beberapa tahun terakhir.
Dalam beberapa kasus kedua teknologi dapat digunakan bersama. Misalnya, pemesinan 3+2 dapat diterapkan untuk operasi roughing, dan diikuti dengan pemesinan 5-sumbu bersamaan untuk operasi finishing. Karena panjang alat yang lebih pendek yang diizinkan oleh 3+2, hal ini meminjam diri pada teknik pemesinan cepat agresif seperti ini. Mesin 3+2 sumbu juga dapat secara efektif melakukan rest machining dalam banyak kasus.
Pada saat yang sama, sistem dan pengaturan 3+2 tidak boleh dianggap sebagai pengganti untuk pemesinan 5-sumbu bersamaan. Ada beberapa geometri yang memerlukan sistem 5-sumbu secara mutlak, seperti end mill dengan hidung datar untuk membuat sudut tajam di rongga. Karena pemesinan 3+2 umumnya menggunakan end mill bola yang mirip dengan yang digunakan dalam pemesinan 3-sumbu, setup ini dapat menjadi penurunan kualitas. Berbagai mode pemotongan lain menggunakan alat pemotong dengan geometri conic, lollipop atau khusus lainnya mungkin memerlukan gerakan 5-sumbu penuh untuk hasil yang akurat.
Kedua pemesinan 5-sumbu dan 3+2 sumbu memiliki tempat dalam manufaktur. Ini hanya masalah memilih yang paling sesuai untuk alur kerja, tingkat investasi, dan produk akhir Anda sendiri.
Proses mana yang tepat untuk saya?
Karena mesin 4-sumbu dan 5-sumbu dapat menghasilkan bagian yang sangat kompleks, mereka sering dipilih oleh klien di industri dengan anggaran tinggi dan risiko tinggi seperti sektor penerbangan. Namun, setup multi-sumbu tidak diperlukan untuk setiap pekerjaan.
Jika biaya adalah prioritas utama, pemesinan 3-sumbu kemungkinan adalah opsi terbaik. Mesin 3-sumbu lebih murah dibeli dan memerlukan keterampilan yang lebih sedikit untuk dioperasikan, sehingga pemesinan 3-sumbu suatu bagian cenderung lebih murah daripada salah satu proses yang lebih canggih. Dan bahkan jika biaya bukan masalah, bentuk yang sangat sederhana terkadang paling baik diserahkan kepada mesin 3-sumbu juga.
Ketika keduanya tidak berlaku, keputusan menjadi lebih sulit. Dan itulah mengapa seringkali paling baik untuk berkonsultasi dengan ahli pemesinan CNC untuk saran tentang jenis mesin mana yang cocok untuk pekerjaan tertentu.
Spesialis prototipe 3ERP adalah salah satu perusahaan pemesinan CNC terkemuka, dan salah satu dari sejumlah terpilih yang dapat menawarkan pemesinan 4-sumbu dan 5-sumbu selain variasi 3-sumbu yang lebih umum. Layanan pemilas CNC HAAS 3ERP adalah beberapa yang paling baik yang tersedia, dan insinyur perusahaan memiliki banyak tahun pengalaman di bidang ini. 3ERP juga menawarkan berbagai macam bahan, termasuk plastik seperti ABS, Teflon dan PEEK, dan logam seperti Aluminium, Steel dan Titanium.
Bicara dengan 3ERP tentang kebutuhan pemesinan CNC Anda untuk mengetahui apakah pemesinan 4-sumbu atau 5-sumbu dapat menyajikan solusi terbaik untuk proyek Anda.
