Pemesinan CNC Dijelaskan: Panduan Ultimatif untuk Manufaktur Modern

 

Pemesinan Computer Numerical Control (CNC) telah menjadi semakin umum dalam manufaktur. Teknologi CNC menawarkan cara serbaguna dan terotomatisasi untuk memproduksi run volume besar dari bagian berkualitas tinggi. Tingkat akurasi dan repeatabilitas yang tinggi yang ditawarkan oleh proses pemesinan CNC menjadikannya alat yang ideal untuk sebagian besar produsen.

Apa itu Pemesinan CNC?

Secara umum, pemesinan CNC merujuk pada salah satu dari banyak proses reduktif yang mengambil material dari workpiece untuk memenuhi desain. Proses CNC menggunakan kontrol komputer untuk menangani seluruh proses pemesinan dari awal hingga akhir, yang pada akhirnya menghasilkan bagian yang konsisten dan presisi. Peralatan pemesinan CNC dapat mengikuti serangkaian instruksi yang sama berulang kali untuk memfasilitasi run produksi kecil atau besar dari potongan identik.

Mesin CNC datang dalam berbagai variasi dan tingkat kompleksitas. Beberapa mesin dapat menahan beberapa alat sekaligus atau bekerja di sepanjang sumbu X, Y, dan Z untuk menghapus material berlebih dari sisi atau sudut apa pun.

Pemesinan CNC digunakan untuk membuat bagian dan komponen untuk hampir setiap industri dan aplikasi. Ini termasuk industri penerbangan dan industri kompleks lainnya yang membutuhkan pekerjaan pemesinan pada bagian besar. Produsen dapat menggunakan proses ini pada substrat seperti:

• Bahan komposit
• Busa
• Kaca
• Logam
• Plastik
• Kayu

Pemesinan CNC sangat menguntungkan karena fungsionalitas otomatisnya. Otomatisasi memungkinkan mesin untuk beroperasi secara mandiri, membutuhkan kurang tenaga kerja manusia untuk menghasilkan bagian yang akurat. Kehilangan industri yang semakin membesar dari tukang mesin dan pekerja terampil telah menjadi penyumbang utama bagi kemajuan teknologi CNC dalam beberapa tahun terakhir.

Tiga Proses Manufaktur

Secara umum, ada tiga jenis proses manufaktur:

• Reduktif. Proses reduktif atau subtruktif seperti pemesinan mengambil material dari workpiece untuk menciptakan desain.
• Aditif. Proses manufaktur aditif menggabungkan atau merakit elemen yang berbeda untuk menciptakan produk akhir. Pencetakan 3D adalah bentuk manufaktur aditif yang paling umum.
• Formative. Manufaktur formative membendel atau mengubah bentuk substrat untuk sesuai dengan persyaratan desain. Manufaktur formative mencakup proses seperti injection molding, di mana substrat dilelehkan dan kemudian ditekan dalam cetakan untuk memegang bentuk tertentu. Ini juga mencakup banyak proses pembentukan logam, seperti membendel atau menggulung.

Ringkasan Proses Pemesinan CNC

Prasesmi pemesinan CNC—numerical control (NC) machining—menggunakan kartu tebakan lubang dan perintah dasar. Pemesinan CNC mengikuti perintah yang lebih kompleks dan menggunakan berbagai kontrol yang lebih luas. Sistem keduanya menginstruksikan alat pemotong dan pembentukan yang menghapus, tetapi peralatan pemesinan CNC dapat mengikuti serangkaian instruksi yang kompleks dan disesuaikan yang berasal dari desain CAD atau CAM yang kompleks.

Berbagai peralatan pemesinan CNC dapat menangani alat, kemampuan, dan operasi yang berbeda. Proses pemesinan CNC biasanya mencakup langkah-langkah umum ini:

1. Mendesain Model CAD

Sebelum proses pemesinan CNC dimulai, produsen perlu membuat desain produk. Perangkat lunak computer-aided design (CAD) dapat digunakan untuk membuat model dua dimensi (2D) atau tiga dimensi (3D) yang detail. File desain ini mencakup detail seperti geometri, dimensi, dan spesifikasi teknis lainnya dari bagian. Perangkat lunak CAD mempertimbangkan keterbatasan proses pemesinan dan properti material yang dipilih.

Sebagai contoh, jika desain berisi lubang yang dibentuk oleh alat silinder, perangkat lunak CAD dapat memberitahu insinyur desain ketika desain terlalu kompleks untuk substrat tertentu atau mengidentifikasi masalah potensial karena keterbatasan dalam proses yang dipilih. Pemeriksaan otomatis ini membantu layanan desain CAD/CAM dan insinyur menghindari banyak potensi kesalahan selama proses rendering sehingga tahap prototipe menjadi lebih efisien.

2. Mengonversi File CAD ke Instruksi CNC yang Dapat Digunakan

Setelah desain selesai, spesifikasi desain perlu diterjemahkan menjadi arahan yang dapat diikuti oleh mesin CNC. File CAD dijalankan melalui perangkat lunak computer-aided manufacturing (CAM). Program-program ini menciptakan kode pemrograman yang digunakan oleh mesin CNC untuk mengarahkan alat selama proses manufaktur. Perangkat lunak ini juga mengeluarkan informasi tentang geometri bagian yang dapat digunakan oleh operator untuk memastikan workpiece awal memiliki dimensi dan orientasi yang tepat.

Serangkaian instruksi yang kompatibel CNC umumnya dalam salah satu dari dua tipe file: STEP atau IGES. Mereka mencakup bahasa pemrograman seperti G-code dan M-code, yang masing-masing menangani area spesifik dari fungsionalitas alat mesin. Operasi G-code berfokus pada operasi aktual alat, seperti kecepatan mereka, arah gerakan, dan sejauh mana mereka bergerak. Operasi M-code berfokus pada operasi miscelaneous, seperti menyala dan mati serta fungsi auxiliary lainnya.

3. Menyiapkan Mesin CNC

Operator manusia memainkan peran yang jauh lebih kecil dalam manufaktur otomatis daripada dalam manufaktur manual, tetapi mereka masih menangani operasi penting yang tidak dapat dikelola oleh mesin. Ini mencakup:

• Memuat file program CNC ke dalam mesin
• Menambahkan workpiece ke spindra atau gerinda mesin sehingga mesin dapat memanipulasi workpiece
• Memasang alat pemesinan yang ditentukan
• Memeriksa area kerja, mesin, dan workpiece

4. Melaksanakan Operasi

Setelah peralatan disiapkan dan program dimulai, peralatan pemesinan CNC mengeksekusi langkah-langkah dan melakukan operasi pemesinan pada workpiece. Program dapat menyelesaikan proses reduktif yang diperlukan dari awal hingga akhir tanpa input operator lebih lanjut. Setelah instruksi selesai, bagian dapat melanjutkan ke proses finishing dan packaging.

Jenis Operasi Pemesinan CNC

Pemesinan CNC adalah kategori yang sangat luas dari operasi dan proses yang mungkin. Di antara operasi pemesinan CNC, drilling, milling, dan turning adalah yang paling umum.

Drilling

Proses drilling menggunakan bit dengan diameter yang sama dengan diameter lubang yang diinginkan. Peralatan pemesinan memasukkan bor berputar secara tegak lurus ke dalam workpiece sampai membuat lubang dengan panjang yang ditentukan. Peralatan yang lebih kompleks dapat menghasilkan lubang bersudut, dan alat drilling dapat menyediakan kemampuan seperti:

• Counterboring
• Countersinking
• Reaming
• Tapping

Milling

Proses milling menghapus potongan material dari workpiece dengan memindahkan material terhadap tepi pemotong yang berputar. Alat memiliki beberapa titik pemotong, dan setiap alat berputar untuk memberikan permukaan pemotong yang tajam dengan panjang dan bentuk yang berbeda. Ketika workpiece ditekan terhadap alat milling, strip tipis atau potongan material dihapus dari tepi yang ada. Ini dapat menghasilkan potongan dangkal, potongan lebar, atau rongga dasar datar untuk membentuk bagian. Proses peripheral milling dapat memotong lebih dalam untuk membuat slot atau baut dalam bentuk umum potongan.

Turning

Proses turning memutar workpiece bukan alat pemotong. Mereka mencakup proses pemotong seperti boring, grooving, dan facing. Mereka menghapus material berlebih dari workpiece dengan menggunakan alat pemotong single-point yang diterapkan secara presisi pada workpiece yang berputar. Turning menghasilkan bagian silinder yang memiliki diameter yang ditentukan. Turning dapat menciptakan fitur linear baik di dalam maupun di tepi luar bagian. Fitur-fitur ini meliputi:

• Slot
• Baut
• Taper

Keuntungan Pemesinan CNC

Banyak produsen menyukai proses pemesinan karena mereka menciptakan bagian atau komponen dari satu workpiece. Pemesinan CNC memiliki beberapa keuntungan tambahan. Ini meliputi:

• Produktivitas yang meningkat. Fasilitas dengan pemesinan CNC dapat memproduksi bagian 24/7. Mesin dapat berjalan terus-menerus dengan sedikit atau tidak ada campur tangan manusia. Mesin juga membutuhkan lebih sedikit ruang daripada workstation atau setup pemesinan manual, jadi fasilitas dengan luas persegi tertentu dapat memiliki lebih banyak mesin yang berjalan secara bersamaan.
• Tingkat akurasi yang tinggi. Pemesinan CNC menggunakan operasi pemrograman yang sangat detail. Mesin mengikuti instruksi ini tanpa mengizinkan variasi yang tidak diinginkan atau kesalahan manusia. Bagian akan berkualitas tinggi, presisi, dan identik. Pemesinan CNC juga dapat menghasilkan bagian dengan desain yang rumit dan kompleks.
• Penyelesaian proyek yang lebih cepat. Setiap proses pemesinan CNC dimulai dengan desain CAD, jadi proses prototipe akan jauh lebih cepat. Perangkat lunak menangkap atau mencegah banyak cacat desain atau risiko potensial dengan material yang berbeda. Ketika proses prototipe dan pengujian diperpendek, produk dapat beralih dari desain ke produksi lebih cepat. Instruksi pemesinan CNC juga dapat dimodifikasi atau diganti dengan cepat, jadi ada sedikit keterlambatan antara perubahan dalam run produksi.
• Efektivitas biaya. Desain file CAD dan risiko kesalahan manufaktur yang dikurangi mengurangi biaya produksi per unit. Pemesinan CNC juga membutuhkan kurang tenaga kerja manusia, yang lebih mengurangi harga manufaktur produk.

Pemesinan CNC dari Pro-Type Manufacturing

Bagi pelanggan yang mencari solusi manufaktur lengkap, Pro-Type Industries, Incorporated menawarkan tingkat nilai dan fleksibilitas proses yang tidak terkalahkan di industri. Kami mengoperasikan fasilitas terbaru yang dilengkapi dengan beberapa sistem pemesinan CNC yang paling canggih yang tersedia.

Ini adalah sistem dengan torsi tinggi, RPM tinggi yang menyediakan presisi dan produktivitas dalam satu paket. Salah satu contoh adalah mesin freis horizontal CNC 4-axis Toyoda 550 mm kami. Sistem terbaru ini memiliki kecepatan spindra hingga 15.000 RPM yang dihasilkan melalui motor 30 HP. Dengan work cube 30 inci dan posisi 2400 inci per menit, itu dapat memproses material seperti aluminium, baja, dan plastik pada kecepatan tinggi dengan akurasi maksimum. Ini juga memungkinkan kami untuk bekerja dengan material yang sulit diproses seperti Inconel, Invar, Monel, dan berbagai superalloy.

Namun, ini hanyalah salah satu dari banyak sistem pemesinan presisi kami. Kami juga mengoperasikan empat mesin freis vertikal CNC yang dapat menampung workpiece hingga 64 inci x 32 inci x 25 inci, dua mesin horizontal dilengkapi dengan beberapa palet, dan mesin bubut CNC output tinggi dengan auto bar feed, sub-spindle, dan live tooling. Di tangan tim tukang mesin berpengalaman kami, pemesinan presisi tinggi ini dapat memberikan toleransi dalam ±0,0005 inci. Semua kemampuan dan sumber daya ini ditingkatkan dengan pembuatan tool dan fixturing secara internal, memberikan kami kontrol yang lebih besar atas produktivitas.

Melalui hampir 50 tahun kami sebagai produsen, kami telah mempelajari bahwa sedikit dari persyaratan proyek hanya terdiri dari pemesinan. Untuk menambahkan lebih banyak nilai ke tawaran layanan kami, kami juga menyediakan layanan nilai tambah seperti:

• Welding
• Etching
• Chromating
• Passivation
• Assembly lengkap
• Laporan dimensi komprehensif
• Traceabilitas material

Semua pekerjaan kami didukung oleh sistem dan budaya manajemen kualitas ISO 9001 yang kuat yang meluas ke setiap bagian organisasi kami.

Dari satu prototipe hingga order blanket volume tinggi yang meluas selama beberapa bulan atau lebih, kunci keberhasilan kami adalah kemampuan kami untuk menyediakan tingkat nilai dan kualitas yang sama terlepas dari ukuran run atau kompleksitas desain. Untuk mempelajari lebih lanjut tentang semua kemampuan manufaktur kami, atau untuk meminta penawaran, hubungi kami langsung.