Pemotongan CNC adalah proses yang sangat penting ketika datang ke produksi komponen yang kompleks. Sebagai salah satu kemampuan di bawah payung lebar pemesinan CNC presisi, proses ini membantu membuat bagian yang presisi untuk banyak industri. Dengan berbagai macam aplikasi, teknologi ini terus berkembang dan berevolusi dengan cepat.
Jadi, kami akan meninjau secara rinci proses milling, memeriksa berbagai operasi yang terlibat dan aplikasinya. Ini akan membantu Anda memahami berbagai aspek proses dan cara mendapatkan hasil terbaik darinya. Tanpa basa-basi, mari kita mulai.
Definisi: Apa Itu Pemotongan CNC?
Pemotongan CNC adalah proses yang dikontrol komputer yang melibatkan penghapusan bagian dari benda kerja dengan alat potong. Pengaturannya dasar termasuk panggung mesin dan alat potong yang dipasang pada spindle. Benda kerja ditempatkan di atas meja kerja mesin sementara alat potong berputar untuk membentuk benda kerja.
Rotasi alat potong akan bergantung pada jenis mesin pemotongan CNC dan tingkat canggihnya. Sebagian besar bagian yang di-milling CNC dapat mencapai toleransi yang tinggi antara +/-0,001 inci hingga +/-0,005 inci. Beberapa mesin bahkan dapat mencapai toleransi hingga +/-0,0005 inci.
Dengan demikian, proses ini sangat serbaguna dan dapat bekerja dengan berbagai macam bahan, termasuk logam, plastik, kayu, dan kaca. Ini juga dapat membantu menciptakan berbagai produk kustom untuk memenuhi persyaratan unik.
Menganalisis Proses Milling: Bagaimana Cara Kerja Pemotongan CNC?
Penting untuk memberikan gambaran lengkap tentang proses milling. Ini akan membantu Anda mendapatkan gambaran lengkap tentang cara kerjanya. Secara umum, operasi pemotongan CNC terjadi dalam tiga fase:
1. Merancang File CAD
Fase pertama melibatkan pembuatan representasi virtual dari produk yang Anda inginkan menggunakan perangkat lunak CAD. Anda dapat menggunakan berbagai program CAD-CAM untuk mengembangkan G-code yang diperlukan untuk pemesinan. Penting untuk menterjemahkan desain CAD menjadi bahasa pemrograman CNC karena itulah yang akan dipahami oleh mesin.
Anda dapat memeriksa dan mengubah kode untuk memenuhi kemampuan mesin. Perangkat lunak juga memungkinkan insinyur manufaktur untuk mensimulasikan seluruh proses milling. Sebagai hasilnya, mereka dapat memeriksa kesalahan desain dan menghindari membuat model yang terlalu kompleks untuk dipesenini.
Operator juga memerlukan gambar teknik yang berisi informasi seperti:
- Dimensi dan fitur penting dari bagian
- Toleransi
- Garis konstruksi
- Indikasi benang
- Preferensi finishing
2. Menyiapkan Mesin Milling
Meskipun mesin milling CNC secara otomatis memotong benda kerja, beberapa aspek proses memerlukan operator mesin. Misalnya, operator harus memasang benda kerja di atas worktable dan memasang alat potong pada spindle.
Mesin milling modern memiliki kemampuan live tooling. Oleh karena itu, mereka memiliki kemampuan untuk mengubah alat selama proses milling. Ini mengurangi jumlah henti yang akan terjadi selama operasi. Namun, masih ada kebutuhan untuk pengaturan awal dan pemeriksaan program sebelum memulai proses.
3. Memproduksi Komponen
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pemotongan CNC menggunakan alat berputar yang memotong chip saat kontaknya dengan benda kerja. Rotasi berkelanjutan alat memberikan bentuk yang diinginkan. Proses ini mungkin terdiri dari berbagai operasi tergantung pada jenis bahan baku dan bentuk akhir produk yang diinginkan.
Beberapa operasi pertama menggunakan alat yang lebih besar untuk mengukir bahan dan mendapatkan bentuk mendekati. Kemudian, perubahan alat akan membantu membuat bagian yang dipesenini dengan lebih akurat. Pemesinan presisi CNC dicapai di tahap terakhir, yang melibatkan tingkat kekasaran permukaan dan toleransi rekayasa yang tak tertandingi.
Berbagai Operasi Pemotongan CNC
Sebuah center pemotongan CNC dapat memproduksi berbagai fitur kompleks dengan akurasi tinggi. Fitur-fitur ini meliputi benang, chamfer, slot, dll. Namun, menciptakan fitur-fitur ini memerlukan berbagai operasi milling seperti:
Plain Milling
Ini juga dikenal sebagai surface milling, operasi ini menggunakan mill horizontal. Dengan demikian, alat potong memiliki sumbu rotasi yang paralel dengan meja kerja. Plain milling menggunakan berbagai cutter dengan bentuk dan orientasi yang berbeda berdasarkan hasil yang diinginkan. Kombinasi cutter yang lebar (dengan laju feed yang cepat) dan gigi pemotongan yang halus (dengan kecepatan pemotongan yang lebih cepat) adalah pilihan yang hemat biaya. Ini juga memastikan finishing permukaan yang lebih baik dan produk akhir berkualitas tinggi.
Face Milling
Jenis milling ini menggunakan alat potong dengan gigi di sisi dan ujung. Gigi sisi melakukan sebagian besar pekerjaan pemotongan, dengan gigi lain di ujung membantu finishing permukaan. Face milling biasanya dilakukan setelah surface milling karena dapat menciptakan kontur yang rumit dan memberikan finishing berkualitas tinggi.
Angular Milling
Ini adalah salah satu operasi milling terbaik untuk membuat gerong, chamfer, slot, dan fitur rumit lainnya. Mill 3-axis tradisional menggunakan berbagai cutter — dovetail cutters untuk gerong bercengkeram atau conical cutting heads untuk menghasilkan chamfer. Sumbu cutter seringkali tegak lurus atau sejajar dengan permukaan pemotongan.
Form Milling
Operasi milling ini menggunakan tooling khusus untuk membuat kontur yang lebih kompleks. Cutter cekung dan konveks adalah yang paling umum di sini. Mereka membantu menciptakan kontur permukaan, tepi bundar, dan lubang bundar dalam satu pemotongan saja.
Operasi Milling Lainnya
Selain operasi milling yang disebutkan di atas, mesin milling CNC dapat menyelesaikan berbagai jenis operasi milling spesialis lainnya seperti:
Profile milling: Di sini, alat menciptakan jalur pemotongan di sepanjang permukaan bercengkeram atau vertikal pada bar stok. Proses ini menggunakan alat profile milling yang mungkin paralel atau tegak lurus terhadap permukaan benda kerja.
Gang milling: Ini adalah subkategori dari form milling yang menggunakan beberapa cutter untuk membuat pola secara bersamaan. Cutter biasanya memiliki bentuk, ukuran, atau lebar yang bervariasi. Mereka dapat melakukan operasi yang sama atau berbeda untuk menciptakan fitur yang lebih kompleks atau bagian yang rumit dalam waktu yang lebih singkat.
Straddle milling: Operasi milling ini memungkinkan alat mesin untuk bekerja pada dua atau lebih benda kerja paralel dengan satu pemotongan. Dua cutter disusun di setiap sisi benda kerja untuk memotong kedua sisi di mesin arbor yang sama.
Kelebihan dan Kekurangan Pemotongan CNC dalam Pembuatan Bagian
Proses pemotongan CNC sangat penting untuk berbagai proses industri karena keuntungannya. Namun, ada kekurangan yang perlu diperhatikan. Berikut beberapa manfaat dan kerugian dari teknik manufaktur ini.
Kelebihan Pemotongan CNC
Akurasi dan Presisi
Alam operasi pemotongan CNC meninggalkan ruang yang sangat kecil untuk kesalahan, sehingga memastikan akurasi dan presisi yang lebih tinggi. Teknik ini dapat memproduksi bagian yang memenuhi spesifikasi teknis yang tepat dan persyaratan toleransi.
Sebagian besar bagian yang di-milling CNC dapat mencapai toleransi yang tinggi antara +/- 0,001 inci hingga +/- 0,005 inci, sementara beberapa bisa hingga +/-0,0005 inci. Otomatisasi proses juga membatasi kesalahan manusia. Bahkan jika Anda memerlukan perlakuan permukaan, micro-milling memungkinkan penghapusan ketebalan tertentu untuk mencegah mempengaruhi dimensi bagian.
Efisiensi dan Repeatabilitas
Centers pemotongan CNC menawarkan output produksi yang tinggi karena otomatisasi yang terlibat. Mesin milling canggih dapat memproduksi bagian lebih cepat dengan kualitas dan finishing yang lebih konsisten.
Kompatibilitas Bahan yang Luas
Proses ini cocok untuk berbagai macam bahan, termasuk logam, plastik, kaca, dan kayu. Ini lebih meningkatkan serbaguna dan membuatnya sempurna untuk berbagai aplikasi.
Kurang Intensif Tenaga Kerja
Otomatisasi dan output tinggi dari mesin pemotongan CNC secara signifikan mengurangi tenaga kerja yang digunakan untuk proses ini. Mesin ini juga memungkinkan live tooling, memastikan perubahan alat tanpa menghentikan operasi. Sangat sedikit operator yang diperlukan untuk proses ini.
Hemat Biaya
Mesin pemotongan CNC memproduksi produk kompleks lebih cepat dan lebih akurat. Ini mengurangi waktu yang dihabiskan di tahap produksi. Selain itu, kebutuhan tenaga kerja yang lebih rendah mengurangi biaya proses lebih lanjut.
Kekurangan Pemotongan CNC
Biaya Mesin Tinggi
Biaya investasi awal untuk mesin pemotongan CNC lebih tinggi daripada peralatan manual tradisional. Ini dapat meningkatkan biaya manufaktur keseluruhan.
Memerlukan Pelatihan Intensif bagi Operator
Bukan siapa pun dapat mengoperasikan mesin pemotongan CNC. Dari desainer, programmer, hingga operator mesin, diperlukan pelatihan yang memadai untuk mendapatkan hasil terbaik dari proses ini.
Tingkat Perawatan yang Tinggi
Mesin milling harus dirawat secara teratur untuk memastikan berfungsi dengan baik dan meningkatkan umur alat. Ini meningkatkan waktu henti menggunakan mesin milling.
Bahan Umum untuk Operasi Pemotongan CNC
Pemotongan CNC bekerja pada berbagai macam bahan. Pilihan bahan Anda akan tergantung pada persyaratan dan spesifikasi aplikasi Anda. Bahan yang paling umum meliputi:
Bahan Logam untuk Milling
- Logam campuran aluminium
- Baja tahan karat
- Baja ringan
- Baja alat
- Kuningan
- Logam campuran tembaga
- Logam campuran titanium
Bahan Plastik untuk Milling
- POM
- ABS
- Nylon
- Polycarbonate
- PEEK
- PTFE (Teflon)
- Polyethylene
- PMMA (Akrilik)
- HDPE
- PVC
- Polypropylene
Empat Klasifikasi Mesin Milling
Banyak mesin milling tersedia di pasar saat ini, dengan berbagai cara untuk mengklasifikasikannya. Sementara dasar tetap sama, beberapa modifikasi membuat setiap mill unik.
Kategori mesin milling yang tersedia adalah:
1. Bed-type Milling Machines
Desainnya mencakup meja mesin standar yang panjang yang memungkinkan pemasangan banyak benda kerja. Ini mengurangi waktu tidak produktif dan meningkatkan efisiensi. Meja kerja dilekatkan pada meja mesin dan dapat bergerak ke dua arah. Orientasi mills ini memungkinkan kepala spindle untuk bergerak secara aksial, menentukan kedalaman pemotongan.
Ada bed-type milling machines vertikal, horizontal, dan universal. Yang paling umum adalah CNC universal milling machine, yang memberikan lebih banyak fleksibilitas. Menggunakan dua mesin stand untuk mills ini akan membantu meningkatkan produktivitas. Ini memungkinkan operator untuk memasang satu bagian besar atau beberapa bagian di atas meja kerja untuk pemrosesan bersamaan.
2. Knee-type Milling Machines
Mesin ini membantu memproduksi komponen kecil hingga menengah. Namun, mereka memberikan stabilitas yang lebih rendah daripada bed-type machines. Knee-type mills tradisional adalah opsi yang bagus untuk membuat komponen satu kali produksi untuk tugas persiapan, pekerjaan pemeliharaan, dll.
Produsen biasanya menggunakannya untuk menyiapkan benda kerja untuk pemurnian lebih lanjut di stasiun CNC. Kepala pemotong bergerak hanya ke satu arah, membatasi kemungkinan kecelakaan. Namun, knee-type mills memerlukan pergantian alat secara manual setelah setiap operasi. Ini membuat proses relatif lambat.
3. Ram-type Milling Machines
Mills ini memiliki kepala pemotong yang dipasang pada ram yang geser ke depan dan belakang. Akibatnya, alat dapat dengan mudah bergerak di dua sumbu – X dan Y. Tersedia opsi vertikal dan horizontal, dan mereka sering memungkinkan swiveling dari kepala pemotong.
4. Planer-type Milling Machines
Mesin milling ini cukup mirip dengan bed-type mills. Mereka menggunakan meja kerja yang lebih besar, dan spindle mereka dapat bergerak ke tiga arah. Namun, planer-type mills dapat menampung lebih banyak alat pada saat yang sama. Mereka dapat menampung hingga empat alat sekaligus. Ini meningkatkan fleksibilitas dan efisiensi mereka sambil mengurangi kebutuhan untuk mengubah alat selama proses milling.
Berbagai Jenis Mesin Milling CNC
Ada tiga jenis utama mesin milling CNC yang digunakan oleh perusahaan manufaktur. Mereka adalah:
Vertical Milling Machines
Alat ini memiliki sumbu vertikal, menjadikannya lebih cocok untuk end milling. Mesin memiliki kepala pemotong di ujung ram sementara spindlenya dilekatkan di ujung. Vertical milling machines modern dapat memutar bagian untuk akses yang lebih baik dan operasi yang lebih cepat. Mereka juga memungkinkan otomatisasi gerakan untuk lebih banyak presisi dan repeatabilitas.
Vertical milling machines jauh lebih murah daripada sekutu horizontal mereka. Mereka juga lebih kecil, membutuhkan ruang lebih sedikit di bengkel mesin CNC.
Horizontal Milling Machines
Berbeda dengan vertical mills, mesin ini memiliki sumbu yang terletak secara horizontal. Alat potong dilekatkan pada arbor, dan alat dapat dengan mudah diganti dengan menghapus spasi dan braket arbor. Horizontal milling machines dapat memiliki beberapa spindle dengan banyak alat untuk pemrosesan yang lebih cepat. Selain itu, meja dan alat dapat bergerak ke arah yang berbeda.
Jenis mesin milling CNC ini dapat memproduksi bagian yang lebih kompleks dengan lebih sedikit operasi. Mereka jauh lebih cepat dan memberikan finishing permukaan yang lebih baik.
Multi-axis Milling Machines
Mesin ini dapat bergerak di sepanjang berbagai sumbu dan memotong di sudut yang berbeda. Multi-axis milling machines dapat:
3-axis Mills
3-axis vertical mills memungkinkan meja untuk bergerak di arah X dan Y. Dengan mesin ini, benda kerja dapat diposisikan relatif terhadap alat potong. Operator kemudian dapat menambahkan sumbu Z dengan menurunkan alat potong. Alat CNC memastikan gerakan simultan dari tiga sumbu, menawarkan fleksibilitas yang diperlukan untuk kebutuhan Anda.
4-axis Mills
Mills ini memiliki ketiga sumbu, seperti yang disebutkan di atas. Namun satu sumbu lain datang di sini — sumbu A. Penambahan sumbu lain memungkinkan meja untuk berputar di sekitar sumbu X. Ini memberikan ruang untuk face milling tanpa mereposisi benda kerja.
5-axis Mills
Semua yang benar untuk 4-axis mills berlaku di sini, tetapi dengan penambahan sumbu B. Penambahan ini membantu meja berputar di sekitar sumbu Y. 5-axis CNC milling machines lebih mahal daripada opsi di atas, tetapi mereka memungkinkan produksi bagian kompleks dalam satu operasi. Mereka tidak memerlukan pengaturan tambahan dan kompatibel dengan live tooling.
6-axis Mills
6-axis milling machines belum standar karena biaya yang tinggi. Mereka memiliki meja kerja diam dengan kebebasan gerakan penuh untuk kepala pemotong. Artinya, kepala dapat bergerak di dan di sekitar sumbu X-, Y-, dan Z-axis.
Komponen Sebuah Mesin Milling CNC
Di sini, kami akan menganalisis komponen yang membentuk mesin milling CNC. Meskipun mills baru sedikit kompleks, kami akan tetap pada milling centers tradisional untuk memberikan gambaran yang tepat. Komponen penting mesin milling adalah:
1. Frame
Struktur utama ini mendukung mesin dan memberikan kekakuan dan stabilitas. Ini memiliki basis dan kolom yang dapat dilepas. Mesin headstock adalah bagian penting dari frame untuk memasang spindle utama, mencegah getaran atau chattering selama operasi mesin. Ini mencegah kesalahan pemesinan dan memperpanjang umur alat potong.
2. CNC Control Panel
Anda dapat merujuk ini sebagai “sistem saraf” dari milling centers. Ini terdiri dari berbagai elektronik yang diperlukan untuk mengontrol berbagai tindakan pemotongan menggunakan fungsi pemrograman. Komponen utama dari control panel adalah CNC monitor dan tombol pemrograman. Sebagian besar CNC mills memiliki control panel yang mudah diakses untuk pemesinan yang lebih mudah.
3. Axes
Mesin milling CNC memiliki sumbu X, Y, dan Z. Tergantung pada konfigurasi, mereka juga datang dengan sumbu rotasi tambahan (A, B, dan C). Mereka sering diprogram dengan G-code di CNC controller.
4. Column
Komponen mesin ini menawarkan struktur dan dukungan untuk komponen lain dari mill. Ini datang dengan basis yang dipasang dan mungkin mencakup komponen internal yang membantu operasi milling CNC. Fitur internal tersebut mencakup reservoirs coolant dan oil.
5. Worktable
Komponen ini adalah basis padat yang memungkinkan pemasangan benda kerja. Dengan kata lain, itu memegang bar stok, vice, atau fixture di tempat. Tergantung pada mesin milling yang digunakan, komponen dapat disesuaikan secara vertikal, horizontal, atau keduanya. Sebagian besar worktables menggunakan T-slots untuk memastikan clamping benda kerja yang mudah.
6. Spindle
Spindle terdiri dari bagian kerucut untuk memosisikan penahan alat. Ini juga memiliki assembly berputar dan shaft untuk memasang alat potong. Tergantung pada jenis mesin milling, spindle dapat diposisikan secara horizontal atau vertikal.
7. Arbor
Ini adalah komponen shaft yang dipasang di spindles dari horizontal milling machines. Mereka memungkinkan pemasangan banyak mesin alat. Arbors tersedia dalam berbagai panjang dan diameter berdasarkan spesifikasi yang diperlukan.
8. Ram
Anda biasanya akan menemukan komponen mesin ini di vertical milling machines. Biasanya dilekatkan pada kolom yang mendukung spindle. Operator dapat menyesuaikan ram untuk mengambil posisi yang berbeda selama proses milling.
9. Machine Tool
Ini adalah komponen yang melakukan penghapusan bahan. Ada beberapa alat yang tersedia untuk milling tergantung pada spesifikasi milling. Mereka bervariasi berdasarkan susunan, jumlah, spasi gigi, diameter, panjang, dan geometri.
Berapa Biaya Mesin Milling?
Biaya mesin milling adalah salah satu faktor yang mempengaruhi biaya pemesinan CNC. Namun, biaya ini bervariasi tergantung pada tingkat canggih mesin. Misalnya, entry-level atau toolroom 3-axis vertical milling machines berbiaya antara $50K hingga $80K. Sebaliknya, entry-level 5-axis milling machines berbiaya antara $100K hingga $400K.
Demikian pula, production-level 3-axis vertical mills berbiaya antara $150K hingga $300K, sementara production-level 5-axis mill melebihi $500K. Ini adalah perkiraan kasar yang akan tergantung pada faktor-faktor seperti:
- Bobot dan ukuran Mesin (diukur dalam X/Y/Z travel)
- Konfigurasi mesin (3, 4, 5, atau 6-axis)
- Kecepatan mesin
- Daya
- Opsi lain yang tersedia, misalnya, tekanan coolant, chip conveyor, automatic tool changer, robotic part loader, dll.
Industri Mana yang Menggunakan Pemotongan CNC untuk Aplikasi Mereka?
Banyak industri menikmati keuntungan dan berbagai aplikasi pemotongan CNC. Berikut beberapa aplikasi industri:
Industri Penerbangan
Proses milling juga cocok untuk membuat bagian penerbangan dengan bahan seperti aluminium dan titanium. Bahan-bahan ini awet dan ringan, dan memastikan pemesinan yang akurat dari komponen yang diinginkan.
Industri Otomotif
Produk yang dibuat untuk industri otomotif harus efisien dan presisi. Jadi, pemotongan CNC cocok untuk memproduksi panel interior, poros sumbu daya, silinder kepala, gearbox, bagian pengap, komponen suspensi, dll.
Industri Medis
Alat medis dan bedah sering memiliki desain unik yang memerlukan presisi optimal. Ini membuat pemotongan CNC salah satu metode terbaik untuk menciptakan komponen semacam itu. Dengan cara ini, desain tetap dipertahankan dengan efisiensi dan produktivitas yang ditingkatkan.
Consumer Products
Operasi pemotongan CNC juga membantu memproduksi komponen untuk keperluan umum. Item ini meliputi baut dan dadu, gigi roda dan poros, flanges, dll. Proses ini cocok untuk produksi skala kecil dan besar.
Kesimpulan
Pemotongan CNC cocok untuk beberapa aplikasi berkualitas tinggi, terlepas dari kompleksitas. Proses manufaktur hemat biaya ini juga menghemat banyak waktu, memastikan efisiensi operasional dan produk lebih cepat ke pasar.
Kami telah merinci dasar-dasar pemotongan CNC, berbagai operasi yang terlibat, aplikasi, dan faktor yang mempengaruhi biayanya. Hubungi WayKen hari ini jika Anda tidak yakin apakah proses ini adalah solusi optimal untuk aplikasi Anda. Kami selalu siap membantu.
FAQ
Apa perbedaan antara pemotongan CNC dan pemutaran?
Perbedaannya terletak pada cara operasi. Pemotongan CNC melibatkan memegang benda kerja di tempat sementara alat potong berputar untuk membentuk bagian. Di sisi lain, Definisi pemutaran CNC menggunakan alat potong yang diam dan benda kerja yang berputar.
Produk apa yang dapat Anda buat dengan mesin pemotongan CNC?
Mesin milling dapat membuat produk apa pun selama dapat dirancang. Anda dapat mendapatkan bagian reguler dan kustom, terlepas dari kompleksitas geometrinya.
Berapa biaya pemotongan CNC?
Beberapa faktor mempengaruhi biaya pemotongan CNC, termasuk bahan baku, desain bagian, jenis mesin milling, volume produksi, dan pemrosesan pasca. Setiap elemen memainkan peran unik dalam menentukan biaya proyek pemotongan CNC Anda.
