Maksimalkan Efisiensi CNC untuk Bagian Rongga yang Dalam dan Sempit:Tips Ahli

Bagian rongga yang dalam, terutama yang memiliki geometri internal yang sempit, adalah salah satu tugas paling menantang dalam penggilingan CNC. Masalah yang umum terjadi adalah alat yang terlalu menggantung, evakuasi chip yang buruk, dan pendinginan yang tidak memadai. Masalah ini dapat mengurangi masa pakai alat, menurunkan kualitas permukaan, dan menurunkan efisiensi produksi.

Pertimbangan Utama untuk Pemesinan CNC pada Rongga Dalam dan Sempit

Saat mengerjakan rongga yang dalam dan sempit, faktor-faktor berikut memerlukan perhatian khusus:

• Deformasi Alat :Perkakas yang lebih panjang lebih rentan terhadap tekukan, sehingga memengaruhi keakuratan dimensi dan penyelesaian permukaan.
• Evakuasi Chip :Keripik cenderung menumpuk di dasar rongga yang dalam, sehingga meningkatkan risiko kerusakan alat atau kerusakan dinding.
• Getaran :Alat yang terlalu menggantung dan kurangnya dukungan dapat menyebabkan getaran, sehingga mengurangi akurasi dan memperpendek umur alat.
• Rasio Kedalaman terhadap Lebar :Menjaga rasio kedalaman dan lebar rongga antara 3:1 dan 4:1 membantu mengurangi ketidakstabilan pemesinan.
• Rasio Radius Kedalaman terhadap Fillet :Jika perbandingan kedalaman rongga dengan jari-jari fillet sudut mencapai 10:1, struktur tersebut dapat dianggap rongga dalam. Semakin besar perbandingannya maka semakin panjang pula alat potong yang dibutuhkan. Jadi ini adalah indikator utama kesulitan pemesinan.

Pemesinan Rongga Dalam Aluminium

Artikel ini akan memberikan analisis rinci tentang solusi praktis untuk bagian rongga dalam. Ini didasarkan pada proyek rongga aluminium asli yang menampilkan struktur rongga ultra-dalam dan sempit dengan kedalaman 113 mm, lebar minimum 14,5 mm, dan radius fillet internal 6 mm di sudut-sudutnya.

Ikhtisar Bagian

• Bahan:AL7075-T6
• Dimensi:175,2 × 103 × 122,65 mm
• Fitur:Rongga internal yang dalam dengan dimensi maksimum 146,2 × 83 mm. Bagian tersempit berukuran 14,5 × 14 mm. Semua jari-jari sudut internal adalah 6 mm, dengan kedalaman 113 mm. Rasio kedalaman dan radius yang dihasilkan sebesar 19:1 mengklasifikasikan tempat ini sebagai rongga yang sangat dalam.

Tantangan Utama

• Pahat berukuran ∅12 mm memerlukan overhang lebih dari 115 mm, sehingga kekakuannya tidak mencukupi (kedalaman pahat melebihi 5 kali diameternya).
• Kepingan aluminium terakumulasi lebih cepat daripada pelepasannya, sehingga membungkus alat dan meningkatkan risiko kegagalan.
• Dinding bagian dalam harus memenuhi persyaratan kekasaran permukaan yang ketat yaitu Ra ≤ 0,8 µm.
• Ketegak lurusan dinding rongga internal sangat menuntut (diperlukan tegak lurus 0,1 mm).

Bagaimana Mengoptimalkan Strategi Proses?

Strategi berikut digunakan untuk meningkatkan stabilitas alat, evakuasi chip, dan efisiensi roughing secara keseluruhan.

1. Optimalkan Strategi Masuk Alat

Sebelum melakukan pekerjaan seadanya, lakukan pra-pengeboran lubang pilot untuk mengurangi beban pemotongan selama masuknya alat dan untuk membantu evakuasi serpihan.

Dalam hal ini, dua lubang tembus ∅22 mm dibor di bagian bawah rongga. Lubang-lubang ini menjadi titik masuk untuk perkakas roughing dan saluran untuk pelepasan chip. Alat roughing dimasukkan secara vertikal sepanjang sumbu Z melalui lubang-lubang, kemudian dilakukan milling pada bidang XY.

Pendekatan ini menghindari “kekuatan tumbukan” besar yang biasanya ditemui saat pahat terjun langsung ke material stok di sepanjang sumbu Z. Ini adalah masalah yang sangat bermasalah pada pengasaran slot rongga.

2. Pemesinan Kasar Berbasis Tahap

Strategi roughing tiga tahap digunakan:

Tahap 1:Pengerasan Dinamis Efisiensi Tinggi

Pabrik akhir bergelombang tiga seruling karbida padat berukuran ∅18 mm (panjang total 100 mm, proyeksi 70 mm, kedalaman 0–65 mm) digunakan. Pengerasan kasar dinamis adaptif diterapkan (S4000/F1800, kedalaman 25 mm, lebar 1,8 mm) untuk memaksimalkan efisiensi pengasaran.

Tahap 2:Pengerasan Dalam yang Stabil dengan Pemotong Sisipan

Pemotong sisipan anti-getaran diperpanjang ∅20 mm (panjang keseluruhan 200 mm, panjang overhang 130 mm, kedalaman pemesinan 65–113 mm) digunakan untuk pengerjaan seadanya bertahap (S2800/F2000, kedalaman pemotongan 0,5 mm, lebar pemotongan 14 mm), bertujuan untuk pengerjaan kasar yang stabil dan aman hingga ke bagian bawah rongga.

Tahap 3:Penyempurnaan Sudut untuk Tunjangan Penyelesaian Seragam

Pengerasan kasar sekunder menggunakan end mill tungsten karbida padat berukuran ∅12 mm (panjang keseluruhan:200 mm; overhang:125 mm; kedalaman pemesinan:0–113 mm) pada S3000/F1500 dengan kedalaman pemotongan 0,35 mm. Tujuannya adalah untuk menghilangkan radius sudut besar yang ditinggalkan oleh alat roughing berdiameter besar sebelumnya, sehingga semua permukaan dinding rongga internal memiliki kelonggaran penyelesaian yang seragam sebesar 0,2 mm.

3. Pilih Material dan Geometri Alat yang Sesuai

Pemilihan tool dan strategi roughing sangat penting untuk pemesinan rongga dalam yang stabil. Dalam hal ini, sisipan karbida tipe YW mengungguli sisipan tipe YG dan YT dalam hal pembuangan panas dan kinerja anti-adhesi.

Mengoptimalkan Jalur Alat Penyelesaian

Tabel di bawah menunjukkan dua jenis jalur pahat finishing:

Kiri:Penyelesaian Lapis demi Lapis

Di sebelah kiri adalah metode penyelesaian lapis demi lapis, di mana setelah menyelesaikan setiap lapisan, pahat berpindah ke tingkat berikutnya melalui jalur masuk dan keluar tambahan. Keuntungan metode ini adalah “efisiensinya yang tinggi”, namun kelemahannya adalah tanda masuk dan keluar yang terlihat pada benda kerja.

Karena overhang pahat yang besar, defleksi pada ujung dan akar pahat tidak konsisten, sehingga menghasilkan bentuk kerucut setelah diputar. Hal ini menyebabkan tanda lapisan yang terlihat jelas pada dinding bagian dalam setelah penyelesaian akhir, serta lancip yang tidak memenuhi persyaratan tegak lurus 0,1.

Kanan:Jalur Alat yang Dioptimalkan (Pemesinan Spiral Sekali Jalan)

Di sebelah kanan, jalur pahat yang dioptimalkan menggunakan teknik pemotongan kontinu satu lintasan (satu kali masuk dan keluar selama proses). Jalur alat berputar ke bawah dari awal hingga akhir. Meskipun masalah defleksi pahat masih ada, teknik satu lintasan spiral memastikan ujung pahat mempertahankan kondisi pemotongan beban rendah yang konsisten dengan kecepatan yang seragam.

Akibatnya, dampak defleksi pahat tidak bervariasi menurut kedalaman pemesinan. Hal ini memungkinkan dinding bagian dalam benda kerja mencapai permukaan akhir yang seragam dari atas ke bawah, sekaligus memenuhi persyaratan tegak lurus gambar.

Sistem Pendingin Tekanan Tinggi Saluran Ganda

Bahkan dengan lubang evakuasi serpihan yang telah dibor sebelumnya, serpihan aluminium dihasilkan dengan cepat selama pengasaran. Pendinginan terus menerus sangat penting. Tidak hanya untuk mendinginkan alat tetapi juga untuk membuang chip secara real time.

Sistem cairan pendingin bertekanan tinggi dua saluran, dengan saluran keluar vertikal dan samping, digunakan untuk memastikan pelepasan chip yang andal.

(Catatan:Pada gambar, cairan pendingin bertekanan tinggi dari outlet vertikal tidak diaktifkan.)

Hasil Akhir dan Ringkasan

Melalui penggunaan peralatan standar berkinerja tinggi dan optimalisasi proses, kami mencapai:

• Pengurangan waktu siklus terukur per benda kerja sebesar 42%
• Peningkatan masa pakai alat sebesar 125%
• Kekasaran permukaan yang konsisten (Ra ≤ 0,8 µm)
• Vertikalitas (≤ 0,1 mm)

Poin Penting

• Strategi jalur alat sama pentingnya dengan pemilihan alat.
• Pengerasan kasar yang tersegmentasi mengurangi getaran pada alat yang digantung terlalu lama.
• Penyelesaian satu langkah spiral menghindari ketidakstabilan yang disebabkan oleh alat yang terlalu menggantung.

Proyek ini menjelaskan bahwa pemesinan rongga dalam tidak memerlukan alat atau mesin khusus. Dengan perencanaan yang cermat, pengurutan yang tepat, dan kontrol proses yang ketat, hasil berkualitas tinggi dapat dicapai dengan menggunakan penyiapan standar.

Butuh bantuan untuk mengoptimalkan proyek pemesinan rongga dalam berikutnya? Hubungi WayKen untuk dukungan ahli.