Bengkel Cetak & Cetak Ahli untuk Komponen Bundar Presisi
Bagi banyak job shop di manufaktur, pekerjaan cetak dan cetak biasanya merujuk pada pembuatan bagian yang tidak simetris. Komponen lem logam memiliki berbagai bentuk, dan bagian plastik yang diinjection mold berkisar dari telepon hingga lemari komputer.
Namun, di dunia pembuatan cetak dan cetak, ada banyak bagian yang bundar. Cap, seal, gasket, untuk menyebut beberapa, adalah bagian yang memerlukan komponen cetak dan cetak yang bundar.
Banyak yang telah ditulis tentang pengolahan lubang cetak dan set cetak untuk bagian yang tidak simetris. Dalam artikel ini, fokus adalah hard turning yang diterapkan untuk membuat komponen cetak dan cetak untuk menghasilkan berbagai bagian logam dan plastik yang bundar.
Untuk mengetahui tentang nich manufaktur ini, kami mengunjungi Reliance Tool and Manufacturing (Elgin, Illinois). Ini adalah job shop berusia 50 tahun yang telah mengembangkan spesialisasi dalam hard turning dan menggunakannya untuk membuat komponen cetak dan set cetak yang menghasilkan produk bundar.
Kami berbicara dengan Dale Schrieber, manajer pabrik, untuk mengetahui bagaimana Reliance telah mendapat manfaat dari hard turning dalam proses produksinya.
Dies Progresif dan Komposit
Set cetak mencakup sejumlah komponen. Ini seringkali adalah bagian individual yang dipasang di atas dan bawah plat cetak. Desain ini memungkinkan penyesuaian pada komponen individual dari set cetak daripada pada keseluruhan unit.
Dalam die progresif, coil lem logam diumpankan di antara setengah atas dan bawah set cetak. Setiap kali press menutup, bagian lengkap dieluarkan di ujung akhir press.
Sebuah die progresif mungkin memiliki dua, empat atau bahkan 16 stasiun yang berbeda untuk menghasilkan stamping lengkap. Setelah press menyelesaikan satu stroke, coil diumpankan dari satu stasiun die ke stasiun berikutnya. Beberapa set cetak dirancang untuk stempel secara progresif bentuk datar dan kemudian lipat stamping menjadi bagian 3D. Semua ini dilakukan dalam satu press pada satu die progresif.
Die komposit berbeda dari progresif karena mereka menghasilkan stamping lengkap dengan satu stroke press. Die komposit akan membentuk, membuat lubang dan membentuk workpiece dalam satu pukulan press.
Seperti die progresif, die komposit juga dibuat dari komponen yang dipasang pada plat atas dan bawah. Itulah komponen yang Reliance produksi dan rangkai menjadi set lengkap. Untuk sebagian besar pelanggan mereka, komponen ini bundar.
Mengapa Hard Turning?
Lima tahun yang lalu, Reliance mulai bereksperimen dengan hard turning. Ide adalah untuk melengkapi operasi grinding tradisional dengan proses yang lebih fleksibel dan yang dapat memproses lebih banyak bagian di bengkel.
Sebelum menerapkan hard turning, Reliance memproduksi set cetak dan komponen cetaknya dengan cara tradisional. Mereka akan rough turn bagian meninggalkan grind stock, lalu heat treat dan finish grind.
Seperti job shop apa pun, tekanan untuk mengirimkan bagian lebih cepat mendorong sebagian besar pencarian teknologi alternatif. Persyaratan tunggal Reliance dalam melihat cara baru untuk memproduksi set cetak dan komponen cetak adalah untuk memberikan pelanggan bagian yang setidaknya sama baik atau lebih baik dari yang telah di-grind.
"Pertama-tama pendekatan kami terhadap hard turning adalah trial and error," kata Jeff Staes, yang mengembangkan proses hard turning di Reliance. "Keuntungan dibandingkan grinding segera terlihat untuk beberapa aplikasi kami."
Sebagian besar pekerjaan yang ditetapkan untuk hard turning memiliki persyaratan toleransi 0,0005 inci. Namun dengan radius sekecil 0,005 inci dan kebutuhan untuk menyatukan taper ke radius, single point turning memiliki keuntungan yang jelas dibandingkan grinding. Taper, baik ID maupun OD, yang diperlukan untuk draft angles dan geometri bagian, juga dengan mudah dihasilkan pada turning center.
"Mencoba mempertahankan radius yang kecil atau menghasilkan taper dengan grinding wheel memerlukan truing yang sering yang memperlambat proses produksi," kata Mr. Schrieber. "Finish grinding beberapa ribuan terakhir juga memakan waktu karena wheel harus di-true lebih sering. Grit yang lebih halus dari finish wheel load lebih cepat daripada roughing wheel yang membatasi laju pengolahan logam."
Apa yang Telah Pelajari
Kunci keberhasilan hard turning dimulai dengan soft turning. Mencapai permukaan yang konsisten dan akurasi dimensi pada workpiece yang diharden memerlukan jumlah stok yang tepat yang tersisa setelah rough turning sebelum heat treat blank.
Fitur geometris seperti bagian dinding tipis seringkali perlu memiliki lebih banyak stok yang tersisa untuk hard turning karena kecenderungan merusak sedikit selama heat treat. Ide adalah untuk menebalkan bagian tipis untuk memiliki cukup stok untuk mengizinkan perubahan dimensi dari heat treat.
"Heat treater kami melakukan pekerjaan yang baik untuk mempertahankan rusak ke minimum," kata Mr. Schrieber. "Mereka menggunakan papan keramik untuk workpiece bagian tipis bersama dengan teknik lain untuk mengontrol perubahan dimensi. Kami bahkan menempatkan bagian kami pada rack sebelum kami mengirimkannya untuk heat treating untuk mengontrol konsistensi."
Mempertahankan allowance stok yang sama untuk hard turning penting karena aus alat. Secara umum, proses hard turning dua langkah: satu atau lebih pass roughing diikuti oleh pass finishing. Menghilangkan jumlah stok yang paling sedikit pada pass roughing menghemat waktu produksi tetapi yang lebih penting, menghemat alat rough hard-turn. "Aus alat rough hard-turn akan mempengaruhi surface finish dan ukuran pada pass akhir," kata Mr. Staes.
Pilihan alat untuk Reliance adalah CBN (cubic boron nitride). Untuk run yang sangat pendek atau interrupted cuts, keramik digunakan, tetapi tidak tahan lama seperti CBN untuk run produksi yang lebih besar.
"CBN memiliki fleksibilitas yang hebat," kata Mr. Staes. Pemilihan insert adalah faktor pembatas namun. "Kami merancang insert dan membuatnya khusus untuk kami oleh supplier tooling kami. Kami menciptakan geometri insert lain dengan merework insert yang ada menjadi bentuk yang kami butuhkan," lanjut Mr. Staes. "Belum ada berbagai bentuk dan geometri insert untuk CBN tetapi semakin baik."
Baja Alat dalam Pemotongan
Sebagian besar bahan yang digunakan Reliance adalah baja alat A-3 dan D-2 yang diharden antara 48 dan 64 Rc. Alat pemotong insert CBN bekerja baik pada aplikasi hard turning ini.
Sementara CBN adalah bahan kedua kerasnya setelah diamond, insert yang dibuat dengan CBN dapat rapuh. Beberapa proses turning perlu dimodifikasi dari yang dianggap konvensional untuk mengizinkan kerapuhan ini.
Secara umum, sebuah insert CBN dibuat dengan brazing atau menggabungkan tepi CBN yang telah dibentuk sebelumnya ke substrate carbide. Sendi ini cenderung menjadi titik lemah untuk pemotong.
Komponen cetak dan cetak perlu memiliki akurasi dimensi yang tinggi dan surface finish yang luar biasa. Untuk mencapai tujuan ini menggunakan hard turning, Mr. Staes telah mengembangkan beberapa pedoman.
"Arah pemotongan ke dalam shoulder pada OD atau ID dapat menjadi faktor jika toleransi yang ketat pada kedalaman dan finishing dinding diperlukan," katanya. "Daripada datang ke muka dari ID atau OD, lebih baik untuk face down dinding terlebih dahulu untuk menghapus bahan berlebih. Tinggalkan antara 0,0005 dan 0,0010 inci stok untuk pass finishing.
"Setelah pass roughing selesai dan sebagian besar stok dihilangkan, pass finishing kemudian dapat dilakukan ke dinding. Menghilangkan sisa 0,0010 inci atau kurang logam memberikan tekanan alat yang lebih rendah pada insert, terutama jika geometri alat lead-angle kecil digunakan," kata Mr. Staes.
Pada operasi boring, center height dari insert adalah faktor kritis untuk berhasil memegang ukuran dan finishing. Jika bar meluluhlintar, tepi pemotong dapat jatuh di bawah garis tengah, menghasilkan umur alat yang lebih pendek dan finishing buruk. Mr. Staes merekomendasikan boring bars carbide solid untuk hard turning. "Mereka akan mengurangi masalah meluluhlintar dan memberikan kapasitas kedalaman yang lebih besar," katanya.
Pertimbangan Suhu dan Workholding
Pada saat sebuah workpiece di hard turn, nilainya telah meningkat secara signifikan. Biaya yang terkumpul mencakup material, waktu rough machining, dan heat treat. Ini bukan waktu untuk membuang bagian tersebut.
Ketika Mr. Staes mengolok bagian ini, ia suka memantau alat, terutama saat menggunakan CBN. Beberapa aplikasi dapat dipotong kering, tetapi yang lain secara buruk dipengaruhi oleh suhu tinggi dari proses pengolahan. Untuk mengontrol ini, sambil masih memungkinkan pandangan yang jelas ke zona kerja, Reliance menggunakan udara bengkel atau cold air gun untuk mempertahankan suhu bagian.
Workholding adalah pertimbangan lain untuk membuat komponen cetak dan cetak bundar. Bundaran adalah dimensi kritis untuk banyak bagian ini, yang seringkali sangat dinding tipis.
"Kami menggunakan chuck tiga-jaw manual enam inci yang dipegang oleh hydraulic chuck yang dipasang pada turning center," kata Mr. Staes. "Jaw lunak pada chuck manual di-bore pada mesin dalam 0,0005-inci konsentrisitas."
Teknik Inspeksi
Sebagian besar pekerjaan komponen cetak dan cetak yang dilakukan Reliance relatif mudah diperiksa untuk akurasi dimensi dan surface finish. Mereka memiliki semua peralatan inspeksi yang diperlukan, dokumentasi dan teknik pelacakan untuk memenuhi ANSI/ASQC Q9001-1994 dan ISO 9000.
Namun beberapa workpiece yang dihasilkan tidak mudah diukur. Reliance telah mengembangkan teknik menarik untuk memverifikasi fitur tersembunyi di IDs dan tempat lain yang sulit dijangkau pada workpiece.
"Untuk bentuk ID dan OD, kami dulu secara berkala memotong sebuah bagian menjadi dua untuk memeriksa fitur," kata Mr. Schrieber. "Sekarang kami menggunakan bahan gigi [vinyl polysilicone viskositas tinggi] untuk mengambil kesan fitur. Bahan itu kemudian diperiksa pada optical comparator. Ini adalah teknik yang berhasil baik bagi kami dan sangat akurat jika dilakukan dengan benar."
Mitra Job Shop
Reliance telah membangun reputasi yang luar biasa dalam manufaktur komponen cetak dan cetak bundar. "Banyak pelanggan terbaik kami adalah bengkel alat lainnya yang membutuhkan keahlian kami dalam memproduksi bagian bundar," kata Mr. Schrieber. "Terutama jika aplikasi yang sulit untuk di-grind datang. Kami mendapat banyak bisnis untuk hard turning."
Sebut saja mitra atau spesialisasi, bengkel yang mungkin pernah dianggap satu sama lain pesaing bekerja sama untuk mengirimkan bagian yang baik kepada pelanggan. Ini adalah tren dalam operasi bengkel kontrak yang mencerminkan realitas lingkungan manufaktur saat ini.
Bengkel seperti Reliance menyediakan layanan khusus untuk job shop lain yang membutuhkan spesialisasi tersebut. Demikian pula, ketika Reliance menghadapi masalah proses di luar kemampuannya, ia akan meminta bantuan dari bengkel lain.
Mengstandarisasi dokumentasi proses menggunakan teknik ISO 9000 dan lainnya membantu bengkel berbisnis bersama. Sangat jelas dengan meninjau dokumentasi proses jika bengkel dapat melakukan apa yang dikatakannya
dapat dilakukan.
Hasil
Reliance, seperti hampir semua job shop lainnya, berada di bawah tekanan ekstrim dari pelanggan untuk mengurangi waktu tunggu. Tekanan ini dihasilkan oleh siklus hidup produk yang singkat dan program perbaikan berkelanjutan di dalam perusahaan ini.
Selain membuat komponen set cetak dan cetak untuk bisnis lain, Reliance memiliki bisnis fabrikasi internal yang bagus. Mereka membuat banyak stamping sendiri.
"Hard turning telah membantu kami mengurangi waktu pengiriman ke pelanggan kami dari rata-rata 16 hingga 18 minggu menjadi enam," kata Mr. Schrieber. "Itu juga telah memberikan kami bisnis dari bengkel cetak dan cetak lain yang tidak memiliki keahlian turning tetapi melihat keuntungan hard turning dibandingkan grinding untuk beberapa aplikasi.
"Operasi stamping kami sendiri telah menjadi, secara efektif, situs uji coba beta untuk proses dan teknik baru. Kami mencobanya sendiri sebelum mencobanya pada aplikasi pelanggan," tambah Mr. Schrieber.
Untuk Reliance, hard turning tampaknya bekerja. Penjualan naik 44 persen, basis pelanggan berkembang, dan pertumbuhan diproyeksikan selama beberapa tahun ke depan antara 15 dan 20 persen.
