Mengubah Adalah Opsional

Sekali waktu, mesin bubut bagian bulat. Mereka masih melakukan ini.

Namun, pembuat peralatan mesin menyadari bahwa bagian yang diputar sering kali membutuhkan setidaknya beberapa pekerjaan penggilingan atau pengeboran juga. Dengan bagian yang sudah ditahan di mesin bubut, dan dengan mesin bubut CNC yang sudah mampu melakukan gerakan yang dapat memberi makan alat putar secara efektif, adalah logis untuk meningkatkan kemampuan mesin bubut dengan menambahkan spindel ekstra untuk pekerjaan alat putar. Yang dulunya merupakan mesin pembubut khusus menjadi mesin penggilingan dan pengeboran juga.

Faktanya, alat berat yang paling efektif dalam mengoordinasikan pembubutan, penggilingan, dan pengeboran semua dalam satu pengaturan menjadi pusat pemotongan logam yang fleksibel, satu atap, multioperasi. Dengan semua permesinan yang bisa mereka lakukan, akan logis untuk mengganti nama mereka menjadi “pusat permesinan”, jika saja nama itu belum diambil. Mesin bubut bar-fed yang memiliki kemampuan alat putar dan subspindel yang berlawanan dengan spindel utama dapat mengumpankan stok mentah di satu ujung, dan mengerjakan semua permukaan dan fitur bagian yang rumit tanpa operator harus campur tangan. Terlebih lagi, itu dapat terus menghasilkan potongan demi potongan selama bilahnya bertahan. Banyak toko sekarang membuat mesin dengan cara ini. Salah satu pabrikan yang sangat berpengalaman dalam pengerjaan mesin dengan cara ini adalah Jesel Valvetrain Innovation.

Jesel, yang berkantor pusat di Lakewood, New Jersey, membuat komponen valvetrain yang disesuaikan dengan aplikasi mobil balap yang menuntut. Komponen yang mungkin dicap untuk mesin mobil biasa dikerjakan dari baja padat di Jesel. Empat belas tahun yang lalu, perusahaan tersebut adalah pengguna awal mesin bubut CNC model DL-15 Mori Seiki dengan kemampuan alat langsung. Selama bertahun-tahun, mesin telah berevolusi dan toko terus belajar bagaimana menerapkannya dengan lebih efektif. Sekarang, area manufaktur di pabrik ini mencakup 11 mesin turn-mill CNC, yang sebagian besar adalah mesin model DL-150—versi mesin yang lebih canggih yang pertama kali digunakan pabrik.

Bagian yang baru-baru ini diperkenalkan perusahaan menggambarkan seberapa jauh pemikiran pabrik ini terkait dengan mesin ini. Bagian ini merupakan sesuatu yang penting tidak hanya untuk pabrik itu sendiri, tetapi juga untuk evolusi mesin bubut perkakas hidup secara umum. Bagian tersebut, pengikut cam overhead, memiliki bentuk berbentuk kotak yang samar-samar menunjukkan dua koma atau dua telinga yang dijembatani bersama. Awalnya, pabrik mengasumsikan bagian ini akan dikerjakan dalam lima pengaturan di pusat permesinan. Mengingat nilai bagian dan volume yang akan dijalankan, proses seperti itu dapat dengan mudah dibenarkan. Namun, Ray Frattone Sr., direktur manufaktur perusahaan, menyarankan pendekatan yang berbeda. Bagian dari peran Mr. Frattone adalah menemukan cara baru untuk memproduksi suku cadang katalog perusahaan dengan lebih hemat biaya. Dalam melakukannya, ia telah bekerja secara ekstensif dengan peralatan turn-mill. Pengikut cam cukup kompak sehingga bisa dikerjakan dari batangan padat, ia menyadari. Secara khusus, itu bisa dikerjakan dari barstock baja paduan 4140 berdiameter 1,125 inci. Memasukkan stok ini melalui pengumpan batang LNS mesin Mori Seiki tidak hanya akan memungkinkan bagian tersebut dikerjakan secara lengkap, tetapi juga memungkinkan serangkaian bagian untuk dikerjakan tanpa perhatian.

Insinyur manufaktur Mark Cubedge mengerjakan proses untuk bagian ini. Dia menemukan, memang, ada kapasitas yang cukup pada dua menara 12 posisi DL-150 untuk mengakomodasi semua alat penggilingan dan pengeboran yang diperlukan untuk mengerjakan bagian tersebut dengan cara ini. Singkatnya, ada cukup posisi pahat untuk menyelesaikan bagian mesin. Penyiapan untuk bagian ini mencakup pahat potong untuk memisahkan bagian dari batang, tetapi selain itu, setiap posisi pahat yang digunakan untuk mengerjakan bagian ini memegang spindel pahat putar.

Pemikiran Jesel tentang mesin bubut alat langsung telah membuat perjalanan yang lengkap. Mesin-mesin ini sekarang digunakan dan dihargai di pabrik ini bukan sebagai mesin bubut dengan beberapa kemampuan ekstra, melainkan sebagai pusat produksi dengan konfigurasi tunggal. Seperti yang diilustrasikan oleh bagian cam follower, mesin ini memberikan nilai pada proses bahkan ketika geometri bagian sangat jauh dari putaran sehingga pada dasarnya tidak diperlukan pekerjaan bubut tradisional.

Trade-Off

Dua nomor bagian pengikut cam dikerjakan pada DL-150. Yang lebih besar dari dua bagian berukuran sekitar 0,75 kali 0,8 kali 2,5 inci. Tanpa perlakuan panas dan pengasahan, semua manufaktur dilakukan pada mesin ini, dalam satu siklus yang membutuhkan waktu kurang dari 10 menit.

Baik spindel utama dan subspindel bekerja secara bersamaan selama siklus ini. Spindel utama memegang bagian untuk penggilingan kasar, penggilingan akhir dan pengeboran. Subspindle kemudian mengambil bagian untuk menyelesaikan penggilingan formulir dan juga melakukan beberapa slotting, sementara spindel utama mulai mengerjakan bagian berikutnya. Penggunaan istilah "spindel" dalam konteks ini agak tidak akurat, tentu saja, karena spindel digunakan sebagai sumbu putar dalam proses ini alih-alih memutar bagian untuk berputar. Mengingat cara mesin digunakan, mengacu pada “cekik utama” dan “cekok sekunder” lebih tepat.

Perangkat lunak CAM dari Gibbs and Associates menyediakan jalur alat. Mr. Cubbedge mengatakan plug-in deburring dari Gibbs telah terbukti sangat berharga. Perangkat lunak memprogram gerakan tepat dari alat ballnose berdiameter kecil di sepanjang sudut tajam bagian tersebut. Pada chuck sekunder, deburring ini juga membantu memadukan pekerjaan penjepitan pertama dan kedua ke permukaan mesin yang kontinu dan mulus. Efektivitas deburring pada mesin ini sangat penting untuk menghasilkan bagian yang siap digunakan dengan sedikit usaha tambahan setelah pemesinan.

Baik Mr. Frattone maupun Mr. Cubbedge setuju bahwa pemesinan live-tool-bubut tidak sempurna. Membawa bagian dari stok mentah mendekati penyelesaian dalam satu penanganan bar-fed mungkin tampak sangat efisien, tetapi sebenarnya jenis mesin ini memang menghadirkan trade-off yang harus direkonsiliasi. Meskipun mesin ini cukup fleksibel sehingga bahkan tidak harus dibatasi pada bagian yang diputar untuk menghasilkan nilai, mesin tidak selalu tepat untuk sembarang bagian yang mungkin termasuk dalam amplop stok bar-fed. Dibandingkan dengan opsi pemesinan komponen dalam beberapa pengaturan di pusat pemesinan, tantangan yang harus dihadapi Jesel dalam menjalankan komponen pada mesin bubut mencakup semua hal berikut:

• Waktu penyiapan. Mesin bubut live-tool toko memiliki total 24 posisi pahat pada dua menaranya. Pusat pemesinan vertikal kecil biasanya akan memiliki lebih banyak kapasitas pahat di magasinnya daripada ini, dan pusat pemesinan horizontal produksi akan memiliki kapasitas pahat yang jauh lebih besar. Di pusat permesinan, perkakas oleh karena itu dapat disimpan di dalam mesin sampai dibutuhkan. Sebaliknya, pada mesin bubut alat langsung, perkakas biasanya harus diganti sepenuhnya untuk setiap nomor suku cadang baru yang dijalankan toko. Perubahan pahat yang menyeluruh cukup memakan waktu sehingga suku cadang umumnya perlu dijalankan dalam jumlah ratusan sebelum waktu penyetelan dapat diamortisasi. Hal ini tidak menjadi masalah pada suku cadang cam follower, karena Jesel cenderung menjalankan nomor suku cadang ini selama berminggu-minggu sekaligus untuk mengisi kembali persediaannya. Namun, persyaratan waktu penyetelan pahat akan menghalangi bagian yang sama ini untuk dijalankan dalam jumlah kecil atau tepat waktu, kecuali jika mesin tersebut entah bagaimana dapat dibiarkan disetel dan sepenuhnya didedikasikan untuk nomor suku cadang dalam keluarga ini.
• Kekhawatiran tentang penjepitan. Keuntungan lain yang membantu Jesel menerapkan proses yang tidak biasa secara efektif adalah bahwa desain dan manufakturnya terjadi dalam fasilitas seluas 110.000 kaki persegi yang sama. Koordinasi antara manufaktur dan desain sangat penting untuk membuat bagian ini secara efisien, karena chuck di subspindle membutuhkan bentuk yang aman untuk menjepit. Bagian itu didesain ulang untuk ini. Bahkan pada saat itu, bagaimanapun, kekuatan penjepit terbatas. Bagian yang dikerjakan sebagian cukup fleksibel sehingga gaya penjepitan yang tinggi dengan chuck dapat memengaruhi akurasi. Oleh karena itu, di subspindle, bagian tersebut ditahan di chuck rahang lunak dengan gaya penjepitan sedang, dan agresivitas operasi pemesinan juga terbatas.
• Risiko obrolan. Selain daya tahan yang terbatas, faktor lain yang lebih signifikan dalam membatasi seberapa agresif proses dapat dipotong. Perkakas yang berputar dalam proses ini selalu memiliki fitur overhang yang panjang, karena pahat memerlukan jarak yang cukup untuk mencapai rahang pencekam. Perkakas yang diperpanjang ini menimbulkan peningkatan risiko defleksi dan gesekan yang membatasi kedalaman pemotongan, terutama dalam aplikasi seperti ini yang menggunakan mesin baja. Sebelum proses ini dapat dimasukkan ke dalam produksi, personel Jesel harus menguji dan menyempurnakan proses dengan hati-hati untuk memastikan bahwa lintasan pemesinan kritis tidak berceloteh dengan cara yang membahayakan toleransi yang ketat. Bahkan pada saat itu, beberapa alat memang lebih cepat aus daripada dalam proses yang lebih kaku, kata Mr. Cubbedge. Satu alat penggilingan tertentu perlu diganti setiap 10 potong.

Hasil

Namun, alat mungkin juga cepat aus dalam proses pusat permesinan, katanya. Proses yang melibatkan pusat permesinan juga harus disesuaikan sampai batas tertentu untuk memastikan bahwa akurasi kritis tercapai. Fakta bahwa Jesel telah berkomitmen untuk proses pada mesin bubut live-tool adalah bukti yang cukup bahwa tantangan ini dapat diatasi. Faktanya, hambatan ini kecil dibandingkan dengan risiko yang akan ditimbulkan oleh serangkaian penyetelan di pusat pemesinan dalam pemesinan bagian yang sama, kata personel Jesel.

Salah satu risiko tersebut adalah kesalahan. Setiap penanganan baru memberikan risiko kesalahan terkait penyiapan. Dalam proses dengan lima penyetelan, nilai tambah oleh empat operasi pemesinan yang akurat semuanya bisa hilang jika pemuatan kelima bagian itu salah dalam beberapa cara yang menyebabkan bagian itu dibuang. Mesin turn-mill menghindari bahaya ini dengan menghilangkan penanganan, dengan proses satu atap mempertahankan semua hubungan fitur-ke-fitur di seluruh geometri bagian.

Dengan kata lain, untuk bagian cam follower, Jesel akan hidup dengan waktu setup untuk mengganti tool, karena hal ini lebih mudah untuk diatur daripada waktu load/unload pengambilan part dari operasi ke operasi di machining center. Toko juga akan menerima kebutuhan untuk menghindari dan mengelola obrolan, karena ini jauh lebih baik daripada potensi kesalahan dan memo yang tidak terduga dalam proses yang melibatkan banyak penanganan.

Akhirnya, personel Jesel juga akan hidup dengan kenyataan bahwa mesin pembubutan mereka bekerja selama berhari-hari dan berminggu-minggu tanpa melakukan banyak hal dalam pembubutan. Toko ini terus mengembangkan pemahamannya tentang cara menggunakan mesin serbaguna secara efektif, dan pengalaman menjalankan bagian pusat permesinan ini secara efisien pada mesin bubut alat langsung telah memberi toko beberapa wawasan berharga. Di masa depan, banyak bagian yang mungkin merupakan "pekerjaan pusat permesinan" akan dilihat dengan cara yang berbeda.