Apakah A Turn-Mill Harus Berputar?

LeanWerks mengembangkan proses yang menggabungkan alat potong, workholding dan teknologi part-probing untuk mengaktifkan turn-mill-nya ke mesin lima sisi bagian casting investasi ini dalam satu pengaturan. Kredit Foto:LeanWerks

Beberapa tahun yang lalu, kondisi bisnis ladang minyak yang surut mendorong Ogden, LeanWerks Utah untuk mengejar pekerjaan di industri lain (termasuk dirgantara dan otomatisasi berkecepatan tinggi) untuk membangun basis pelanggan yang lebih seimbang dan alur kerja yang lebih stabil. Kontrak bengkel, yang sekarang terdaftar pada standar kedirgantaraan AS9100C, juga mulai mengadaptasi beberapa kapasitas pemesinan yang ada agar lebih sesuai dengan pekerjaan pemesinan yang akan dihadapi dalam industri baru tersebut.

Reid Leland, presiden perusahaan dan salah satu pendiri, menunjukkan satu contoh:pengecoran investasi aluminium untuk rumah filter bahan bakar mesin jet. Pada saat LeanWerks diperkenalkan pada pekerjaan ini, pelanggan pengecoran kedirgantaraannya hampir satu tahun terlambat dalam jadwal pengiriman karena proses pemesinan internalnya, sehingga tingkat produksinya, lambat. Akibatnya, pelanggannya — OEM mesin jet yang dipasangi housing ini — kehilangan kesabaran, dan backlog yang disebabkan oleh penundaan pekerjaan ini mengecewakan pelanggan lain. Oleh karena itu, dalam upaya untuk mengurangi beberapa beban pada sumber daya permesinan internalnya, pengecoran menghubungi LeanWerks untuk mempertimbangkan untuk melakukan pemesinan coran tersebut.

Meskipun banyak insinyur menentukan pengecoran investasi untuk desain bagian mereka karena mereka menawarkan kerumitan bentuk dengan presisi dimensi yang baik relatif terhadap proses pengecoran lainnya, komponen tersebut masih memerlukan pemesinan untuk mencapai kecocokan dan fungsi yang akurat dalam rakitan berkinerja tinggi. Namun, variabilitas jenis suku cadang as-cast ini dan persyaratan workholding rumit yang terkait menyebabkan beberapa toko menghindari pekerjaan pemesinan jenis ini.

Misalnya, rumah filter bahan bakar memerlukan beberapa operasi pemesinan, termasuk penggilingan lubang dalam, pengeboran, permukaan, pengeboran, penyadapan, grooving diameter dalam, dan kontur 3D. Awalnya, LeanWerks berpikir itu mungkin menyelesaikan pekerjaan menggunakan beberapa pengaturan pada pabrik tiga sumbu dan satu pengaturan pada pusat belok. Akhirnya diputuskan bahwa ini bukan strategi terbaik, karena toleransi posisi ketat bagian dengan skema datum yang rumit tidak akan dapat dicapai karena banyak penyiapan.

Sebaliknya, LeanWerks mempertimbangkan bagaimana ia dapat memanfaatkan kemampuan penggilingan dari penggilingan Mazak Integrex i200S untuk meminimalkan berapa kali bagian tersebut disentuh selama pemesinan. Toko ini terutama menggunakan mesin ini untuk memproduksi sisipan katup steker tirus untuk operasi pemompaan tekanan tinggi di industri minyak dan gas, seperti yang diperlukan untuk aplikasi rekahan hidrolik dan pipa melingkar. Integrex sangat cocok untuk bagian sisipan katup karena dapat mengubah diameter luar bagian yang meruncing dan menggiling lubang aliran sumbu silang internalnya. Alat berat ini juga dapat menggiling cincin-O terkait lubang, yang memerlukan operasi pembentukan kontur lima sumbu karena permukaan kerucut lubang.

Meskipun demikian, pengerjaan bagian rumah filter bahan bakar pada turn-mill, pekerjaan yang tidak memerlukan putaran, menghadirkan berbagai tantangan. Misalnya, aluminium cor kelas pesawat A356.0 memiliki kandungan silika yang tinggi dan dapat menyulitkan alat pemotong. Selain itu, geometri bagian memiliki banyak fitur di berbagai sudut di semua permukaan (termasuk pemasangan kritis di bagian bawah casting sedalam 13 inci) dan area berdinding tipis menciptakan masalah getaran selama pemesinan. Selain itu, bagian dengan struktur datum yang kompleks memerlukan toleransi yang ketat, termasuk toleransi posisi sebenarnya 0,25 mm pada beberapa fitur yang terpisah jauh, dan toleransi ukuran ±0,01 mm dan toleransi posisi sebenarnya 0,05 mm untuk fitur lain yang kurang terpisah.

Akibatnya, LeanWerks pada dasarnya mengambil tiga langkah untuk memungkinkan turn-mill-nya secara efektif mengerjakan lima wajah casting investasi dalam satu pengaturan. Langkah pertama adalah merancang perlengkapan untuk menahan pengecoran untuk memungkinkan pemesinan dilakukan pada lima sisi bagian. Komponen utama dari desain perlengkapan ini adalah dudukan yang menghubungkan badan utama casting sambil menawarkan akses ke fitur di antara dan di samping kaki dudukan. Untuk mengamankan casting ke cradle, mekanisme rantai dan katrol dipasang di antara kaki cradle untuk memberikan kekuatan penjepit yang merata.

Karena turn-mill tidak menawarkan perjalanan sumbu Y yang cukup untuk menjangkau semua fitur, slide pas Setco dimasukkan ke dalam perlengkapan untuk memungkinkan dudukan dan bagian dapat digeser dan dijepit kembali dalam posisi yang dapat diakses tanpa memperbaiki bagian sepenuhnya. Untuk memastikan kekakuan, dudukan dipasang dan diikat ke pelat dasar baja dengan pin dowel dan las. Pelat dasar tersebut dipasang ke sadel geser pas, dan alas geser dipasang ke rahang master pada chuck tiga rahang mesin yang ada.

Karena ukuran benda kerja ini, perjalanan sumbu Y turn-mill tidak memungkinkan spindelnya menjangkau semua area bagian yang akan dikerjakan. Untuk mengurangi hal ini, perlengkapan yang dikembangkan LeanWerks menggunakan slide pas untuk memungkinkan bagian yang dipasang digeser dan dijepit kembali dalam posisi yang dapat diakses. Rutinitas pemeriksaan berikutnya menentukan posisi sebenarnya dari bagian yang direposisi.

Selanjutnya, toko mengintegrasikan sistem pemeriksaan pemicu sentuh. Penyelidikan sentuh diperlukan karena bentuk setiap bagian as-cast sedikit berbeda, dan perlengkapan geser yang digunakan untuk mengurangi masalah perjalanan sumbu Y mengubah lokasi bagian tersebut. Probing memungkinkan posisi baru suku cadang setelah pemindahan dapat ditentukan dengan tepat, dan jalur pahat berikutnya paling sesuai dengan lokasi suku cadang sebenarnya.

Faktanya, toko tersebut menyadari bahwa dibutuhkan probe dengan panjang standar serta probe jangkauan yang diperluas untuk mengakses fitur yang terletak jauh di dalam bagian tersebut. Karena turn-mill hanya menampilkan satu saluran probing, LeanWerks memasang kembali mesin dengan penerima radio Renishaw RMI-Q dan memasang kartu programmable logic controller (PLC) di panel kontrol mesin utama untuk menangani sinyal probe kedua. Probe pendek menggunakan stylus sepanjang 25 mm, sedangkan probe panjang menggunakan stylus sepanjang 50 mm yang dipasang pada ekstensi 200 mm. Keduanya menggunakan bodi probe Renishaw RMP-60.

Rutinitas probing diprogram menggunakan perangkat lunak Inspeksi Plus Renishaw, dan kode yang dihasilkan ditambahkan ke program mesin di lokasi yang sesuai. Rutin pemeriksaan awal mengukur titik-titik pada port bawah di dalam rumahan dan bukaan di depan rumahan untuk menentukan sumbu tengah bagian tersebut. Fitur lain yang diperiksa termasuk salah satu port kecil di dekat permukaan untuk menentukan orientasi rotasi bagian dan dinding di dalam flensa sisi utama untuk menentukan lokasi sumbu Z bagian. Modul perangkat lunak kompensasi kesalahan posisi kerja (WPEC) Mazak memungkinkan penyimpangan yang terdeteksi melalui perhitungan posisi sebenarnya yang berasal dari rutinitas probing awal untuk bergerak bersama bagian melalui gerakan pengindeksan spindel. Setelah rutinitas probing awal, probing tambahan dilakukan untuk mengonfirmasi lokasi fitur terkait dan permukaan pasca-pemesinan.

Untuk menyelidiki fitur jauh di dalam casing, LeanWerks menggunakan stylus sepanjang 50 mm yang dipasang pada ekstensi 200 mm.

Akhirnya, operasi pemesinan mendalam yang diperlukan untuk bagian ini dan bahan aluminium abrasif membuat bengkel menggunakan teknologi pahat potong yang canggih. Untuk pekerjaan ini, toko menggunakan sistem toolholding powRgrip Rego-Fix. Sebagai alternatif untuk shrink-fit, powRgrip adalah sistem press-fit mekanis yang terdiri dari toolholder, collet presisi, dan unit penjepit hidrolik benchtop kompak yang digunakan untuk memasukkan collet dan tool ke dalam holder. Menurut Rego-Fix, sistem ini mampu menghasilkan gaya penjepitan yang tinggi sambil mempertahankan pembacaan indikator total kurang dari 0,0001 inci. Kekakuan sistem ini meningkatkan umur pahat dan akurasi pemotongan.

Alat pemotong yang digunakan untuk pekerjaan ini harus memiliki sudut rake positif yang tinggi dan dijalankan pada kecepatan yang sangat tinggi dengan kedalaman potong yang ringan. Pabrik akhir Garr Alumistar digunakan serta pabrik wajah kecil dengan sisipan positif tinggi yang tidak dilapisi, sangat dipoles.

LeanWerks juga mengatur alat untuk pekerjaan ini menggunakan presetter Speroni STP Magis 400 yang tersedia dari Big Kaiser. Presetter tidak hanya memungkinkan pengaturan eksternal alat tetapi, yang lebih penting, membantu kualifikasi dan pemecahan masalah karena memfasilitasi pemeriksaan ujung tombak, validasi bentuk alat bentuk, dan pengukuran runout.

Titik Balik

Proses yang dikembangkan LeanWerks untuk mengerjakan pekerjaan pengecoran investasi ini pada turn-mill-nya meningkatkan tingkat produksi dari 10 jam per bagian menjadi kurang dari dua jam per bagian. Oleh karena itu, toko terus mempertimbangkan cara lain untuk memaksimalkan kemampuan dari kapasitas yang ada dengan cara yang sama seperti mengejar pekerjaan di berbagai industri baru.