Kurangi Waktu Produksi dengan HPC dan HSM:Solusi Pemotongan Lengkap

Ringkasan:

• Pemotongan berperforma tinggi (HPC) memaksimalkan tingkat penghilangan logam untuk memangkas waktu siklus, sementara pemesinan berkecepatan tinggi (HSM) mengandalkan pemotongan cepat pada kecepatan tinggi. Keduanya memerlukan perkakas, kontrol, dan mesin yang cukup stabil untuk mendukung penggunaannya.
• HPC memerlukan mesin yang dapat mengevakuasi chip dengan cepat, biasanya pusat permesinan horizontal, mesin lima sumbu, atau mesin terbalik. Kontrol dan simulasi adaptif juga membantu pengguna menghindari lonjakan gaya atau masalah lain yang dapat merusak alat pemotong, spindel, atau komponen. Toko juga harus menggunakan geometri alat pemotong modern yang dibuat untuk stabilitas guna memaksimalkan masa pakai dan kinerja alat.
• HSM mendapat manfaat dari kecepatan spindel yang tinggi, namun sebenarnya memerlukan akselerasi spindel yang tinggi. Kebanyakan paket CAM modern menyertakan fungsi yang memungkinkan pengguna menerapkan teknik HSM dengan cepat ke fitur bagian. Alat pemotong untuk teknik canggih ini harus menggunakan pelapis modern agar lebih tahan terhadap panas yang dihasilkan jalur alat ini.

Pemotongan berkinerja tinggi (HPC) dan pemesinan berkecepatan tinggi (HSM) mungkin tidak memiliki standar formal, namun dalam praktiknya, jenis perkakas dan jalur perkakas ini memberikan peningkatan yang signifikan terhadap waktu siklus dan profitabilitas. Metode-metode tersebut menangani variabel yang berbeda-beda, dengan HPC mengacu pada perkakas dan jalur perkakas yang menggunakan pemotongan yang berat dan agresif untuk meningkatkan laju pemindahan material, sedangkan HSM mengacu pada perkakas dan jalur perkakas yang memerlukan pergerakan cepat dan ringan untuk mempertahankan laju pemakanan rata-rata yang tinggi dan mengurangi waktu non-pemotongan.

Sandvik Coromant membuat peralatan untuk kedua ujung dikotomi kinerja tinggi ini, dan Spesialis Solusi Produksi Massal Sandvik Chris Monroe memiliki pengalaman tentang bagaimana bengkel kerja dapat menggunakan alat-alat ini secara maksimal. Pada akhirnya, hal ini tergantung pada penggunaan kontrol dan sistem CAM yang tepat; memanfaatkan sepenuhnya pelapis dan geometri modern; dan mesin pemetik dengan kekakuan, kecepatan spindel, dan jarak chip yang tepat untuk aplikasi Anda.

Konten Unggulan

Meskipun secara umum perkakas HSM menghasilkan permukaan akhir yang lebih halus dibandingkan perkakas HPC yang berfokus pada pengerjaan seadanya, Monroe mengatakan hal ini bukanlah pembagian yang tegas. Peralatan seperti end mill Plura HD milik Sandvik memenuhi syarat sebagai peralatan HPC berdasarkan sistem klasifikasi OEM, namun masih menghasilkan permukaan akhir yang bagus. Gambar milik Sandvik Coromant.

HPC vs. HSM

Manfaat terbesar jalur alat HPC, kata Monroe, adalah mendorong keterlibatan berkelanjutan dengan bagian tersebut. Meskipun hal ini memerlukan kekakuan dan pemasangan yang jauh lebih baik pada alat berat, terutama karena pemrogram melakukan pemotongan lebih berat sehingga mengerahkan torsi lebih besar pada penyetelan, hal ini dapat meningkatkan laju penghilangan logam secara signifikan.

Jalur alat HSM, katanya, menunjukkan kekuatannya melalui peningkatan kualitas gerakan dan ketebalan chip yang konstan. Mereka menjaga keterlibatan radial tetap kecil sementara pemotong terus bergerak, menurunkan gaya pemotongan dan meningkatkan konsistensi umur pahat. Dengan masa pakai alat ini, Monroe mengatakan jalur alat HSM sangat cocok untuk pemesinan mati lampu. Jalur pahat ini dapat diskalakan dengan baik pada RPM yang lebih tinggi, namun pada dasarnya memerlukan akselerasi alat berat yang memadai dan dukungan untuk kontrol yang lebih baik.

CAM dan Kontrol

Monroe mengatakan CNC merupakan prasyarat untuk jalur perkakas HPC dan HSM modern, karena pengoperasian manual tidak dapat memanfaatkan fitur perkakas HPC dan HSM. Kontrol dengan pandangan ke depan yang besar diperlukan untuk melacak pergerakan cepat HSM dan mengontrol akselerasi sehingga gerakan menjadi mulus dan bebas dari gerakan seperti tangga atau sentakan. Sementara itu, kontrol adaptif sangat cocok untuk jalur alat HPC, karena memungkinkan penyesuaian kecepatan dan umpan secara real-time untuk mencegah masalah akibat gaya yang tiba-tiba atau lonjakan panas.

CNC juga memungkinkan penggunaan CAM dan perangkat lunak simulasi, yang mengurangi banyak kesulitan dalam menyiapkan jalur alat canggih. Monroe menunjukkan bahwa siklus terekam dalam perangkat lunak CAM mampu menyederhanakan pemrograman fitur-fitur sulit seperti tikungan sempit, yang memerlukan manajemen kecepatan yang cermat untuk mencegah alat membentur bagian tersebut. Dia juga mengatakan perangkat lunak CAM dapat mengaktifkan jalur pahat adaptif dalam penempaan atau pengecoran, sedikit penyesuaian ketika benda kerja untuk pekerjaan yang sama memiliki fluktuasi dimensi kecil sebelum pemesinan. Fitur simulasi membantu bengkel mengontrol chip dan memantau beban, memastikan mereka dapat mendekati batas atas produktivitas alat mereka tanpa menyumbat zona kerja atau merusak spindel.

Monroe tidak merekomendasikan satu CAM atau merek kontrol dibandingkan merek lainnya, hanya saja toko menggunakan versi terbaru sebagai bagian dari alur kerja HPC atau HSM mereka. Meskipun jenis perangkat lunak yang berbeda memiliki fitur yang berbeda, semuanya mengurangi jumlah waktu yang dibutuhkan toko untuk memotong saluran udara. Dengan menjaga konsistensi penggunaan torsi dan daya, hal ini mengurangi ketidakstabilan termal, meningkatkan masa pakai alat, dan pada akhirnya meningkatkan produktivitas.

Pemantauan beban sangat penting saat bekerja dengan jalur pahat HPC, karena lonjakan gaya dapat terjadi saat mendorong pahat terlalu keras.

Geometri Alat yang Efisien

Kemajuan dalam geometri alat pemotong telah memungkinkan perkakas yang lebih tangguh untuk operasi HPC, dan Monroe dapat menunjukkan beberapa contoh dalam jajaran produk Sandvik. Perusahaan telah menciptakan perkakas dengan inti berbentuk kerucut, yang mencakup lancip ke arah dasar perkakas. Monroe mengatakan taper ini meningkatkan kekakuan dan mengurangi getaran, memperpanjang masa pakai tool, dan terbukti berguna untuk side milling high-feed dan machining deep pocket. OEM perkakas juga mulai merilis perkakas dengan heliks yang tidak sama, baik simetris maupun asimetris. Yang terakhir membatasi resonansi dalam potongan dengan menggunakan heliks dengan sudut nada yang berbeda, sedangkan yang pertama hanya memasangkan heliksnya sehingga tidak ada heliks yang berdekatan yang menggunakan sudut nada yang sama. Dalam kedua kasus tersebut, toko merasakan stabilitas alat yang lebih baik, yang kemudian memungkinkan mereka bekerja pada feed dan kecepatan yang lebih agresif untuk menyelesaikan pekerjaan lebih cepat.

Monroe memberikan contoh tentang salah satu pelanggan yang membandingkan perkakas standarnya untuk pengerjaan kasar dan penyelesaian permukaan kotak bearing baja 1030 dengan perkakas WhisperKut heliks Sandvik yang tidak setara. Dengan perkakas yang lebih tua, bengkel tersebut dapat mengerjakan empat potong dengan pengumpanan meja 214 mm/mnt. Dengan perkakas Sandvik yang lebih baru, bengkel tersebut dapat memproduksi 40 buah perkakas dengan satu perkakas pada kecepatan meja 835 mm/mnt. Selain peningkatan umur alat yang signifikan ini, perkakas Sandvik juga menghilangkan langkah penyelesaian permukaan pasca-pemrosesan manual tambahan untuk memperbaiki titik-titik di luar toleransi.

Pelapis Tahan Panas

Sementara itu, perkakas HSM telah memperoleh manfaat dari kemajuan teknologi pelapisan yang dapat menahan panas yang lebih tinggi pada pemotongan seiring dengan meningkatnya kecepatan pahat. Dalam kasus Sandvik, penyempurnaan ini tidak berfokus pada formulasi pelapisan baru, namun pada cara-cara baru untuk mengaplikasikan dan melapisi pelapis yang telah terbukti untuk kinerja yang lebih baik. Monroe mengatakan OEM baru-baru ini mengembangkan beberapa proses pelapisan PVD yang membantu pelapis menempel pada substratnya dan menghasilkan struktur kristal pada pelapis agar lebih tahan terhadap keausan dan pengelupasan.

Bagi satu pelanggan, lapisan pada alat Sandvik DURA cukup tahan panas sehingga bengkel tersebut dapat menggunakannya pada pekerjaan 304 SS dengan kecepatan meja 43,45 ipm dibandingkan dengan 25,12 ipm milik pesaing. Bahkan pada feed per gigi yang sedikit lebih rendah, perkakas Sandvik menghasilkan 50 benda kerja dalam 7,4 jam sebelum perlu diganti, sedangkan perkakas pesaing memproduksi 20 suku cadang dalam 5,1 jam sebelum perlu diganti. Sandvik menghitung peningkatan produktivitas sebesar 73% untuk pelanggan dengan pengurangan waktu siklus sebesar 42% dan pengurangan biaya sebesar 48%.

Salah satu keuntungan terbesar dari perkakas canggih adalah keterlibatan yang terkontrol dan konstan, kata Monroe. Dengan tetap melakukan penghematan, toko-toko menghabiskan lebih banyak waktu untuk membuat chip, sehingga menghasilkan waktu siklus yang lebih rendah dan hasil produksi yang lebih besar.

Perkakas Tingkat Lanjut Membutuhkan Peralatan Mesin Tingkat Lanjut

Monroe mengatakan mesin tiga dan empat sumbu vertikal dan horizontal cocok untuk jalur perkakas HSM, namun memperingatkan bahwa HPC berkinerja lebih baik dengan mesin horizontal karena kebutuhan evakuasi chip. Meski begitu, ia merekomendasikan untuk memastikan mesin memiliki sistem pendingin dan udara bertekanan tinggi yang siap membantu mengatasi keripik. Mesin lima sumbu umumnya kompatibel dengan jalur perkakas HPC dan HSM, meskipun Monroe mengatakan untuk memperhatikan tingkat percepatan sumbu putar, karena ini dapat menjadi faktor pembatas jika bengkel tidak dapat mengubah orientasi bagian dengan cukup cepat untuk mengimbangi laju pengumpanan. Gravitasi juga membantu evakuasi chip pada mesin lima sumbu, membantu toko menjalankan laju pengumpanan yang lebih agresif karena chip dapat dikeluarkan dari kantongnya. Prinsip yang sama juga berlaku pada pabrik inverted dan mesin bubut, yang menurut Monroe biasanya memiliki stabilitas untuk menangani jalur perkakas HPC dan HSM.

Peluncuran alat berat dengan spindel RPM tinggi (40.000 RPM) dan konstruksi yang cukup stabil untuk menggunakan seluruh seruling perkakas di bawah beban berkelanjutan tanpa getaran menjadikan jalur pahat HPC dan HSM lebih layak, kata Monroe, dengan masa pakai pahat yang lebih baik bahkan pada kecepatan dan pengumpanan yang agresif. Banyak mesin modern menawarkan kecepatan spindel 20-40% lebih tinggi dibandingkan yang umum tersedia lima tahun lalu, kata Monroe, dengan tingkat penghilangan material 100-300% lebih tinggi. Bersama dengan geometri dan pelapis perkakas modern, hal ini memungkinkan penggunaan jalur pahat yang menunjukkan peningkatan dramatis pada waktu siklus sekaligus memperpanjang waktu antar penggantian pahat.