Jenis Penting Proses Pemesinan: Penggerusan, Putaran, Pemboran, dan Frais
Pendahuluan
Artikel ini menguraikan jenis-jenis proses pemesinan, yaitu: 1. Penggerusan dan Perencanaan 2. Putaran dan Pemboran Dalam 3. Pemboran 4. Frais. Untuk memahami operasi pemesinan sebenarnya dan analisisnya diperlukan paparan awal. Dalam artikel ini, kami tidak akan membahas detail teknologi yang ekstrim dan semua jenis operasi yang mungkin, tetapi hanya akan membahas operasi pemesinan yang paling dasar dan umum.
Jenis Proses Pemesinan #1. Penggerusan dan Perencanaan
Sifat dasar proses pengambilan materi sama dalam kedua kasus. Perbedaan utama antara keduanya adalah, dalam penggerusan, gerakan primer (pemotongan) diberikan pada alat dan penyediaan diberikan pada benda kerja, sedangkan dalam perencanaan, hal tersebut sebaliknya.
Operasi pemotongan bersifat intermiten dan terjadi selama gerakan maju. Pada saat alat kembali (atau benda kerja, tergantung kasus), gerakan penyediaan diberikan ketika tidak ada tindakan pemotongan. Gambar 4.34 menunjukkan beberapa detail zona pemotongan.
Dalam operasi pemotongan sebenarnya, parameter utama adalah jumlah gerakan per satuan waktu (N), panjang gerakan (S), rasio kembali cepat (R) (perpindahan / gerakan), kedalaman potong (d), dan sudut alat. Untuk mengubah parameter ini menjadi parameter pemesinan dasar, cukup untuk memeriksa Gambar 4.34 yang menunjukkan tampilan penampang.
Harus diingat bahwa, secara umum, kondisi pemesinan ortogonal tidak terpenuhi tetapi kami akan memperlakukan proses dengan mengasumsikan bahwa mekanika pemesinan ortogonal berlaku. Sejauh konsumsi daya terkait, hasilnya tidak sangat tidak akurat. Ketebalan yang tidak terpotong dan lebar potong diberikan oleh hubungan –
Di mana Ψ adalah sudut tepis pemotongan primer utama. Sudut kemiringan found to be α (juga disebut kemiringan normal) dari tampilan penampang (Gambar 4.34). Gambar 4.35 menunjukkan komponen pemotongan dan gaya dorong.
Komponen pemotongan FC bertindak terhadap v dan FT bertindak tegak lurus terhadap permukaan transien. FT dapat lagi dipecahkan menjadi dua komponen, yaitu, Ff (komponen penyediaan) dan Fn (komponen normal terhadap permukaan yang dimesin), sebagai –
Laju pengambilan logam diberikan oleh LdƒN, di mana L adalah panjang pekerjaan dan N adalah jumlah gerakan pemotongan per satuan waktu. Waktu pemotongan juga dapat ditemukan jika lebar (B) pekerjaan, kedalaman total yang harus diturunkan permukaan kerja (H), kedalaman potong (d), penyediaan (ƒ), dan gerakan pemotongan per satuan waktu (N) diberikan. Waktu total –
Jenis Proses Pemesinan #2. Putaran dan Pemboran Dalam
Putaran adalah salah satu operasi yang paling umum. Permukaan revolusi umumnya dihasilkan oleh operasi ini meskipun permukaan datar dihasilkan oleh putaran muka. Semua operasi putaran dilakukan di bubut. Jenis utama operasi putaran adalah – (i) putaran permukaan silindris dan silindris bertingkat, (ii) putaran permukaan tirus dan lengkungan revolusi, (iii) putaran utas sprei, dan (iv) putaran muka dan pemotongan bagian. Ketika permukaan internal dimesin, operasi tersebut umumnya dikenal sebagai pemboran dalam.
Operasi pemboran dalam juga dapat dilakukan untuk menghasilkan berbagai jenis permukaan revolusi internal. Kami akan membahas di sini mekanika operasi putaran sederhana. Ini kemudian dapat diperluas ke berbagai operasi khusus lain sesuai kebutuhan. Gambar 4.37a menunjukkan operasi putaran sederhana. Alat yang digunakan untuk operasi ini biasanya disebut alat satu titik.
Geometri rinci dari operasi ini diilustrasikan pada Gambar 4.37b. Gambar 4.38 menunjukkan berbagai tampilan dan sudut dari alat putaran satu titik. Parameter dalam operasi pemesinan dasar yang sesuai dapat ditemukan sebagai –
Di mana Ψ adalah sudut tepis sisi pemotongan. Sudut kemiringan normal α dapat ditemukan ketika sudut alat ditentukan. Secara umum, kondisi ortogonalitas tidak terpenuhi, tetapi untuk menjaga diskusi dalam cakupan teks ini, kami akan mengasumsikan pemesinan ortogonal. Kecepatan pemotongan diberikan sebagai –
Di mana N adalah jumlah putaran pekerjaan per satuan waktu dan D adalah diameter pekerjaan. Karena kedalaman potong d sangat kecil dibandingkan dengan D, kecepatan pemotongan dapat diasumsikan konstan di seluruh lebar potong dan sama dengan nilai yang diberikan oleh persamaan (4.41). Untuk memenuhi kondisi pemesinan ortogonal, tepis pemotongan harus tegak lurus terhadap vektor kecepatan, dan dapat dengan mudah ditunjukkan bahwa kondisi yang harus dipenuhi oleh sudut alat adalah –
Jenis #3. Pemboran
Operasi pembuatan lubang yang paling umum adalah pemboran dan biasanya dilakukan dengan bantuan bor spiral. Berbeda dengan penggerusan dan putaran, ini melibatkan dua tepis pemutaran primer. Gambar 4.41 menunjukkan operasi pemboran.
Jika total kemajuan bor per putaran (laju penyediaan) adalah ƒ maka bagian setiap tepis pemotongan adalah ƒ/2 karena setiap bibir mendapatkan lapisan yang tidak terpotong yang permukaan atasnya telah diselesaikan oleh bibir lain 180° di depannya (selama rotasi 180°, perpindahan vertikal bor adalah ƒ/2). Ketebalan yang tidak terpotong t1 dan lebar potong w diberikan sebagai –
r adalah radius titik pada tepis pemotongan di mana kemiringan normal dievaluasi, D adalah diameter nominal bor, β adalah setengah sudut titik (Gambar 4.41b), dan Ψ adalah sudut heliks (Gambar 4.42).
Tabel 4.12 memberikan nilai tipikal sudut dan parameter bor.
Harus diperhatikan bahwa dalam operasi pemboran variasi kecepatan pemotongan dan parameter lain sepanjang tepis pemotongan cukup besar dan seluruh fenomena sangat kompleks. Namun, semua perhitungan kami didasarkan pada titik tengah setiap tepis pemotongan. Efek semua gaya yang bekerja pada bor (Gambar 4.43) dapat diwakili oleh momen hambatan M dan gaya dorong F. Tindakan pada tepis pisau bukan benar-benar tindakan pemotongan; melainkan adalah salah satu dorongan ke dalam materi seperti senter. Namun efek tepis pisau pada momen adalah bisa diabaikan karena ia berada pada sumbu rotasi.
Kontribusi tepis pisau pada perkembangan gaya dorong cukup besar. Total gaya dorong F dapat diekspresikan sebagai –
Jenis #4. Frais
Frais adalah operasi pemesinan yang paling serbaguna dan sebagian besar bentuk dapat dihasilkan oleh operasi ini. Ini sangat penting untuk memesin bagian tanpa simetri rotasi. Berbeda dengan alat putaran, penggerusan, dan pemboran, alat frais memiliki sejumlah besar tepis pemotongan. Sumbu di mana pemotong dipasang biasanya dikenal sebagai arbor.
Operasi frais dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama, yaitu – (i) frais horizontal, dan (ii) frais vertikal. Dalam operasi frais horizontal, sumbu pemotong adalah horizontal. Gambar 4.44 menunjukkan beberapa operasi frais horizontal umum. Fres horizontal dapat lagi dibagi menjadi dua kelompok tergantung pada arah relatif gerakan pemotongan dan penyediaan. Ketika susunannya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.45a, operasi disebut frais atas.
Ketika gerakan pemotongan dan penyediaan berada dalam arah yang sama (Gambar 4.45b), operasi disebut frais bawah. Karena dalam frais bawah ada tendensi pekerjaan ditarik ke dalam pemotong, frais atas lebih aman dan biasanya dilakukan. Namun, frais bawah menghasilkan finishing permukaan yang lebih baik dan umur alat yang lebih lama. Ketika tepis pemotongan adalah heliks, operasi pemotongan lebih halus dan finishing yang lebih baik diperoleh. Ini karena penegangan bertahap dari tepis pemotongan.
Sumbu pemotong adalah vertikal dan tegak lurus (secara umum) terhadap permukaan benda kerja dalam frais vertikal. Skema pembentukan sekop selama frais slab datar menggunakan pemotong lurus dijelaskan pada Gambar 4.47a. Pemotong memiliki diameter D dan kedalaman potong yang diberikan adalah d. Ketika frais dilakukan dengan pemotong tepi lurus, operasi tersebut ortogonal dan kinematika pembentukan sekop adalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.47b.
Karena semua tepis pemotongan ikut serta dalam pemesinan, studi proses ini dipermudah dengan mempertimbangkan tindakan hanya satu gigi saja. Jika ƒ adalah laju penyediaan meja dalam mm/min, laju penyediaan efektif per gigi dalam mm akan menjadi ƒ/(NZ), di mana N adalah putaran pemotong per menit dan Z adalah jumlah gigi pada pemotong.
Laju pengambilan materi per satuan lebar pekerjaan diberikan oleh ƒd. Jelas terlihat dari Gambar 4.47b bahwa ketebalan materi yang tidak terpotong di depan tepis pemotongan meningkat secara bertahap, mencapai nilai maksimum di dekat permukaan, dan kemudian lagi menurun ke nol dengan cepat. Jika laju penyediaan kecil dibandingkan dengan kecepatan lingkaran pemotong, maka –
Jadi, komponen gaya pemotongan FC dan FT (ditunjukkan pada Gambar 4.48) tidak hanya berubah dalam arah tetapi juga dalam besarnya saat tepis pemotongan bergerak di sepanjang permukaan potong.
Jelas bahwa saat memotong dengan pemotong lurus, tidak ada komponen gaya pemotongan di sepanjang sumbu pemotong. Ketebalan yang tidak terpotong rata-rata dapat diambil sebagai setengah dari nilai maksimum. Dengan demikian –
Nilai rata-rata FC dan FT dapat diperkirakan menggunakan nilai ketebalan yang tidak terpotong ini. Karena FT bertindak dalam arah radial, ia tidak menghasilkan momen dan momen arbor hanya karena komponen FC. Dengan demikian, momen M karena satu gigi pemotong adalah FC(d/2) dan bervariasi sekitar sebanding dengan Fc. Gambar 4.49 menunjukkan variasi momen arbor (M) dengan rotasi arbor untuk tindakan hanya satu gigi tunggal.
Sekarang, untuk mendapatkan momen keseluruhan (M̅), momen yang disebabkan oleh semua gigi harus dengan tepat disuperimpos. Ini mengarah pada tiga kemungkinan berbeda, yaitu- (i) β < 2π / Z, (ii) β = 2π / Z, dan (iii) β > 2π / Z. Gambar 4.50a menunjukkan tiga kemungkinan berbeda; momen arbor yang sesuai untuk masing-masing ini ditunjukkan pada Gambar 4.50b. Jelas dari Gambar 4.50 bahwa dengan pemotong tepi lurus gaya dan momen arbor memiliki variasi tajam yang dapat menyebabkan masalah getaran.
Ketika pemotong heliks digunakan, kontak antara tepis pemotongan dan benda kerja dimulai dan berakhir secara bertahap. Di sini, momen arbor karena satu gigi dan momen keseluruhan adalah tipe yang ditunjukkan pada Gambar 4.51a dan 4.51b, masing-masing. Daya pemesinan dapat dihitung dengan mengambil hasil perkalian kecepatan arbor dan momen arbor keseluruhan rata-rata. Gaya dorong rata-rata dapat dianggap bertindak di sepanjang garis radial tengah busur kontak pekerja-pemotong.
