Tingkatkan Operasi Penggerus Anda: Dari Baik ke Luar Biasa dengan Perangkat Lunak & Otomatisasi Canggih

Bagaimana perangkat lunak, otomatisasi, dan kemajuan abrasif mengirimkan penggerusan bagian dan alat ke overdrive.

Mungkin perusahaan Anda spesialisasi pada komponen penerbangan atau medis, dan Anda perlu menghasilkan geometri kompleks dalam logam yang terlalu keras untuk dipotong melalui metode pemesinan konvensional. Atau mungkin Anda bekerja atau memiliki bengkel alat dan pemotong, dan mencari cara yang lebih cepat dan lebih hemat biaya untuk menghasilkan bor, end mill, dan alat bentuk. Karena apa pun, dan apa pun persyaratan, Anda beruntung. Seperti sebagian besar teknologi logam, penggerus—yang lebih tepat disebut pemesinan abrasif—telah meningkat sangat dalam beberapa tahun terakhir.

Bagaimana? Untuk memulai, produsen roda penggerus telah mengembangkan bond baru dan superabrasif
yang jelas layak mendapatkan gelar «super,» mampu menghapus lebih banyak material dalam waktu lebih singkat dari sebelumnya. Dan produsen mesin penggerusan menyediakan peralatan yang semakin canggih, kuat dan cukup kuat untuk memanfaatkan sepenuhnya abrasif canggih ini, sambil menambahkan fitur cerdas seperti otomatisasi, pemantauan jarak jauh dan sistem perangkat lunak cerdas ke alat mesin mereka.

Singkat kata, penggerusan telah memasuki era baru produktivitas dan akurasi bagian; jika Anda tidak memanfaatkannya, Anda mungkin kehilangan peluang signifikan untuk perbaikan proses, peningkatan kualitas produk, dan peningkatan garis bawah.

Kontrol yang Lebih Baik Adalah Krusial

Pemacu utama ini adalah kekurangan tukang mesin yang terampil. Itu menurut Shane Farrant, manajer produk nasional untuk penggerus di JTEKT Toyoda Americas Corp., Arlington Heights, Ill., yang menambahkan bahwa membuat antarmuka manusia-mesin (HMI) lebih mudah dipahami adalah langkah pertama yang diperlukan untuk meminimalkan efek tenaga kerja yang kurang terampil.

«HMI yang lebih sederhana dan lebih intuitif adalah salah satu banyak peningkatan mesin yang kami kembangkan untuk garis mesin penggerusan universal, silinder, camshaft, dan crankshaft kami,» katanya. «Ini berarti format yang ramah pengguna, dengan ketergantungan yang lebih besar pada gambar dan grafis lain untuk membantu prosedur setup dan pemrograman.»

Telah terjadi dorongan besar terhadap lingkungan kerja berbasis Internet of Things (IoT). Misalnya, halaman diagnostik pada kontrol sentuh TOYOPUC Toyoda menampilkan tingkat pendingin, getaran mesin, suhu minyak—apa saja yang mungkin menerjemahkan ke kualitas bagian yang buruk atau membuat masalah produksi akan mengirim peringatan segera kepada siapa pun yang bertanggung jawab untuk memperbaikinya. Selain itu, mungkin untuk mengumpulkan informasi ini dari kontrol mesin dan mendorongnya ke basis data terjaring untuk analisis historis.

Fitur yang menghemat waktu lain adalah pembuatan otomatis program alternatif, yang dapat dipanggil operator jika ada masalah terkait proses. Steve Earley, Manajer Rekayasa Usulan JTEKT Toyoda, mengatakan opsi kontrol konversasional ini tersedia pada GE6 roll grinder perusahaan, mesin yang juga telah mendapat manfaat dari beberapa modifikasi pada cetakan, motor, dan komponen lain, semua dirancang untuk mengurangi getaran dan meningkatkan akurasi mesin dalam aplikasi spesial ini.

Material yang digunakan untuk membuat baterai litium yang digunakan di kendaraan listrik cukup tipis, katanya, dan gulungan yang menghasilkan material ini harus sangat akurat, dengan finishing permukaan yang sangat halus. «Saat operator menyiapkan mesin, kontrol akan menampilkan program umum untuk memulai, serta dua alternatif—satu yang lebih agresif untuk waktu siklus yang lebih cepat, dan program yang lebih konservatif yang menghasilkan finishing permukaan yang lebih baik,» kata Earley. «Berdasarkan hasil awal, operator dapat dengan mudah memutuskan untuk beralih ke seperangkat parameter pemesinan mana yang memberikan bagian terbaik dalam waktu singkat mungkin.»

Kurang Operasi yang Diperlukan

Larry Marchand, wakil presiden grup profil di United Grinding North America Inc., Miamisburg, Ohio, setuju dengan kebutuhan akan kontrol yang mudah digunakan, terutama seiring mesin penggerusan menjadi lebih canggih. Namun katanya juga terdapat permintaan besar di seluruh komunitas manufaktur untuk mengurangi pekerjaan dalam proses dan lebih sedikit operasi pemesinan, yang mengarah United Grinding dan perusahaan lain untuk mengadopsi pendekatan yang disebut «done-in-one» untuk mengurangi waktu sentuh operator dan meningkatkan nilai per operasi.

Untuk mendukung ini, United Grinding telah memperkenalkan «proses, operasi, dan fitur tambahan» pada mesin penggerusan profil yang sebelumnya sangat single-purpose. «Pelanggan ingin menambahkan lebih banyak nilai dalam satu penanganan bagian,» kata Marchand. «Kami melihat permintaan besar untuk mesin dengan pemindah alat otomatis, memungkinkan untuk menggerus workpiece dan kemudian membawa bor atau pemotong fraise untuk menyelesaikan bagian. Ini menghilangkan operasi sekunder, mengurangi waktu kendala bagian dan meningkatkan kualitas.»

Apakah ini berarti bengkel mesin harus menukar alat mesin CNC mereka untuk super penggerus yang segala-galanya? Tidak sama sekali. Sama seperti mesin multitugas melakukan pekerjaan yang bagus dalam memfrais slot atau menggerus jurnal, penggerus multitugas sekarang dapat melakukan tugas yang sebelumnya hanya untuk mesin pusat pemesinan dan mesin bor-tapp—dengan demikian, tidak ada gaya mesin mana pun yang dapat menggantikan yang lain. Seperti yang ditunjukkan Marchand: «Jika Anda memiliki bagian yang intensif penggerusan, Anda selalu lebih baik dengan penggerus khusus.»

Ada beberapa alasan untuk ini, katanya. Penggerusan membutuhkan cairan pemotongan yang jauh lebih banyak dari operasi pemfraisan dan bor, yang ditargetkan tepat di irisan workpiece dan roda. Menggerakkan roda yang berukuran beberapa kaki diameter membutuhkan banyak tenaga kuda, jauh lebih dari yang tersedia pada mesin pembuat kotoran rata-rata. Akhirnya, memegang bagian separuh dan finishing permukaan angka tunggal sepanjang hari adalah sesuatu yang sebagian besar penggerus CNC ungguli karena mereka dirancang untuk mengoptimalkan operasi ini. Mesin pusat pemesinan? Tidak begitu.

Menangani Material Sulit

Kemampuan ini sangat relevan dengan logam yang tinggi nikel, krom, dan kobalt, kata Marchand. «Banyak bisnis kami berasal dari pelanggan yang memproduksi bagian dari Inconel dan Rene, material yang—setidaknya dalam keadaan kaku mereka—hampir tidak dapat diproses. Opsi satu-satunya mereka adalah EDM atau penggerusan, dan berkat kekakuan, daya, dan akurasi mesin penggerusan modern, plus ketersediaan superabrasif yang tidak tersedia hingga waktu dekat, sebagian besar memilih yang terakhir.»

Salah satu produsen superabrasif terkemuka adalah Norton|Saint-Gobain Abrasives, Worcester, Mass. Alfredo Barragan, insinyur aplikasi korporat senior untuk super-abrasif Amerika Utara, mengatakan penggerusan dulu dianggap proses «hanya finishing», tetapi, dengan perkembangan teknologi penggerusan yang semakin canggih, telah berevolusi menjadi proses pemesinan mainstream. Namun, untuk mencapai kesuksesan terbesar dengan proses ini, abrasif yang sama modern harus diterapkan.

«Roda matrix diamond bonded resin atau logam tradisional cenderung sangat padat,» kata Barragan. «Padat adalah hal baik karena memberikan struktur yang kuat dan membantu memberikan ikatan yang kuat yang memegang struktur itu bersama, tetapi hal itu memunculkan satu pertimbangan: roda cenderung load lebih cepat, yang pada akhirnya mengurangi produktivitas. Roda bond hibrid Norton Winter Paradigm memecahkan masalah ini.»

Roda dikatakan menyediakan kombinasi retensi biji yang ditingkatkan dengan tingkat porositas tinggi, sehingga mengurangi gaya pemotongan. Porositas yang lebih tinggi juga mengurangi loading—roda menggerus lebih dingin, lebih bebas, dengan waktu henti yang lebih sedikit, pada akhirnya menghasilkan lebih banyak bagian per hari. Bergantung pada abrasif yang digunakan, roda bond hibrid secara efisien menggerus carbide, keramik lanjutan, baja alat yang telah dikeras, dan alloy suhu tinggi yang baru saja disebut Marchand dari United Grinding.

Ada lebih banyak dari ini dari teknologi abrasif, meskipun. Seperti alat mesin yang dilengkapi, roda itu sendiri menjadi lebih cerdas, dengan tag RFID tersemat untuk manajemen aset yang lebih baik, pengadaan yang lebih efisien, pelacakan informasi penggunaan dan dressing, dan perlindungan terhadap kesalahan operator.

Norton|Saint-Gobain tidak membatasi upaya mereka hanya pada produk abrasif. Sistem pemantauan dan diagnostik proses 4Sight mereka menyediakan fungsionalitas IoT yang mirip dengan yang dibahas sebelumnya, dengan pemantauan real time agnostik merek terhadap nilai mesin penggerusan seperti beban sumbu dan utilizasi mesin, dan kemampuan untuk menyimpan data untuk analisis tren atau mengirim peringatan sesuai kebutuhan. «Ini adalah salah satu inisiatif terbesar tahun ini untuk kami, dan bersama dengan sistem tag cerdas kami, berfungsi sebagai fondasi solusi Industry 4.0 kami,» kata Barragan.

Datang ke Layar Anda: V@dison

Mereka tidak sendirian. Vollmer of America Corp., Carnegie, Pa., bersama dengan perusahaan induknya, Vollmer Group, sedang mengerjakan sejumlah alat dan layanan yang dirancang untuk «mentransformasi secara digital» operasi penggerusan. Disebut V@dison, ini termasuk layar V@ untuk visibilitas yang ditingkatkan parameter mesin, V@ check untuk simulasi proses, V@ boost untuk mengoptimalkan performa mesin sesuai workpiece, dan V@ guide untuk pemeliharaan preventif yang lebih konsisten.

Vollmer masih pada tahap awal inisiatif ini, namun Shannon Fox, Manajer Penjualan Amerika Utara, mengatakan masih banyak buah rendah yang tersedia untuk komunitas penggerusan. Di antara yang terpenting adalah otomatisasi—Fox mengacu pada kemampuan pemuatan bagian robot dan pergantian roda dari VGRIND 360 tool dan cutter grinder mereka sebagai satu contoh, opsi yang Vollmer dan bahkan sebagian besar produsen alat mesin pasang secara rutin saat pelanggan mereka menuju manufaktur tanpa lampu.

Simulasi adalah permintaan rutin lainnya. Meski sistem V@ check Vollmer masih dalam pengembangan, Fox mencatat bahwa perangkat lunak NUMROTOplus yang ditawarkan pada Vollmer dan merek peralatan penggerusan lainnya adalah alternatif yang matang dan diterima luas. «Simulasi semakin penting seiring penggerus menjadi lebih canggih,» katanya. «Ruang lebih sempit, geometri alat semakin kompleks, dan banyak mesin—termasuk kami—mengizinkan penggunaan beberapa paket roda dalam satu pekerjaan, yang meningkatkan kekhawatiran interferensi. Tanpa simulasi, Anda berisiko menabrak alat mesin yang sangat mahal.»

Melihat Adalah Percaya

Simulasi penting untuk alasan lain juga. Sebagai contoh, ANCA CNC Machines, bermarkas di Melbourne, Australia, menggunakannya untuk memprediksi ketidakseimbangan alat pada end mill pitch variabel. «Itu salah satu trade-off dengan pemotong berkinerja tinggi—karena jarak fluting tidak teratur, mereka secara inherent tidak seimbang,» kata Lucas Hale, manajer pemasaran global. «Untuk mengatasi ini, kami mengembangkan perangkat lunak simulasi yang menghitung ketidakseimbangan dan menyesuaikan program NC untuk menyeimbangkannya dengan menghapus material tambahan di lokasi strategis. Alat keluar dari penggerus dengan seimbang sempurna, memberikan umur alat yang diperpanjang dan finishing permukaan yang lebih baik pada bagian yang diproses.»

Hale setuju dengan dorongan otomatisasi, termasuk penanganan bagian dan roda robot, tetapi menawarkan sejumlah cara tambahan untuk meningkatkan produktivitas. Di mana «sticking» rutin roda untuk menghapus loading dulu dilakukan secara manual, ANCA telah mengotomatisasikannya, mengurangi biaya tenaga kerja dan memperpanjang umur roda. Perangkat lunak dan mesin ANCA dikatakan menyediakan «kemudahan penggunaan yang signifikan,» mengurangi waktu setup. Dan sistem pengukuran berbasis laser menyediakan verifikasi dalam proses akurasi dan geometri alat potong, diikuti oleh offset otomatis atau dressing roda untuk menyesuaikan aus.

Dan ANCA telah membawa proses itu satu langkah lebih jauh. Melalui kolaborasi dengan perusahaan seperti Zoller Inc., penyedia terkemuka peralatan presetting alat, ANCA telah mengembangkan antarmuka yang mendukung inspeksi otomatis dan umpan balik ke penggerus CNC—robot meletakkan pemotong ke dalam presetter, yang mengukurnya dan mengirimkan hasil ke sistem perangkat lunak yang menyesuaikan mesin sesuai kebutuhan. Ini «menutup lingkaran,» jelas Hale, dan bersama dengan sistem manajemen blank terintegrasi, memungkinkan pelanggan untuk «memuat ratusan alat, menekan go, dan kembali besok untuk alat potong selesai,» katanya.

«Konstruksi mesin dasar juga telah meningkat selama lima tahun terakhir atau lebih,» lanjut Hale. «Misalnya, motor linear telah menjadi jauh lebih umum di industri kami. Mereka tidak hanya berkontribusi pada kualitas alat potong dan oleh karena itu kualitas bagian yang dibuat dengan mereka, tetapi mesin linear bergerak jauh lebih cepat daripada mesin dengan baut bola, mengurangi waktu siklus. Dan karena ada lebih sedikit aus dan kerusakan pada komponen mesin, umur alat diperpanjang. Itulah sebabnya motor linear hampir telah menjadi komponen standar dari setiap mesin penggerus presisi tinggi dan berkinerja tinggi.»

Bagian Pertama, Bagian Baik

Sama seperti JTEKT Toyoda yang mengatasi kekurangan tukang mesin terampil dengan perangkat lunak kontrol yang lebih intuitif, Rollomatic Inc., Mundelein, Ill., bekerja untuk membuat setup mesin menjadi lebih mudah dan lebih cepat. Itu karena sebagian besar produsen alat dan pemotong tidak berbeda dari bengkel pemotongan logam apa pun; mereka menghadapi ukuran batch yang lebih kecil dan waktu kendala yang lebih pendek, membuat waktu setup menjadi persentase yang lebih besar dari setiap produksi. Salah satu bagian dari solusinya? Perangkat lunak yang lebih baik.

«Selama bertahun-tahun, bengkel telah membakar tiga, empat, lima blank workpiece per setup, secara bertahap menyesuaikan mesin sampai mereka mendapatkan bagian yang baik,» kata Eric Schwarzenbach, presiden Rollomatic Inc. «Tetapi dengan menggunakan perangkat lunak cerdas, sangat mungkin untuk mengurangi jumlah bagian yang dibuang, dengan nol sebagai tujuan akhir. Ini tidak hanya mengurangi biaya material, tetapi juga waktu setup.»

Perangkat lunak membantu operator dengan membuat representasi 3D dari alat mesin, workpiece, dan roda penggerus, kata Schwarzenbach, menghilangkan kebutuhan untuk dry run. Operator dapat mempercepat animasi, melambatkannya, mundur atau zoom ke area masalah, membantu dia menghindari tabrakan potensi antara paket roda dan workpiece. Dan ketika animasi selesai dan mesin sebenarnya memproduksi bagian, perangkat lunak bekerja untuk menghilangkan «gerakan kosong» dan memperpendek jarak keamanan ke minimum.

Perangkat lunak cerdas itu bagus, tapi Schwarzenbach segera menunjukkan bahwa alat mesin dan sistem terkait sama pentingnya. Semakin akurat dan stabil alat mesin, semakin mudah untuk mencapai dimensi sasaran pada percobaan pertama. Juga, teknologi dressing roda yang ditingkatkan, prosedur kalibrasi otomatis, kontrol yang lebih cepat yang memproses perhitungan lebih cepat, dan bond roda hibrid yang tahan aus, pemotongan bebas, dan mempertahankan sudut tajam lebih lama adalah kritis. Faktor-faktor ini memainkan peran besar dalam setup yang lebih cepat dan kemampuan yang ditingkatkan untuk membuat bagian pertama menjadi bagian yang baik, dengan waktu siklus yang lebih pendek sebagai tambahan.

Seperti yang disebutkan oleh orang lain, pergantian roda otomatis adalah game-changer penggerusan lain—Schwarzenbach mengatakan pergantian kecepatan tinggi Rollomatic dapat menukar paket roda dalam lima detik, arbor-to-arbor, dan mencapai waktu gosok-ke-gosok 11 detik. Manfaatnya melampaui waktu siklus yang lebih pendek, namun. «Jika Anda memiliki paket dengan empat roda, potensi tabrakan lebih tinggi daripada yang memiliki satu atau dua roda. Ini menyulitkan setup. Jadi, jika Anda dapat membagi paket roda besar dan mampu memberikan waktu pergantian roda 11 hingga 12 detik, maka itulah cara yang lebih disukai di zaman ini.»