Tingkatkan Umur Alat dan Produktivitas dengan Penyeimbangan Alat Ahli

Runout alat pemotong dan ketidakseimbangan pemegang alat membuat pemesinan menantang. Inilah yang perlu Anda ketahui tentang teknik penyeimbangan alat dan bagaimana prosedur yang tepat dapat meminimalkan getaran, meningkatkan finishing permukaan dan umur alat sekaligus.

Penyeimbangan alat adalah keharusan untuk pemesinan kecepatan tinggi, di mana keceputaran spindel mencapai 20.000 rpm atau lebih. Namun banyak ahli akan mengatakan bahwa kebutuhan akan penyeimbangan dimulai pada 6.000 rpm saja dan melewati langkah kritis ini mengurangi baik umur alat maupun produktivitas.

Brendt Holden, presiden Haimer Inc., adalah salah satu orang tersebut. Dia suka menceritakan kisah dari 15 tahun yang lalu tentang bengkel mesin di Wisconsin yang kesulitan dengan operasi bor. Setelah memasang salah satu penyeimbang alat Haimer, bengkel mesin tersebut mampu meningkatkan throughput secara signifikan pada pekerjaan itu, bersama dengan banyak lainnya.

“Bengkel itu tidak memiliki satu mesin pun yang lebih cepat dari 6.000 rpm,” ingat Holden. “Itu adalah testimoni yang luar biasa tentang pentingnya penyeimbangan alat, terlepas dari keceputaran spindel.”

Mereka tidak sendirian. Produsen mesin AS besar menghemat $250.000 per tahun pada waktu henti tidak terencana setelah menerapkan solusi penyeimbangan alat. K&G Manufacturing di Minneapolis menemukan bahwa rangkaian pemegang alat preset offline dipotong ke ukuran pada kali pertama saat diseimbangkan. Bahkan industri penggerindaan mengetahui nilai penyeimbangan, seperti yang dapat disaksikan oleh pembuat alat pemotong OSG: setelah menyeimbangkan paket roda, perusahaan menemukan output meningkat 20 persen, umur spindel naik 30 persen dan konsumsi daya menurun 18 persen.

Jika anekdot ini tidak berhasil meyakinkan para skeptis di luar sana, inilah contoh yang lebih saintifik—salah satu yang membantu menjelaskan efektivitas penyeimbangan alat.

Insinyur Haimer memasang end mill di dua pemegang alat, satu diseimbangkan, yang lainnya tidak. Keduanya diperiksa pada salah satu unit presetting alat perusahaan dan memiliki runout kurang dari 2 mikron. Kemudian mereka memutar setiap rangkaian pemegang alat pada 18.000 rpm sambil menganalisnya dengan akselerometer. Hasilnya? Di mana rangkaian yang diseimbangkan mempertahankan tingkat runout hampir nol, yang tidak diseimbangkan meningkat menjadi 11 mikron (0,0004")—lipatan lima kali lipat.

Jika runout yang membunuh umur alat belum cukup untuk meyakinkan Anda, coba ini: Tanya pabrik ulang spindel mesin perkakas apa penyebab utama kegagalan awal. Sebagian besar akan menyarankan itu adalah a) tabrakan, atau b) ketidakseimbangan pemegang alat. Untuk banyak pusat pemesinan—terutama yang memiliki spindel kecepatan tinggi—penggantian dapat dengan mudah lebih mahal dari satuan penyeimbang alat, dan itu belum termasuk waktu henti mesin dan keterlambatan produksi yang dihasilkan.

Anda mungkin berpikir, “Saya mengerti. Itulah sebabnya kami membeli pemegang alat yang diseimbangkan.” Dan sementara Holden dan orang lain akan mengatakan ini adalah awal yang baik, ini setara dengan membeli ban berkualitas tinggi untuk mobil Anda—mereka masih perlu diseimbangkan, dan seperti dengan alat pemotong dan pemegang alat, itu harus dilakukan sebagai rangkaian lengkap.

Menyegarkan Pemegang Alat

Sedikit ironis, prosesnya tidak terlalu berbeda. Sama seperti montir mobil akan menambahkan bobot kecil di satu sisi roda untuk menyeimbangkan ketidakseimbangan, demikian juga petugas gudang alat dapat menambahkan sekrup logam berat atau cincin berbentuk aneh pada pemegang alat, menyesuaikan masing-masing dengan hati-hati hingga kondisi tidak seimbang telah dibatalkan. Juga mungkin untuk bor atau frais pemegang alat itu sendiri, mengeluarkan sejumlah kecil logam hingga keseimbangan tercapai, meskipun ini jelas pendekatan yang lebih mahal (dan permanen).

Ban dan pemegang alat juga menderita jenis ketidakseimbangan yang sama, yaitu statis dan dinamis. Lepaskan sekrup roda pada F-150 Anda dan Anda akan menciptakan ketidakseimbangan statis, yang dapat dipikirkan sebagai terlalu banyak bobot di satu sisi. Tabrak batu dengan propeller perahu ikan Anda dan Anda kemungkinan menghadapi ketidakseimbangan dinamis, atau ketidakseimbangan di dua bidang rotasi. Itulah kondisi terakhir yang paling umum di pusat pemesinan CNC, terutama dengan alat dan pemegang alat yang panjang.

Ironisnya, pemegang alat gaya CAT—favorit pembuat mesin perkakas di sini di AS—secara inheren tidak seimbang karena slot flang yang tidak simetris. Begitu juga pemegang alat gaya Weldon dengan sekrup set di satu sisi. Bahkan perkakas HSK, terutama bentuk A yang lebih umum, menderita beberapa tingkat ketidakseimbangan, meskipun tidak selemah pemegang alat runcing tajam. Produsen perkakas mencoba untuk mengomongkan kondisi yang tidak untung ini, tetapi pasang knop retensi di satu ujung pemegang alat, bor atau end mill di ujung lainnya, dan segalanya berubah. Oleh karena itu saran untuk selalu menyeimbangkan pemegang alat sebagai rangkaian lengkap.

Bukti Penyeimbangan Alat dalam Puding

Ketidakseimbangan ini dapat diukur. Ini disebut sebagai nilai G, dan sebagian besar ahli industri menyarankan bahwa alat harus diseimbangkan ke 2,5 G atau lebih baik (artinya nilai di bawah 2,5). Untuk yang cenderung matematika, situs web Haimer menawarkan rumus yang memusingkan tentang ilmu penyeimbangan alat di sini, bersama dengan alasan tambahan mengapa itu penting bagi siapa pun yang tertarik untuk meningkatkan operasi pemotongan, bor dan bor mereka.

Jadi apa yang harus dilakukan? Jawaban harus jelas sekarang: Berinvestasikan pada mesin penyeimbang alat, sama seperti salah satu pelanggan Brendt Holden yang melakukan beberapa tahun yang lalu saat dia membeli mesin pemesinan 20.000 rpm pertamanya. Hasilnya begitu baik sehingga dia mulai menyeimbangkan semuanya di bengkel, bahkan untuk mesin lama yang terbatas pada 8.000 rpm.

“Peningkatan umur alat dan finishing permukaan adalah catatan kaki,” kata Holden. “Apa yang paling terlihat adalah laju pengelupasan logam yang ditingkatkan. Di mana sebelumnya dia mungkin memotong bagian pada 3.000 rpm, dia menemukan bahwa biasanya dapat menggandanya dengan menyeimbangkan, dengan peningkatan laju pengiriman yang sebanding. Dia sangat senang.”

Melebihi Keseimbangan Alat

Matt Brothers, manajer Tech Center Industri 4.0 di Zoller Inc., dapat berbagi kisah sukses serupa dari pelanggan yang telah menerapkan salah satu solusi penyeimbangan alat perusahaan. Namun dia cepat untuk menyarankan bahwa mesin penyeimbang hanyalah satu bagian dari strategi gudang alat yang jauh lebih besar. Sama pentingnya adalah kebutuhan untuk preset alat offline, menghilangkan kemungkinan kesalahan operator saat menyentuh dalam mesin perkakas dan sangat meningkatkan ketersediaan mesin pula.

Karena kemampuan citra optik canggih dari sebagian besar presetter, mereka juga memungkinkan petugas gudang alat untuk memeriksa alat secara menyeluruh sebelum digunakan, dan untuk mengukur runout yang disebut sebelumnya. Dan untuk bengkel yang menggunakan perkakas fit susut, Zoller (dan Haimer) menawarkan mesin kombo yang mampu melakukan keduanya dalam satu operasi.

Brothers menyarankan bahwa, saat diterapkan dengan solusi manajemen alat (TMS), presetter alat offline memberikan visibilitas dari katil hingga kubur terhadap penggunaan alat, sambil juga meningkatkan seluruh alur proses pemrograman dan pengaturan.

“TMS Zoller dapat berkomunikasi langsung dengan mesin perkakas,” katanya. “Itu dapat berinteraksi dengan sistem CAM bengkel, perangkat lunak simulasi, atau sistem pemantauan umur alat. Ada banyak keuntungan dari menyimpan informasi alat pemotong dan pemegang alat dalam satu basis data, termasuk akurasi data yang ditingkatkan, inventaris alat yang berkurang, waktu henti yang lebih sedikit, dan alur proses yang lebih efisien. Itulah sebabnya kami merasa TMS harus menjadi bagian integral dari bengkel yang difokuskan Industri 4.0.”

Untuk bengkel yang tertarik dengan salah satu teknologi peningkatan produktivitas ini, sekarang waktunya untuk menyelidiki. Potongan Peralatan Bagian 179 berakhir pada Desember. Hubungi MSC—atau salah satu perusahaan yang tercantum dalam artikel ini—untuk mengetahui lebih lanjut.

Apakah Anda Memanfaatkan Manfaat Penyeimbangan Alat?

Penyeimbangan alat sering dianggap hanya diperlukan untuk pemesinan kecepatan tinggi, tetapi banyak bengkel dapat mendapat manfaat darinya.

Ahli akan mengatakan bahwa kebutuhan akan penyeimbangan dimulai pada 6.000 rpm saja dan melewati langkah kritis ini mengurangi baik umur alat maupun produktivitas.

Ikuti polling kami di bawah untuk berbagi pandangan Anda tentang penyeimbangan alat dan melihat apa yang dipikirkan orang lain.

Apakah Anda sudah menyeimbangkan alat Anda?

Manfaat apa yang telah Anda lihat dari penyeimbangan alat? Tantangan apa yang telah Anda hadapi? Bagikan pikiran Anda di komentar di bawah.