Panduan Pakar Pemesinan Presisi Bagian Kecil: Alat, Teknik, dan Rahasia Produktivitas

Pemutaran bagian kecil berarti toleransi ketat, kecepatan poros ekstrim dan bahan yang sulit diproses. Inilah yang dikatakan para ahli tentang memaksimalkan produktivitas dalam lingkungan yang menuntut ini.

Beberapa orang mengatakan dunia semakin kecil. Mereka mungkin benar, tetapi kecuali mereka bekerja untuk produsen medis, penerbangan atau otomotif, mereka mungkin tidak menyadari seberapa kecil dunia telah menjadi.

Industri high-tech ini dan industri lain terus menekankan lebih banyak fungsionalitas ke dalam ruang yang semakin kecil, dan itu berarti bagian yang diproses yang digunakan dalam implan medis, peralatan elektronik dan perangkat serupa yang kompleks juga harus menyusut ukurannya.

Nor bahan menjadi lebih mudah dipotong. Ada titanium yang sangat kuat dan legasi nikel-basis superlegasi yang digunakan untuk membuat bagian penerbangan, tidak usah menyebut cobalt chrome, platinum dan logam proprietary lainnya yang umum dalam manufaktur medis.

Dan sementara konektor dan pin tembaga atau kuningan kecil yang diperlukan untuk mobil yang semakin dilengkapi sensor saat ini tidak terlalu sulit bagi alat pemotong, bagian apa pun yang memerlukan mikroskop untuk diperiksa datang dengan tantangan uniknya sendiri.

Get a GRIP

"Di arena ini, alat memerlukan tepi yang sangat tajam, harus memotong bebas, dan Anda harus memiliki kontrol chip yang baik." Itu menurut Clay East, manajer produk nasional untuk garis tooling GRIP di Iscar Metals Inc.

Dia merujuk secara spesifik pada pemutaran CNC tipe Swiss, meskipun rekomendasi yang dia dan ahli lain yang dikutip dalam artikel ini terapkan sama baiknya pada lathe yang diumpan sabuk, mesin transfer rotary dan mesin screw multi-poros.

Ironisnya, setidaknya sebagian hambatan di sini adalah karena kurangnya tenaga kerja terampil. East dan orang lain yang dikutip dalam artikel ini menyarankan bahwa mesin gerinda saat ini seringkali ditugasi untuk mengoperasikan beberapa mesin—hingga 10 atau bahkan 15 sekaligus, di beberapa bengkel—yang berarti proses harus dapat diprediksi dan tanpa ribet. Di dunia bagian kecil, banyak hal yang dapat dicapai dengan alat pemotong yang tajam dan memecah chip yang baru saja dijelaskan, tetapi alat tersebut juga harus mudah digunakan.

"Salah satu banyak hal yang kita ketakuti saat merancang alat untuk industri Swiss adalah mekanisme klamping," katanya. "Alih-alih mencabut sekrup sepenuhnya untuk mengindex pemasang, kami membuatnya sehingga operator dapat memberinya tiga hingga tiga setengah putaran. Ini membuat penukaran pemasang jauh lebih cepat, dan menghilangkan masalah yang familiar bagi setiap operator Swiss—jatuhnya sekrup ke wadah chip dan kehilangan waktu mesin yang berharga mencarinya."

Break It Up

East mengatakan bahwa sulit untuk menghasilkan pemasang yang dapat memecah chip pada laju umpan yang relatif ringan dan kedalaman potong yang ditemukan dalam pemutaran tipe Swiss, terutama dengan bahan yang ranting seperti titanium dan 17-4 PH yang umum pada mesin-mesin ini. Tantangan itu telah lebih mudah berkat alat desain modern yang digunakan oleh Iscar dan orang lain, itulah sebabnya bengkel harus terus mengevaluasi kembali pilihan alat pemotong mereka (lihat sidebar).

Brian Wilshire, manajer pusat teknis Kyocera Precision Tools setuju akan kebutuhan akan alat pemotong tipe Swiss berkualitas tinggi tetapi mencatat bahwa teknologi kontrol chip yang diperkenalkan beberapa tahun yang lalu oleh pembuat alat mesin CNC terkemuka telah menciptakan masalah baru: work hardening dalam legasi nikel-basis dan stainless steel austenitic (seri 300).

"Beberapa lathe tipe Swiss yang lebih baru memiliki fitur yang mengosilkan alat sedikit ke belakang dan ke depan pada frekuensi yang sangat tinggi," katanya. "Ini melakukan pekerjaan yang bagus memecah chip tetapi cenderung memendekkan umur alat sedikit. Kami menemukan bahwa menggunakan grade yang lebih kuat dengan coating yang tahan aus cukup efektif dalam lintasan alat yang mengosilkan ini."

Wilshire juga merekomendasikan bengkel untuk menggunakan radius hidung alat yang paling besar mungkin untuk memaksimalkan laju umpan dan mencapai finishing permukaan terbaik, tetapi dia mencatat bahwa ini dapat menciptakan masalah dalam beberapa aplikasi.

Sebagai contoh, mesin gerinda yang menggunakan pemasang dengan radius hidung 0,008" +/- 0,002" untuk memutar bagian dengan radius sudut internal maksimum 0,010" dapat melebihi toleransi itu dari awal, katanya. "Kami mulai menawarkan pemasang dengan toleransi minus saja pada radius sudut untuk menghilangkan kemungkinan ini," katanya.

Keep Cool

Kyocera dan Iscar telah mengatasi tambahan relatif baru pada lathe tipe Swiss—pendingin melalui alat. Alih-alih garis fleksibel dan selang plastik yang memakan waktu untuk dipasang dan mudah terlepas dari posisi oleh chip yang ranting, perusahaan telah memperkenalkan pemegang alat dengan saluran pendingin dan orifice built-in yang mampu menangani pendingin tekanan tinggi (HPC) yang ditemukan pada jumlah mesin CNC yang semakin banyak.

Begitu pula Seco Tools, kata Abhay Chaubal, manajer produk untuk Amerika Utara.

"Tantangan dengan setiap alat mesin adalah memaksimalkan pemanfaatan, dan ini berarti mengurangi waktu persiapan dan waktu pergantian alat," katanya. "Kami kini menawarkan pemegang alat yang tidak hanya menghilangkan ribet garis pendingin tradisional dengan pendingin melalui alat, tetapi juga memiliki kepala modular quick-change yang memungkinkan operator untuk mengganti pemasang di luar mesin sambil mempertahankan akurasi."

Eric Gardner, spesialis aplikasi Amerika Utara di Seco Tools, menegaskan bahwa sebagian besar lathe CNC tipe Swiss yang dijual saat ini memiliki kemampuan milling, yang sangat dibutuhkan untuk banyak bagian kecil karena kesulitan pemasangan dan biaya operasi sekunder. Ini memberikan programmer dan mesin gerinda kesempatan untuk menerapkan teknik milling kecepatan tinggi di platform tipe Swiss.

Get Specific

"Saya merekomendasikan bengkel untuk mengadopsi strategi milling kecepatan tinggi dan trochoidal setiap kali memungkinkan, bahkan pada bagian kecil," kata Gardner. "Kami baru saja bekerja dengan pelanggan medis pada operasi slotting yang mengurangi waktu siklus mereka secara signifikan dengan dynamic milling, dan meningkatkan umur alat dari 200 menjadi lebih dari 2.000 bagian per alat."

Seperti pesaing mereka, Gardner dan Chaubal juga menyarankan bengkel pemesinan—terlepas dari ukuran benda kerja—untuk mengevaluasi alat pemotong spesifik bahan. Rekomendasi ini sangat relevan bagi mereka yang memproses logam penerbangan dan medis yang sulit yang telah disebutkan, dan untuk pekerjaan berjalan lama yang umum pada mesin tipe Swiss.

"Hambatan terbesar di sini untuk banyak produsen penerbangan dan medis adalah kesulitan dalam memodifikasi proses yang telah divalidasi," kata Chaubal. "Itulah sebabnya kami suka bekerja sama dengan pelanggan sejak awal dalam pengembangan proses, untuk memastikan mereka menggunakan lintasan alat, alat pemotong dan pemegang alat terbaik yang tersedia."

Old Ways? Probably Not the Best Ways

Agak mengejutkan, pekerjaan membuat alat pemotong yang sangat efektif telah menjadi lebih mudah selama bertahun-tahun. Alih-alih mengandalkan pengetahuan suku dan banyak tes potong untuk mengoptimalkan desain baru, produsen alat pemotong kini menggunakan perangkat lunak analisis elemen hingga (FEA) untuk menganalisis fisika pengeluaran logam pada tingkat mikroskopis untuk menentukan chip breaker, persiapan tepi dan perawatan permukaan mana yang akan bekerja terbaik untuk bahan atau aplikasi yang diberikan. Hasilnya? Alat pemotong kini berkinerja pada level yang lebih tinggi dari sebelumnya.

Masih, banyak orang penjual dan aplikasi alat pemotong berbagi cerita tentang bengkel pemesinan sekolah lama yang baik menggiling alat pemotong mereka secara internal atau menggunakan teknologi ketinggalan zaman, tenang dalam pengetahuan bahwa cara mereka adalah yang terbaik, dan alat modern hanya meningkatkan biaya. Tidak ada yang lebih jauh dari kenyataan. Pertimbangkan sejauh mana teknologi semua jenis telah meningkat selama satu dekade terakhir; alat pemotong telah berkembang dengan cara yang sama, itulah sebabnya bengkel pemesinan semua jenis harus mengevaluasi produk baru secara teratur, terutama mereka yang terlibat dalam pemesinan bagian kecil dan pekerjaan menantang lainnya.

Itu tidak selalu mudah. Selain menangani mentalitas "ini selalu seperti ini yang kita lakukan", manajemen harus mengalokasikan waktu untuk riset dan pengujian, seringkali mengandalkan orang paling berpengalaman mereka untuk melakukannya. Investasi tooling harus dilakukan, pekerjaan direprogram, dan karena produktivitas yang meningkat yang pasti akan terjadi, penyesuaian dalam proses hiliran seringkali diperlukan untuk menyesuaikan botol-neck yang bergerak. Meskipun ada ribetnya, manfaat akan jauh melampaui gangguan sementara. Mungkin saatnya untuk menerima yang terbaru.

Tips atau teknik apa yang dapat Anda bagikan tentang pemutaran bagian kecil? Beritahu kami dalam komentar di bawah.

TOOLING UP – SGS Series 77 H-Carb 7 Flute High-Efficiency End Mills: