Menguasai Pengerjaan Logam: Strategi Terbukti untuk Mengatasi Tantangan Teknis Utama
Saat datang ke pemotongan logam, waktu dan kualitas sayangnya seringkali bertentangan satu sama lain. Masalah kualitas bagian dan mesin akan muncul yang mungkin memerlukan perubahan dalam status quo, kata ahli pengerjaan logam di lapangan. Lihat bagaimana tiga ahli mendiagnosis dan mengobati tantangan sistemik.
Thermal cracking. Deformasi. Aus kerucut. Tidak, ini bukan istilah science fiction tentang bulan dan planet yang terbangguk dan sunyi, pesawat luar angkasa yang rusak atau deskripsi alien aneh dari dunia lain. Ini adalah istilah tentang kegagalan terkait panas pada alat pemotong ketika dilihat dari dekat pada tingkat mikroskopis. Tetapi ada banyak jenis kerusakan alat lainnya—beberapa yang berkaitan dengan kegagalan mekanis.
Jadi bagaimana, kata Anda? Alat pemotong seharusnya melakukan pekerjaan mereka lalu diganti dan dibuang. Anda memasukkan alat baru, kembali bekerja dan melupakannya, kan? Jika hanya begitu sederhana. Kerusakan alat yang luas seringkali adalah gejala dari faktor sistemik yang lebih besar dan saling terkait—dan itu memerlukan diagnosis yang tepat untuk pengobatan.
Ahli pengerjaan logam MSC Ray Gavin, Brian Laffey dan Mac Allsup baru saja berbicara dengan kami tentang tantangan teknis alat pemotong umum dan tidak umum yang mereka amati dan investigasikan secara teratur. Ini benar bahwa insert alat pemotong diharapkan untuk aus dan diganti, mereka menjelaskan. Masalahnya adalah bagaimana produsen menggunakan alat pemotong mereka dalam mesin untuk memberikan bagian berkualitas pada jadwal produksi—artinya sejumlah bagian tertentu yang dibuat harian.
"Saat datang ke pelanggan, kita mulai menilai di mana mereka berada dan di mana mereka perlu berada," kata Gavin. Pada tingkat paling dasar, itu tentang memahami tujuan mereka, "seperti apakah mereka perlu membuat lebih banyak bagian per hari, atau apakah mereka ingin menghasilkan bagian berkualitas lebih tinggi?"
Seringkali, jawabannya adalah keduanya, tetapi lalu masalah dimulai—dan seiring waktu itu mempengaruhi bisnis. Waktu dan kualitas sayangnya bertentangan satu sama lain. Alat harus diganti dengan frekuensi yang lebih tinggi—yang mungkin tidak terlihat sebagai masalah besar beberapa kali pertama—tapi kemudian downtime mesin dapat benar-benar mulai mempengaruhi pengiriman produk, mereka menjelaskan. Memahami cara mengatasi masalah dasarnya dapat memerlukan analisis penyebab akar yang lebih dalam.
Khawatir tentang biaya tooling? Pelajari cara mengukur nilai tooling dengan lebih baik dengan bimbingan teknis.
Area Masalah Alat Pemotong dan Pemesinan Sehari-hari
Masalah apa yang mereka lihat di pekerjaan setiap hari? Secara kolektif, para teknisi lapangan ini menemukan bahwa alat rusak dan bagian tidak keluar dengan benar karena tidak ada aplikasi pendingin yang tepat atau karena sudut pemotongan atau "geometri" insert tidak diatur dengan benar—atau mesin tidak dijalankan pada kecepatan yang tepat untuk bahan yang dipotong dan jenis alat.
Kegagalan penyebab akar tidak biner seperti suhu atau aus mekanis, yang berbicara tentang kompleksitas dalam mendiagnosis masalah pengerjaan logam. Saat datang ke pemotongan logam, panas dan masalah mekanis saling terkait erat. Ini sebagian besar berarti bahwa penyebab kegagalan dapat diatribusikan lebih pada satu area daripada yang lain, para ahli menjelaskan.
Di antara kegagalan terkait panas, salah satu yang lebih umum yang dialami adalah thermal cracking. Mengapa demikian? "Pendingin tidak diterapkan dengan benar pada titik pemotongan," kata Gavin. "Saat chip dibuat dari pemotongan dan pendingin diterapkan, chip itu sendiri dapat menjadi hambatan. Pendingin melalui alat dapat membantu."
Teknologi "pada titik pemotongan" ini memungkinkan pendingin diterapkan pada dua posisi yang berbeda dari atas dan bawah pemegang alat. Ketika digunakan, hasilnya biasanya kontrol chip yang jauh lebih baik dan peluang yang lebih kecil untuk cedera terkait chip saat mesin gerinda pergi untuk menghilangkan rantai chip panjang dan teriris, kata Gavin.
Ketiganya ahli mengatakan mereka melihat sangat sedikit aus kerucut atau deformasi, tetapi itu terjadi dalam aplikasi yang menggunakan titanium, besi dan legasi suhu tinggi dan dalam beberapa operasi kecepatan ultra tinggi. Untuk lebih mengilustrasikan beberapa area masalah teknis yang lebih umum, berikut adalah beberapa situasi dunia nyata yang telah dialami para ahli—dan bagaimana mereka menyelesaikan masalahnya.
Tantangan: Pecahan
Contoh Dunia Nyata: Produsen penerbangan besar memproses dengan Iconel (dengan kekuatan "50 Rockwell") menggunakan face mill. Bagian yang sedang dibuat berdiameter 50 hingga 60 inci, dan mesin gerinda menggunakan pemotong carbide dan face pads (pemotong pada bagian). Memakan waktu 20 jam untuk memproses satu bagian karena bahan itu sangat keras, dan mereka harus menjalankan mesin sangat lambat, lalu menghentikannya saat alat tidak lagi efektif. Umur alat buruk dan produktivitas yang dapat diprediksi buruk.
Solusi: Laffey menyarankan menggunakan pemotong milling keramik dan melakukan penyesuaian kecil pada lintasan pemotongan sehingga bahan dapat dipotong dengan lebih baik. Bagian kini dapat dibuat dalam empat jam.
Hasil: Produktivitas melonjak: Waktu pemesinan dikurangi 80 persen dari 20 jam menjadi empat jam.
"Meskipun harga alat tunggal mahal dua kali lipat, sulit untuk bertentangkan dengan waktu yang didapatkan—dan bahwa alat bekerja lebih baik dengan bahan," kata Laffey.
Tantangan: Built-Up Edge dari Kontrol Chip yang Buruk, Lubang Kedalaman Potong
Contoh Dunia Nyata: Produsen otomatisasi dan pembangkit listrik besar memiliki mesin besar dengan chuck berdiameter 36 inci untuk bagian stainless steel yang sangat besar yang memiliki chip yang membungkus chuck, menyebabkan banyak downtime dan membakar alat. Setiap kali terjadi, ada 20 menit kerja yang tidak produktif untuk setiap 30 menit waktu siklus. Dan, produsen underfeeding alat pemutah indexable carbide, yang menyebabkan tepi bercumpul. Ini juga merupakan bahaya keselamatan, karena mesin gerinda mencapai ke dalam mesin dan teriris. Mereka menggunakan sarung tangan kulit, bukan sarung tangan tahan iris.
"Tempat yang baik untuk melihat adalah di sisa daur ulang pelanggan untuk melihat semua masalah yang mungkin dialami alat," kata Allsup. "Saya menggunakan kaca pembesar loop 30x D untuk melihat persis apa yang terjadi. Dalam kasus ini, mereka memiliki banyak built-up edge dari terlalu lambat. Seperti mereka mencoba mentega beku dengan pisau mentega. Jadi, bahan menempel pada coating alat."
Solusi: Allsup merekomendasikan mengubah parameter, menyesuaikan kedalaman potong dan permukaan umpan, menggunakan geometri yang lebih tajam, dan meningkatkan kecepatan dan laju umpan.
"Mereka memiliki grade yang tepat, tetapi kedalaman potong mereka lebih rendah dari tingkat yang direkomendasikan untuk jenis chip breaker itu," kata Allsup.
Hasil: Tingkat produksi kembali normal, dan downtime sepenuhnya dihilangkan.
"Penghematan biaya adalah $2.500, tetapi penghematan utama adalah dari menghentikan mesin dan menarik chip keluar dari mesin setiap 15 menit," kata Allsup. "Perubahan proses memungkinkan pelanggan untuk menjalankan bagian lengkap tanpa menghentikan mesin dan menghilangkan bahaya keselamatan."
Tantangan: Chipping, Pecahan
Contoh Dunia Nyata: Subkontraktor penerbangan memproses bagian mesin besar yang berdiameter 30 inci dengan 36 kantong pada mesin CNC 5-axis horizontal. Kantong tersebut adalah bahan legasi nikel-basis yang sangat keras, Rene 41, yang Laffey gambarkan sebagai "jahat dan hampir menolak untuk diproses." Dengan end mill yang mereka gunakan, mesin gerinda hanya mampu memproses empat kantong sebelum alat hancur—dan memiliki sedikit cara untuk mengukur kondisi end mill. Produsen harus menghentikan mesin, mengatur alat baru, lalu melakukan tes potong untuk memastikan yang baru bekerja—yang sangat memakan waktu dan memusingkan.
Solusi: Laffey menyarankan menggunakan end mill dengan kepala yang dapat ditukar yang memiliki klamp alat dengan ujung berulir yang dapat dengan mudah dikencangkan dan dibuka untuk pergantian alat dan pemasangan yang lebih mudah. Produsen kini mampu membuat 10 kantong per lewat dibandingkan empat yang telah dilakukan.
Hasil: Produsen mendapatkan 24 jam per minggu kembali. Penghematan waktu memberikan pelanggan tiga shift delapan jam.
"Harga per alat naik dari $25 menjadi $75 untuk mendapatkan 24 jam kembali," kata Laffey. "Matematika itu jelas, seperti juga peningkatan jumlah kantong yang dibuat pada bagian dengan alat. Dan mereka tidak perlu mengukur ulang, tidak ada tes potong yang diperlukan, dan tidak ada pengukuran baru—hanya dengan mengubah mekanisme klamping, mereka dapat bekerja dengan bagian lebih baik … Mereka tidak tahu bahwa teknologi klamping ada."
Tantangan: Finishing Bagian yang Buruk, Umur Alat yang Lemah
Contoh Dunia Nyata: Perusahaan penerbangan besar yang membuat bagian khusus dengan stainless steel 17-4 PH memiliki bahan yang dipotong dengan sekitar 40 inci per menit dalam sel dari empat mesin yang beroperasi 24/7. Produsen melakukan pemesinan kecepatan tinggi dengan ball end mills menggunakan mesin 4-axis yang berputar pada sumbu A pada volume tinggi. Hal terpenting adalah membuat sebanyak mungkin bagian, tetapi finishing bagian berkualitas buruk dan umur alat lemah.
Solusi: Gavin menyarankan beralih ke high-feed mills dan menggunakan pendekatan profiling yang berbeda. Dia bekerja dengan produsen untuk mereprogram lintasan alat dengan cara yang sepenuhnya baru.
"Kami pergi 180 derajat berbeda pada ini dan berpikir di luar kotak," kata Gavin. "Kami mampu menurunkan 'time-in-cut' secara drastis."
Hasil: Waktu siklus pemotongan dikurangi dari sekitar 18 menit per bagian menjadi 4,5 menit. Bahan yang dipotong naik dari 40 ipm menjadi 300 per menit. Biaya per bagian dikurangi hampir 300 persen.
Apakah mesin Anda memotong seoptimal yang Anda inginkan? Bagaimana bengkel Anda menangani masalah output yang terjadi pada mesin? Bagikan pengalaman Anda.
