Solusi Workholding CNC Esensial yang Dibutuhkan Setiap Produsen

CNC machining adalah metode manufaktur tradisional yang menggunakan alat pemotong dan rotasi untuk membuat serangkaian pemotongan yang ditentukan sebelumnya pada balok material padat. Operasi pemotongan berasal dari file desain digital, yang dapat didistribusikan ke banyak mesin CNC secara bersamaan, memungkinkan produsen untuk menghasilkan banyak salinan bagian dengan lebih cepat.

Sementara pemesinan adalah proses yang serbaguna yang mampu menghasilkan bagian yang presisi dan akurat secara andal — itulah sebabnya sering digunakan untuk membuat komponen otomotif, medis, dan penerbangan yang kritis — sifat bawaan proses ini menciptakan keterbatasan pada geometri yang dapat diciptakan dengan CNC machining. Elemen desain seperti sudut internal tajam, misalnya, sulit diciptakan dengan alat bulat berputar, sementara fitur undercut seperti dovetails dan T-slots sulit, jika tidak tidak mungkin, untuk dijangkau dengan alat standar.

Masalah potensial lainnya berkaitan dengan workholding, atau bagaimana workpiece diposisikan selama proses pemesinan. Jika workpiece sulit dipegang atau dipegang dengan tidak tepat, kelayakan bagian, jadwal produksi, dan biaya per-unit dapat semuanya terpengaruh secara negatif.

Inilah yang perlu diketahui produsen tentang mendapatkan yang terbaik dari solusi workholding mereka.

Dasar workholding CNC

Bagaimana sebuah bagian dipegang dapat secara signifikan memengaruhi sejumlah faktor logistik, termasuk toolpath yang layak, permukaan workpiece mana yang dapat di-mesin tanpa setup tambahan, dan kecepatan serta gaya yang diizinkan untuk alat pemotong. Komponen workholding dasar seperti jaws, vises, dan bahkan meja mesin dapat membatasi kemampuan alat pemotong untuk mengakses workpiece, yang dapat mengakibatkan lebih banyak waktu yang dihabiskan untuk menyiapkan bagian, daripada menjalankan spindel.

Namun, sama seperti bagaimana CNC machining 5-sumbu memberikan alat pemotong dan workpiece kemampuan rotasi tambahan selama produksi, solusi workholding 5-sumbu dapat secara dramatis meningkatkan efisiensi manufaktur bagian yang memerlukan pemesinan pada sebagian besar atau semua sisi.

Digunakan bersama, multi-axis machining dan solusi workholding memungkinkan workpiece ditempatkan dalam posisi optimal, dipegang sekali, di-mesin, lalu dengan cepat diganti. Ini sering dicapai melalui sistem zero-point, quick-change, yang memastikan penempatan workpiece yang andal sambil memungkinkan komponen untuk ditransfer secara efisien ke mesin lain untuk operasi sekunder sesuai kebutuhan.

Saat diimplementasikan dengan benar, sistem workholding CNC dapat meningkatkan efisiensi output dengan meminimalkan waktu yang diperlukan untuk menyiapkan dan mengganti workpiece. Solusi workholding membantu dalam membuat proses produksi dapat diulang, yang lebih berkontribusi pada perbaikan yang dapat diukur dalam kecepatan produksi dan keandalan proses, serta akurasi, presisi, dan kualitas bagian akhir.

Tantangan workholding CNC umum

Tantangan workholding CNC yang paling umum timbul saat produsen mencoba memproduksi bagian dengan geometri yang tidak biasa atau bagian yang besar dan rumit.

Selain mengoptimalkan desain bagian untuk kemampuan produksi (DFM), bagaimana cara terbaik untuk menjaga workpiece yang tidak biasa, rapuh, atau dinding tipis tetap stabil dan aman selama pemesinan? Dalam banyak kasus, tooling pengorbanan digunakan untuk mendukung workpiece dengan bentuk yang tidak standar, dan fitur desain bawaan seperti lubang pin atau threaded boss sering dapat digunakan untuk meng-clamp workpiece di tempatnya. Bahkan menambahkan sebanyak 1/16” material tambahan ke bawah workpiece dapat meningkatkan kemampuannya untuk dipegang.

Kadang-kadang, produsen mungkin perlu mengadopsi solusi yang lebih kreatif, namun. Kantong pasir, misalnya, dapat digunakan untuk mengurangi getaran workpiece, sementara lilin, tanah liat, dan lem khusus dapat membantu mendukung bagian rapuh workpiece. Lilin dan tanah liat, khususnya, cukup kaku pada suhu ruangan dan menjadi cair ketika terpapar suhu yang lebih tinggi, yang berg saat menghapusnya setelah proses pemesinan selesai.

Bagian besar — seperti yang digunakan dalam aplikasi penerbangan, pertahanan, industri, atau kendaraan — memberikan tantangan lain. Opsi workholding khusus dan custom mahal dan, mengingat beberapa komponen besar hanya diproduksi dalam volume yang relatif terbatas, mungkin tidak layak untuk diinvestasikan. Namun, jika digunakan untuk produksi volume besar atau digunakan kembali untuk bagian lain, solusi workholding custom dapat menawarkan return on investment yang baik.

Apakah bengkel memilih untuk berinvestasi dalam solusi workholding khusus atau otomatis untuk bagian besar atau menggunakan kombinasi chucks, jaws, dan solusi off-the-shelf lainnya untuk menjaga workpiece stabil, tujuan harus untuk meminimalkan total operasi pemotongan dan penggeseran untuk memaksimalkan waktu berjalan spindel. Membatasi jumlah operasi pemotongan juga meminimalkan kesempatan kesalahan manusia, meningkatkan keandalan proses, dan biasanya meningkatkan akurasi pemesinan.

Selain ukuran, bentuk bagian besar harus dipertimbangkan. Komponen yang secara inheren tidak simetris, seperti daun turbin, memerlukan gerakan spindel dan alat yang kompleks dan meluas. Jenis bagian yang tantang ini memerlukan solusi workholding yang dapat memegang bagian secara kaku di posisi yang tepat, sambil juga mengizinkan clearance yang diperlukan oleh alat pemotong dan mesin.

Memilih solusi workholding terbaik

Solusi workholding yang paling cocok untuk bagian tertentu akan ditentukan oleh beberapa faktor, termasuk volume produksi, bentuk bagian, dimensi bagian, material, dan persyaratan toleransi, serta frekuensi pergantian.

Pemesinan volume tinggi memiliki persyaratan dasar yang berbeda dari pekerjaan yang lebih kecil: ia bergantung pada proses yang dapat diandalkan dan dapat diulang yang menghasilkan bagian dengan kualitas konsisten dalam jangka waktu yang panjang, yang biasanya memerlukan solusi workholding khusus. Dead-length chucks adalah solusi umum, karena mereka mampu memberikan akurasi penempatan yang tinggi untuk operasi pemesinan sekunder dan gaya pegangan yang ditingkatkan, yang berguna untuk mengamankan cetakan atau paduan durante operasi roughing.

Dalam kontras, pekerjaan CNC machining volume rendah biasanya dapat mengandalkan alat workholding tradisional. Collet chucks, yang menggunakan selang geser, dapat secara efektif memegang workpiece bulat, heksagonal, dan persegi serta bar stock tanpa kehilangan kekuatan pegangan — kekhawatiran signifikan saat bekerja dengan rotasi dan gaya sentrifugal. Three-jaw chucks juga sering digunakan, karena mereka memberikan pegangan yang superior saat memesin workpiece bulat, sementara two-jaw chucks (atau 2+2 four-jaw chucks) sangat baik untuk bekerja bagian persegi.

Namun, solusi workholding tradisional ini sering memperkenalkan pertimbangan tambahan. Clamps meningkatkan jumlah langkah yang terlibat per operasi dan dapat mengganggu akses mesin multi-sumbu ke workpiece, sementara vises membatasi ukuran dan jenis workpiece yang dapat dipegang.

Workholding adalah kunci efisiensi produksi

Produsen bergantung pada CNC machining untuk menghasilkan bagian yang presisi dan dapat diulang. Namun, presisi ini hanya mungkin jika workpiece diposisikan di lokasi yang ditentukan dengan orientasi yang diketahui. Apalagi, repeatability CNC machining memerlukan bahwa setup pemesinan dapat direproduksi secara ekonomis selama produksi. Oleh karena itu, selain mengamankan workpiece terhadap gaya sentrifugal, gravitasi, dan gaya pemotongan alat, solusi workholding yang paling efektif dan strategis harus membantu menurunkan biaya tenaga kerja sambil meminimalkan perubahan alat dan setup.

Solusi workholding modular yang memungkinkan pergantian cepat antara workpiece dan alat pemotong tanpa mengganggu produksi, integrasi teknologi Industri 4.0, dan otomatisasi yang ditingkatkan adalah beberapa perkembangan teknologi yang siap menyederhanakan dunia CNC machining. Fitur-fitur ini kemungkinan besar akan membantu produsen mencapai lebih banyak dengan lebih sedikit tenaga kerja, dengan memberikan fleksibilitas dan kapasitas produksi yang lebih besar, serta konsistensi yang ditingkatkan dalam pergantian antara bagian dan pekerjaan yang berbeda.

Namun, mesin CNC adalah investasi yang besar, itulah sebabnya seringkali lebih hemat biaya untuk outsourcing CNC machining ke mitra manufaktur terpercaya daripada membawa layanan pemesinan internal.

Berita baiknya adalah Fast Radius adalah bagian dari avangarde on-demand CNC machining. Tim insinyur, desainer, technologist, dan operator yang berpengalaman kami memiliki pengalaman selama dekade dalam menyederhanakan proses CNC machining sambil menghemat waktu dan uang pelanggan. Kami bekerja sama dengan pelanggan melalui setiap tahap produksi, membantu memilih metode produksi dan solusi workholding yang ideal untuk setiap pekerjaan, dan memberikan produk berkualitas tinggi dengan titik harga yang kompetitif. Hubungi kami hari ini untuk memulai.

Untuk mempelajari lebih lanjut tentang CNC machining dan kemampuan manufaktur lainnya kami, kunjungi pusat pembelajaran Fast Radius.