Layanan Broaching Presisi: Meningkatkan Akurasi di Bengkel Mesin

Broaching adalah proses pemesinan menggunakan alat pemotong dengan gigi yang meningkat ukurannya dari depan ke belakang. Dalam banyak kasus, seluruh permukaan (atau beberapa permukaan) dapat diselesaikan dalam satu pass dengan broaching. Teknik ini paling sering digunakan untuk menyelesaikan lubang, splines, dan permukaan datar.

Broaching adalah proses pemesinan yang relatif baru, dikembangkan pada tahun 1850 dengan aplikasi khusus logam. Awalnya, broaching digunakan untuk melakukan pekerjaan pada karakteristik internal, seperti keyhole pada roda gigi dan gear. Selama abad ke-20, broaching lebih lanjut dikembangkan untuk digunakan dalam senjata api, dan perkembangan berikutnya telah secara dramatis meningkatkan toleransi dan membuat broaching lebih serbaguna untuk bengkel mesin modern.

Cara Kerja Broaching

Alat pemotong yang digunakan dalam broaching disebut “broach.” Alat pemotong linear ini yang bergigi mirip dengan gergaji dalam profil, tetapi lebar dan konfigurasi gigi dapat bervariasi secara signifikan. Gigi broach dirancang secara tepat sehingga setiap gigi sedikit lebih tinggi dari yang terakhir. Saat broach melewati workpiece, setiap gigi membuat potongan kecil di permukaan dan membawa chip dari workpiece. Perbedaan tinggi di antara gigi pertama dan gigi terakhir disebut “rise,” dan mewakili jumlah maksimal bahan yang dapat dihapus oleh broach.

Alat Pemotong yang Digunakan untuk Broaching

Proses broaching relatif sederhana, dengan mesin broaching yang memindahkan broach secara linear di sepanjang permukaan workpiece dengan gaya yang cukup untuk menghapus bahan. Broach itu sendiri, namun, lebih kompleks daripada banyak alat pemotong. Broach sering dirancang untuk pekerjaan tertentu, dan dapat memiliki banyak bentuk dan ukuran. Ada beberapa kategori broach yang terkait dengan pekerjaan yang dilakukan dan mesin broaching yang digunakan untuk menyediakan gaya.

• Push broach: alat yang dirancang untuk didorong oleh mesin broaching
• Pull broach: alat yang dirancang untuk ditarik oleh mesin broaching
• Stationary broach: alat yang dirancang untuk tetap diam sementara mesin memindahkan workpiece

Dalam subtype ini, broach dapat bervariasi dalam konfigurasi gigi dan cross-section. Broach paling sederhana, yang dirancang untuk memotong satu permukaan, mungkin berbentuk persegi panjang dalam cross section dengan satu set gigi pemotong. Karena broach sering memotong karakteristik internal, cross section-nya bervariasi secara ekstensif tergantung pada pekerjaan yang dilakukan. Gambar di atas artikel ini mengilustrasikan beberapa contoh cross section dan konfigurasi gigi broach.

Selain itu, broach itu sendiri dapat diproduksi dengan sejumlah cara yang berbeda. Solid broach adalah yang paling umum dan termurah untuk dibuat, dan terdiri dari broach yang diproses dari satu potong bahan. Broach lain terdiri dari shaft kuat dengan gigi pemotong yang dilekatkan di sekitar parameter. Gigi ini kemudian dapat dilepas, tetapi shaft dapat digunakan kembali dengan konfigurasi gigi yang berbeda. Broach besar seringkali dirakit dalam bagian, sehingga beberapa baris dapat dipisahkan untuk diacu atau diganti sementara baris lainnya tetap terpasang pada shaft.

Berbagai komponen setiap broach melayani tujuan tertentu. Beberapa baris gigi pertama yang berkontak dengan workpiece dikenal sebagai “chip breakers,” sementara beberapa baris gigi terakhir sering disebut “finishing teeth.” Gigi tengah ditetapkan untuk berbagai tujuan, dari roughing hingga semi-finishing.

Diagram berikut, yang dibagikan melalui Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported, mengilustrasikan komponen pull broach.

Jenis Mesin Broaching

Broaching sederhana dapat dilakukan dengan arbor press, tetapi operasi yang lebih kompleks memerlukan mesin broaching khusus. Beberapa karakteristik broach bergantung pada mesin yang akan digunakan untuk memindahkannya di seluruh workpiece. Seperti yang disebutkan di atas, beberapa mesin broaching menarik alat pemotong sementara yang lain mendorongnya. Mesin broaching tradisional terarah vertikal, memindahkan broach ke arah atas atau bawah. Yang lain terarah horizontal, dan karena mereka sering memegang alat pemotong di braket, mereka dapat menampung panjang yang lebih lama tanpa bengkok yang signifikan. Beberapa jenis mesin broaching meliputi:

• Vertical pull-down broach machines: ujung pilot broach dilekatkan di bawah workpiece, dengan chip breakers di atas workpiece. Mesin kemudian menarik broach ke bawah sehingga semua gigi melewati workpiece.
• Continuous surface-broaching machines: broach diam dan workpiece ditarik atau didorong melewati gigi secara berurutan. 
• Rotary broaching machines: workpiece diletakkan dalam fixture pada meja berputar yang melewati mereka di seluruh broach diam. Dengan konfigurasi yang tepat, rotary broaching juga dapat dilakukan di putar.

Keuntungan Broaching

Broaching dapat menjadi proses yang ideal untuk banyak aplikasi pemesinan CNC. Keuntungan utama dari broaching adalah operator mesin dapat melakukan operasi broaching dengan sedikit pelatihan. Karena kompleksitas terintegrasi dalam alat itu sendiri, sangat sedikit parameter yang perlu disesuaikan selama produksi. Paling penting, broaching dapat menghemat waktu karena proses pemotongannya itu sendiri cepat dan mudah diulang.

Dibandingkan dengan gerjaji dan penggerindaan, broaching sering bekerja pada workpiece dengan gaya yang lebih besar. Profesional pemesinan harus memastikan bahwa bahan workpiece cukup kuat untuk menahan gaya yang terlibat dalam broaching. Selain itu, jika broaching internal diperlukan, lubang harus dibuat pada workpiece melalui cetakan atau bor sebelum broaching mungkin. 

Pada akhirnya, pilihan untuk menggunakan broaching dibandingkan proses pemesinan lainnya seringkali kembali pada tiga faktor: volume, peralatan, dan pemotongan. Dalam beberapa kasus, desain broach standar dapat digunakan, tetapi broach custom mahal untuk diproduksi dan jadi memerlukan volume produksi tinggi untuk ekonomis. Mesin broaching tidak seumum di bengkel mesin dibandingkan dengan milling, lathe, dan bor, sehingga proses lain mungkin digunakan untuk menghindari outsourcing atau membeli peralatan baru. Namun, ada banyak kasus di mana broaching adalah satu-satunya cara untuk memotong bahan dalam pola yang diinginkan. Bahkan dengan penyesuaian tooling, mesin milling, lathe, bor, atau bore tidak dapat menghasilkan semua karakteristik yang mungkin dengan broaching.

Lebih dari seri kami “What Precision Machine Shops Do”

• Introduction
• Milling
• Turning
• Boring
• Drilling
• Sawing
• Broaching

Pelajari lebih lanjut tentang peralatan dan teknik CNC dari ebook gratis kami, the CNC Machining Process Guide