Pemesinan CNC 5-Sumbu Dijelaskan: Presisi dan Efisiensi untuk Bagian Kompleks

Dalam manufaktur pengurangan (subtractive manufacturing), memilih mesin terbaik untuk kebutuhan produksi khusus Anda sangat penting. Dari pemilihan material hingga geometri, waktu setup, dan lainnya, mesin yang tepat dapat menghasilkan peningkatan efisiensi produksi dan penghematan biaya. Di industri medis, bagian yang memerlukan toleransi tinggi dan dapat terdiri dari geometri kompleks sering menggunakan 5 axis cnc machining. Ini mengurangi jumlah setup bagian kompleks yang diperlukan saat memesin beberapa axis ke datum masing-masing.

Axis dalam CNC Machining

5 axis CNC machining adalah jalur yang dapat dilalui oleh bagian atau alat secara bersamaan. Axis utama: X, Y, dan Z, adalah bagian dari Basic Cartesian Coordinate System yang pertama kali diusulkan oleh matematikawan dan filsuf, Rene Descartes pada tahun 1500-an. Ini digunakan untuk menggambarkan ruang tiga dimensi dan dapat direpresentasikan sebagai tiga garis tegak lurus yang berjalan ke arah yang berbeda. Tiga axis ini bersimpang di satu titik di tengah yang disebut origin yang digunakan sebagai titik referensi untuk mengukur panjang di sepanjang setiap axis.

Dua axis terakhir, A dan B, lebih sulit dipahami. Dua axis ini berputar di sekitar sumbu utama X dan Y dan dapat dilihat sebagai bagian dari objek yang bergerak turun di sepanjang sumbu utama. Axis tambahan yang disebut C yang berputar di sekitar Z-axis juga ada tetapi biasanya tidak digunakan dalam proses CNC machining.
 

Seberapa Canggih 5 Axis CNC Machines?

Sebuah 5 axis CNC machine menghasilkan hasil yang sangat presisi. Mesin CNC canggih ini mampu membuat workpiece kompleks dari aluminium, baja, kuningan, dan polimer. Dan semuanya dilakukan dengan menggunakan lima jenis gerakan yang berbeda relatif terhadap workpiece. Misalnya, billet aluminium yang dimesin di sepanjang sumbu X, Y, dan Z ditambah dengan dua gerakan rotasi workpiece. Gerakan tambahan ini memberikan fleksibilitas dan presisi yang ditingkatkan. Ini tidak mungkin dengan mesin 3-axis tradisional. 5-axis machining dapat menghasilkan bagian yang sangat kompleks dan aerodinamis, jenis pemesinan ini telah digunakan untuk menghasilkan landing gear, bulkheads, dan lainnya.

Heavy material removal, atau lightweighting, adalah teknik umum dalam desain penerbangan dan otomotif. Lightweighting telah meningkatkan permintaan untuk 5 axis machining. Dan permintaannya semakin meningkat di industri-industri ini serta yang lainnya. 3 axis machining dapat dengan mudah menghapus berat selama proses roughing, tetapi teknologi tersebut tidak dapat memberikan finishing yang bersih yang diperlukan untuk bagian-bagian tertentu yang memerlukan presisi tinggi serta dengan setup bagian yang minimal.

Reduced cycle time adalah keuntungan besar lainnya untuk 5 axis CNC machining dibandingkan dengan 3 atau 4 axis CNC machining dan 2D machining. Sebuah 5 axis CNC machine memiliki kemampuan untuk memanipulasi bentuk yang rumit dalam satu setup. Sedikit setup sama dengan potensi yang lebih rendah dari masalah toleransi antara setiap part datum. Jika Anda mengurangi jumlah setup, waktu procuring akan singkat. Oleh karena itu, run kecil bagian dapat bergerak cepat melalui proses produksi, dan respons pelanggan meningkat. Dengan meminimalkan pergerakan bagian ke dalam work fixtures, rata-rata, 40 menit per bagian dapat dihemat. Untuk prototyping dan produksi batch kecil, penghematan waktu ini mewakili penghematan biaya yang signifikan. Dengan satu setup, 5 axis machine mampu memesin material dan menciptakan 360 derajat kebebasan untuk memesin di dalam setiap axis.

The Fixture dan Jog Reductions

5 axis machines dapat memesin pada dasarnya setiap permukaan. Ini membantu mengurangi kebutuhan akan beberapa setup atau jig dan fixture khusus. Karena rentang gerakan dari cutting head dan sumbu rotasi tambahan, mesin ini dapat mencapai 5 sisi bagian. Ini berarti akan ada kurang re-fixturing yang diperlukan dan setup yang tidak perlu yang lebih sedikit. Ini tidak hanya menghemat cycle time, tetapi juga menghemat uang dan mengurangi kesalahan operator. Selain itu, dengan beberapa setup, selalu ada kemungkinan kesalahan pengaturan setiap kali bagian dipindahkan.

5 Axis Machine Help Reduce Labor Cost Per Part

Dengan memilih 5 axis machine, waktu yang sia-sia dan biaya berikutnya yang terjadi setiap kali operator mesin menyentuh bagian dapat dihilangkan. Ketika mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk re-fixture bagian, biaya tenaga kerja juga telah berkurang. Artinya, semakin sedikit waktu operator perlu menyentuh bagian, semakin rendah biayanya.

Manfaat Memilih Sistem Pemesinan CNC 5 Axis

Sistem canggih dianggap lebih unggul daripada mesin 3-axis tradisional dan popularitasnya terus tumbuh setiap tahun. Sumbu tambahan A dan B memperluas sejumlah tak terbatas kemampuan manufaktur. Cutting head dan alat sekarang dapat mendekati workpiece dari hampir semua posisi yang mungkin. Ini memastikan pemesinan yang mudah tanpa memerlukan penyesuaian ulang seluruh sistem. Ini tidak mungkin pada mesin dengan kurang dari lima axis kecuali bagian diposisikan ulang.

Selain itu, lebih sedikit penanganan material yang dilakukan dengan produk karena pengurangan jumlah penyesuaian ulang yang diperlukan. Ini menghasilkan penghematan waktu dan pengurangan kesalahan manusia serta biaya produksi. Bagian kompleks sekarang dapat dibuat menggunakan sumbu tambahan, dan pekerjaan yang hanya membutuhkan tiga axis dapat diselesaikan lebih cepat menggunakan mesin 5-axis. Ini karena alat pemotongan tetap tangent terhadap permukaan pemotongan, yang pada gilirannya menghapus lebih banyak material pada setiap laluan.

Manfaat lain dari proses ini adalah finishing permukaan yang ditingkatkan. Ini karena adanya orientasi berbeda dari bagian memungkinkan produk untuk mendekati alat pemotongan. Ini menghasilkan getaran alat yang lebih sedikit dan finishing permukaan yang halus secara keseluruhan. Perangkat lunak desain seperti Autodesk’s PowerMill dapat membantu menyelesaikan proses ini dengan menawarkan perpustakaan luas dari tool paths untuk optimasi yang lebih besar dan pemolesan manual minimal.

5 axis CNC machines adalah mesin manufaktur serbaguna yang mendapat manfaat dari penggunaan hingga lima sumbu berbeda secara bersamaan. Tiga sumbu linier dan dua rotasi. Kemampuan pemrosesannya lebih beragam daripada mesin CNC 3-axis biasa. 5 axis CNC machines dapat dilengkapi sedemikian rupa untuk menghilangkan banyak setup dan dapat mengurangi kebutuhan akan pengawasan konstan, meningkatkan efisiensi dan mencapai single-setup machining atau “Done-In-One”. Sebuah 5 axis CNC machine adalah tenaga kerja tambahan untuk setiap machine shop. Jika digunakan secara efisien, ia dapat membuat bagian lengkap tanpa setup tambahan. Ini secara dramatis mengurangi waktu henti.

Manfaat 5 Axis Machining untuk Berbagai Industri

• Industri Otomotif

Industri otomotif memerlukan volume produksi tinggi dengan persyaratan kritis untuk kualitas dan konsistensi. Setiap komponen harus muat dalam toleransi tertentu untuk kendaraan yang aman. Sebagian besar komponen di industri otomotif dibuat menggunakan proses hemat biaya dan volume tinggi seperti stamping, plastic injection, dan casting. Namun, teknik hemat biaya dan cepat ini memerlukan tooling yang canggih dan sangat akurat dan ini adalah situasi yang ideal untuk 5 axis machining.

• 5 Axis Machining di Industri Medis

Seperti industri penerbangan, industri medis memiliki persyaratan kualitas yang sangat ketat. Beberapa bagian medis mungkin memiliki efek langsung dan langsung terhadap kesehatan atau tingkat kelangsungan hidup seseorang jika ada masalah kualitas yang merusak. Beberapa komponen medis memiliki bentuk organik yang dimesin dari material eksotis untuk memungkinkan mereka ditanamkan ke dalam pasien. 5-axis CNCs dapat memesin jenis material ini dan menangani bentuk organik dari implan tersebut. Selain implan, juga ada kebutuhan akan 5-axis pada aplikasi medis lainnya seperti impellers medis dan komponen CT scanner.

• 5 Axis Machining di Industri Energi

Industri energi adalah komponen utama dari industri lain. Ini sangat besar dan mencakup banyak kemampuan dan teknologi canggih yang berbeda. Dari stasiun tenaga hingga sistem tenaga surya dan bahkan teknologi yang lebih eksotis seperti fusio, ada persyaratan untuk komponen canggih. Spesifikasi teknik, ilmu material, dan manufaktur yang menuntut ini disebabkan oleh persyaratan intensif ini. Dan ada kebutuhan akan sistem pemesinan yang dapat secara andal memproduksi komponen canggih dan inilah tempat 5-axis machinery benar-benar bersinar.