Pedoman Penting Desain Pemesinan CNC untuk Hasil Optimal

Benar, pemesinan CNC bersifat serbaguna, dan tidak semua desain dapat dilakukan. Dengan kata lain, ada batasan dan batasan yang perlu Anda waspadai untuk memastikan kelancaran pemesinan. Dua batasan utama desain CNC adalah;

Geometri Alat

Kebanyakan alat pemotong CNC memiliki panjang pemotongan yang terbatas. Semuanya juga hadir dalam bentuk silinder dan geometri. Saat mengeluarkan material dari benda kerja, alat pemotong ini mentransfer geometri silindernya ke benda kerja. Inilah sebabnya mengapa sudut bagian dalam benda kerja selalu memiliki radius berapa pun ukuran pahat pemotongnya.

Akses Alat

Akses alat menjadi perhatian utama ketika mengerjakan benda kerja dengan rasio kedalaman-lebar yang cukup besar. Kekhawatiran ini disebabkan karena mesin CNC melakukan pemotongan dengan cara mengaplikasikan alat potong pada benda kerja dari atas.

Dengan kata lain, akan sulit untuk mengerjakan benda kerja yang tidak dapat diakses dari sudut atas. Satu-satunya pengecualian terhadap aturan ini terjadi selama pemesinan undercut untuk komponen mesin CNC

Menyelaraskan fitur bagian atau komponen Anda ke salah satu dari enam arah utama adalah salah satu cara untuk mengurangi tantangan akses alat ini. Selain itu, penggunaan pemesinan CNC lima sumbu dengan kapasitas penahan benda kerja yang sangat baik berarti akses alat tidak lagi dibatasi.

Di dunia permesinan CNC, tidak ada standar yang diterima secara umum. Hal ini terutama karena industri dan mesin yang digunakan selalu berkembang. Namun, beberapa praktik dan rekomendasi terbaik akan membantu memastikan kualitas desain Anda tetap terbaik. Rekomendasi tersebut antara lain;

1. Tepi Internal

Jari-jari sudut vertikal harus setidaknya sepertiga dari kedalaman rongga saat membuat tepi bagian dalam. Anda dapat menggunakan alat diameter yang memiliki kedalaman rongga yang disarankan jika Anda menggunakan jari-jari sudut yang ditunjukkan.

Jari-jari sudut sedikit di atas nilai yang disarankan memungkinkan Anda memotong sepanjang jalur melingkar dibandingkan dengan sudut 90 derajat, sehingga menghasilkan permukaan akhir dengan tingkat kualitas yang lebih baik. Disarankan untuk menggunakan potongan T-bone daripada mengurangi radius sudut jika Anda memerlukan sudut 90 derajat.

2. Lubang

Untuk membuat lubang, masinis dapat menggunakan mata bor atau peralatan end mill. Sebaiknya gunakan ukuran mata bor standar, yang diukur dalam satuan metrik atau imperial, sebagai panduan saat menentukan diameter lubang pada desain Anda.

Secara teknis, dimensi apa pun yang lebih besar dari satu milimeter dapat dilakukan. Operator mesin menggunakan alat untuk membesarkan lubang dan peralatan membosankan untuk menyelesaikan lubang yang harus berada dalam toleransi yang tepat. Sebaiknya gunakan diameter standar untuk lubang yang memerlukan akurasi tinggi dan lebih kecil dari 20 milimeter.

Saat merancang suku cadang untuk pemesinan CNC, empat kali diameter nominal adalah kedalaman maksimum yang diusulkan untuk setiap lubang, namun 40 kali jumlah ini dapat dilakukan. Diameter nominal biasanya 10 kali rasionya.

3. Untaian

Ukuran ulir minimal yang digunakan saat mengembangkan item dengan mesin CNC adalah M2, tetapi M6 atau lebih tinggi biasanya ideal. Ahli mesin dapat membatasi bahaya kerusakan keran dengan menggunakan mesin ulir CNC untuk memotong ulir sekecil M6.

Panjang ulir minimum harus 1,5 kali diameter nominal, sedangkan panjang yang disarankan adalah tiga kali diameter normal. Untuk ulir apa pun yang kurang dari M6, Anda harus menambahkan panjang tak berulir di dasar lubang yaitu 1,5 kali diameter nominal. Memasukkan lubang ke seluruh panjangnya paling baik dilakukan untuk ulir yang lebih besar dari M6.

4. Rongga dan Kantong

Karena perkakas end mill memiliki batasan pada panjang pemotongannya, kedalaman rongga yang direkomendasikan industri pada desain apa pun adalah empat kali lebarnya. Rasio kedalaman terhadap lebar yang lebih rendah akan menghasilkan evakuasi chip, defleksi pahat, dan getaran yang lebih besar.

Apakah desain CNC Anda memerlukan kedalaman yang lebih besar? Salah satu cara untuk mengatasi tantangan ini adalah dengan menggunakan kedalaman rongga yang bervariasi dan alat khusus.

5. Teks Kecil atau Tinggi

Anda mungkin perlu menandai bagian-bagian dengan nomor bagian atau nama perusahaan. Menambahkan teks terlihat sangat keren dalam desain CNC khusus, tetapi prosesnya memakan waktu. Etsa elektrokimia atau penandaan laser biasanya lebih baik.

Mempertahankan praktik terbaik serta mengetahui dasar-dasar pemesinan CNC membantu memastikan suku cadang atau produk berkualitas tinggi. Oleh karena itu, berikut adalah beberapa praktik terbaik yang perlu Anda ingat saat merancang komponen untuk pemesinan CNC sesuai dengan jenis pemesinan.

1. Desain untuk Penggilingan CNC

Penggilingan CNC adalah teknik pemesinan untuk menghilangkan material dari bahan mentah dengan cepat menggunakan pemotong bulat untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Mesin penggilingan hadir dalam berbagai desain, mulai dari 3 sumbu hingga 12 sumbu.

1.1 Alat Pemotong yang Tersedia Secara Umum

Pertimbangkan banyak alat yang sering diakses untuk penggilingan CNC saat membuat ide desain komponen CNC Anda, seperti pemotong pabrik akhir. Biaya dan waktu tunggu akan berkurang secara signifikan jika fitur dan geometri yang diperlukan dapat dihasilkan dengan menggunakan alat umum.

Selain itu, pertimbangkan ukuran standar alat saat membuat desain, karena desain dengan radius lebih kecil dari standar akan mengakibatkan kerumitan desain dan biaya.

1.2 Hindari Sudut Dalam yang Tajam

Tidak mungkin mencapai sudut tajam dengan alat penggilingan. Pasalnya alat pemotong yang digunakan disini berbentuk bulat. Untuk menggunakan pabrik CNC, sudut Anda harus memiliki jari-jari, yang harus lebih besar dari pemotong yang digunakan untuk membuatnya. Idealnya, diameter alat pemotong adalah dua kali radius pembuatannya.

Filet juga diperlukan ketika permukaan miring atau berangin bertemu dengan dinding vertikal atau tepi tajam. Kecuali jika permukaannya rata dan normal terhadap alat, pabrik ujung persegi atau bola akan selalu menyisakan material di antara dinding dan permukaan bawah.

1.3 Hindari Slot yang Sangat Sempit

Perkakas yang panjang sering kali bergetar dan membelok, sehingga menghasilkan permukaan akhir yang buruk. Oleh karena itu, kedalaman pemotongan akhir endmill tidak boleh lebih dari 15 kali diameternya untuk memotong plastik, 10 kali diameternya untuk memotong aluminium, dan 5 kali diameternya untuk memotong baja.

Misalnya, potongan slot pada benda baja yang dikerjakan dengan end mill 0,5″ dengan lebar 0,55″ tidak boleh lebih dalam dari 2,75″. Karena radius filet bagian dalam, poin sebelumnya, juga bergantung pada diameter pahat, dalam hal ini, jari-jari bagian dalam harus lebih besar dari 0,25″.

1.4 Desain dengan Jari-jari Internal Terbesar

Pemotong yang lebih besar berarti lebih banyak pemindahan material per waktu, sehingga mengurangi waktu dan biaya pemesinan. Selalu gunakan jari-jari internal maksimum yang diizinkan saat mendesain. Jika memungkinkan, jauhi radius yang lebih kecil dari 0,8 mm.

Selain itu, buat filet Anda sedikit lebih besar dari radius endmill; misalnya, gunakan radius 0,130″ (3,3mm) daripada 0,125″ (3,175mm). Penggilingan akan mengikuti rute yang lebih mulus sehingga permukaannya dipoles lebih halus.

2. Desain untuk Pembubutan CNC

Pembubutan CNC adalah proses pemesinan yang menghasilkan bagian-bagian dengan simetri aksial dan geometri silinder pada mesin bubut. Prosesnya melibatkan memegang benda kerja pada chuck yang berputar sementara alat pemotong memotongnya sesuai bentuk yang diinginkan. Proses pemesinan ini menghasilkan permukaan akhir yang lebih baik dan toleransi yang lebih ketat.

Berikut beberapa tips membuat desain pemotongan CNC menggunakan mesin bubut

2.2 Hindari Sudut Internal dan Eksternal yang Tajam

Saat mendesain untuk pemesinan CNC, penting untuk menghindari sudut tajam, baik di dalam maupun di luar. Menambahkan radius ke sudut bagian dalam adalah salah satu cara untuk memastikan bahwa pahat tidak mencapai permukaan yang lebih besar. Cara lain untuk menghindari sudut dalam yang tajam adalah dengan sedikit memiringkan dinding samping yang curam. Dengan lebih sedikit proses yang diperlukan, akan lebih mudah untuk mengerjakan kontur dengan satu alat pemotong bubut.

2.3 Hindari Bagian yang Panjang dan Tipis

Hindari penggunaan potongan yang panjang dan tipis karena kemungkinan besar akan berputar tidak rata dan berceloteh pada alat. Saat membuat komponen yang panjang, usahakan menyisakan ruang untuk bor tengah di ujung bebas dan gunakan bagian tengah untuk menjaga agar komponen tetap berputar lurus. Selain itu, Pertahankan rasio panjang terhadap diameter pada 8:1 atau kurang sebagai pedoman umum.

2.4 Hindari Dinding Tipis

Mirip dengan penggilingan, penghilangan material yang berlebihan dapat menyebabkan tekanan yang tidak perlu pada komponen. Dinding yang terlalu tipis juga akan mengurangi kekakuan. Namun, dinding yang tipis membuat toleransi yang ketat menjadi sulit untuk dipertahankan. Inilah sebabnya mengapa yang terbaik adalah menjaga ketebalan dinding bagian yang diputar di atas 0,02 inci dalam desain Anda untuk pemesinan CNC.

2.5 Simetri Fitur

Setiap fitur yang ditambahkan ke bagian yang diputar umumnya harus simetris di sekitar sumbu putar. Diperlukan pemesinan dan pengaturan yang lebih rumit untuk menambahkan geometri atau fitur yang tidak simetris secara aksial. Tangga, lancip, talang, dan lekukan merupakan karakteristik yang sangat baik untuk belokan.

Kadang-kadang diperlukan untuk menambahkan karakteristik pada bagian yang diputar yang tidak simetris secara aksial, yang mungkin memerlukan pengoperasian yang berbeda. Anda dapat mempertahankan sedikit simetri meskipun diperlukan.

3. Desain untuk Pengeboran

Ini adalah istilah yang digunakan untuk operasi yang melibatkan pembuatan lubang pada benda kerja. Alat yang digunakan dalam operasi ini memiliki ujung berbentuk kerucut, yang memungkinkan alat tersebut masuk jauh ke dalam material selama pemesinan.

Pertimbangkan saran berikut saat membuat desain yang ditujukan untuk pengeboran CNC.

3.1 Kedalaman Lubang yang Sesuai

Pengeboran tidak boleh lebih dalam dari 12 kali diameter mata bor terdekat. Alasannya adalah mata bor yang panjangnya atau lebih panjang akan kehilangan kekakuannya, kehilangan kemampuan untuk mempertahankan toleransi yang ketat, dan lebih mudah patah. Selain itu, pertimbangkan untuk memperbesar diameter lubang jika Anda perlu menggali lebih dalam.

Namun, jika lubang yang dalam diperlukan, alternatif lain adalah mengebor dari kedua sisi bagian tersebut. Perlu diingat bahwa karena diperlukan penyiapan pemesinan kedua, proses produksi akan memakan waktu lebih lama dan lebih mahal.

3.2 Hindari Lubang Sebagian

Karena kemungkinan besar ujungnya akan menyimpang, yang terbaik adalah menghindari lubang sebagian. Namun, jika hanya diperlukan sebagian lubang, pertahankan sumbu bor pada material sedemikian rupa sehingga komponen dapat menahan sebagian besar lubang.

3.3 Jaga agar Sumbu Bor Tegak Lurus dengan Permukaan

Sumbu bor harus tegak lurus dengan permukaan untuk mencegah ujungnya menyimpang. Kantong dangkal dengan dasar datar yang dikerjakan pada permukaan benda bulat sering kali memungkinkan bor masuk secara tegak lurus ke permukaan benda tersebut. Cara terbaik adalah menggunakan lubang pilot untuk mengatasi tantangan ini, meskipun pilihan ini akan diperlukan selama pemrograman mesin CNC daripada desain komponen CNC.

3.4 Hindari Mengebor Lubang Berlubang

Pastikan tidak ada rongga di bagian tersebut saat merencanakan lokasi lubang bor dalam ide desain CNC Anda. Lubang yang dibor dapat sedikit memotong rongga jika diperlukan, asalkan poros tengah lubang tersebut melakukannya.