Bagian Logam Mesin CNC: Yang Harus Diketahui Setiap Insinyur Sebelum Menulis Cetakan

Bagian Logam Mesin CNC: Yang Harus Diketahui Setiap Insinyur Sebelum Menulis Cetakan

Kebanyakan masalah dimensi pada komponen mesin CNC tidak dimulai di lantai pabrik - melainkan dimulai dari gambar. Toleransi yang lebih ketat daripada yang bisa ditampung oleh proses, ketebalan dinding yang mengundang obrolan, seruan benang yang tidak sesuai dengan kelas toleransinya. Pada saat suku cadang tiba dan gagal dalam pemeriksaan, akar masalahnya sudah ada tiga minggu yang lalu dan tersimpan dalam PDF.

Artikel ini memberi Anda pengetahuan kerja praktis tentang caranyaBagian logam mesin CNCbenar-benar berfungsi - apa yang dapat dan tidak dapat dilakukan oleh proses tersebut, bagaimana pilihan material memengaruhi segala hal di bagian hilir, dan cara menulis cetakan yang memberi Anda bagian yang bagus saat pertama kali dijalankan. Tidak ada teori untuk kepentingannya sendiri. Segala sesuatu di sini berhubungan dengan keputusan yang akan Anda buat dalam pekerjaan nyata.

Apa Sebenarnya Mesin CNC Itu?

CNC adalah singkatan dari Kontrol Numerik Komputer. Mesin membaca program - yang biasanya dihasilkan dari model CAD Anda - dan menggerakkan alat pemotong di sepanjang jalur yang tepat untuk menghilangkan material dari blanko logam. Operator menyiapkan mesin, memuat program, dan memantau pengoperasiannya. Mesin mengeksekusi geometri.

Itu versi sederhananya. Bagian yang penting untuk pekerjaan Anda adalah ini:Pemesinan CNC adalah proses subtraktif. Anda memulai dengan lebih banyak bahan daripada yang Anda butuhkan dan membuang semua yang bukan bagiannya. Hal ini pada dasarnya berbeda dengan pengecoran, penempaan, atau manufaktur aditif (pencetakan 3D), dan hal ini mempunyai implikasi terhadap geometri apa yang layak, toleransi apa yang dapat dicapai, dan seperti apa struktur biayanya.

Anggap saja seperti mengukir sosok dari balok kayu. Peralatan pematung menentukan seberapa halus detailnya. Kayu itu sendiri - butirannya, kekerasannya, responsnya terhadap pemotongan - menentukan apakah detail tersebut mempertahankan bentuknya. Di dalamProses pembuatan bagian logam CNC, mesinnya adalah pematungnya dan bahannya adalah kayunya. Keduanya penting.

Tiga operasi CNC paling umum yang akan Anda temui:

Penggilingan CNC- alat pemotong berputar dan bergerak melintasi benda kerja yang diam. Digunakan untuk permukaan datar, saku, slot, kontur 3D yang rumit. Jika bagian Anda memiliki fitur yang terlihat seperti diukir dari balok, mungkin bagian tersebut telah digiling.

Pembubutan CNC- benda kerja berputar sementara alat pemotong relatif tetap. Digunakan untuk bagian silinder: poros, ring, nozel, komponen berulir. Jika bagian Anda bulat dan simetris terhadap suatu sumbu, mungkin bagian tersebut diputar.

Pembubutan CNC Swiss- suatu bentuk pembubutan khusus di mana benda kerja ditopang sangat dekat dengan zona pemotongan, sehingga bagian yang panjang dan ramping dapat dikerjakan dengan toleransi yang ketat tanpa defleksi. Standar untuk pin medis, konektor miniatur, komponen jam tangan, dan komponen presisi apa pun dengan rasio panjang-terhadap-diameter yang tinggi.

Banyak bagian nyata memerlukan lebih dari satu operasi - poros yang diputar dengan alur pasak yang digiling, misalnya, atau rumahan yang digiling dengan lubang yang diputar dan berulir.

Bagaimana Pilihan Material Mempengaruhi Bagian Logam Mesin CNC?

Ini adalah pertanyaan yang paling diremehkan oleh para insinyur baru. Bahan yang Anda tentukan tidak hanya menentukan sifat akhir-penggunaan - bagian tersebut, tetapi juga menentukan seberapa mudah atau sulitnya suatu bagian untuk dikerjakan, yang secara langsung memengaruhi biaya, toleransi yang dapat dicapai, dan penyelesaian permukaan.

Berikut referensi praktis untuk logam yang paling sering Anda temuiPerbandingan bahan bagian logam mesin CNC:

Beberapa hal yang tabel ini tidak akan beritahukan secara langsung kepada Anda. Mesin aluminium cepat dan memiliki toleransi yang ketat dengan mudah - ini adalah pilihan default ketika bobot dan biaya lebih penting daripada kekuatan tertinggi. Pekerjaan baja tahan karat-akan mengeras saat Anda memotongnya, artinya alat yang tumpul atau kecepatan pengumpanan yang salah sebenarnya dapat mengubah sifat material di permukaan-pemotongan. Titanium adalah logam luar angkasa yang paling sulit untuk dikerjakan: ia menghasilkan panas yang ekstrim, memiliki konduktivitas termal yang rendah, dan akan menghancurkan perkakas lebih cepat dibandingkan bahan lain dalam daftar ini. Jika cetakan Anda bertuliskan titanium, perkirakan biaya dan waktu tunggu akan mencerminkannya.

Toleransi Apa yang Sebenarnya Dapat Dimiliki oleh Pemesinan CNC?

Di sinilah kebanyakan pemula menulis cetakan yang menimbulkan masalah. Memahamitoleransi ketat suku cadang mesin CNCdimulai dengan memahami apa arti "standar".

Toleransi pemesinan CNC standar biasanya ±0,05mm (±0,002") untuk sebagian besar fitur logam - lubang, permukaan, dimensi keseluruhan. Hal ini dapat dicapai pada setiap mesin CNC modern tanpa pengaturan khusus, dan sesuai untuk sebagian besar fitur fungsional pada komponen mekanis pada umumnya.

Hal yang membuat para insinyur mendapat masalah adalah menentukan ±0,005 mm pada setiap dimensi pada gambar, terlepas dari apakah dimensi tersebut secara fungsional memerlukannya. Toleransi yang lebih ketat berarti waktu siklus yang lebih lama, penggantian pahat yang lebih sering,-suhu lingkungan yang terkontrol, dan inspeksi CMM 100% pada dimensi kritis. Setiap langkah yang lebih ketat membutuhkan biaya yang jauh lebih besar. Jika Anda tidak membutuhkannya, jangan memanggilnya.

Berikut referensi praktis tentang arti sebenarnya dari berbagai pita toleransi dalam produksi:

Kesenjangan pengetahuan yang membuat para insinyur baru tersandung:toleransi dan penyelesaian permukaan bukanlah hal yang sama, dan menyebut yang satu tidak mengendalikan yang lain.Sebuah lubang dapat memiliki dimensi dalam ±0,005mm tetapi memiliki kekasaran permukaan Ra 1,6µm - yang mungkin baik-baik saja untuk pemasangan tekan tetapi sepenuhnya salah untuk segel geser. Selalu tentukan Ra (kekasaran permukaan) dan toleransi dimensi pada fitur yang keduanya penting. Jika cetakan Anda hanya memiliki satu, toko yang bagus akan menanyakannya. Toko yang kurang hati-hati hanya akan memprosesnya sesuai standarnya.

Kapan Pemesinan CNC Merupakan Proses yang Benar - dan Kapan Bukan?

Pemesinan CNC tidak selalu merupakan jawaban terbaik. Untuk teknisi baru yang mengevaluasi rute proses, berikut cara memikirkannya:

Proses pembuatan komponen logam CNC unggul dalam ruang-volume menengah,-kompleksitas tinggi, dan toleransi-yang ketat. Ini adalah satu-satunya metode praktis untuk memproduksi braket ruang angkasa titanium dengan sudut majemuk dan lubang ±0,01 mm pada artikel pertama dalam waktu dua minggu. Ini bukanlah jawaban yang tepat untuk memproduksi jutaan braket baja identik yang dapat dicap dalam waktu singkat.

Kesalahan Pemula Yang Paling Menghabiskan Biaya: Ketebalan Dinding

Tanyakan kepada masinis berpengalaman apa yang paling sering mereka lihat-pada cetakan teknik pertama kali, dan jawabannya biasanya sama: ketebalan dinding yang terlalu tipis untuk material dan prosesnya.

Inilah mengapa ini penting. Saat alat pemotong menghilangkan material dari dinding tipis, gaya pemotongan dapat membelokkan dinding alih-alih memotongnya dengan rapi. Bagian tersebut tertekuk di bawah pahat, muncul kembali, dan dimensi yang dihasilkan lebih besar dari yang diinginkan program. Anda mendapatkan dinding yang berukuran 0,1–0,3 mm di luar spesifikasi, dan tidak ada penyesuaian proses yang memperbaikinya - masalahnya adalah geometri.

Panduan umum untuk komponen logam CNC:

Untuk aluminium, pertahankan ketebalan dinding minimum 0,8 mm pada fitur mesin. Untuk baja dan tahan karat, 1,0 mm. Untuk titanium, 1,5 mm atau lebih, kecuali jika suku cadang tersebut dirancang khusus dengan gusset atau fitur pendukung yang menguatkan bagian tersebut selama pemesinan. Ini bukan batasan yang sulit - masinis berpengalaman bisa menjadi lebih tipis dengan perlengkapan dan jalur perkakas yang tepat - namun jika bagian Anda memiliki dinding di bawah angka ini, tandai secara eksplisit saat Anda mengirim cetakan. Toko yang bagus akan memberi tahu Anda bagaimana mereka berencana menanganinya. Sebuah toko yang mengutipnya tanpa komentar mungkin belum membaca gambarnya dengan cermat atau berencana untuk mencoba dan melihat apa yang terjadi.

5-Axis vs 3-Axis: Apa Arti Angka bagi Anda

Anda akan melihat toko-toko mengiklankan "pemesinan CNC 5-sumbu" sebagai kemampuan premium. Inilah arti sebenarnya bagi Anda dan kapan hal itu penting.

Mesin 3-sumbu bergerak dalam X, Y, dan Z. Mesin ini dapat mencapai bagian atas dan empat sisi suatu bagian, namun memerlukan reposisi (-perbaikan ulang) untuk mengerjakan permukaan tambahan. Setiap perbaikan ulang menimbulkan potensi kesalahan penyelarasan dan menambah waktu pengaturan.

Mesin 5-sumbu menambahkan rotasi di sekitar dua sumbu tambahan, yang berarti alat pemotong dapat mendekati benda kerja dari hampir segala arah tanpa melakukan pemasangan ulang. Bagi Anda, hal ini mempunyai dua implikasi praktis:

Geometri kompleks dalam satu pengaturan.Fitur pada beberapa permukaan, sudut majemuk, potongan bawah, dan dinding runcing semuanya dapat dikerjakan dalam satu pengaturan. Pada mesin 3-sumbu, hal ini mungkin memerlukan tiga atau empat penyiapan - masing-masing menambah biaya dan kesalahan penyelarasan kumulatif.

Toleransi yang lebih baik pada-bagian multi-wajah.Bila semua fitur penting dikerjakan dalam satu penyiapan relatif terhadap satu datum, hubungan geometris antara fitur tersebut akan lebih akurat dibandingkan jika fitur tersebut dikerjakan pada beberapa{0}}perbaikan ulang. Untuktoleransi ketat suku cadang mesin CNCdimana, misalnya, lubang pada salah satu sisi harus tepat konsentris dengan fitur pada sisi yang berdekatan, sumbu 5 sering kali merupakan jawaban yang tepat.

Tidak semua bagian membutuhkan 5 sumbu. Braket sederhana dengan fitur hanya pada satu atau dua permukaan mesin bekerja dengan baik pada 3 sumbu. Peningkatan ini hanya masuk akal jika geometri bagian benar-benar memerlukannya.

Jika Anda Menentukan Bagian Logam Presisi - Inilah Cara MID Precision Dapat Membantu

Jika Anda menentukan bagian yang memerlukan toleransi di bawah ±0,02 mm, bahan seperti titanium atau baja tahan karat kelas medis, atau geometri multi-permukaan kompleks yang memerlukan pekerjaan 5 sumbu, itulah pekerjaan yang dilakukan tim kami setiap hari.

KitaKemampuan pemesinan CNCmencakup penggilingan 3-sumbu, 4-sumbu, dan 5-sumbu, pembubutan CNC, pembubutan CNC Swiss untuk komponen presisi berdiameter kecil, dan pengerjaan lembaran logam. Kami memegang toleransi hingga ±0,002mm pada fitur kualifikasi dan kekasaran permukaan hingga Ra 0,02µm. Jajaran material kami mencakup paduan aluminium, baja tahan karat, titanium, tembaga, kuningan, dan plastik rekayasa - semuanya dengan kemampuan penelusuran material lengkap mulai dari sertifikat stok mentah hingga laporan inspeksi akhir.

Untuk insinyur yang baru mengenal sumber dayabagian logam mesin CNC presisi dari Tiongkok, kami menawarkan ulasan DFM gratis dengan setiap kutipan. Itu berarti sebelum kami memotong apa pun, kami akan meninjau gambar Anda untuk mengetahui masalah ketebalan dinding, keterangan toleransi yang tidak sesuai dengan kemampuan proses, spesifikasi benang yang memerlukan klarifikasi, dan fitur apa pun yang akan mendapat manfaat dari penyesuaian desain. Kami menandainya secara tertulis - Anda memutuskan apakah akan mengubahnya.

Jika suku cadang Anda dimasukkan ke produk akhir yang diatur - perangkat medis, perakitan dirgantara, peralatan semikonduktor - sistem mutu yang mematuhi ISO 13485-kami menghasilkan dokumentasi yang dibutuhkan tim kepatuhan Anda: laporan inspeksi artikel pertama, sertifikat material, laporan dimensi CMM, dan catatan tindakan perbaikan jika ada yang tidak sesuai.

Kirimkan gambar Anda kepada kamidan kami akan kembali dengan kutipan dan catatan DFM dalam waktu 24 jam. Jika Anda masih dalam tahap desain dan menginginkan input proses sebelum pencetakan selesai,dapatkan ulasan desain gratis- kami biasanya dapat mengidentifikasi titik risiko biaya dan kualitas dalam sebuah gambar dalam waktu satu jam.

Pertanyaan Umum

T: Gambar saya bertuliskan "±0,01mm di semua dimensi." Apakah itu realistis?

Secara teknis dapat dicapai - namun tidak praktis atau hemat biaya-sebagai info umum. ±0,01mm di setiap dimensi suatu komponen mendorong waktu inspeksi dan waktu siklus pemesinan jauh lebih tinggi dari yang diperlukan. Pendekatan yang tepat adalah dengan menentukan ±0,01 mm hanya pada dimensi yang secara fungsional memerlukannya - biasanya memiliki lubang bantalan, permukaan penyegelan, antarmuka berpasangan - dan menggunakan blok toleransi umum (ISO 2768-m atau serupa) untuk hal lainnya. Hal ini menekan biaya dan memperjelas fitur-fitur penting bagi masinis.

T: Bagaimana saya mengetahui apakah komponen saya memerlukan pemesinan 3 sumbu atau 5 sumbu?

Jika semua fitur yang dibutuhkan bagian Anda dapat diakses dari atas dan empat sisi blok tanpa rotasi, 3-sumbu biasanya sudah cukup. Jika Anda memiliki sudut majemuk, fitur pada lebih dari dua permukaan yang harus dijaga dalam hubungan geometris yang presisi, atau potongan bawah yang tidak dapat dicapai dengan jalur pahat lurus, sumbu 5- layak untuk didiskusikan. Jika ragu, bagikan file CAD Anda ke toko dan minta mereka memberi saran - ini adalah pertanyaan lima menit yang menghemat banyak biaya perbaikan ulang.

T: Apa perbedaan antara kekasaran permukaan Ra 0,8 dan Ra 3.2 - dan apakah itu penting bagi saya?

Ra adalah rata-rata kekasaran permukaan - angka yang lebih rendah berarti lebih halus. Ra 3,2µm adalah standar-pemesinan akhir. Ra 0,8µm memerlukan finishing atau pemolesan yang ringan. Ra 0,4µm ke bawah biasanya memerlukan operasi penyelesaian khusus. Untuk sebagian besar fitur struktural, Ra 3,2µm sudah cukup. Untuk permukaan penyegelan, bantalan geser, dan permukaan apa pun yang bersentuhan dengan jaringan atau cairan biologis, biasanya diperlukan Ra 0,8µm atau lebih baik. Tentukan secara eksplisit pada fitur tersebut - jangan menganggap toko akan memberikan hasil akhir yang lebih baik secara default kecuali pihak pencetakan memerlukannya.

T: Dapatkah pemesinan CNC menghasilkan geometri bagian yang sama dengan pengecoran?

Seringkali ya, tapi tidak selalu. Pemesinan CNC dapat menghasilkan sebagian besar geometri yang dapat dihasilkan oleh pengecoran, ditambah fitur-fitur yang tidak dapat dilakukan oleh pengecoran - seperti lubang buta yang dalam, sudut dalam yang tajam, dan lubang berulir yang presisi. Kerugiannya adalah volume: pengecoran memerlukan biaya perkakas yang tinggi namun biaya per-bagian yang rendah pada volume yang tinggi. CNC memiliki biaya penyiapan yang rendah namun biaya per-bagiannya lebih tinggi. Untuk volume di bawah beberapa ribu keping, CNC biasanya lebih ekonomis. Di atas itu, titik impas-bergantung pada kompleksitas komponen dan material.