Tahukah Anda faktor-faktor yang memengaruhi keakuratan dimensi permesinan suatu pusat permesinan?

Analisis dan Optimasi Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Akurasi Dimensi Pemesinan Pusat Pemesinan

Abstrak: Makalah ini secara menyeluruh mengeksplorasi berbagai faktor yang memengaruhi akurasi dimensi pemesinan pusat pemesinan dan membaginya menjadi dua kategori: faktor yang dapat dihindari dan faktor yang tidak dapat dihindari. Untuk faktor yang dapat dihindari, seperti proses pemesinan, perhitungan numerik dalam pemrograman manual dan otomatis, elemen pemotongan, dan pengaturan pahat, dll., elaborasi terperinci dibuat, dan langkah-langkah optimasi yang sesuai diusulkan. Untuk faktor yang tidak dapat dihindari, termasuk deformasi pendinginan benda kerja dan stabilitas perkakas mesin itu sendiri, penyebab dan mekanisme pengaruhnya dianalisis. Tujuannya adalah untuk menyediakan referensi pengetahuan yang komprehensif bagi teknisi yang terlibat dalam operasi dan manajemen pusat pemesinan, sehingga dapat meningkatkan tingkat kontrol akurasi dimensi pemesinan pusat pemesinan dan meningkatkan kualitas produk dan efisiensi produksi.

 

I. Pendahuluan
Sebagai peralatan kunci dalam pemesinan modern, akurasi dimensi pemesinan pusat pemesinan berkaitan langsung dengan kualitas dan kinerja produk. Dalam proses produksi aktual, berbagai faktor akan memengaruhi akurasi dimensi pemesinan. Analisis mendalam terhadap faktor-faktor ini dan pencarian metode pengendalian yang efektif sangatlah penting.

 

II. Faktor-faktor yang Mempengaruhi yang Dapat Dihindari

 

(I) Proses Pemesinan
Rasionalitas proses pemesinan sangat menentukan akurasi dimensi pemesinan. Berdasarkan prinsip dasar proses pemesinan, saat pemesinan material lunak seperti komponen aluminium, perhatian khusus harus diberikan pada pengaruh serbuk besi. Misalnya, selama proses penggilingan komponen aluminium, karena tekstur aluminium yang lunak, serbuk besi yang dihasilkan selama pemotongan cenderung menggores permukaan mesin, sehingga menimbulkan kesalahan dimensi. Untuk mengurangi kesalahan tersebut, langkah-langkah seperti mengoptimalkan jalur pelepasan serpihan dan meningkatkan daya hisap alat pelepasan serpihan dapat dilakukan. Sementara itu, dalam pengaturan proses, distribusi kelonggaran pemesinan kasar dan pemesinan akhir harus direncanakan secara wajar. Selama pemesinan kasar, kedalaman pemotongan dan laju umpan yang lebih besar digunakan untuk dengan cepat menghilangkan sejumlah besar kelonggaran, tetapi kelonggaran pemesinan akhir yang sesuai, umumnya 0,3 – 0,5 mm, harus disediakan untuk memastikan bahwa pemesinan akhir dapat mencapai akurasi dimensi yang lebih tinggi. Dalam hal penggunaan fixture, selain mengikuti prinsip pengurangan waktu penjepitan dan penggunaan fixture modular, akurasi posisi fixture juga perlu dipastikan. Misalnya, dengan menggunakan pin penentu posisi presisi tinggi dan permukaan penentu posisi untuk memastikan akurasi posisi benda kerja selama proses penjepitan, sehingga menghindari kesalahan dimensi akibat deviasi posisi penjepitan.

 

(II) Perhitungan Numerik dalam Pemrograman Manual dan Otomatis Pusat Permesinan
Baik pemrograman manual maupun otomatis, keakuratan perhitungan numerik sangatlah penting. Selama proses pemrograman, hal ini melibatkan penghitungan lintasan pahat, penentuan titik koordinat, dan sebagainya. Misalnya, saat menghitung lintasan interpolasi melingkar, jika koordinat pusat lingkaran atau jari-jarinya salah dihitung, pasti akan menyebabkan penyimpangan dimensi pemesinan. Untuk pemrograman komponen berbentuk kompleks, diperlukan perangkat lunak CAD/CAM canggih untuk melakukan pemodelan dan perencanaan lintasan pahat yang akurat. Selama penggunaan perangkat lunak, dimensi geometris model harus dipastikan akurat, dan lintasan pahat yang dihasilkan harus diperiksa dan diverifikasi dengan cermat. Sementara itu, programmer harus memiliki dasar matematika yang kuat dan pengalaman pemrograman yang kaya, serta mampu memilih instruksi dan parameter pemrograman dengan tepat sesuai dengan kebutuhan pemesinan komponen. Misalnya, saat pemrograman operasi pengeboran, parameter seperti kedalaman pengeboran dan jarak retraksi harus diatur secara akurat untuk menghindari kesalahan dimensi yang disebabkan oleh kesalahan pemrograman.

 

(III) Elemen Pemotongan dan Kompensasi Alat
Kecepatan potong vc, laju umpan f, dan kedalaman potong ap memiliki dampak signifikan terhadap akurasi dimensi pemesinan. Kecepatan potong yang berlebihan dapat menyebabkan keausan pahat yang lebih intensif, sehingga memengaruhi akurasi pemesinan; laju umpan yang berlebihan dapat meningkatkan gaya potong, menyebabkan deformasi benda kerja atau getaran pahat, dan mengakibatkan deviasi dimensi. Misalnya, saat pemesinan baja paduan dengan kekerasan tinggi, jika kecepatan potong dipilih terlalu tinggi, ujung potong pahat rentan aus, sehingga ukuran hasil pemesinan menjadi lebih kecil. Parameter pemotongan yang wajar harus ditentukan secara komprehensif dengan mempertimbangkan berbagai faktor seperti material benda kerja, material pahat, dan kinerja mesin perkakas. Umumnya, parameter tersebut dapat dipilih melalui uji pemotongan atau dengan merujuk pada manual pemotongan yang relevan. Sementara itu, kompensasi pahat juga merupakan cara penting untuk memastikan akurasi pemesinan. Di pusat pemesinan, kompensasi keausan pahat dapat mengoreksi perubahan dimensi yang disebabkan oleh keausan pahat secara real-time. Operator harus menyesuaikan nilai kompensasi pahat secara tepat waktu sesuai dengan kondisi keausan pahat yang sebenarnya. Misalnya, selama pemesinan berkelanjutan suatu batch komponen, dimensi pemesinan diukur secara berkala. Ketika ditemukan bahwa dimensi meningkat atau menurun secara bertahap, nilai kompensasi pahat dimodifikasi untuk memastikan akurasi pemesinan komponen selanjutnya.

 

(IV) Pengaturan Alat
Keakuratan pengaturan pahat berhubungan langsung dengan keakuratan dimensi pemesinan. Proses pengaturan pahat adalah untuk menentukan hubungan posisi relatif antara pahat dan benda kerja. Jika pengaturan pahat tidak akurat, kesalahan dimensi pasti akan terjadi pada bagian mesin. Memilih pencari tepi presisi tinggi adalah salah satu langkah penting untuk meningkatkan keakuratan pengaturan pahat. Misalnya, dengan menggunakan pencari tepi optik, posisi pahat dan tepi benda kerja dapat dideteksi secara akurat, dengan akurasi ±0,005 mm. Untuk pusat permesinan yang dilengkapi dengan penyetel pahat otomatis, fungsinya dapat dimanfaatkan sepenuhnya untuk mencapai pengaturan pahat yang cepat dan akurat. Selama operasi pengaturan pahat, perhatian juga harus diberikan pada kebersihan lingkungan pengaturan pahat untuk menghindari pengaruh serpihan pada keakuratan pengaturan pahat. Sementara itu, operator harus secara ketat mengikuti prosedur pengoperasian pengaturan pahat, dan melakukan beberapa pengukuran dan menghitung nilai rata-rata untuk mengurangi kesalahan pengaturan pahat.

 

III. Faktor-faktor yang Tidak Dapat Ditolak

 

(I) Deformasi Pendinginan Benda Kerja Setelah Pemesinan
Benda kerja akan menghasilkan panas selama proses pemesinan, dan akan mengalami deformasi akibat efek ekspansi dan kontraksi termal saat pendinginan setelah pemesinan. Fenomena ini umum terjadi pada pemesinan logam dan sulit dihindari sepenuhnya. Misalnya, untuk beberapa komponen struktural paduan aluminium berukuran besar, panas yang dihasilkan selama pemesinan relatif tinggi, dan penyusutan ukuran terlihat jelas setelah pendinginan. Untuk mengurangi dampak deformasi pendinginan terhadap akurasi dimensi, cairan pendingin dapat digunakan secara wajar selama proses pemesinan. Cairan pendingin tidak hanya dapat mengurangi suhu pemotongan dan keausan pahat, tetapi juga membuat benda kerja mendingin secara merata dan mengurangi tingkat deformasi termal. Saat memilih cairan pendingin, sebaiknya pertimbangkan material benda kerja dan persyaratan proses pemesinan. Misalnya, untuk pemesinan komponen aluminium, dapat dipilih cairan pemotong paduan aluminium khusus yang memiliki sifat pendinginan dan pelumasan yang baik. Selain itu, saat melakukan pengukuran in-situ, pengaruh waktu pendinginan terhadap ukuran benda kerja harus dipertimbangkan secara menyeluruh. Umumnya, pengukuran harus dilakukan setelah benda kerja mendingin hingga suhu ruangan, atau perubahan dimensi selama proses pendinginan dapat diperkirakan dan hasil pengukuran dapat dikoreksi menurut data empiris.

 

(II) Stabilitas Pusat Pemesinan Itu Sendiri

 

Aspek Mekanik
Kendornya Sambungan antara Motor Servo dan Sekrup: Kendornya sambungan antara motor servo dan sekrup akan menyebabkan penurunan akurasi transmisi. Selama proses pemesinan, saat motor berputar, sambungan yang kendor akan menyebabkan putaran sekrup menjadi lambat atau tidak rata, sehingga membuat lintasan gerak pahat menyimpang dari posisi ideal dan mengakibatkan kesalahan dimensi. Misalnya, selama pemesinan kontur presisi tinggi, kendornya sambungan ini dapat menyebabkan penyimpangan bentuk kontur hasil pemesinan, seperti ketidakpatuhan terhadap persyaratan kelurusan dan kebulatan. Memeriksa dan mengencangkan baut sambungan antara motor servo dan sekrup secara berkala merupakan langkah penting untuk mencegah masalah tersebut. Sementara itu, mur anti-kendor atau agen pengunci ulir dapat digunakan untuk meningkatkan keandalan sambungan.

 

Keausan Bantalan atau Mur Sekrup Bola: Sekrup bola merupakan komponen penting untuk mewujudkan gerakan presisi di pusat pemesinan, dan keausan bantalan atau murnya akan memengaruhi akurasi transmisi sekrup. Seiring meningkatnya keausan, jarak bebas sekrup akan meningkat secara bertahap, menyebabkan pahat bergerak tidak menentu selama proses pergerakan. Misalnya, selama pemotongan aksial, keausan mur sekrup akan membuat posisi pahat pada arah aksial tidak akurat, sehingga mengakibatkan kesalahan dimensi pada panjang bagian yang dikerjakan. Untuk mengurangi keausan ini, pelumasan sekrup yang baik harus dipastikan, dan gemuk pelumas harus diganti secara berkala. Sementara itu, deteksi presisi sekrup bola secara berkala harus dilakukan, dan ketika keausan melebihi rentang yang diizinkan, bantalan atau mur harus diganti tepat waktu.

 

Pelumasan yang Tidak Memadai antara Sekrup dan Mur: Pelumasan yang tidak memadai akan meningkatkan gesekan antara sekrup dan mur, yang tidak hanya mempercepat keausan komponen tetapi juga menyebabkan resistensi gerakan yang tidak merata dan memengaruhi akurasi pemesinan. Selama proses pemesinan, fenomena crawling dapat terjadi, yaitu, pahat akan mengalami jeda dan lompatan berkala saat bergerak dengan kecepatan rendah, sehingga kualitas permukaan mesin menjadi lebih buruk dan akurasi dimensi sulit dijamin. Menurut buku petunjuk pengoperasian mesin perkakas, gemuk pelumas atau oli pelumas harus diperiksa dan ditambahkan secara berkala untuk memastikan sekrup dan mur berada dalam kondisi pelumasan yang baik. Sementara itu, produk pelumas berkinerja tinggi dapat dipilih untuk meningkatkan efek pelumasan dan mengurangi gesekan.

 

Aspek Kelistrikan
Kerusakan Motor Servo: Kerusakan motor servo akan berdampak langsung pada kontrol gerak alat. Misalnya, hubung singkat atau sirkuit terbuka pada lilitan motor akan menyebabkan motor tidak dapat bekerja secara normal atau torsi keluarannya tidak stabil, sehingga alat tidak dapat bergerak sesuai lintasan yang telah ditentukan dan mengakibatkan kesalahan dimensi. Selain itu, kerusakan encoder motor akan memengaruhi akurasi sinyal umpan balik posisi, sehingga sistem kontrol mesin perkakas tidak dapat mengontrol posisi alat secara presisi. Perawatan motor servo secara berkala harus dilakukan, termasuk memeriksa parameter kelistrikan motor, membersihkan kipas pendingin motor, mendeteksi kondisi kerja encoder, dan sebagainya, untuk mendeteksi dan menghilangkan potensi bahaya kerusakan secara tepat waktu.

 

Kotoran di Dalam Skala Kisi: Skala kisi merupakan sensor penting yang digunakan di pusat pemesinan untuk mengukur posisi dan perpindahan gerakan pahat. Jika terdapat kotoran di dalam skala kisi, hal ini akan memengaruhi akurasi pembacaan skala kisi, sehingga sistem kontrol mesin perkakas menerima informasi posisi yang salah dan mengakibatkan deviasi dimensi pemesinan. Misalnya, saat pemesinan sistem lubang presisi tinggi, akibat kesalahan skala kisi, akurasi posisi lubang dapat melebihi toleransi. Pembersihan dan perawatan skala kisi secara teratur harus dilakukan, menggunakan alat pembersih dan pembersih khusus, serta mengikuti prosedur pengoperasian yang benar untuk menghindari kerusakan pada skala kisi.

 

Kegagalan Penguat Servo: Fungsi penguat servo adalah untuk memperkuat sinyal perintah yang dikeluarkan oleh sistem kontrol dan kemudian menggerakkan motor servo. Ketika penguat servo gagal, seperti ketika tabung daya rusak atau faktor amplifikasi tidak normal, motor servo akan berjalan tidak stabil, yang memengaruhi akurasi pemesinan. Misalnya, hal ini dapat menyebabkan kecepatan motor berfluktuasi, membuat laju umpan pahat selama proses pemotongan tidak merata, meningkatkan kekasaran permukaan komponen mesin, dan menurunkan akurasi dimensi. Mekanisme deteksi dan perbaikan kerusakan kelistrikan mesin perkakas yang sempurna harus dibangun, dan personel perbaikan kelistrikan profesional harus diperlengkapi untuk mendiagnosis dan memperbaiki kerusakan komponen kelistrikan seperti penguat servo secara tepat waktu.

 

IV. Kesimpulan
Terdapat banyak faktor yang memengaruhi akurasi dimensi pemesinan pusat pemesinan. Faktor-faktor yang dapat dihindari seperti proses pemesinan, perhitungan numerik dalam pemrograman, elemen pemotongan, dan pengaturan pahat dapat dikontrol secara efektif dengan mengoptimalkan skema proses, meningkatkan tingkat pemrograman, memilih parameter pemotongan yang tepat, dan mengatur pahat secara akurat. Faktor-faktor yang tidak dapat dihindari seperti deformasi pendinginan benda kerja dan stabilitas mesin perkakas itu sendiri, meskipun sulit dihilangkan sepenuhnya, dapat dikurangi dampaknya terhadap akurasi pemesinan dengan menggunakan langkah-langkah proses yang wajar seperti penggunaan pendingin, perawatan rutin, serta deteksi dan perbaikan kerusakan mesin perkakas. Dalam proses produksi aktual, operator dan manajer teknis pusat pemesinan harus sepenuhnya memahami faktor-faktor yang memengaruhi ini dan mengambil langkah-langkah pencegahan dan pengendalian yang terarah untuk terus meningkatkan akurasi dimensi pemesinan pusat pemesinan, memastikan kualitas produk memenuhi persyaratan, dan meningkatkan daya saing pasar perusahaan.