I. Prinsip dan Faktor yang Mempengaruhi Proses Milling Climb dan Milling Konvensional pada Mesin Milling CNC
(A) Prinsip dan Pengaruh Terkait Climb Milling
Selama proses pemesinan mesin penggilingan CNC, penggilingan naik adalah metode penggilingan khusus. Ketika arah putaran bagian tempat pemotong penggilingan menyentuh benda kerja sama dengan arah umpan benda kerja, itu disebut penggilingan naik. Metode penggilingan ini terkait erat dengan karakteristik struktur mekanis mesin penggilingan, terutama jarak bebas antara mur dan sekrup. Dalam kasus penggilingan naik, karena gaya komponen penggilingan horizontal akan berubah dan ada jarak bebas antara sekrup dan mur, ini akan menyebabkan meja kerja dan sekrup bergerak ke kiri dan ke kanan. Gerakan periodik ini merupakan masalah penting yang dihadapi oleh penggilingan naik, yang membuat gerakan meja kerja sangat tidak stabil. Kerusakan pada alat pemotong yang disebabkan oleh gerakan tidak stabil ini terlihat jelas dan mudah menyebabkan kerusakan pada gigi alat pemotong.
Selama proses pemesinan mesin penggilingan CNC, penggilingan naik adalah metode penggilingan khusus. Ketika arah putaran bagian tempat pemotong penggilingan menyentuh benda kerja sama dengan arah umpan benda kerja, itu disebut penggilingan naik. Metode penggilingan ini terkait erat dengan karakteristik struktur mekanis mesin penggilingan, terutama jarak bebas antara mur dan sekrup. Dalam kasus penggilingan naik, karena gaya komponen penggilingan horizontal akan berubah dan ada jarak bebas antara sekrup dan mur, ini akan menyebabkan meja kerja dan sekrup bergerak ke kiri dan ke kanan. Gerakan periodik ini merupakan masalah penting yang dihadapi oleh penggilingan naik, yang membuat gerakan meja kerja sangat tidak stabil. Kerusakan pada alat pemotong yang disebabkan oleh gerakan tidak stabil ini terlihat jelas dan mudah menyebabkan kerusakan pada gigi alat pemotong.
Namun, proses climb milling juga memiliki keunggulan tersendiri. Arah gaya komponen vertikal milling selama climb milling adalah untuk menekan benda kerja ke meja kerja. Dalam hal ini, fenomena geser dan gesekan antara gigi pahat dan permukaan mesin relatif kecil. Hal ini sangat penting bagi proses pemesinan. Pertama, mengurangi keausan gigi pahat dapat bermanfaat. Mengurangi keausan gigi pahat berarti memperpanjang masa pakai pahat, sehingga mengurangi biaya pemesinan. Kedua, gesekan yang relatif kecil ini dapat mengurangi fenomena pengerasan kerja. Pengerasan kerja akan meningkatkan kekerasan material benda kerja, yang tidak kondusif untuk proses pemesinan selanjutnya. Mengurangi pengerasan kerja membantu memastikan kualitas pemesinan benda kerja. Selain itu, climb milling juga dapat mengurangi kekasaran permukaan, sehingga permukaan benda kerja yang telah dimesin menjadi lebih halus, yang sangat menguntungkan untuk pemesinan benda kerja dengan persyaratan kualitas permukaan yang tinggi.
Perlu dicatat bahwa penerapan climb milling memiliki beberapa batasan kondisional. Ketika celah antara sekrup dan mur meja kerja dapat diatur hingga kurang dari 0,03 mm, keuntungan climb milling dapat lebih optimal karena masalah pergerakan dapat dikontrol secara efektif. Selain itu, climb milling juga merupakan pilihan yang lebih baik untuk benda kerja yang tipis dan panjang. Benda kerja yang tipis dan panjang membutuhkan kondisi pemesinan yang lebih stabil selama proses pemesinan. Gaya komponen vertikal climb milling membantu memperbaiki benda kerja dan mengurangi masalah seperti deformasi selama proses pemesinan.
(B) Prinsip dan Pengaruh Terkait Penggilingan Konvensional
Penggilingan konvensional adalah kebalikan dari penggilingan pendakian. Ketika arah putaran bagian tempat pemotong penggilingan menyentuh benda kerja berbeda dari umpan benda kerja, itu disebut penggilingan konvensional. Selama penggilingan konvensional, arah gaya komponen penggilingan vertikal adalah untuk mengangkat benda kerja, yang akan menyebabkan jarak geser antara gigi alat pemotong dan permukaan mesin meningkat dan gesekan meningkat. Gesekan yang relatif besar ini akan membawa serangkaian masalah, seperti meningkatkan keausan alat pemotong dan membuat fenomena pengerasan kerja permukaan mesin lebih serius. Pengerasan kerja permukaan mesin akan meningkatkan kekerasan permukaan, mengurangi ketangguhan material, dan dapat memengaruhi akurasi dan kualitas permukaan dari proses pemesinan selanjutnya.
Penggilingan konvensional adalah kebalikan dari penggilingan pendakian. Ketika arah putaran bagian tempat pemotong penggilingan menyentuh benda kerja berbeda dari umpan benda kerja, itu disebut penggilingan konvensional. Selama penggilingan konvensional, arah gaya komponen penggilingan vertikal adalah untuk mengangkat benda kerja, yang akan menyebabkan jarak geser antara gigi alat pemotong dan permukaan mesin meningkat dan gesekan meningkat. Gesekan yang relatif besar ini akan membawa serangkaian masalah, seperti meningkatkan keausan alat pemotong dan membuat fenomena pengerasan kerja permukaan mesin lebih serius. Pengerasan kerja permukaan mesin akan meningkatkan kekerasan permukaan, mengurangi ketangguhan material, dan dapat memengaruhi akurasi dan kualitas permukaan dari proses pemesinan selanjutnya.
Namun, penggilingan konvensional juga memiliki kelebihannya sendiri. Arah gaya komponen penggilingan horizontal selama penggilingan konvensional berlawanan dengan arah gerakan umpan benda kerja. Karakteristik ini membantu sekrup dan mur agar pas dengan erat. Dalam hal ini, pergerakan meja kerja relatif stabil. Saat menggiling benda kerja dengan kekerasan yang tidak merata seperti pengecoran dan penempaan, di mana mungkin ada kulit keras di permukaan dan situasi kompleks lainnya, stabilitas penggilingan konvensional dapat mengurangi keausan gigi alat pemotong. Karena saat mengerjakan benda kerja seperti itu, alat pemotong perlu menahan gaya pemotongan yang relatif besar dan kondisi pemotongan yang kompleks. Jika pergerakan meja kerja tidak stabil, itu akan memperburuk kerusakan pada alat pemotong, dan penggilingan konvensional dapat meringankan situasi ini sampai batas tertentu.
II. Analisis Detail Karakteristik Milling Climb dan Milling Konvensional pada Mesin Milling CNC
(A) Analisis Mendalam Karakteristik Climb Milling
- Perubahan Ketebalan Pemotongan dan Proses Pemotongan
Selama penggilingan pendakian, ketebalan pemotongan setiap gigi alat pemotong menunjukkan pola peningkatan secara bertahap dari kecil ke besar. Ketika gigi alat pemotong hanya menyentuh benda kerja, ketebalan pemotongan adalah nol. Ini berarti bahwa gigi alat pemotong meluncur pada permukaan pemotongan yang ditinggalkan oleh gigi alat pemotong sebelumnya pada tahap awal. Hanya ketika gigi alat pemotong meluncur jarak tertentu pada permukaan pemotongan ini dan ketebalan pemotongan mencapai nilai tertentu, gigi alat pemotong benar-benar mulai memotong. Cara mengubah ketebalan pemotongan ini secara signifikan berbeda dari penggilingan konvensional. Dalam kondisi pemotongan yang sama, metode awal pemotongan yang unik ini memiliki dampak penting pada keausan alat pemotong. Karena gigi alat pemotong memiliki proses geser sebelum memulai pemotongan, dampak pada ujung pemotongan alat pemotong relatif kecil, yang bermanfaat untuk melindungi alat pemotong. - Jalur Pemotongan dan Keausan Alat
Dibandingkan dengan penggilingan konvensional, jalur yang dilalui gigi pahat potong pada benda kerja selama penggilingan pendakian lebih pendek. Ini karena metode pemotongan penggilingan pendakian membuat jalur kontak antara pahat potong dan benda kerja lebih langsung. Dalam keadaan seperti itu, di bawah kondisi pemotongan yang sama, keausan pahat potong saat menggunakan penggilingan pendakian relatif kecil. Namun, perlu dicatat bahwa penggilingan pendakian tidak cocok untuk semua benda kerja. Karena gigi pahat potong mulai memotong dari permukaan benda kerja setiap kali, jika ada kulit keras di permukaan benda kerja, seperti beberapa benda kerja setelah pengecoran atau penempaan tanpa perawatan, penggilingan pendakian tidak sesuai. Karena kekerasan kulit keras relatif tinggi, itu akan memiliki dampak yang relatif besar pada gigi pahat potong, mempercepat keausan pahat potong, dan bahkan dapat merusak pahat potong. - Deformasi Pemotongan dan Konsumsi Daya
Ketebalan pemotongan rata-rata selama proses climb milling cukup besar, sehingga deformasi pemotongan relatif kecil. Deformasi pemotongan yang kecil berarti distribusi tegangan dan regangan material benda kerja selama proses pemotongan lebih merata, sehingga mengurangi masalah pemesinan yang disebabkan oleh konsentrasi tegangan lokal. Di saat yang sama, dibandingkan dengan proses konvensional, konsumsi daya pada proses climb milling lebih rendah. Hal ini dikarenakan distribusi gaya potong antara pahat dan benda kerja selama proses climb milling lebih rasional, sehingga mengurangi kehilangan energi yang tidak perlu dan meningkatkan efisiensi pemesinan. Dalam lingkungan produksi atau pemesinan skala besar yang membutuhkan konsumsi energi, karakteristik climb milling ini memiliki signifikansi ekonomi yang penting.
(B) Analisis Mendalam Karakteristik Penggilingan Konvensional
- Stabilitas Pergerakan Meja Kerja
Selama penggilingan konvensional, karena arah gaya pemotongan horizontal yang diberikan oleh pemotong penggilingan pada benda kerja berlawanan dengan arah gerakan umpan benda kerja, sekrup dan mur meja kerja selalu dapat menjaga satu sisi ulir dalam kontak dekat. Karakteristik ini memastikan stabilitas relatif dari pergerakan meja kerja. Selama proses pemesinan, pergerakan meja kerja yang stabil adalah salah satu faktor kunci yang memastikan akurasi pemesinan. Dibandingkan dengan penggilingan naik, selama penggilingan naik, karena arah gaya penggilingan horizontal sama dengan arah gerakan umpan benda kerja, ketika gaya yang diberikan oleh gigi alat pemotong pada benda kerja relatif besar, karena adanya celah antara sekrup dan mur meja kerja, meja kerja akan bergerak ke atas dan ke bawah. Gerakan ini tidak hanya mengganggu stabilitas proses pemotongan, memengaruhi kualitas pemesinan benda kerja, tetapi juga dapat merusak alat pemotong secara serius. Oleh karena itu, dalam beberapa skenario pemesinan dengan persyaratan tinggi untuk akurasi pemesinan dan persyaratan ketat untuk perlindungan alat, keunggulan stabilitas penggilingan konvensional menjadikannya pilihan yang lebih tepat. - Kualitas Permukaan Mesin
Selama penggilingan konvensional, gesekan antara gigi pahat potong dan benda kerja relatif besar, yang merupakan karakteristik menonjol dari penggilingan konvensional. Gesekan yang relatif besar akan menyebabkan fenomena pengerasan kerja pada permukaan mesin menjadi lebih serius. Pengerasan kerja pada permukaan yang dikerjakan akan meningkatkan kekerasan permukaan, mengurangi ketangguhan material, dan dapat memengaruhi akurasi dan kualitas permukaan dari proses pemesinan selanjutnya. Misalnya, dalam beberapa pemesinan benda kerja yang memerlukan penggilingan berikutnya atau perakitan presisi tinggi, permukaan keras-dingin setelah penggilingan konvensional mungkin memerlukan proses perlakuan tambahan untuk menghilangkan lapisan keras-dingin untuk memenuhi persyaratan pemesinan. Namun, dalam beberapa kasus tertentu, seperti ketika ada persyaratan tertentu untuk kekerasan permukaan benda kerja atau proses pemesinan selanjutnya tidak sensitif terhadap lapisan keras-dingin permukaan, karakteristik penggilingan konvensional ini juga dapat dimanfaatkan.
III. Strategi Pemilihan Penggilingan Climb dan Penggilingan Konvensional dalam Pemesinan Aktual
Dalam pemesinan mesin milling CNC yang sebenarnya, pemilihan climb milling atau milling konvensional perlu mempertimbangkan beberapa faktor secara komprehensif. Pertama, karakteristik material benda kerja perlu dipertimbangkan. Jika kekerasan material benda kerja relatif tinggi dan terdapat lapisan keras pada permukaannya, seperti beberapa coran dan tempa, milling konvensional mungkin merupakan pilihan yang lebih baik karena milling konvensional dapat mengurangi keausan pahat potong sampai batas tertentu dan memastikan stabilitas proses pemesinan. Namun, jika kekerasan material benda kerja seragam dan terdapat persyaratan tinggi untuk kualitas permukaan, seperti dalam pemesinan beberapa komponen mekanis presisi, climb milling memiliki lebih banyak keuntungan. Ini dapat secara efektif mengurangi kekasaran permukaan dan meningkatkan kualitas permukaan benda kerja.
Dalam pemesinan mesin milling CNC yang sebenarnya, pemilihan climb milling atau milling konvensional perlu mempertimbangkan beberapa faktor secara komprehensif. Pertama, karakteristik material benda kerja perlu dipertimbangkan. Jika kekerasan material benda kerja relatif tinggi dan terdapat lapisan keras pada permukaannya, seperti beberapa coran dan tempa, milling konvensional mungkin merupakan pilihan yang lebih baik karena milling konvensional dapat mengurangi keausan pahat potong sampai batas tertentu dan memastikan stabilitas proses pemesinan. Namun, jika kekerasan material benda kerja seragam dan terdapat persyaratan tinggi untuk kualitas permukaan, seperti dalam pemesinan beberapa komponen mekanis presisi, climb milling memiliki lebih banyak keuntungan. Ini dapat secara efektif mengurangi kekasaran permukaan dan meningkatkan kualitas permukaan benda kerja.
Bentuk dan ukuran benda kerja juga merupakan pertimbangan penting. Untuk benda kerja yang tipis dan panjang, climb milling membantu mengurangi deformasi benda kerja selama proses pemesinan karena gaya komponen vertikal climb milling dapat menekan benda kerja lebih baik ke meja kerja. Untuk beberapa benda kerja dengan bentuk kompleks dan ukuran besar, stabilitas pergerakan meja kerja dan keausan pahat potong perlu dipertimbangkan secara komprehensif. Jika persyaratan stabilitas pergerakan meja kerja selama proses pemesinan relatif tinggi, milling konvensional mungkin merupakan pilihan yang lebih tepat; jika lebih banyak perhatian diberikan untuk mengurangi keausan pahat potong dan meningkatkan efisiensi pemesinan, dan dalam kondisi yang memenuhi persyaratan pemesinan, climb milling dapat dipertimbangkan.
Selain itu, kinerja mekanis mesin frais itu sendiri juga akan memengaruhi pemilihan antara frais climb dan frais konvensional. Jika celah antara sekrup dan mur mesin frais dapat diatur secara akurat hingga nilai yang relatif kecil, misalnya kurang dari 0,03 mm, maka keunggulan frais climb dapat lebih optimal. Namun, jika presisi mekanis mesin frais terbatas dan masalah celah tidak dapat dikontrol secara efektif, frais konvensional mungkin merupakan pilihan yang lebih aman untuk menghindari masalah kualitas pemesinan dan kerusakan pahat akibat pergerakan meja kerja. Kesimpulannya, dalam pemesinan mesin frais CNC, metode frais climb atau frais konvensional yang tepat harus dipilih secara tepat sesuai dengan kebutuhan pemesinan dan kondisi peralatan spesifik untuk mencapai hasil pemesinan terbaik.