Jenis Mesin Utama

Jenis Mesin CNC

Pekerjaan yang berbeda membutuhkan mesin yang berbeda. Berikut adalah jenis utama yang akan Anda temui di workshop.

Mesin Mill CNC: Mesin kerja kuda kebanyakan workshop. Alat potong berputar menggerakkan diri ke atas benda kerja yang tidak bergerak untuk menghilangkan material. Mesin milling dapat memotong permukaan datar, ruang, slot, lubang, dan kontur 3D kompleks. Sebagian besar workshop menggunakan mesin milling vertikal, di mana poros spindle menunjuk ke bawah.

Mesin Lathe (Turning Center) CNC: Benda kerja berputar sementara alat potong yang tidak bergerak menghilangkan material. Mesin lathe membuat bagian bulat: poros, bushing, paku, ulir, dan segala sesuatu yang memiliki simetri rotasi. Jika bagian tersebut silinder, kemungkinan besar berasal dari mesin lathe.

Mesin Router CNC: Mirip dengan mesin milling tetapi dirancang untuk material yang lebih lunak dan area kerja yang lebih besar. Router memotong kayu, plastik, busa, dan lembaran alumunium. Umum digunakan dalam pembuatan spanduk, kabinet, dan fabrikasi komposit.

EDM (Machining Listrik dengan Pengaruh Listrik): Tidak ada alat potong yang menyentuh benda kerja. Sebaliknya, kilatan listrik mengerosi material. EDM dapat memotong baja yang diperkeras dan membuat bentuk yang tidak mungkin dengan pemotongan konvensional: lubang kecil, sudut dalam tajam, dan rongga cetakan kompleks.

3-Axis vs 5-Axis: Mesin milling 3-axis menggerakkan alat potong di X (kiri-kanan), Y (depan-belakang), dan Z (naik-turun). Mesin milling 5-axis menambah dua sumbu rotasi, memungkinkan alat potong untuk mendekati benda kerja dari hampir segala sudut. Mesin 5-axis lebih mahal dan lebih sulit untuk diatur, tetapi mereka dapat membuat bagian aerospace dan medis kompleks dalam satu pengaturan daripada memerlukan beberapa pengaturan dan alat bantu.

Memilih Mesin yang Tepat

Sesuaikan Mesin dengan Tugas

Seorang tukang mesin perlu melihat bagian dan tahu mesin mana yang membuatnya dengan efisien.

Sistem Koordinat dan Gerak

G-Code: Bahasa CNC

Setiap mesin CNC membaca program yang ditulis dalam G-code: sebuah bahasa sederhana di mana setiap baris memberi tahu mesin untuk melakukan sesuatu: pindah ke sini, putar spindle, nyalakan pendingin, ganti alat potong.

G-code menggunakan sistem koordinat Kartesius. Pada mesin bubut:

- X = kiri & kanan

- Y = depan & belakang

- Z = naik & turun (Z positif selalu jauh dari benda kerja)

Setiap program memiliki offset kerja: sebuah titik pada benda kerja yang mesin anggap sebagai X0 Y0 Z0. Umumnya ini adalah sudut atau pusat dari wajah atas. Pemrogram mesin menetapkan titik ini dengan mengetuk alat ke benda kerja dan memberitahu kontroler posisinya.

Perintah gerakan paling penting:

- G00: Gerakan cepat. Mesin bergerak secepat mungkin ke posisi. Digunakan untuk me-repositioning, tidak untuk memotong. Bergerak cepat ke dalam material akan menabrak alat.

- G01: Gerakan feed linear. Mesin bergerak secara lurus dengan laju feed yang dikontrol. Ini adalah gerakan memotong dasar.

- G02: Arc searah jarum jam. Memotong arc lingkaran searah jarum jam.

- G03: Arc sebaliknya jarum jam. Sama seperti G02 tetapi arah sebaliknya.

M-codes mengontrol fungsi mesin yang bukan gerakan:

- M03: Spindle on, searah jarum jam

- M05: Spindle stop

- M08: Coolant on

- M09: Coolant off

- M06: Tool change

- M30: Program end and reset

Membaca Blok G-Code

Membaca G-Code

Ini adalah potongan G-code singkat. Setiap baris disebut blok.

G00 X0 Y0 Z1.0
G00 Z0.1
G01 Z-0.25 F10.0
G01 X3.0 F15.0
G00 Z1.0

Nilai F adalah feed rate: secepat alat bergerak melalui material, dalam inci per menit.

Offset Alat

Offset Panjang Alat & Kerja

Setiap alat potong memiliki panjang yang berbeda. Sebuah end mill 6 inci menonjol lebih jauh dari spindle daripada bor 2 inci. Jika mesin tidak mengambil akun perbedaan ini, akan terpotong terlalu dalam atau tidak cukup dalam.

Hal ini diatasi dengan offset panjang alat. Tukang mesin mengukur panjang setiap alat dan memasukkannya ke dalam pengendali. Ketika program memanggil alat tersebut, mesin mengatur ulang semua gerakan Z untuk mengompensasi.

Menggunakan offset alat yang salah adalah salah satu penyebab terbanyak dari kecelakaan. Jika offset terlalu pendek, alat menabrak lebih dalam dari yang diharapkan. Jika terlalu panjang, alat memotong udara di atas benda kerja.

Offset kerja (G54, G55, G56, dll.) memberi tahu mesin di mana benda kerja berada di atas meja. Seorang tukang mesin dapat mengatur beberapa bagian dengan offset kerja yang berbeda dan menjalankannya secara berurutan tanpa mengulang nol lagi.

Alat Pemotongan CNC

Alat Pemotongan & Tugas Mereka

Sebuah mesin CNC hanya baik jika alat di dalam spindle-nya. Berbagai operasi membutuhkan alat yang berbeda.

End Mills: Alat pemotongan paling fleksibel. Mereka memotong di bagian bawah dan sisi. End mill datar meninggalkan lantai datar. End mill bola meninggalkan permukaan yang melengkung, digunakan untuk 3D kontur. End mill datang dalam desain 2 flute, 3 flute, dan 4 flute: semakin banyak flutes berarti finishing yang lebih halus tetapi membutuhkan laju pakan yang lebih cepat untuk menjaga muatan potongan yang benar.

Drills: Untuk membuat lubang. Spot drills memulai lubang dengan titik tepat. Twist drills membuat lubang hingga kedalaman. Reamers mengikuti untuk membawa lubang ke diameter tepat dengan finishing halus.

Inserts: Pengecuali potong yang dapat diganti yang memasang ke pemegang alat. Umum pada mesin bubut dan face mills. Ketika sisi insert aus, Anda mengindeksnya (mengatur ulang ke sisi yang baru) atau menggantinya hanya insert, bukan alat keseluruhan. Ini menghemat uang yang signifikan dalam produksi.

Bahan Alat: Banyak alat potong adalah besi high-speed (HSS) atau karbida. Karbida lebih keras dan dapat berjalan dengan kecepatan tinggi, tetapi itu rapuh dan lebih mahal. Alat keramik dan berlian ada untuk aplikasi khusus yang cepat.

Kecepatan dan Pemberian Makan

Kecepatan & Pemberian Makan: Penghitungan Inti

Kecepatan (RPM) adalah seberapa cepat spindle berputar. Pemberian Makan (IPM: inci per menit) adalah seberapa cepat alat bergerak melalui bahan. Mendapatkan ini benar adalah perbedaan antara potongan yang baik dan alat yang rusak.

Poin awal adalah kecepatan permukaan (SFM: kaki per menit permukaan), yang tergantung pada bahan yang dipotong dan bahan alat. Aluminium dengan alat karbida mungkin berjalan pada 800 SFM. Baja ringan dengan karbida mungkin berjalan pada 400 SFM. Baja tahan karat mungkin 250 SFM.

RPM dihitung dari SFM & diameter alat:

RPM = (SFM x 3.82) / Diameter Alat

Beban Chip adalah ketebalan material yang setiap gigi hapus per putaran. Ini adalah unit potongan dasar. Terlalu rendah beban chip berarti alat menggosok daripada memotong, menghasilkan panas & mempercepat penggunaan. Terlalu tinggi beban chip menggantikan alat & bisa rusak.

Laju pemberian makan berasal dari beban chip:

Pemberian Makan (IPM) = RPM x Jumlah Gigi x Beban Chip

Ini adalah titik awal. Pemotong mengatur berdasarkan apa yang mereka dengar, lihat, & ukur. Potongan yang bagus terdengar halus. Potongan yang buruk berteriak, bergoyang, atau membuat mesin gemetar.

Toleransi dan GD&T

Toleransi: Berapa Lebih Tepat Itu Artinya?

Tidak ada bagian yang dibuat dengan dimensi yang sempurna. Setiap dimensi pada gambar rajah memiliki toleransi: jangkauan variasi yang diterima.

Sebuah dimensi mungkin dibaca 2.500 +/- 0.005 inci. Ini berarti bagian aktual dapat berada di antara 2.495 hingga 2.505 inci dan masih lulus inspeksi. Toleransi itu plus atau minus lima ribu bagian: juga disebut 'lima thou.'

Toleransi yang lebih ketat lebih mahal. Sebuah bagian yang dijalankan pada plus atau minus 0.0005 inci (setengah thou) membutuhkan mesin yang lebih baik, alat potong yang lebih tajam, laju pakan yang lebih lambat, lingkungan yang dikendalikan suhu, dan inspeksi yang lebih hati-hati. Tugas seorang mesin bubut adalah mencapai toleransi, bukan mengejar keakuratan yang melebihi yang yang diperlukan oleh gambar rajah.

GD&T (Geometric Dimensioning & Tolerancing) melampaui plus atau minus sederhana. Ini mengontrol geometri fitur-fitur:

- Flatness: Seberapa datar suatu permukaan? Ketidaktelitian datar ini adalah 0.001 berarti seluruh permukaan harus pas di antara dua bidang paralel 0.001 inci.

- Concentricity: Seberapa baik dua fitur silindris membagi sumbu axis yang sama?

- True Position: Seberapa dekat lubang ini dari di mana gambar rajah mengatakan harus ada?

GD&T adalah bahasa sendiri dengan simbol-simbolnya sendiri. Belajar itu membutuhkan waktu, tapi setiap mesin bubut membutuhkan setidaknya dasar-dasarnya.

Pengukuran dan Inspeksi

Mengukur Sesuatu yang Anda Buat

Anda tidak bisa mencapai toleransi jika Anda tidak bisa mengukurnya.

Calipers: Ukur diameter luar, diameter dalam, kedalaman, dan langkah. Caliper digital membaca hingga 0.0005 inci. Cocok untuk toleransi plus atau minus 0.005 dan lebih longgar.

Micrometers: Lebih akurat daripada calipers. Micrometer luar membaca hingga 0.0001 inci. Digunakan saat toleransi adalah plus atau minus 0.001 atau lebih ketat. Micrometers mengukur satu hal dengan baik: Anda membutuhkan jenis yang berbeda untuk diameter luar, lubang dalam, dan kedalaman.

Mesin Ukur Koordinat (CMM): Sebuah probe yang dijalankan oleh komputer yang menyentuh titik-titik pada bagian dan membuat peta ukur 3D. CMM dapat mengverifikasi persyaratan GD&T kompleks yang tidak dapat ditangani alat tangan. Mereka mahal tetapi standar dalam aerospace dan manufaktur medis.

Pin pengukur dan blok pengukur: Digrinding dengan tepat ke ukuran yang spesifik. Digunakan untuk mengverifikasi diameter lubang (pin pengukur go/no-go) dan untuk mengkalibrasi instrumen lain. Sebuah set blok pengukur yang akurat hingga jutaan bagian inci menghabiskan ribuan dolar.

Jalur Karier CNC

Jalur Karier dalam Pemrograman CNC

Pemrograman CNC menawarkan berbagai jalur karier dengan campuran kerja tangan yang berbeda dan perencanaan teknis.

Operator CNC: Mengendalikan mesin. Memuat bahan, menyetel alat, memulai program, mengawasi potongan, dan memeriksa bagian yang selesai. Posisi entry-level, tetapi operator CNC yang memahami proses ini berharga lebih dari beratnya karbida. Gaji rata-rata sekitar $40,000-$50,000, lebih tinggi dalam aerospace dan medis.

Teknisi Pengaturan CNC: Menangani bagian yang kompleks: penahanan, offset alat, pemeriksaan artikel pertama, dan mengatur ulang pekerjaan baru. Setelah teknisi pengaturan memiliki proses berjalan, operator menjaga proses tersebut berjalan. Teknisi pengaturan mendapatkan gaji $50,000-$65,000 secara umum.

Pengprogram CNC: Menulis kode G, sering menggunakan software CAM (Computer-Aided Manufacturing) yang menghasilkan toolpaths dari model 3D. Para programmer memutuskan strategi potongan, pilihan alat, dan urutan pemotongan. Mereka membutuhkan pemahaman yang kuat baik pada software maupun pada proses pemotongan fisik. Rentang gaji $55,000-$80,000.

Ingenieur Manufaktur: Merancang seluruh proses manufaktur: mesin mana yang digunakan, urutan operasi apa, fixture apa, pengujian kualitas apa. Mereka memecahkan masalah produksi dan mengoptimalisasi biaya dan kualitas. Biasanya membutuhkan gelar atau pengalaman luas. $65,000-$95,000.

Sertifikasi NIMS: National Institute for Metalworking Skills menawarkan kredensial yang diakui industri dalam bubut CNC, milling CNC, dan bidang lainnya. Sertifikasi NIMS membuktikan kompetensi kepada majikan dan dapat mempercepat karier maju.

Banyak juru bubut mulai sebagai operator, memperoleh kualifikasi NIMS, pindah ke setup atau programming, dan akhirnya memimpin departemen atau memulai toko mereka sendiri. Jalan dari operator ke pemilik toko sangat sering dilalui dalam perdagangan ini.

Jalan Anda Masa Depan

Berpikir Tentang Jalan Anda

Tidak ada titik masuk yang benar-benar spesifik. Beberapa orang mulai dari program kuliah komunitas. Beberapa melalui magang di perusahaan manufaktur. Beberapa bergabung dengan militer dan belajar mesin bubut di sana. Benang yang sama adalah waktu nyata di mesin.

Apa yang Anda Ingat?

Menutup

Ini yang Anda pelajari hari ini:

- Mesin CNC menggunakan kontrol komputer untuk memotong bagian dengan ketelitian milimeter, tetapi juru bubut yang menentukan keputusan kritis

- Mesin bubut rata dan bentuk kompleks; bubut membuat bagian bulat; router mengatasi bahan lembut besar; EDM menggunakan kilatan listrik untuk baja yang diperkuat

- G-code adalah bahasa dari CNC: G00 untuk gerakan cepat, G01 untuk memotong, G02 / G03 untuk lingkaran, M-codes untuk fungsi mesin

- Kecepatan dan pakan dihitung dari kecepatan permukaan, diameter alat, bobot serpihan, & jumlah flute

- Toleransi menentukan variasi yang diterima; GD&T mengendalikan geometri; alat ukur yang benar harus lebih presisi dari toleransi

- Jalur karier mulai dari operator hingga insinyur manufaktur, dengan sertifikasi NIMS sebagai kredensial industri

Pemesinan CNC adalah perdagangan di mana matematika, pemecahan masalah, & keterampilan tangan berpengaruh. Mesin-mesin tersebut semakin mampu setiap tahun, tetapi mereka masih membutuhkan orang yang memahami fisika pemotongan logam.