Pemesinan CNC adalah metode manufaktur presisi menggunakan peralatan mesin yang dikendalikan komputer. Saat ini, metode ini banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, otomotif, peralatan medis, dan bidang lainnya. Untuk mencapai produksi yang efisien dan berkualitas tinggi dalam pemesinan CNC, pertimbangan pada tahap desain sangatlah penting. Panduan pemesinan CNC ini akan merinci prinsip-prinsip desain dan metode optimasi untuk membantu para desainer dan insinyur meningkatkan produktivitas. mengurangi biaya, dan memastikan kualitas dan kinerja komponen.
Daftar isi
Aturan Dasar Saat Mendesain untuk Panduan Pemesinan CNC
Berikut adalah beberapa aturan dasar yang harus diikuti saat merancang permesinan CNC.
- Rancang item yang memfasilitasi pemesinan dengan alat berdiameter besar untuk menghasilkan kecepatan pemesinan yang lebih cepat. Selain itu, penggunaan alat khusus harus dihindari sebisa mungkin.
- Rongga tidak boleh lebih dari empat kali lebih dalam dari lebarnya, karena ini membuat pemesinan sedikit lebih rumit.
- Saat membuat desain, pertimbangkan arah utama yang didukung mesin Anda dan jumlah sumbu konvensional untuk meminimalkan masalah.
- Untuk menghindari kesalahan pada tulisan terukir, jangan gunakan ukuran lebih kecil dari 20 poin saat mengerjakannya.
Panduan Pembatasan Desain untuk Pemesinan CNC
Memang, pemesinan CNC dapat beradaptasi, namun tidak semua desain memungkinkan. Dengan kata lain, Anda harus menyadari batasan dan pembatasan tertentu untuk mencapai pemesinan yang halus. Dua batasan utama desain CNC adalah:
Geometri alat
Kebanyakan alat potong CNC memiliki panjang pemotongan yang tetap. Semuanya memiliki bentuk dan geometri silinder. Saat memotong material dari benda kerja, alat potong ini memberikan bentuk silindernya pada benda kerja. Inilah sebabnya, terlepas dari ukuran alat potongnya, sudut-sudut internal benda kerja selalu berbentuk radius.
Akses Alat
Akses alat menjadi tantangan utama saat mengerjakan benda kerja dengan rasio kedalaman-terhadap-lebar yang tinggi. Hal ini mengkhawatirkan karena mesin CNC memotong dengan menerapkan alat potong ke benda kerja dari atas.
Dengan kata lain, mustahil untuk menggiling benda kerja yang tidak dapat diakses dari sudut atas. Satu-satunya pengecualian untuk aturan ini adalah pada pemesinan undercut pada komponen mesin CNC.
Salah satu cara untuk mengatasi kesulitan akses pahat ini adalah dengan menyelaraskan fitur komponen atau bagian Anda dengan salah satu dari enam arah utama. Lebih lanjut, penerapan sistem permesinan CNC 5-sumbu dengan kapasitas menahan benda kerja yang kuat menghilangkan kebutuhan akan pembatasan akses pahat.
Panduan Desain Pemesinan CNC
Di bidang permesinan CNC, tidak ada panduan standar yang diterima secara luas. Hal ini terutama karena industri dan mesin yang digunakan terus berkembang. Namun, beberapa praktik terbaik dan saran akan membantu Anda mempertahankan kualitas desain yang tinggi. Rekomendasi ini meliputi:
Tepi Internal
Saat membuat tepi bagian dalam, pastikan radius sudut vertikal setidaknya sepertiga dari kedalaman rongga. Jika Anda mengikuti radius sudut yang ditentukan, Anda dapat menggunakan alat diameter dengan kedalaman rongga yang disarankan.
Radius sudut yang sedikit lebih tinggi dari yang disarankan memungkinkan Anda memotong dengan jalur melingkar, alih-alih sudut 90 derajat. Hal ini memungkinkan Anda mendapatkan hasil akhir permukaan yang lebih berkualitas. Jika Anda menginginkan sudut 90 derajat, gunakan undercut T-bone, alih-alih mengurangi radius sudut.
Lubang
Ahli mesin dapat membuat lubang dengan mata bor atau end mill. Gunakan ukuran bor konvensional saat menentukan diameter lubang dalam desain Anda. Selain itu, sebaiknya ukur dalam satuan metrik atau imperial.
Secara teknis, ukuran apa pun yang lebih besar dari 1 milimeter dapat dicapai. Operator mesin menggunakan reamer dan alat bor untuk mengisi lubang dengan toleransi yang presisi. Untuk lubang yang lebih kecil dari 20 milimeter dan membutuhkan akurasi tinggi, diameter standar direkomendasikan.
Saat merancang komponen untuk pemesinan CNC, kedalaman maksimum yang disarankan untuk setiap lubang adalah empat kali diameter nominal, tetapi 40 kali lipat dari jumlah ini masih memungkinkan. Diameter nominal biasanya sepuluh kali lipat dari rasio tersebut.
Benang
Ukuran ulir terkecil yang digunakan untuk mengembangkan produk hasil mesin CNC adalah M2, sementara ukuran ulir M6 atau lebih besar seringkali lebih disukai. Para ahli mesin dapat mengurangi risiko patahnya tap dengan memanfaatkan mesin ulir CNC untuk memotong ulir sekecil M6.
Panjang ulir minimum harus 1,5 kali diameter nominal, dan panjang yang disarankan adalah tiga kali lipat dari biasanya. Untuk ulir yang lebih kecil dari M6, Anda harus menambahkan panjang tanpa ulir di bagian bawah lubang sebesar 1,5 kali diameter nominal. Untuk ulir yang lebih besar dari M6, sebaiknya memasang ulir di atas panjang lubang.
Rongga dan Kantong
Karena panjang pemotongan end mill yang terbatas, kedalaman rongga standar industri untuk setiap desain adalah empat kali lebarnya. Rasio kedalaman terhadap lebar yang lebih rendah akan mengakibatkan peningkatan evakuasi serpihan, defleksi alat, dan getaran.
Apakah desain CNC Anda memerlukan kedalaman yang lebih besar? Salah satu solusi untuk masalah ini adalah menggunakan kedalaman rongga yang bervariasi dan instrumen yang disesuaikan.
Teks Kecil atau Timbul
Anda mungkin perlu memberi label pada komponen dengan nomor komponen atau nama bisnis. Menambahkan teks ke desain CNC kustom terlihat bagus, tetapi prosesnya membutuhkan waktu. Etsa elektrokimia atau branding laser biasanya lebih disukai.
Praktik Terbaik untuk Mendesain Komponen Menggunakan Panduan Pemesinan CNC
Mempertahankan praktik terbaik dan memahami dasar-dasar pemesinan CNC membantu memastikan komponen dan produk berkualitas tinggi. Dengan mempertimbangkan hal tersebut, berikut adalah beberapa praktik yang direkomendasikan untuk diikuti saat merancang komponen untuk pemesinan CNC, berdasarkan jenis pemesinannya.
Desain untuk Penggilingan CNC
Penggilingan CNC adalah metode pemesinan Proses ini melibatkan pemotongan material secara cepat dari bahan mentah menggunakan pemotong bundar untuk mencapai bentuk yang diinginkan. Mesin penggilingan tersedia dalam berbagai desain, mulai dari tiga hingga dua belas sumbu.
Alat Pemotong yang Umum Digunakan
Pertimbangkan berbagai alat yang sering tersedia untuk milling CNC saat mengembangkan ide desain komponen CNC Anda, seperti pemotong end mill. Jika fitur dan geometri yang dibutuhkan dapat diproduksi menggunakan alat standar, biaya dan waktu pengerjaan komponen akan sangat berkurang. Oleh karena itu, pertimbangkan ukuran standar alat saat merancang komponen Anda. Hal ini karena jari-jari di bawah standar dapat menyebabkan masalah dan biaya desain.
Hindari Sudut Dalam yang Tajam
Sudut tajam tidak dapat dicapai menggunakan alat frais. Penjelasannya adalah karena alat potong yang digunakan berbentuk bulat. Untuk menggunakan mesin frais CNC, sudut Anda harus memiliki jari-jari yang lebih besar dari pemotong yang digunakan. Idealnya, diameter alat potong harus dua kali jari-jari yang dihasilkan.
Filet juga diperlukan ketika permukaan miring atau beralur bertemu dengan dinding vertikal atau tepi tajam. Kecuali jika permukaannya halus dan sejajar dengan alat, mesin giling ujung persegi atau bola akan selalu meninggalkan material di antara dinding dan permukaan di bawahnya.
Hindari Slot yang Dalam dan Sempit
Alat yang panjang sering bergetar dan membelok, sehingga menghasilkan kinerja yang buruk. permukaan akhirOleh karena itu, mesin frais ujung tidak boleh memotong plastik hingga kedalaman akhir lebih dari 15 kali diameternya. Pada pemotongan aluminium, kedalamannya tidak boleh melebihi 10 kali diameternya, dan pada pemotongan baja, kedalamannya tidak boleh melebihi 5 kali diameternya.
Misalnya, potongan alur pada benda baja yang dimesin dengan mata bor 0,5 inci dan lebar 0,55 inci tidak boleh lebih dalam dari 2,75 inci. Untuk memperhitungkan hubungan antara radius filet internal dan diameter pahat, setiap radius internal harus melebihi 0,25 inci.
Desain dengan Radius Internal Terbesar yang Mungkin
Pemotong yang lebih besar menghilangkan lebih banyak material setiap kali, sehingga mengurangi waktu dan biaya pemesinan. Saat merancang, selalu gunakan jari-jari internal terbesar yang diizinkan. Jika memungkinkan, hindari jari-jari kurang dari 0,8 mm.
Buat filet sedikit lebih besar dari radius endmill, misalnya 0,130″ (3,3 mm), bukan 0,125″ (3,175 mm). Endmill akan mengambil rute yang lebih halus, sehingga permukaannya akan lebih halus.
Desain untuk Pembubutan CNC
Pembubutan CNC adalah teknik permesinan yang menghasilkan benda kerja dengan simetri aksial dan bentuk silinder pada mesin bubut. Teknik ini melibatkan penempatan benda kerja di dalam chuck yang berputar sementara alat potong memotongnya sesuai bentuk yang diinginkan. Prosedur pemesinan ini menghasilkan kualitas permukaan yang lebih halus dan toleransi yang lebih ketat.
Berikut adalah beberapa rekomendasi untuk membuat desain pemotongan CNC memanfaatkan mesin bubut.
Mencegah Sudut Dalam dan Luar yang Tajam
Saat merancang mesin CNC, penting untuk menghilangkan sudut tajam, baik di dalam maupun di luar. Menambahkan radius pada sudut dalam membantu mencegah alat berjalan di permukaan yang lebih luas. Cara lain untuk menghindari sudut dalam yang tajam adalah dengan sedikit memiringkan dinding samping yang curam. Pembuatan kontur mesin dengan satu alat potong bubut mungkin lebih efisien karena lebih sedikit operasi yang diperlukan.
Hindari Bagian yang Panjang dan Tipis
Hindari penggunaan potongan yang panjang dan tipis karena cenderung berputar tidak merata dan berderak saat dikencangkan dengan alat. Saat membuat komponen yang panjang, usahakan untuk menyisakan ruang yang cukup untuk bor tengah di ujung bebasnya dan gunakan bor tersebut agar komponen tetap berputar lurus. Selain itu, sebagai aturan umum, rasio panjang terhadap diameter harus 8:1 atau kurang.
Hindari Dinding Tipis
Pembuangan material yang berlebihan, seperti proses milling, dapat memberikan tekanan yang tidak semestinya pada komponen. Dinding yang terlalu tipis juga akan mengurangi kekakuan. Selain itu, dinding yang sempit membuat toleransi yang ketat sulit dipertahankan. Inilah sebabnya Anda harus menjaga ketebalan dinding komponen yang dibubut di atas 0,02 inci saat merancang untuk pemesinan CNC.
Simetri Fitur
Setiap fitur yang ditambahkan pada benda kerja yang dibubut harus simetris terhadap sumbu putar. Menambahkan geometri atau fitur yang tidak simetris secara aksial akan memerlukan pemesinan dan pengaturan yang lebih rumit. Langkah, tirus, talang, dan kurva ideal untuk proses pembubutan. Terkadang, diperlukan sifat simetris yang tidak simetris pada benda kerja yang dibubut, yang mungkin memerlukan prosedur khusus. Bahkan ketika simetri diperlukan, beberapa hal dapat dipertahankan.
Cara Mengoptimalkan Jalur Pemesinan dan Mengurangi Biaya
Melalui penggunaan toleransi standar yang bijaksana, mengoptimalkan efisiensi pembuangan material, dan memilih material yang tepat, jalur permesinan dapat dioptimalkan secara efektif untuk mengurangi waktu dan biaya pemesinan sekaligus memastikan kualitas dan kinerja komponen. Hal ini memiliki implikasi penting bagi proses desain dan manufaktur pemesinan CNC, yang menghasilkan produksi yang lebih efisien dan hemat biaya.
Penggunaan Toleransi Standar
Menggunakan toleransi standar dapat mengurangi biaya dan waktu pemesinan secara signifikan. Toleransi standar berarti komponen tidak memerlukan pengukuran dan penyesuaian yang terlalu presisi selama proses manufaktur, sehingga menyederhanakan langkah pemesinan dan meningkatkan produktivitas. Toleransi standar ±0,1 mm umumnya direkomendasikan untuk memenuhi sebagian besar persyaratan desain tanpa menambah biaya pemesinan. Jika desain membutuhkan akurasi yang lebih tinggi, toleransi dapat diperketat menjadi ±0,02 mm, tetapi perlu diingat bahwa hal ini akan meningkatkan waktu dan biaya pemesinan.
Memilih bahan yang tepat
Itu pilihan bahan berdampak langsung pada desain dan biaya pemesinan CNC. Material yang lebih lunak (seperti aluminium dan plastik) lebih mudah dimesin daripada material yang lebih keras (seperti baja dan titanium) karena dapat dimesin pada kecepatan potong yang lebih tinggi dan dengan keausan yang lebih sedikit pada pahat, sehingga menghasilkan kecepatan dan kualitas pemesinan yang lebih tinggi. Keuntungan lain dari material lunak adalah deformasi yang lebih sedikit selama pemesinan, sehingga lebih mudah mencapai toleransi dan hasil akhir permukaan yang dibutuhkan. Namun, penting juga untuk mempertimbangkan aplikasi akhir dan persyaratan kinerja saat memilih material.
Meningkatkan efisiensi pemindahan material
Mengoptimalkan desain untuk menggunakan ukuran pahat standar dan mengurangi jumlah pergantian pahat merupakan kunci untuk meningkatkan efisiensi pemindahan material. Pahat berukuran standar sebaiknya digunakan sedapat mungkin, karena tidak hanya lebih mudah didapat tetapi juga lebih murah. Selain itu, desain harus mempertimbangkan pengurangan jumlah langkah pemesinan, misalnya dengan mengurangi penggunaan perkakas dan mengoptimalkan jalur permesinan untuk meningkatkan efisiensi. Desain dapat mencoba untuk menstandardisasi diameter lubang dan slot sehingga beberapa langkah pemesinan dapat dilakukan dengan alat yang sama, sehingga mengurangi jumlah pergantian alat dan waktu penyesuaian.
Implikasi Desain Geometri Kompleks dan Pemilihan Material
Untuk secara efektif meningkatkan desain dan efisiensi permesinan geometri kompleks dan untuk memastikan kualitas dan fungsionalitas komponen Anda, Yonglihao Machinery telah menyusun daftar praktik terbaik dan pertimbangan untuk membantu Anda membuat keputusan yang lebih baik.
Praktik Terbaik untuk Mendesain Geometri Kompleks
Saat merancang komponen dengan geometri kompleks, ada beberapa hal penting yang perlu diingat. Pertama, hindari fitur internal yang terlalu rumit, seperti lubang yang dalam, slot sempit, dan sudut internal yang tajam, yang dapat mempersulit dan menghabiskan biaya pemesinan. Kedua, cobalah menggunakan fillet internal yang lebih besar untuk meminimalkan konsentrasi tegangan dan meningkatkan kekuatan komponen. Selain itu, aksesibilitas alat harus dipertimbangkan selama perancangan untuk memastikan semua fitur dapat dikerjakan dengan alat standar.
Peralatan desain yang direkomendasikan meliputi perangkat lunak CAD dan CAM seperti AutoCAD dan SolidWorks, yang membantu desainer membuat geometri kompleks secara akurat dan menghasilkan jalur pemesinan yang optimal. Penggunaan peralatan ini mengurangi waktu coba-coba dan meningkatkan akurasi serta kemampuan manufaktur desain.
Tindakan pencegahan
Saat mengerjakan bagian dengan geometri yang rumit, Anda mungkin menghadapi beberapa masalah umum.
Lubang yang dalam dan alur yang sempit cenderung menyebabkan kerusakan pahat dan kesalahan pemesinan. Untuk menghindari masalah ini, kurangi kedalaman setiap pemakanan dengan memotong secara bertahap dan gunakan pahat yang dirancang khusus untuk meningkatkan stabilitas pemesinan. Kedua, fitur internal yang kompleks dapat mencegah pahat mengakses permukaan mesin secara menyeluruh, sehingga metode pemesinan khusus seperti mesin CNC multi-sumbu atau pemesinan pelepasan listrik (EDM) dapat dipertimbangkan.
Material yang berbeda berperilaku berbeda dalam pemesinan CNC. Material yang lebih keras seperti titanium dan baja tahan karat lebih sulit dan mahal untuk dimesin, sementara material yang lebih lunak seperti aluminium dan plastik lebih mudah dimesin. Desain harus didasarkan pada persyaratan aplikasi komponen dan mempertimbangkan karakteristik pemesinan material. Misalnya, aluminium mudah dimesin dan lebih murah, tetapi mungkin tidak cocok untuk aplikasi yang membutuhkan kekuatan tinggi.
Pemilihan material dan implikasinya terhadap desain
Dengan memahami karakteristik permesinan dan persyaratan desain berbagai material, perancang dapat mengoptimalkan desain komponen mesin CNC untuk memastikan kinerja optimal dan efektivitas biaya.
Kinerja berbagai material dalam pemesinan CNC
Karakteristik pemesinan berbagai material sangat bervariasi dalam pemesinan CNC. Material yang umum digunakan antara lain aluminium, baja, titanium, dan plastik. Saat memilih material, pertimbangan menyeluruh harus diberikan pada lingkungan tempat komponen tersebut akan digunakan dan persyaratan fungsionalnya. Pilihlah material pemesinan terbaik.
Aluminium: Aluminium adalah salah satu material pemesinan CNC yang paling umum digunakan. Aluminium dicirikan oleh bobotnya yang ringan, kekuatannya sedang, dan kemudahan pemotongan. Aluminium juga memiliki konduktivitas termal yang tinggi, yang membantu menghilangkan panas dengan cepat, sehingga mengurangi keausan pahat.
Baja: Baja memiliki kekuatan dan ketahanan aus yang tinggi, tetapi lebih sulit untuk dimesin. Pemesinan baja membutuhkan perkakas yang lebih kuat dan kecepatan potong yang lebih rendah, sehingga meningkatkan waktu dan biaya pemesinan.
Titanium: Titanium memiliki kekuatan dan ketahanan korosi yang sangat tinggi, tetapi sangat sulit untuk dimesin. Kekerasan titanium yang tinggi dan konduktivitas termal yang rendah menyebabkan keausan alat yang cepat, sehingga diperlukan alat dan pendingin khusus.
Plastik: Material plastik seperti ABS dan polikarbonat mudah dan murah untuk diproses. Namun, plastik kurang stabil secara termal dan memerlukan kontrol suhu selama proses pemesinan untuk mencegah distorsi.
Dampak Sifat Material pada Desain
Sifat material berdampak langsung pada desain suatu komponen. Konduktivitas termal aluminium yang tinggi dan kemudahan pemesinan memungkinkan geometri yang lebih kompleks, sementara kekerasan baja dan titanium yang tinggi membatasi kompleksitas desain. Fleksibilitas dan kekuatan plastik yang rendah memerlukan penambahan struktur pendukung selama desain untuk memastikan stabilitas dan daya tahan komponen. Dengan memahami sifat material ini, para desainer dapat mengoptimalkan desain mereka untuk memaksimalkan efisiensi pemrosesan dan kinerja komponen.
Kesimpulan
Dalam makalah ini, kami berfokus pada prinsip-prinsip desain dasar, jalur pemesinan yang dioptimalkan, dan pemilihan material yang rasional dalam panduan desain pemesinan CNC. Penjelasan detail akan diberikan. Menghindari desain lubang yang dalam, slot yang sempit, dan sudut internal yang tajam dapat membantu mengurangi kesulitan dan biaya pemesinan. Penggunaan jari-jari internal yang besar dan ukuran pahat standar dapat meningkatkan efisiensi pembuangan material dan mengurangi waktu pemesinan. Pemilihan material yang tepat, seperti aluminium, baja, titanium, dan plastik, dapat memenuhi kebutuhan berbagai aplikasi dan meningkatkan kualitas komponen.
Menerapkan prinsip desain dan metode optimasi ini tidak hanya meningkatkan efisiensi dan kualitas pemesinan CNC, tetapi juga mengurangi biaya produksi secara signifikan. Dengan merancang dan mengoptimalkan jalur pemesinan yang tepat, Anda dapat memastikan ketahanan dan fungsionalitas komponen Anda.
Jika Anda memiliki kebutuhan panduan permesinan CNC atau memerlukan dukungan teknis lebih lanjut, silakan hubungi Yonglihao Machinery, kami menyediakan profesional bagian cnc dan akan memberi Anda solusi terbaik untuk memastikan penyelesaian proyek Anda berhasil!
Tanya Jawab Umum
Apa itu pemesinan CNC??
CNC adalah singkatan dari Computer Numerical Control, yang mengacu pada penggunaan komputer untuk mengotomatiskan mesin perkakas. Ini berarti bahwa proses ini menggunakan program komputer untuk mengendalikan mesin perkakas seperti mesin bubut, mesin frais, dan mesin gerinda. Teknologi ini meningkatkan akurasi, efisiensi, dan konsistensi produksi komponen dan produk.
Apa masalah paling umum dalam desain permesinan CNC?
Masalah yang umum terjadi meliputi lubang yang dalam dan alur yang sempit yang membuat pemesinan menjadi sulit dan mahal, sudut internal yang tajam yang sulit untuk dikerjakan, dan pemilihan material yang buruk yang mempengaruhi efisiensi dan kualitas pemesinan.
Bagaimana memilih material yang tepat untuk pemesinan CNC?
Pemilihan material harus didasarkan pada kombinasi persyaratan aplikasi dan kinerja. Aluminium untuk kebutuhan ringan, baja untuk kebutuhan kekuatan tinggi, titanium untuk komponen berkinerja tinggi, dan plastik untuk aplikasi berbiaya rendah.
Apa cara terbaik untuk mengoptimalkan jalur permesinan CNC?
Mengoptimalkan jalur meliputi penggunaan ukuran alat standar untuk mengurangi jumlah pergantian alat, mengurangi penggunaan perkakas untuk mengoptimalkan desain, dan menggunakan perangkat lunak CAD/CAM untuk menghasilkan jalur permesinan yang dioptimalkan guna meningkatkan efisiensi.