High Speed Machining (HSM) adalah teknologi penting yang banyak digunakan dalam teknologi milling modern. Dengan menerapkan teknologi milling HSM, tidak hanya memungkinkan untuk melakukan milling berbagai material lunak dan keras, tetapi juga untuk mencapai presisi benda kerja yang sangat baik. Artikel ini menjelaskan persyaratan HSM untuk alat dan dudukan.
1. Persyaratan HSM untuk alat pemotong
1. Geometri
Getaran pahat secara langsung memengaruhi kualitas permukaan yang diperoleh dengan pemesinan. Oleh karena itu, sangat penting untuk mempertahankan gaya potong yang seragam pada pahat selama penyelesaian HSM untuk menghindari getaran pahat.
Pengaruh karakteristik geometris yang berdekatan dari alat pada gaya potong:
• Konsentrisitas yang baik memfasilitasi pemerataan beban pada cutting edge
• Tumpang tindih ujung potong yang lebih besar untuk karakteristik gaya potong yang seragam (sudut heliks yang lebih besar dan jumlah seruling)
• Panjang pemotongan pendek untuk kekakuan yang lebih baik (diameter poros berkurang sedikit dibandingkan dengan dinding mesin yang curam)
• Kondisi penampang inti terbaik dengan konsentrasi tegangan minimum pada takik
Material berkekuatan tinggi dapat diproses menggunakan HSM, yang berarti ketahanan terhadap deformasi meningkat seiring dengan kekerasan material yang akan diproses. Peningkatan beban pada cutting edge memerlukan desain geometri cutting edge yang stabil. Namun, lebih banyak panas gesekan akan dihasilkan di area bebas permukaan benda kerja di bawah kecepatan potong tinggi, yang berarti sudut jarak pahat harus dikurangi. Oleh karena itu, peningkatan stabilitas cutting edge hanya dapat dicapai dengan mengurangi sudut bevel. Dalam kasus di mana bahannya sangat keras dan bahan alatnya rapuh, bahkan dapat menghasilkan sudut bevel negatif.
Jari-jari yang dipasang dengan tepat dihaluskan di ujung mata pisau untuk menghindari kondisi panas membara atau kerusakan tepi sebagian saat tiba-tiba dipanaskan.
Jika akurasi bentuk benda kerja yang dibutuhkan sangat tinggi, jari-jari bagian bola dari alat finishing yang digunakan berdampak langsung pada akurasi bentuk benda kerja yang akan diproses. Oleh karena itu, sebagai syarat dasar, sangat penting untuk menggunakan perkakas dengan toleransi radius yang sangat rapat (dalam kisaran mikron) selama penyelesaian bagian yang sangat halus.
2. Bahan dan Pelapis
Bahan perkakas harus lebih keras dari bahan yang akan dikerjakan. Semakin besar perbedaan kekerasan antara material benda kerja dan material pahat, semakin sedikit keausan pahat dan semakin lama umur pahat. Karena suhu setempat yang tinggi, juga perlu dipastikan bahwa bahan perkakas tahan terhadap oksidasi.
Fluktuasi besar dalam beban termal dan kebutuhan akan ketahanan oksidasi dari bahan perkakas menyebabkan kebutuhan pelapis pada badan perkakas tungsten karbida berbutir halus.
Sistem pelapisan yang dicoba dan diuji seperti TiN, TiCN, dan TiAlCN dengan cepat mencapai batasnya dalam pemrosesan HSM. Oleh karena itu, sistem pelapisan multi-komponen telah dikembangkan, berdasarkan nitrida dengan kandungan aluminium tinggi, dikombinasikan dengan elemen lain seperti yttrium, vanadium atau tantalum. Performa yang lebih tinggi juga dapat dicapai dengan menggunakan struktur lapisan nano, CBN, dan PKD.
2. Persyaratan HSM untuk tool holder
Karena kecepatan spindel tinggi yang diperlukan dalam pemesinan HSM, yang terbaik adalah menggunakan sistem dudukan alat HSK-A dan HSK-E. Karena flensa dudukan pahat dipasang pada kepala spindel, dudukan pahat memiliki penyangga mekanis tertentu dalam arah Z, sehingga pada kecepatan yang lebih tinggi flensa tidak terseret ke dalam spindel karena peningkatan gaya sentrifugal.
Kesalahan mendasar mungkin telah terjadi pada tahap persiapan proses, sehingga tidak mungkin terjadi getaran yang lebih sedikit dan kontrol proses yang aman. Untuk mencapai pemesinan HSM yang stabil, penting untuk menyeimbangkan dan memeriksa penyelarasan tool dan rakitan toolholder sesuai kebutuhan. Batas kecepatan rotasi yang terkait dengan massa yang tidak seimbang juga harus diperhatikan.
Sistem alat putar yang tidak seimbang atau tidak sejajar akan mengakibatkan:
• kualitas permukaan sangat buruk
• masa pakai alat sangat rendah
• Stabilitas dan keamanan proses yang buruk
• Kemungkinan kerusakan pada spindel frais
Ketidakseimbangan dan penyimpangan dari konsentrisitas ideal yang disebabkan oleh perubahan mendadak dalam proses dapat dilihat dengan sangat jelas pada diagram skematik di bawah ini:
Tidak ada penyimpangan dibandingkan dengan konsentrisitas sempurna: kekasaran teoretis yang lebih kecil
Penyimpangan dari konsentrisitas sempurna: kekasaran teoretis yang lebih besar
Massa keseimbangan memiliki pengaruh penting pada kinerja dinamis dari seluruh sistem yang berputar.
Ketidakseimbangan setara dengan memutar benda eksentrik. Benda eksentrik ini dapat menginduksi gaya sentrifugal yang meningkat secara kuadrat dengan kecepatan rotasi. Ini berarti bahwa ketidakseimbangan yang sama menginduksi gaya sentrifugal 441 kali lebih besar pada spindel pada 42,000 rpm daripada pada spindel pada 2,000 rpm (212=441). Oleh karena itu, ketidakseimbangan pengaturan dudukan pahat dalam pemesinan berkecepatan tinggi memiliki konsekuensi yang sangat merugikan.
Dengan menerapkan teknologi tool clamping di HSM, Anda dapat menggunakan tool holder dengan:
• Collet dan
• Reduksi
Sistem alternatif seperti konektor Weldon tidak direkomendasikan karena memiliki kekurangan yang signifikan dalam pemrosesan HSM.
Karena sifat redaman yang baik dari colleted toolholder yang memberikan hasil yang baik selama proses pengasaran, bersama dengan sambungan pereduksi tingkat kekakuan dan pengulangan yang sangat tinggi dapat dicapai. Ini penting untuk mendapatkan permukaan benda kerja yang sempurna. Menggunakan reduksi memungkinkan Anda mencapai konsentrisitet yang sangat presisi (deviasi kurang dari 0.003 mm) dan torsi transfer yang tinggi.
Struktur desain berbagai pemegang alat pereduksi: torsi transmisi tergantung pada struktur desain peralatan penjepit; struktur desain yang berbeda, mereka mungkin sangat berbeda.
