Jiwa EDC - Dari Mesin Perkakas hingga CNC

 

Latar Belakang I

Jika ada satu istilah profesional yang pertama kali didengar kebanyakan orang saat memasuki komunitas EDC (Everyday Carry), tidak diragukan lagi itu adalah CNC. Diikuti oleh berbagai istilah teknologi tinggi seperti three-axis, four-axis, five-axis, dan precision carving. Artikel ini bertujuan untuk memberikan pemahaman yang komprehensif namun mudah dipahami tentang apa itu CNC, jiwa dari EDC (terutama memperkenalkan pusat permesinan CNC dan pemotongan kawat CNC; lebih banyak mesin CNC akan diperkenalkan nanti).

 

II Asal Usul

Sebelum mendalami CNC, mari kita pahami terlebih dahulu dua peralatan mesin tradisional dalam industri permesinan, yaitu mesin bubut dan mesin frais.

 

▲Pengoperasian Mesin Bubut Manual

 

Prinsip Kerja Mesin Bubut :Benda kerja dijepit antara dua pusat, dan pemotongan dilakukan dengan memutar benda kerja dan menggerakkan alat.

 

▲Pengoperasian Mesin Penggilingan Manual

 

Prinsip Kerja Mesin Frais: Alat berputar dengan kecepatan tinggi untuk memotong permukaan benda kerja. Melalui demonstrasi video, kita dapat melihat bahwa mesin frais manual mengendalikan tiga arah gerakan dengan memutar gagang: menggerakkan meja kerja secara horizontal atau vertikal (sumbu X dan Y) dan menggerakkan meja kerja secara vertikal (sumbu Z). Pergerakan benda kerja memungkinkan alat yang berputar untuk mengerjakan permukaan dan kedalaman benda kerja.

 

 

Pemesinan tradisional melibatkan pengoperasian perkakas mesin konvensional secara manual, dengan pemotongan logam dengan memutar gagang secara manual dan mengukur presisi dengan jangka sorong dan perkakas lainnya. Penambahan teknologi kontrol numerik komputer ke mesin konvensional ini menciptakan mesin CNC. CNC merupakan singkatan dari "Computer Numerical Control," yang berarti perkakas mesin otomatis yang dikendalikan oleh komputer. Komputer secara otomatis mengerjakan produk dan komponen berdasarkan instruksi yang telah diprogram sebelumnya, yang umumnya dikenal sebagai pemesinan CNC.

 

Judul III Keahlian

Pada titik ini, pembaca harus memahami cara kerja pemesinan tiga sumbu: tiga arah kontrol mesin frais dikelola oleh komputer. Karena benda kerja bergerak relatif terhadap alat hanya dalam arah X, Y, dan Z, setiap pengaturan hanya dapat menyelesaikan pemesinan satu sisi. Jika sisi lain perlu pemesinan, benda kerja harus dijepit ulang dan dikerjakan lagi.

 

▲Demonstrasi Pemesinan Tiga SumbuDemonstrasi Pemesinan Giling-Putar

 

Implementasi pemesinan empat sumbu cukup mudah: arah gerakan tambahan disediakan untuk benda kerja (sumbu A). Mesin yang paling umum untuk mencapai pemesinan empat sumbu adalah mesin mill-turn. Dengan mengendalikan putaran benda kerja di sekitar pusat mesin bubut (sumbu A) dan gerakan tiga sumbu pemotong frais (X, Y, Z), mesin menyelesaikan pemesinan benda kerja dalam satu lingkaran penuh. Perbedaan antara mesin empat sumbu standar dan mesin mill-turn terletak pada fokusnya: mesin mill-turn menekankan fungsi "pembubutan", dengan chuck sumbu A menyediakan daya yang cukup untuk pemesinan, sementara mesin empat sumbu standar menggunakan sumbu A terutama untuk mengubah orientasi benda kerja tanpa menyediakan daya pemesinan.

 

▲DemonstrasiDemonstrasi Pemesinan Putar-Pabrik

 

Berikutnya adalah pemesinan lima sumbu yang kedengarannya paling canggih, yang implementasinya cukup jelas: menambahkan derajat kebebasan lain, yang biasa disebut sumbu C. Bergantung pada modelnya, ini dapat dicapai melalui kepala putar ganda, meja putar ganda, atau kombinasi satu mekanisme putar dan satu mekanisme putar.

 

▲Pemesinan Simultan Lima Sumbu Impeller

 

▲Lima Sumbu dalam Pemesinan Lima Sumbu

 

Akan tetapi, kita sering mendengar istilah seperti "pseudo five-axis" dan "3+2." Apa artinya? Kemampuan untuk mencapai lima derajat kebebasan tidak selalu berarti "pemesinan simultan lima sumbu" yang sebenarnya. Sebagian besar pusat pemesinan dirancang dengan opsi untuk memasang sumbu tambahan, yang disebut pengaturan "3+2". Fitur utama yang membedakannya dari pusat pemesinan simultan lima sumbu yang sebenarnya adalah "RTCP (Rotational Tool Center Point)." Prinsip "3+2" pada dasarnya adalah mencapai fungsionalitas tiga sumbu pada sudut tertentu (yaitu, "posisi"), yang berarti bahwa setelah mesin berputar ke sudut tertentu, mesin tersebut masih beroperasi sebagai mesin tiga sumbu standar. Perbedaan harga antara kedua jenis pemesinan ini juga signifikan.

 

 

 

 

 

▲Pemesinan Lima Sumbu dengan Kontrol Titik Pusat Alat (TCP)

 

IV Masalah Umum

 

T: Apakah semakin banyak sumbu dalam pemesinan CNC selalu lebih baik?

A: Dalam praktiknya, pilihan sumbu bergantung pada kebutuhan aktual benda kerja. Seperti yang ditunjukkan dalam ilustrasi, lebih banyak derajat kebebasan dapat memanfaatkan alat dengan lebih baik, meningkatkan efisiensi pemesinan, dan mengurangi jumlah waktu penjepitan, sehingga menghasilkan lebih sedikit kesalahan. Namun, tidak semua benda kerja cocok untuk pemesinan empat sumbu atau lima sumbu. Terutama dalam pemesinan EDC sehari-hari, tidak ada desain yang memerlukan permukaan yang sangat rumit, area cekung, atau permukaan yang relatif tipis seperti bilah turbin. Oleh karena itu, pemesinan tiga sumbu dan empat sumbu dapat memenuhi sebagian besar kebutuhan pemesinan EDC. Peningkatan kualitas permukaan lengkung dengan 3+2 minimal, dan biaya serta manfaat penggunaan pemesinan simultan lima sumbu sejati kelas industri dengan sistem RTCP tidak proporsional. Tidak mungkin ada desainer yang akan memilih metode ini.

 

 

 

 

T: Jenis desain apa yang memerlukan biaya CNC lebih tinggi?

J: Pertama, penting untuk mengklarifikasi bahwa biaya CNC didasarkan pada waktu pemesinan. Dalam pemesinan EDC, faktor paling signifikan yang memengaruhi waktu pemesinan adalah kompleksitas permukaan. Tidak seperti permukaan datar, pemesinan permukaan lengkung memerlukan "pendakian" lambat dengan ball-end mill. Jika dua permukaan lengkung yang berbeda berpotongan tajam, pemesinan yang lebih lambat dan lebih teliti diperlukan untuk memastikan tepi yang jelas (chamfer dan fillet tidak memerlukan ball-end mill).

 

 

 

 

T: Seberapa signifikankah perbedaan presisi di antara berbagai mesin?

A: Ketepatan dalam pemesinan diukur dengan "toleransi." Rentang toleransi untuk operasi penggilingan umum dalam pemesinan EDC adalah sebagai berikut:

 

 

 

 

 

 

Ketepatan penggilingan umumnya berkisar dari IT8 hingga IT7. Untuk penggilingan kasar, ketepatan pemrosesan adalah IT11-IT13, dengan kekasaran permukaan 5-20μm. Untuk penggilingan setengah jadi, ketepatannya adalah IT8-IT11, dengan kekasaran permukaan 2.5-10μm. Untuk penggilingan akhir, ketepatannya adalah IT{{10}}IT8, dengan kekasaran permukaan 0.63-5μm.

 

Jadi, berapa kisaran presisi untuk pemrosesan EDC kita? Faktanya, sebagian besar produk EDC hanya memerlukan "pemesinan setengah jadi," di mana toleransi produk berada di sekitar IT8-IT7 dan kekasaran permukaan sekitar R 3.2-1.6. Tingkat presisi ini cukup untuk persyaratan perakitan EDC, seperti memasang bantalan, magnet, dan alur bola. Setelah dipoles, kekasaran permukaan dapat mencapai R 0.8. Dengan demikian, presisi pemesinan dapat diamati secara visual di beberapa bagian atas beralur, dan nilai presisi spesifik dapat ditentukan dengan membandingkan "sampel kekasaran permukaan." Perlu disebutkan bahwa proses seperti pencucian batu dan sandblasting akan mengubah kekasaran permukaan benda kerja. Perlakuan ini dapat meningkatkan kekasaran permukaan sambil mempertahankan cukup banyak tepi. Pilihan perlakuan permukaan spesifik harus didasarkan pada karakteristik produk.

 

 

 

 

IVBiaya dan Harga

Alasan utama komunitas EDC tetap menjadi ceruk adalah karena harga tinggi yang diakibatkan oleh biaya CNC. Namun, haruskah biaya CNC diubah menjadi nilai jual itu sendiri? Menurut pendapat saya, keahlian harus selalu melayani produk. Produk yang baik memerlukan keseimbangan antara biaya dan desain. Sementara keahlian yang rumit dapat menghasilkan presentasi yang lebih baik, hal itu juga mendatangkan harga tinggi dan waktu produksi yang lama. Terkadang, membuat sesuatu menjadi terlalu rumit demi hal itu dapat menghalangi calon pembeli. Tentu saja, reputasi suatu produk bergantung pada banyak faktor, dan desain yang bagus dapat memicu antusiasme pasar, sehingga harga menjadi faktor yang tidak terlalu penting. Bagi Anda, para pembaca yang budiman, saya yakin setelah membaca artikel ini, Anda akan memiliki jawaban Anda sendiri.