1. Pengendalian deformasi sistem proses di bawah tekanan: meningkatkan kekakuan dan mengoptimalkan beban
Deformasi gaya pada sistem proses inilah yang secara langsung menyebabkan ukuran potongan menjadi salah. Misalnya, saat menggunakan mesin gantry milling untuk membuat permukaan datar yang besar, balok melintang dapat menekuk 0,1–0,3 mm karena berat dudukan pahat, yang secara langsung menyebabkan benda kerja menjadi terlalu rata. Untuk mengatasi masalah seperti ini, optimasi perlu dilakukan dari tiga sudut pandang berikut:
Memperkuat kekakuan kontak
Kekakuan kontak dapat ditingkatkan secara signifikan dengan memastikan bahwa bagian-bagian penting seperti pemandu peralatan mesin dan bantalan spindel lebih pas. Misalnya, memuat mur terlebih dahulu dengan-teknologi bantalan gelinding yang sudah dikencangkan akan menghilangkan ruang antara poros utama dan bantalan. Hal ini meningkatkan area kontak aktual sebesar 30% hingga 50% dan kekakuan kontak lebih dari dua kali lipat. Setelah menggunakan teknologi ini, sebuah perusahaan pembuat suku cadang mobil memotong kesalahan kebulatan leher batang penghubung poros engkol dari 0,015 mm menjadi 0,005 mm.
Membuat benda kerja menjadi lebih kaku
Penyangga tambahan diperlukan untuk membuat-benda berdinding tipis seperti blok silinder dan rumah transmisi menjadi lebih kaku. Untuk memproses casing berdinding tipis-, metode penjepitan komposit "poros pelindung+ujung" digunakan. Pertama, lubang bagian dalam diproses dengan ukuran yang tepat. Kemudian poros pelindung yang sesuai dengan celah antara lubang bagian dalam dimasukkan dan dipasang dengan ujung depan dan belakang. Hal ini membuat benda kerja 4-6 kali lebih kaku selama pemrosesan lingkaran luar dan menjaga kesalahan silindris dalam 0,02 mm. Selain itu, benda seperti dudukan perkakas dan rangka tengah dapat membantu menjaga poros ramping agar tidak terlalu bergetar. Sebuah studi kasus mengenai pemesinan poros transmisi menemukan bahwa penggunaan sistem pendukung mengambang roda ganda mengurangi amplitudo getaran pemesinan sebesar 80% dan tingkat patah dari 15% menjadi kurang dari 2%.
Mengoptimalkan alokasi beban
Jika Anda merancang arah dan titik penerapan gaya penjepit dengan benar, Anda dapat menghindari konsentrasi tegangan lokal. Misalnya, ketika bekerja dengan velg aluminium, penjepitan radial digunakan sebagai pengganti penjepitan aksial. Hal ini menyebarkan gaya penjepitan secara merata ke seluruh roda, sehingga mengurangi deformasi benda kerja sebesar 60%. Analisis elemen hingga (FEA) dapat digunakan untuk memodelkan distribusi gaya penjepitan dan memperbaiki struktur perlengkapan untuk potongan yang tidak beraturan.
2. Mengontrol deformasi termal: menyeimbangkan bidang suhu dan meningkatkan pembuangan panas
Alasan utama potongan berubah bentuk saat dipotong adalah karena panas. Misalnya, saat memutar dengan kecepatan tinggi, suhu ujung tombak pahat dapat melebihi 850 derajat, dan dudukan pahat dapat meregang sebesar 0,05–0,1 mm/m, yang secara langsung menyebabkan perubahan ukuran pemesinan. Untuk mengatasi masalah deformasi termal, kita perlu melihat dua hal: kontrol sumber dan kompensasi proses:
Memisahkan sumber panas dan memudahkan panas keluar
Letakkan bagian pemanas seperti motor listrik dan pompa hidrolik di bagian luar peralatan mesin, dan gunakan bahan insulasi seperti papan serat keramik agar panas tidak berpindah. Sistem pendingin udara paksa dapat menjaga kenaikan suhu dalam 5 derajat untuk bagian-bagian penting seperti bantalan spindel dan rel pemandu. Pembuat peralatan mesin CNC tertentu meningkatkan sistem sirkulasi cairan pendingin sehingga deformasi termal badan silinder paduan aluminium selama penggilingan berubah dari 0,08 mm menjadi 0,02 mm.
Desain untuk keseimbangan bidang suhu
Saat mengerjakan bodi gearbox, roda gigi dan bantalan disusun secara simetris untuk menjaga suhu dinding gearbox naik secara merata dan mengurangi deformasi hingga setengahnya. Untuk mengurangi penumpukan tegangan aksial dan memberikan ruang untuk ekspansi termal, metode penjepitan "ujung elastis satu ujung tetap" digunakan pada bagian poros tipis.
Memperbaiki pengaturan pemotongan
Pemotongan dapat dilakukan lebih cepat (Vc), yang dapat mempersingkat waktu pemotongan, namun penting untuk menjaga panas pemotongan dan keausan alat tetap terkendali. Pengujian telah menunjukkan bahwa meningkatkan Vc dari 100m3/menit menjadi 200m3/menit menurunkan panas pemotongan unit sebesar 30% namun memperpendek umur alat sebesar 40%. Jadi, kombinasi parameter terbaik harus dipilih berdasarkan jenis bahan (seperti paduan aluminium atau besi cor). Misalnya, saat bekerja dengan badan silinder besi tuang, Anda dapat menjaga deformasi termal dalam 0,03 mm dengan menyetel laju pengumpanan ke f=0.2mm/r dan kecepatan potong ke Vc=150m/mnt.
3. Mengelola stres di dalam: merancang rute prosedur dan blanko pretreatment
Ketegangan internal adalah alasan utama mengapa komponen berubah bentuk setelah diproses. Tegangan sisa dapat mencapai 30% hingga 50% dari kekuatan luluh bagian baja yang dipadamkan. Hal ini dapat menyebabkan komponen tersebut bengkok atau pecah saat disimpan atau digunakan. Jika menyangkut ketegangan internal, perlu dikendalikan dengan dua cara berikut:
Mengoptimalkan rute suatu proses
Lebih dari 80% tegangan sisa dapat dihilangkan dengan mengikuti langkah-langkah "pemesinan kasar → anil pelepas tegangan → pemesinan presisi". Misalnya, ketika bekerja dengan poros engkol, anil pelepas tegangan pada 600–650 derajat setelah pemesinan kasar, ditahan selama 4–6 jam, dan kemudian pemesinan presisi hingga keakuratan dimensi dapat mencegah perubahan bentuk saat digunakan kembali. Untuk barang dengan dinding tipis, metode "pemesinan simetris" digunakan. Ini berarti memotong satu sisi hingga kedalaman tertentu terlebih dahulu dan kemudian membalik sisi lainnya untuk menghilangkan tekanan.
Mempersiapkan bahan baku
Gunakan penempaan, penggulungan, dan metode lain untuk membuat struktur kosong lebih rata dan menghilangkan cacat interior. Sebuah perusahaan, misalnya, menggunakan teknik "penempaan isotermal" untuk membuat batang penghubung menjadi kosong. Teknologi ini menyempurnakan ukuran butiran ke tingkat ASTM 6-8 dan mengurangi distorsi sebesar 70% setelah pemrosesan. Selain itu, pendekatan pengelompokan kosong (pengelompokan berdasarkan ukuran dan kekerasan) dapat membuat batas pemotongan tetap sama dan mengurangi kesalahan.
