Toko-toko yang memutuskan untuk memperluas ke pasar baru sering kali terpacu untuk menambah peralatan permesinan baru atau mengadopsi proses permesinan baru untuk mendukung upaya mereka. Dalam kasus True Die, langkah-langkah yang telah diambil untuk mendiversifikasi penawaran produknya dengan memproduksi perkakas bundar yang presisi untuk aplikasi pembentukan lembaran logam tarik dalam telah mendorongnya untuk mengembangkan strategi yang efektif untuk permesinan keras. Tujuannya adalah untuk menghilangkan kebutuhan untuk penggilingan diameter dalam (ID) dan diameter luar (OD) dari perkakas bundar logam bubuk yang (terutama) dikeraskan yang berkisar hingga 64 HRC, yang memungkinkannya untuk mencapai tingkat penghilangan material yang lebih tinggi sambil menyamai apa yang dapat dicapai penggilingan dalam hal konsentrisitas, penyelesaian permukaan, dan akurasi dimensi. Itu telah dilakukan sejak saat itu, membangun kemampuan untuk memutar diameter dan jari-jari dengan akurasi ±0,0002 inci.

Faktanya, dua dari tambahan mesin terbaru di bengkel Zeeland, Michigan adalah pusat pembubutan yang dibeli terutama untuk pembubutan keras. Mitch Stahl adalah spesialis teknis True Die yang, bersama dengan Chris McCleary, koordinator pembubutan, memimpin tim masinis dalam menetapkan strategi pembubutan keras di bengkel tersebut. Singkatnya, ia mengatakan pendekatan bengkel tersebut bermuara pada tiga konsep yang saling terkait: menetapkan kekakuan proses secara keseluruhan, menerapkan jenis alat pemotong yang tepat, dan menerapkan data pemotongan yang tepat.

Kata kunci di sini adalah saling terkait. Tn. Stahl berpendapat bahwa penerapan hanya satu atau dua dari konsep ini tidak akan berhasil; semuanya harus ditangani dengan tepat untuk mendapatkan hasil yang efektif. "Penting juga untuk memperhatikan detail-detail kecil saat menerapkan proses seperti ini," katanya.

Mati Sejati, yang sebelumnya bernama Contour Tool and Engineering sebelum mengakuisisi perusahaan tersebut pada tahun 2015, memiliki keahlian dalam merancang, mengerjakan mesin, dan merakit cetakan injeksi plastik dan set cetakan progresif. Perusahaan ini memiliki beragam peralatan permesinan di fasilitas seluas 10.000 kaki persegi, termasuk mesin penggiling CNC, pusat pembubutan, mesin penggiling, dan peralatan EDM kawat dan sinker.

Brian Brown, presiden True Die, mengatakan industri pembentukan logam dengan teknik deep-draw merupakan peluang bagi bengkel untuk melakukan diversifikasi ke pasar baru yang melengkapi pasar lain yang dilayaninya. “Keahlian kami dalam penerapan deep-drawn stamping menempatkan kami secara unik sebagai pemasok perkakas, yang memungkinkan kami menghadirkan solusi nyata dan perkakas dengan kinerja lebih tinggi ke pasar,” kata Tn. Brown. “Dengan lebih dari 100 tahun pengalaman gabungan dalam desain, pengembangan, dan produksi drawn stamping, kami dipersiapkan dengan baik dengan pemahaman menyeluruh tentang persyaratan unik industri tersebut.”

Pada saat pembelian, Contour hanya memproduksi cetakan dan dies. Mengembangkan kemitraan strategis dengan perusahaan stamping deep-draw yang memungkinkan dan dua pelanggan tambahan yang memberikan diversifikasi dan peluang untuk pertumbuhan yang cepat, bengkel tersebut melengkapi penawarannya dengan baik dengan mendirikan apa yang disebut oleh Tn. Brown sebagai "departemen detail", yang menyediakan komponen individual untuk peralatan deep-draw baru dan yang sudah ada serta peralatan perakitan otomatis. Faktanya, pekerjaan detail saat ini mewakili 50 persen dari penjualan bengkel, dan perusahaan telah tumbuh hampir 700 persen dalam dua tahun sejak memasuki pasar detail.

Perkakas bundar ini digunakan dalam cetakan yang kompleks, progresif, dan deep-draw yang digunakan untuk membuat komponen (biasanya silinder) dari lembaran logam (biasanya baja tahan karat), terutama untuk aplikasi otomotif, seperti komponen untuk sistem bahan bakar, pengereman, dan kantung udara. “Kami awalnya berasumsi bahwa kami perlu membeli mesin penggiling silinder yang lebih mumpuni untuk mencapai toleransi dan menyelesaikan perkakas bundar yang dibutuhkan,” kata Tn. Brown. “Namun, mengingat pengalamannya dengan pembubutan keras, Tn. Stahl menyarankan bahwa proses pembubutan keras akan mencapai presisi yang dibutuhkan perkakas dan mewujudkan hasil yang lebih cepat daripada penggilingan karena tingkat penghilangan material yang lebih tinggi. Selain itu, kami juga dapat secara efisien mengubah profil kompleks dalam material yang dikeraskan yang akan mahal untuk digiling dan mungkin memerlukan operasi penggilingan bentuk.”

Karena True Die merupakan bengkel kerja, ukuran batch untuk perkakas bundar rendah (sering kali bervariasi dari satu hingga enam potong), dan campuran produknya tinggi. Panjang perkakas dapat berkisar hingga 20 inci dan diameter dari 0,1 hingga 12 inci, dan banyak versi memiliki rasio panjang terhadap diameter (P:D) yang tinggi.

Bengkel ini terutama membuat perkakas bundar dari batang logam paduan serbuk logam, yang terbuat dari gabungan partikel berbagai logam dan elemen paduan. "Resep" serbuk logam dipadatkan menjadi bentuk batang logam yang terlebih dahulu diproses oleh bengkel dalam keadaan lunak atau "hijau" sebelum perlakuan panas, yang mengikat partikel-partikel individual bersama-sama untuk membuat komponen yang keras. Bergantung pada paduan serbuk logam tertentu, kekerasan perkakas dalam keadaan hijau pada dasarnya dapat diabaikan dan dapat dikerjakan secara efektif menggunakan metode pembubutan konvensional. Namun, setelah perlakuan panas, kekerasan perkakas dapat berkisar hingga 64 HRC. Baja serbuk logam umum yang diproses oleh bengkel ini meliputi CPM 3V, 9V dan 10V, serta M2 dan M4.

True Die biasanya menyisakan sekitar 0,010 hingga 0,012 inci stok tambahan setelah memutar perkakas dalam kondisi pra-pengerasan untuk memungkinkan lintasan pembubutan keras berikutnya. Mungkin menyisakan lebih banyak stok pada komponen yang cenderung melengkung parah setelah perlakuan panas, seperti komponen dengan L:D tinggi. Dalam kasus lengkungan yang signifikan, tantangannya bukanlah mencapai toleransi ukuran, tetapi toleransi konsentrisitas yang ketat. "Terkadang lebih sulit meluruskan komponen yang melengkung daripada menyesuaikan ukurannya," kata Tn. Stahl.

Dua pusat pembubutan baru-baru ini yang dibeli True Die untuk pembubutan keras adalah MazakModel Quick Turn Nexus 250 II dengan turret 12 stasiun (keduanya tidak memiliki stasiun perkakas langsung). Mesin pertama ini dibeli pada bulan April 2016 dan yang kedua pada bulan Agustus tahun yang sama, dan mesin ini menawarkan kekakuan yang dibutuhkan bengkel untuk membentuk fondasi bagi proses pembubutan kerasnya, kata Tn. Stahl.

Menurut Mike Utter, perwakilan dari distributor peralatan mesin Mesin Addy(Grand Rapids, Michigan), yang menjual mesin tersebut ke True Die, sistem pemandu rol hibrida MX mereka merupakan kontributor utama bagi kekakuannya. “Rol menyediakan lebih banyak kontak permukaan daripada bantalan bola, namun dengan gesekan yang lebih sedikit daripada slide,” jelasnya. “Sistem ini juga secara efektif menangani kapasitas beban berat, karena ada lebih sedikit deformasi elastis dengan rol, dan mereka menyediakan tingkat kemampuan redaman yang tinggi, yang memperpanjang masa pakai alat. Ia juga dilengkapi dengan desain tipe-X yang secara efisien mendistribusikan beban dalam empat arah—radial (searah jarum jam dan berlawanan arah jarum jam), radial terbalik dan lateral—dan mengurangi kesalahan pembalikan saat melakukan gerakan menikung.” Selain itu, motor spindel integral yang digunakan oleh mesin ini dikatakan memberikan konsentrisitas yang lebih baik selama pemotongan beban berat daripada mesin dengan spindel yang digerakkan oleh sabuk.

Tn. Stahl mengatakan bahwa sama pentingnya untuk mempertimbangkan kekakuan alat pemotong dan penahan benda kerja selama proses pembubutan keras. Untuk mengatasi hal tersebut, bengkel menggunakan collet sebagai pengganti rahang untuk memberikan kontak permukaan yang lebih luas dengan batang. “Ditambah lagi, penjepitan paralel lebih mudah dilakukan karena tidak ada pengangkatan rahang menggunakan collet,” kata Tn. Stahl. “Semua permukaan yang menyatu juga harus bersih, termasuk benda kerja, collet, dan ujung spindel.”

True Die menggunakan HardingeSistem collet ganti cepat FlexC pada mesin Nexus (serta banyak pusat pembubutan lain di bengkel), yang menawarkan total runout terindikasi (TIR) dalam jarak 0,0004 inci. FlexC juga mempercepat waktu penyiapan dan pergantian jika dibandingkan dengan chuck rahang konvensional. Sistem ini dilengkapi rakitan dudukan spindel, kepala collet, dan kunci pas manual dengan pelepas pemicu yang digunakan untuk memasang atau mengganti kepala collet secara manual saat chuck mesin dalam posisi tidak dijepit.

Kepala collet terdiri dari segmen baja yang dikeraskan yang disatukan melalui proses vulkanisasi. Karena tidak ada collet shank, segmen collet tetap sejajar dengan stok. Penjepitan paralel dikatakan meminimalkan "dorongan balik" stok dan memerlukan gaya drawbar yang lebih sedikit untuk mencapai kemampuan mencengkeram yang sama seperti collet konvensional. Sistem ini dapat mengakomodasi diameter batang hingga 3,25 inci, dan kepala collet FlexC yang umum memiliki rentang cengkeraman ±0,020 inci lebih kecil dan lebih besar dari ukuran nominalnya untuk mengakomodasi variasi ukuran batang tanpa harus mengganti collet dengan ukuran yang berbeda. Bengkel menggunakan chuck tiga dan enam rahang standar untuk diameter benda kerja yang lebih besar dari 3,25 inci.

Untuk memastikan kekakuan alat pemotong, pertama-tama penting untuk memposisikan pemotong pada ketinggian tengah alat yang tepat, jelas Tn. McCleary. "Menjauh dari tengah hanya 0,002 inci dapat menyebabkan getaran dan bunyi berderak," katanya. "Ditambah lagi, semakin kecil diameter benda kerja, semakin penting ketinggian tengah alat." Itu karena, dengan jarak alat yang sama dari tengah benda kerja, proporsi kesalahan meningkat dengan diameter benda kerja yang lebih kecil.

Tonjolan dan tonjolan alat dari dudukan alat juga harus diminimalkan. Biasanya faktor penentu adalah jarak bebas alat untuk pembubutan OD saat menggunakan tailstock dan kedalaman lubang saat mengebor ID. "Jika tonjolan mengakibatkan getaran, langkah pertama adalah mengubah kecepatan dan umpan," jelas Tn. McCleary. "Langkah selanjutnya adalah mempertimbangkan radius ujung sisipan alat pemotong atau persiapan tepi yang berbeda."

Dalam hampir semua kasus, True Die menggunakan alat pemotong boron nitrida kubik (CBN) untuk pembubutan keras, terutama dari Sumitomo. Bengkel tersebut menemukan bahwa CBN bertahan lebih lama daripada keramik untuk material yang sangat keras, lebih dapat diulang, dan dapat dijalankan dengan pendingin. Kekurangannya adalah pemotong CBN lebih mahal daripada keramik. Biasanya, bengkel tersebut menggunakan mutu Sumiboron BNC200 untuk pemotongan kontinu dan mutu BNC300 untuk pemotongan terputus-putus (sekitar 25 persen perkakas bundar memiliki pemotongan terputus-putus). Sisipan ini dikatakan menawarkan keseimbangan yang baik antara ketahanan terhadap patah dan keausan, dan memiliki lapisan titanium aluminium nitrida (TiAlN).

True Die menggunakan sisipan berbentuk berlian dengan sudut 25 hingga 80 derajat (biasanya memiliki geometri negatif) dan jari-jari ujung berkisar antara 0,004 hingga 0,031 inci. Sisipan 55 derajat umumnya digunakan untuk pembubutan OD, dengan jari-jari ujung 0,030 inci untuk operasi pengasaran dan jari-jari ujung 0,015 inci untuk pekerjaan penyelesaian. Sisipan berlian 80 derajat yang lebih kuat digunakan untuk pemotongan terputus-putus. Untuk operasi pemboran, bengkel umumnya menggunakan sisipan 80 derajat dengan geometri positif.

Tn. McCleary mengatakan ada beberapa hal yang perlu dipertimbangkan ketika memilih antara sisipan yang memiliki geometri negatif atau positif. "Kami menemukan bahwa sisipan dengan geometri negatif lebih kuat daripada sisipan dengan geometri positif dan juga dapat dibalik untuk menghasilkan empat sisi yang dapat digunakan," jelasnya. Namun, sisipan ini menciptakan lebih banyak tekanan pemotongan dan menawarkan lebih sedikit celah. Sisipan dengan geometri positif memotong lebih bebas dan memiliki lebih banyak celah, tetapi merupakan sisi pemotongan yang lebih lemah.

Dalam hal data pemotongan, tidak ada nilai pasti untuk setiap aplikasi pembubutan keras di True Die, karena nilainya bervariasi tergantung pada jenis material, kekerasan, L:D benda kerja, kondisi pemotongan, dan sebagainya. Bengkel tersebut dapat beroperasi serendah 150 sfm untuk pemotongan terputus-putus pada material yang sangat keras hingga setinggi 550 sfm pada material yang lebih ringan dengan peringkat kekerasan sedang.

Tn. Stahl mengatakan kedalaman pemotongan (DOC) yang umum digunakan bengkel untuk operasi penyelesaian adalah 0,003 hingga 0,004 inci, meskipun perwakilan alat pemotong telah menyarankan bahwa DOC setidaknya harus sebesar radius ujung alat. Akan tetapi, True Die telah menemukan bahwa, dalam beberapa kasus, seperti ketika L:D benda kerja lebih tinggi dari 20:1, tekanan pemotongan yang lebih dalam akan menyebabkan defleksi benda kerja yang terlalu besar dan sering kali mencegahnya menahan toleransi. Tekanan ini bahkan dapat memberikan tekanan pada bagian tersebut, yang menyebabkannya melengkung.

Dengan menyisakan 0,010 hingga 0,012 inci stok untuk dibuang setelah perlakuan panas, tiga lintasan putar keras dapat dilakukan pada atau sekitar DOC 0,003 atau 0,004 inci yang sama. Dengan cara itu, tekanan alat sama untuk setiap lintasan.

“Jika komponen sebelumnya sudah sesuai spesifikasi, operator harus dapat mengurangi jumlah stok yang baru saja dikeluarkan, sehingga alat akan hampir tidak menyentuh komponen tersebut,” jelas Tn. Stahl. “Kemudian, tinggal melakukan lintasan pertama untuk menyajikan permukaan yang baik guna mengukur benda kerja, melakukan lintasan kedua dan mengukur untuk memastikan operasi berulang, lalu melakukan lintasan terakhir untuk menyempurnakan ukuran benda kerja.”

Dengan menggunakan metode ini, bengkel dapat mendorong alat hingga berhenti berulang. Keausan adalah hal yang normal dan diharapkan, dan dapat diatasi selama sisipan aus dalam jumlah yang dapat diulang. Namun, sisipan harus diganti atau diindeks ke tepi yang baru jika tepi saat ini tidak berulang.

Bahasa Indonesia: Kecuali untuk pemotongan terputus-putus, bengkel beroperasi dengan cairan pendingin dalam hampir semua kasus. Ia menggunakan cairan pendingin bukan untuk menyiram serpihan atau menyediakan pelumasan, tetapi untuk menjaga bagian tersebut tetap dingin. "Kami terkadang mengarahkan aliran cairan pendingin menjauh dari ujung inert, bahkan pada sisi berlawanan dari bagian tersebut dalam beberapa kasus," kata Tn. McCleary. "Bahan logam bubuk dengan kekerasan tinggi menghasilkan banyak panas selama pembubutan keras sejauh ekspansi termal dari panas dapat melebihi toleransi yang kami izinkan. Ditambah lagi, jika cairan pendingin tidak digunakan, operator harus mendinginkan benda kerja setelah pembubutan keras sebelum mengukurnya. Menggunakan cairan pendingin memungkinkan kami untuk mengukur bagian secara instan." Bengkel tidak menggunakan cairan pendingin untuk pemotongan terputus-putus karena kemungkinan fraktur termal pada ujung pemotongan.

Salah satu dari dua mesin Quickturn Nexus True Die diperuntukkan untuk pekerjaan pembubutan keras, sementara yang lain terkadang digunakan saat kapasitas dibutuhkan untuk pembubutan konvensional. Bahkan, Tn. Stahl percaya penting untuk mendedikasikan pusat pembubutan untuk proses pembubutan keras jika memungkinkan. "Jika Anda memiliki pekerjaan untuk mengisi jadwal mesin dengan operasi penyelesaian pembubutan keras, lalu mengapa harus menyiksa mesin itu dengan membuatnya kasar juga?" tanyanya. "Dalam jangka panjang, Anda sebaiknya tetap menggunakan satu mesin khusus untuk pembubutan keras, karena saya percaya itu memperpanjang jangka waktu mesin tersebut dapat secara efektif melakukan operasi yang tepat tersebut. Selain itu, itu memungkinkan Anda untuk menyimpan semua alat pembubutan, pemotongan, dan pemboran yang sesuai di dalam mesin, yang mempercepat pengaturan. Meskipun demikian, tidak selalu praktis untuk menggunakan mesin untuk pembubutan keras, terutama di bengkel kerja dengan volume rendah dan campuran tinggi."