Pembubutan menggunakan mesin bubut untuk mengeluarkan material dari bagian luar benda kerja yang berputar, sedangkan pemboran menghilangkan material dari bagian dalam benda kerja yang berputar.#basis
Pembubutan adalah proses mengeluarkan material dari diameter luar suatu benda kerja yang berputar dengan menggunakan mesin bubut.Pemotong satu titik memotong logam dari benda kerja menjadi (idealnya) serpihan pendek dan tajam yang mudah dilepas.
Mesin bubut CNC dengan kontrol kecepatan potong konstan memungkinkan operator memilih kecepatan potong, dan kemudian mesin secara otomatis menyesuaikan RPM saat pahat memotong diameter berbeda di sepanjang kontur luar benda kerja.Mesin bubut modern juga tersedia dalam konfigurasi menara tunggal dan menara ganda: menara tunggal memiliki sumbu horizontal dan vertikal, dan menara ganda memiliki sepasang sumbu horizontal dan vertikal per menara.
Alat pemutar awal berupa potongan persegi panjang padat yang terbuat dari baja berkecepatan tinggi dengan sudut penggaruk dan jarak bebas di salah satu ujungnya.Ketika alat menjadi tumpul, tukang kunci mengasahnya pada gerinda untuk digunakan berulang kali.Perkakas HSS masih umum digunakan pada mesin bubut lama, namun perkakas karbida menjadi lebih populer, terutama dalam bentuk titik tunggal yang dibrazing.Karbida memiliki ketahanan aus dan kekerasan yang lebih baik, sehingga meningkatkan produktivitas dan masa pakai perkakas, namun lebih mahal dan memerlukan pengalaman untuk melakukan penggilingan ulang.
Pembubutan merupakan kombinasi gerak linier (alat) dan gerak putar (benda kerja).Oleh karena itu, kecepatan potong didefinisikan sebagai jarak putaran (ditulis sebagai sfm – kaki permukaan per menit – atau smm – meter persegi per menit – pergerakan suatu titik pada permukaan bagian dalam satu menit).Laju gerak makan (dinyatakan dalam inci atau milimeter per putaran) adalah jarak linier yang ditempuh pahat di sepanjang atau melintasi permukaan benda kerja.Umpan juga terkadang dinyatakan sebagai jarak linier (dalam/menit atau mm/menit) yang ditempuh suatu alat dalam satu menit.
Persyaratan laju umpan bervariasi tergantung pada tujuan pengoperasian.Misalnya, dalam roughing, umpan yang tinggi sering kali lebih baik untuk memaksimalkan laju penghilangan logam, namun dibutuhkan kekakuan komponen dan tenaga mesin yang tinggi.Pada saat yang sama, pembubutan akhir dapat memperlambat laju pengumpanan untuk mencapai kekasaran permukaan yang ditentukan dalam gambar bagian.
Efektivitas alat pemotong sangat bergantung pada sudut relatif alat terhadap benda kerja.Istilah-istilah yang didefinisikan dalam bagian ini berlaku untuk sisipan pemotongan dan pembersihan dan juga berlaku untuk perkakas titik tunggal yang dibrazing.
Sudut rake atas (disebut juga sudut rake belakang) adalah sudut yang terbentuk antara sudut sisipan dan garis tegak lurus benda kerja jika dilihat dari samping, depan, dan belakang pahat.Sudut penggaruk atas adalah positif ketika sudut penggaruk atas dimiringkan ke bawah dari titik pemotongan ke dalam betis;netral ketika garis di bagian atas sisipan sejajar dengan bagian atas betis;dan netral bila dimiringkan ke atas dari titik pemotongan.lebih tinggi dari dudukan perkakas, sudut penggaruk atas bernilai negatif..Bilah dan gagangnya juga dibagi menjadi sudut positif dan negatif.Sisipan dengan kemiringan positif memiliki sisi yang dilubangi dan dudukan pas dengan sudut rake positif dan samping.Sisipan negatif berbentuk persegi dengan bagian atas bilahnya dan pegangan pas dengan sudut penggaruk atas dan samping negatif.Sudut rake atas bersifat unik karena bergantung pada geometri insert: chipbreaker yang digerinda positif atau dibentuk dapat mengubah sudut rake atas efektif dari negatif menjadi positif.Sudut rake atas juga cenderung lebih besar untuk material benda kerja yang lebih lunak dan ulet yang memerlukan sudut geser positif yang besar, sedangkan material yang lebih keras dan kaku paling baik dipotong dengan geometri netral atau negatif.
Sudut penggaruk lateral yang terbentuk antara permukaan ujung mata pisau dan garis tegak lurus terhadap benda kerja, dilihat dari permukaan ujung.Sudut-sudut ini bernilai positif jika sudutnya menjauhi ujung tombak, netral jika tegak lurus dengan tepi tajam, dan negatif jika sudutnya menghadap ke atas.Kemungkinan ketebalan pahat bergantung pada sudut penggaruk samping, sudut yang lebih kecil memungkinkan penggunaan pahat yang lebih tebal yang meningkatkan kekuatan tetapi memerlukan gaya pemotongan yang lebih tinggi.Sudut yang lebih besar menghasilkan serpihan yang lebih tipis dan kebutuhan gaya potong yang lebih rendah, namun melebihi sudut maksimum yang direkomendasikan, ujung tombak melemah dan perpindahan panas berkurang.
Kemiringan ujung pemotongan terbentuk antara tepi tajam mata pisau di ujung pahat dan garis tegak lurus dengan bagian belakang gagang.Sudut ini menentukan jarak antara pahat pemotong dan permukaan akhir benda kerja.
Relief ujung terletak di bawah ujung tombak dan dibentuk antara permukaan ujung sisipan dan garis tegak lurus dengan dasar betis.Tip overhang memungkinkan Anda membuat sudut relief (dibentuk oleh ujung betis dan garis tegak lurus dengan akar betis) lebih besar dari sudut relief.
Sudut jarak bebas samping menggambarkan sudut di bawah ujung tombak samping.Ini dibentuk oleh sisi bilah dan garis tegak lurus dengan pangkal gagang.Seperti halnya bos ujung, overhang memungkinkan relief samping (dibentuk oleh sisi pegangan dan garis tegak lurus dengan pangkal pegangan) menjadi lebih besar daripada relief.
Sudut depan (juga dikenal sebagai sudut tepi tajam samping atau sudut depan) dibentuk antara tepi tajam sisipan dan sisi dudukan.Sudut ini mengarahkan pahat ke dalam benda kerja, dan seiring bertambahnya, chip yang lebih lebar dan lebih tipis akan dihasilkan.Geometri dan kondisi material benda kerja merupakan faktor utama dalam pemilihan sudut depan pahat pemotong.Misalnya, perkakas dengan sudut heliks yang menonjol dapat memberikan kinerja yang signifikan saat memotong permukaan yang disinter, terputus-putus, atau mengeras tanpa berdampak besar pada tepi pahat pemotong.Operator harus menyeimbangkan manfaat ini dengan peningkatan defleksi dan getaran komponen, karena sudut pengangkatan yang besar menciptakan gaya radial yang besar.Alat pembubut dengan pitch nol memberikan lebar keping yang sama dengan kedalaman pemotongan dalam operasi pembubutan, sedangkan alat pemotong dengan sudut pengikatan memungkinkan kedalaman pemotongan efektif dan lebar keping yang sesuai melebihi kedalaman pemotongan sebenarnya pada benda kerja.Sebagian besar operasi belokan dapat dilakukan secara efektif dengan rentang sudut pendekatan 10 hingga 30 derajat (sistem metrik membalikkan sudut dari 90 derajat ke sebaliknya, sehingga rentang sudut pendekatan yang ideal adalah 80 hingga 60 derajat).
Baik ujung maupun sisinya harus memiliki kelegaan dan kelegaan yang cukup agar pahat dapat masuk ke dalam potongan.Jika tidak ada celah maka tidak akan terbentuk serpihan, tetapi jika celah tidak cukup maka alat akan bergesekan dan menghasilkan panas.Alat pemutar titik tunggal juga memerlukan relief muka dan samping untuk memasuki potongan.
Saat berputar, benda kerja terkena gaya potong tangensial, radial, dan aksial.Pengaruh terbesar terhadap konsumsi energi diberikan oleh gaya tangensial;gaya aksial (umpan) menekan bagian dalam arah memanjang;dan gaya radial (kedalaman potong) cenderung mendorong benda kerja dan dudukan pahat terpisah.“Gaya potong” adalah jumlah dari ketiga gaya tersebut.Untuk sudut elevasi nol, perbandingannya adalah 4:2:1 (tangensial:aksial:radial).Dengan bertambahnya sudut sadapan, gaya aksial berkurang dan gaya potong radial meningkat.
Tipe shank, radius sudut, dan bentuk insert juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap potensi panjang cutting edge efektif maksimum dari turning insert.Kombinasi tertentu antara radius sisipan dan dudukan mungkin memerlukan kompensasi dimensi agar dapat memanfaatkan ujung tombak secara maksimal.
Kualitas permukaan dalam operasi pembubutan bergantung pada kekakuan pahat, mesin, dan benda kerja.Setelah kekakuan ditentukan, hubungan antara pengumpanan mesin (in/rev atau mm/rev) dan profil sisipan atau hidung pahat dapat digunakan untuk menentukan kualitas permukaan benda kerja.Profil hidung dinyatakan dalam radius: sampai batas tertentu, radius yang lebih besar berarti permukaan akhir yang lebih baik, namun radius yang terlalu besar dapat menyebabkan getaran.Untuk operasi pemesinan yang memerlukan radius kurang dari optimal, laju pengumpanan mungkin perlu dikurangi untuk mencapai hasil yang diinginkan.
Setelah tingkat daya yang dibutuhkan tercapai, produktivitas meningkat seiring dengan kedalaman pemotongan, pemakanan, dan kecepatan.
Kedalaman pemotongan adalah yang paling mudah untuk ditingkatkan, namun perbaikan hanya mungkin dilakukan dengan material dan kekuatan yang memadai.Menggandakan kedalaman pemotongan akan meningkatkan produktivitas tanpa meningkatkan suhu pemotongan, kekuatan tarik, atau gaya potong per inci kubik atau sentimeter (juga dikenal sebagai gaya potong spesifik).Hal ini menggandakan daya yang dibutuhkan, namun umur pahat tidak berkurang jika pahat tersebut memenuhi persyaratan gaya potong tangensial.
Mengubah feed rate juga relatif mudah.Menggandakan laju pengumpanan akan menggandakan ketebalan chip dan meningkatkan (tetapi tidak menggandakan) gaya pemotongan tangensial, suhu pemotongan, dan daya yang dibutuhkan.Perubahan ini mengurangi masa pakai alat, namun tidak setengahnya.Gaya potong spesifik (gaya potong yang berhubungan dengan jumlah material yang dibuang) juga menurun seiring dengan meningkatnya laju pemakanan.Ketika kecepatan pengumpanan meningkat, gaya ekstra yang bekerja pada cutting edge dapat menyebabkan terbentuknya lesung pipit pada permukaan rake atas insert karena peningkatan panas dan gesekan yang dihasilkan selama pemotongan.Operator harus hati-hati memonitor variabel ini untuk menghindari kegagalan besar dimana chip menjadi lebih kuat dari blade.
Tidaklah bijaksana untuk meningkatkan kecepatan potong dibandingkan dengan mengubah kedalaman potong dan laju pemakanan.Peningkatan kecepatan menyebabkan peningkatan suhu pemotongan yang signifikan dan penurunan gaya geser dan pemotongan spesifik.Menggandakan kecepatan potong memerlukan tenaga ekstra dan mengurangi umur pahat hingga lebih dari setengahnya.Beban sebenarnya pada penggaruk atas dapat dikurangi, namun suhu pemotongan yang lebih tinggi masih menyebabkan lubang.
Keausan sisipan merupakan indikator umum keberhasilan atau kegagalan operasi pembubutan.Indikator umum lainnya termasuk keripik yang tidak dapat diterima dan masalah pada benda kerja atau mesin.Sebagai aturan umum, operator harus mengindeks insert hingga keausan sayap 0,030 inci (0,77 mm).Untuk operasi penyelesaian, operator harus mengindeks pada jarak 0,015 inci (0,38 mm) atau kurang.
Penahan sisipan yang dapat diindeks dan dijepit secara mekanis mematuhi sembilan standar sistem pengenalan ISO dan ANSI.
Huruf pertama dalam sistem menunjukkan metode pemasangan kanvas.Empat tipe umum mendominasi, namun setiap tipe mengandung beberapa variasi.
Insert tipe C menggunakan penjepit atas untuk insert yang tidak memiliki lubang tengah.Sistem ini bergantung sepenuhnya pada gesekan dan paling cocok untuk digunakan dengan sisipan positif pada aplikasi pembubutan dan pemboran tugas sedang hingga ringan.
Sisipan M menahan bantalan pelindung rongga sisipan dengan kunci bubungan yang menekan sisipan ke dinding rongga.Penjepit atas menahan bagian belakang insert dan mencegahnya terangkat ketika beban pemotongan diterapkan pada ujung insert.Sisipan M sangat cocok untuk sisipan negatif lubang tengah pada putaran tugas sedang hingga berat.
Sisipan tipe S menggunakan sekrup Torx atau Allen biasa tetapi memerlukan countersinking atau countersinking.Sekrup dapat rusak pada suhu tinggi, sehingga sistem ini paling cocok untuk pengoperasian pembubutan dan pengeboran ringan hingga sedang.
Sisipan P mematuhi standar ISO untuk memutar pisau.Sisipan ditekan ke dinding saku dengan tuas berputar, yang miring saat sekrup penyetel dipasang.Insert ini paling cocok untuk insert rake negatif dan lubang pada aplikasi pembubutan sedang hingga berat, namun tidak mengganggu pengangkatan insert selama pemotongan.
Bagian kedua menggunakan huruf untuk menunjukkan bentuk bilahnya.Bagian ketiga menggunakan huruf untuk menunjukkan kombinasi shank lurus atau offset dan sudut heliks.
Huruf keempat menunjukkan sudut depan gagang atau sudut belakang mata pisau.Untuk sudut rake, P adalah sudut rake positif bila jumlah sudut jarak ujung dan sudut baji kurang dari 90 derajat;N adalah sudut rake negatif bila jumlah sudut-sudut ini lebih besar dari 90 derajat;O adalah sudut rake netral, yang jumlahnya tepat 90 derajat.Sudut jarak bebas yang tepat ditunjukkan dengan salah satu dari beberapa huruf.
Kelima adalah huruf yang melambangkan tangan yang memegang alat.R menandakan perkakas tangan kanan yang memotong dari kanan ke kiri, sedangkan L menandakan perkakas tangan kiri yang memotong dari kiri ke kanan.N perkakas bersifat netral dan dapat memotong ke segala arah.
Bagian 6 dan 7 menjelaskan perbedaan antara sistem pengukuran imperial dan metrik.Dalam sistem imperial, bagian ini sesuai dengan angka dua digit yang menunjukkan bagian tanda kurung.Untuk betis persegi, angkanya adalah jumlah dari seperenam belas lebar dan tinggi (5/8 inci adalah transisi dari “0x” ke “xx”), sedangkan untuk betis persegi panjang, angka pertama digunakan untuk mewakili delapan dari lebar.seperempat, angka kedua melambangkan seperempat tinggi badan.Ada beberapa pengecualian untuk sistem ini, seperti pegangan 1¼” x 1½”, yang menggunakan sebutan 91. Sistem metrik menggunakan dua angka untuk tinggi dan lebar.(urutan berapa.) Jadi, bilah persegi panjang dengan tinggi 15 mm dan lebar 5 mm akan diberi nomor 1505.
Bagian VIII dan IX juga berbeda antara satuan imperial dan metrik.Dalam sistem imperial, bagian 8 membahas dimensi sisipan, dan bagian 9 membahas permukaan dan panjang pahat.Ukuran bilah ditentukan oleh ukuran lingkaran yang tertulis, dengan kelipatan seperdelapan inci.Panjang ujung dan pahat ditandai dengan huruf: AG untuk ukuran pahat belakang dan ujung yang dapat diterima, dan MU (tanpa O atau Q) untuk ukuran pahat depan dan ujung yang dapat diterima.Dalam sistem metrik, bagian 8 mengacu pada panjang pahat, dan bagian 9 mengacu pada ukuran mata pisau.Panjang pahat ditunjukkan dengan huruf, sedangkan untuk ukuran sisipan persegi panjang dan jajar genjang, angka digunakan untuk menunjukkan panjang ujung tombak terpanjang dalam milimeter, dengan mengabaikan desimal dan satu digit yang diawali dengan angka nol.Bentuk lain menggunakan panjang sisi dalam milimeter (diameter bilah bundar) dan juga mengabaikan desimal dan mengawali satu digit dengan nol.
Sistem metrik menggunakan bagian kesepuluh dan terakhir, yang mencakup posisi braket yang memenuhi syarat dengan toleransi ±0,08 mm untuk belakang dan ujung (Q), depan dan belakang (F), serta belakang, depan dan ujung (B).
Instrumen titik tunggal tersedia dalam berbagai gaya, ukuran dan bahan.Pemotong satu titik padat dapat dibuat dari baja kecepatan tinggi, baja karbon, paduan kobalt, atau karbida.Namun, seiring dengan beralihnya industri ke perkakas bubut berujung brazing, biaya perkakas ini menjadikannya hampir tidak relevan lagi.
Perkakas dengan ujung brazing menggunakan badan dari bahan yang tidak mahal dan ujung atau blanko dari bahan pemotong yang lebih mahal dibrazing hingga titik pemotongan.Bahan ujungnya meliputi baja berkecepatan tinggi, karbida, dan boron nitrida kubik.Perkakas ini tersedia dalam ukuran A hingga G, dan gaya offset A, B, E, F, dan G dapat digunakan sebagai perkakas pemotong tangan kanan atau kiri.Untuk betis persegi, angka setelah huruf menunjukkan tinggi atau lebar pisau dalam seperenam belas inci.Untuk pisau betis persegi, angka pertama adalah jumlah lebar betis dalam seperdelapan inci, dan angka kedua adalah jumlah tinggi betis dalam seperempat inci.
Jari-jari ujung perkakas berujung brazing bergantung pada ukuran betis dan operator harus memastikan bahwa ukuran pahat sesuai untuk persyaratan penyelesaian.
Pengeboran terutama digunakan untuk menyelesaikan lubang berongga besar pada coran atau melubangi tempa.Sebagian besar perkakas mirip dengan perkakas pemutar eksternal tradisional, namun sudut pemotongan sangat penting karena masalah evakuasi serpihan.
Kekakuan juga penting untuk kinerja yang membosankan.Diameter lubang dan kebutuhan jarak bebas tambahan secara langsung mempengaruhi ukuran maksimum batang bor.Overhang sebenarnya dari batang bor baja adalah empat kali diameter betis.Melebihi batas ini dapat mempengaruhi laju pelepasan logam karena hilangnya kekakuan dan peningkatan kemungkinan getaran.
Diameter, modulus elastisitas bahan, panjang, dan beban pada balok mempengaruhi kekakuan dan defleksi, dengan diameter mempunyai pengaruh paling besar, diikuti oleh panjang.Menambah diameter batang atau memperpendek panjangnya akan meningkatkan kekakuan secara signifikan.
Modulus elastisitas tergantung pada bahan yang digunakan dan tidak berubah akibat perlakuan panas.Baja paling tidak stabil pada 30.000.000 psi, logam berat stabil pada 45.000.000 psi, dan karbida stabil pada 90.000.000 psi.
Namun, angka ini termasuk tinggi dalam hal stabilitas, dan batang bor betis baja memberikan kinerja yang memuaskan untuk sebagian besar aplikasi hingga rasio L/D 4:1.Batang bor dengan batang tungsten karbida berkinerja baik pada rasio L/D 6:1.
Gaya potong radial dan aksial selama pengeboran bergantung pada sudut kemiringan.Meningkatkan gaya dorong pada sudut angkat yang kecil sangat membantu dalam mengurangi getaran.Dengan bertambahnya sudut timah, gaya radial meningkat, dan gaya yang tegak lurus terhadap arah pemotongan juga meningkat, sehingga menimbulkan getaran.
Sudut pengangkatan yang direkomendasikan untuk kontrol getaran lubang adalah 0° hingga 15° (Imperial. Sudut pengangkatan metrik adalah 90° hingga 75°).Ketika sudut depan 15 derajat, gaya potong radial hampir dua kali lebih besar dibandingkan ketika sudut depan 0 derajat.
Untuk sebagian besar operasi yang membosankan, perkakas pemotong dengan kemiringan positif lebih disukai karena dapat mengurangi gaya pemotongan.Namun pahat positif mempunyai sudut jarak bebas yang lebih kecil, sehingga operator harus mewaspadai kemungkinan terjadinya kontak antara pahat dan benda kerja.Memastikan jarak bebas yang cukup sangat penting terutama saat mengebor lubang berdiameter kecil.
Gaya radial dan tangensial dalam pengeboran meningkat seiring dengan bertambahnya jari-jari hidung, namun gaya ini juga dipengaruhi oleh sudut depan.Kedalaman pemotongan ketika pengeboran dapat mengubah hubungan ini: jika kedalaman pemotongan lebih besar atau sama dengan jari-jari sudut, sudut depan menentukan gaya radial.Jika kedalaman pemotongan lebih kecil dari jari-jari sudut, maka kedalaman pemotongan itu sendiri akan meningkatkan gaya radial.Masalah ini menjadikan semakin penting bagi operator untuk menggunakan radius hidung yang lebih kecil dari kedalaman pemotongan.
Horn USA telah mengembangkan sistem penggantian pahat cepat yang secara signifikan mengurangi waktu penyetelan dan penggantian pahat pada mesin bubut model Swiss, termasuk mesin bubut dengan pendingin internal.
Peneliti UNCC memperkenalkan modulasi ke dalam jalur alat.Tujuannya adalah pemecahan chip, namun tingkat penghilangan logam yang lebih tinggi merupakan efek samping yang menarik.
Sumbu penggilingan putar opsional pada mesin ini memungkinkan banyak jenis komponen kompleks untuk dikerjakan dalam satu pengaturan, namun mesin ini terkenal sulit untuk diprogram.Namun, perangkat lunak CAM modern sangat menyederhanakan tugas pemrograman.
Waktu posting: 04-Sep-2023