Cara Mengotomatisasi Inspeksi Perkakas CNC dengan Probing di Mesin

PFT, Shenzhen

Abstrak

Inspeksi alat otomatis telah menjadi langkah penting dalam pemesinan CNC modern, terutama untuk produksi dengan presisi tinggi dan volume besar. Tujuan dari studi ini adalah untuk mengevaluasi efektivitas sistem probing di dalam mesin untuk memantau keausan alat dan akurasi dimensi tanpa mengganggu waktu siklus. Metode yang digunakan mencakup integrasi probe pemicu sentuh dalam mesin frais vertikal tiga sumbu, dikombinasikan dengan siklus inspeksi khusus yang dikembangkan dalam perangkat lunak kontrol. Data dikumpulkan dari inspeksi alat berulang selama 500 siklus pemesinan, mencatat deviasi pada diameter dan panjang. Hasil menunjukkan bahwa probing otomatis mengurangi waktu inspeksi manual sebesar 65% sambil mempertahankan akurasi dimensi dalam kisaran ±2 µm. Analisis komparatif dengan inspeksi offline menunjukkan bahwa probing di dalam mesin mencapai tingkat pengulangan yang sama atau lebih tinggi, terutama dalam mendeteksi keausan flank secara bertahap. Studi ini menyimpulkan bahwa probing di dalam mesin memberikan solusi praktis dan dapat diperluas untuk mengotomatisasi inspeksi alat dalam lingkungan CNC, mendukung keandalan proses sekaligus pengurangan biaya.

1 pengantar

Keausan dan patahnya alat merupakan salah satu penyebab utama penyimpangan produk dan berhentinya mesin pada produksi CNC. Secara tradisional, inspeksi bergantung pada pengukuran manual menggunakan peralatan offline seperti tool presetters dan mikroskop. Meskipun akurat, metode ini mengganggu produksi dan meningkatkan biaya tenaga kerja. Teknologi probing dalam-mesin mengatasi tantangan ini dengan memungkinkan pengukuran alat secara otomatis langsung dalam siklus pemesinan. Penelitian ini mengkaji bagaimana probing dalam-mesin dapat diterapkan untuk mengotomatisasi inspeksi alat, dengan fokus pada metodologi desain, hasil kinerja, dan implikasi praktis.

2 Metode Penelitian

2.1 Konsep Desain

Sistem inspeksi dibangun berdasarkan probe jenis sentuh yang terintegrasi dalam poros utama mesin bubut vertikal. Probe ini diprogram untuk mengukur panjang dan diameter alat sebelum dan sesudah setiap siklus pemesinan. Rutinitas probing dikembangkan menggunakan makro G-code standar untuk memastikan reproduksibilitas di berbagai mesin.

2.2 Pengumpulan Data

Data dikumpulkan dari 500 siklus pemesinan komponen baja yang telah dikeraskan. Deviasi panjang dan diameter alat dipantau secara otomatis oleh kontroler CNC. Pengukuran offline menggunakan alat presetter berfungsi sebagai kelompok kontrol.

2.3 Peralatan dan Model

• Mesin: vMC 3-sumbu, spindle 12.000 rpm

• Probe: Renishaw OMP60 touch-trigger probe

• Alat yang Diuji: milling end carbide Ø10 mm, dilapisi TiAlN

• Perangkat lunak: Fanuc 0i-MF controller dengan siklus probing khusus

Konfigurasi ini memastikan dapat direproduksi dan memungkinkan metodologi ini diterapkan pada konfigurasi mesin lainnya.

3 Hasil dan Analisis

3.1 Pengukuran Panjang Alat

Gambar 1 menunjukkan perbandingan antara probing dalam-mesin dan presetting offline. Hasil menunjukkan deviasi maksimum ±2 µm, tanpa perbedaan signifikan antar metode.

3.2 Pengukuran Diameter Alat

Tabel 1 menyajikan deviasi diameter alat yang terukur sepanjang 500 siklus. Probe dalam-mesin secara konsisten mendeteksi penurunan bertahap yang disebabkan oleh keausan sisi.

Tabel 1 Deviasi Diameter Alat Sepanjang 500 Siklus (µm)

Data tersebut mengonfirmasi bahwa probing dalam mesin memberikan akurasi yang setara sambil menghemat waktu dibandingkan metode manual.

3.3 Efisiensi Waktu

Inspeksi manual membutuhkan rata-rata 45 detik per alat, sedangkan probing otomatis mengurangi waktu tersebut menjadi 15 detik, mencapai penghematan waktu sebesar 65%.

4 Diskusi

Hasil penelitian menunjukkan bahwa probing dalam mesin dapat menggantikan atau melengkapi inspeksi alat secara manual dalam banyak aplikasi CNC. Efektivitasnya berasal dari kemampuan untuk mengukur alat secara langsung dalam lingkungan pemesinan, menghilangkan kesalahan setup yang disebabkan oleh penanganan alat. Keterbatasannya termasuk kebutuhan kalibrasi probe dan kemungkinan gangguan sinyal di lingkungan dengan pendingin berlebihan. Namun, untuk sebagian besar skenario produksi dengan volume tinggi, manfaat yang diperoleh lebih besar daripada kendala tersebut. Temuan ini menunjukkan bahwa adopsi luas probing dalam mesin dapat secara signifikan mengurangi waktu henti (downtime) dan meningkatkan kontrol proses.

5 Kesimpulan

Inspeksi alat otomatis menggunakan probing dalam-mesin mencapai akurasi yang setara dengan metode offline sambil menawarkan penghematan waktu yang signifikan. Metode ini praktis, dapat diulang, dan kompatibel dengan kontrol CNC standar. Penelitian masa depan dapat berfokus pada integrasi model prediksi keausan real-time dengan data probing, sehingga semakin meningkatkan pemeliharaan prediktif dalam pemesinan CNC.