Manufaktur berbantuan komputer
Manufaktur berbantuan komputer (computer-aided manufacturing/CAM) juga dikenal sebagai pemodelan berbantuan komputer atau pemesinan berbantuan komputer adalah penggunaan perangkat lunak untuk mengontrol peralatan mesin dalam pembuatan benda kerja. Ini bukan satu-satunya definisi CAM, tetapi ini adalah definisi yang paling umum. Hal ini juga dapat merujuk pada penggunaan komputer untuk membantu semua operasi pabrik, termasuk perencanaan, manajemen, transportasi, dan penyimpanan. Tujuan utamanya adalah untuk menciptakan proses produksi yang lebih cepat dan komponen serta perkakas dengan dimensi dan konsistensi material yang lebih tepat, yang dalam beberapa kasus, hanya menggunakan jumlah bahan mentah yang diperlukan (sehingga meminimalkan limbah), sekaligus mengurangi konsumsi energi. CAM sekarang menjadi sistem yang digunakan di sekolah-sekolah dan tujuan pendidikan yang lebih rendah. CAM merupakan proses berbantuan komputer berikutnya setelah desain berbantuan komputer (CAD) dan terkadang teknik berbantuan komputer (CAE), karena model yang dihasilkan di CAD dan diverifikasi di CAE dapat dimasukkan ke dalam perangkat lunak CAM, yang kemudian mengendalikan peralatan mesin. CAM digunakan di banyak sekolah bersama CAD untuk membuat objek.
Gambaran Umum
Secara tradisional, CAM merupakan alat pemrograman kontrol numerik (NC), di mana model komponen dua dimensi (2-D) atau tiga dimensi (3-D) dibuat dalam CAD. Seperti halnya teknologi "berbantuan komputer" lainnya, CAM tidak menghilangkan kebutuhan akan tenaga profesional yang terampil seperti insinyur manufaktur, pemrogram NC, atau ahli mesin. CAM memanfaatkan nilai dari para profesional manufaktur yang paling terampil melalui alat produktivitas yang canggih, sekaligus membangun keterampilan para profesional baru melalui alat visualisasi, simulasi, dan pengoptimalan.
Alat CAM umumnya mengubah model menjadi bahasa yang dipahami oleh mesin target yang bersangkutan, biasanya G-code. Kontrol numerik dapat diterapkan pada alat permesinan, atau yang lebih baru pada printer 3D.
Sejarah
Aplikasi komersial awal CAM ada di perusahaan besar di industri otomotif dan kedirgantaraan; misalnya, Pierre Béziers bekerja mengembangkan aplikasi CAD / CAM UNISURF pada tahun 1960-an untuk desain bodi mobil dan perkakas di Renault. Alexander Hammer di Perusahaan Turbin Uap DeLaval menemukan teknik untuk mengebor bilah turbin secara progresif dari balok logam padat dengan bor yang dikontrol oleh pembaca kartu punch pada tahun 1950. Boeing pertama kali mendapatkan mesin NC pada tahun 1956, yang dibuat oleh perusahaan seperti Kearney dan Trecker, Stromberg-Carlson, dan Thompson Ramo Waldridge.
Secara historis, perangkat lunak CAM dianggap memiliki beberapa kekurangan yang mengharuskan keterlibatan yang terlalu tinggi dari para ahli mesin CNC. Fallows menciptakan perangkat lunak CAD pertama, namun memiliki kekurangan yang parah dan segera dibawa kembali ke tahap pengembangan. Perangkat lunak CAM akan menghasilkan kode untuk mesin yang paling tidak mampu, karena setiap kontrol alat mesin ditambahkan ke set kode G standar untuk meningkatkan fleksibilitas. Dalam beberapa kasus, seperti perangkat lunak CAM yang tidak diatur dengan benar atau alat tertentu, mesin CNC memerlukan pengeditan manual sebelum program dapat berjalan dengan baik. Tak satu pun dari masalah ini yang tidak dapat diatasi oleh insinyur yang bijaksana atau operator mesin yang terampil yang tidak dapat diatasi untuk pembuatan prototipe atau proses produksi kecil; G-Code adalah bahasa yang sederhana. Dalam produksi tinggi atau bengkel dengan presisi tinggi, serangkaian masalah yang berbeda ditemukan di mana seorang ahli mesin CNC yang berpengalaman harus menulis program kode tangan dan menjalankan perangkat lunak CAM.
Integrasi CAD dengan komponen lain dari lingkungan manajemen siklus hidup produk (PLM) CAD/CAM/CAE memerlukan pertukaran data CAD yang efektif. Biasanya, operator CAD harus mengekspor data dalam salah satu format data yang umum, seperti format IGES atau STL atau Parasolid yang didukung oleh berbagai macam perangkat lunak. Output dari perangkat lunak CAM biasanya berupa file teks sederhana berupa G-code/M-code, terkadang terdiri dari ribuan perintah, yang kemudian ditransfer ke peralatan mesin menggunakan program direct numerical control (DNC) atau pada Pengontrol modern menggunakan USB Storage Device yang umum.
Paket CAM tidak bisa, dan masih tidak bisa, bernalar seperti halnya seorang ahli mesin. Mereka tidak dapat mengoptimalkan jalur pahat sejauh yang diperlukan untuk produksi massal. Pengguna akan memilih jenis alat, proses pemesinan, dan jalur yang akan digunakan. Meskipun seorang insinyur mungkin memiliki pengetahuan tentang pemrograman G-code, optimasi kecil dan masalah keausan akan terus bertambah seiring berjalannya waktu. Item yang diproduksi secara massal yang memerlukan pemesinan sering kali dibuat melalui pengecoran atau metode non-mesin lainnya. Hal ini memungkinkan kode G yang ditulis tangan, pendek, dan sangat dioptimalkan, yang tidak dapat diproduksi dalam paket CAM.
Setidaknya di Amerika Serikat, ada kekurangan masinis muda dan terampil yang memasuki dunia kerja yang mampu bekerja di bidang manufaktur yang ekstrem; presisi tinggi dan produksi massal. Ketika perangkat lunak dan mesin CAM menjadi lebih rumit, keterampilan yang dibutuhkan oleh masinis atau operator mesin semakin meningkat hingga mendekati keterampilan pemrogram dan insinyur komputer, alih-alih menghilangkan masinis CNC dari dunia kerja.
Bidang-bidang umum yang menjadi perhatian
- Pemesinan Kecepatan Tinggi, termasuk perampingan jalur pahat
- Pemesinan Multi-fungsi
- Pemesinan 5 Sumbu
- Pengenalan fitur dan pemesinan
- Otomatisasi proses Pemesinan
- Kemudahan Penggunaan
Mengatasi kekurangan historis
Seiring berjalannya waktu, kekurangan historis CAM mulai dilemahkan, baik oleh penyedia solusi khusus maupun oleh penyedia solusi kelas atas. Hal ini terjadi terutama dalam tiga arena:
- Kemudahan penggunaan
- Kompleksitas manufaktur
- Integrasi dengan PLM dan perusahaan yang diperluas
Kemudahan dalam penggunaan
Bagi pengguna yang baru memulai sebagai pengguna CAM, kemampuan out-of-the-box yang menyediakan Process Wizards, templat, pustaka, peralatan mesin, pemesinan berbasis fitur otomatis, dan antarmuka pengguna yang dapat disesuaikan dengan fungsi pekerjaan membangun kepercayaan pengguna dan mempercepat proses pembelajaran.
Kepercayaan diri pengguna semakin terbangun dengan visualisasi 3D melalui integrasi yang lebih dekat dengan lingkungan CAD 3D, termasuk simulasi dan pengoptimalan yang menghindari kesalahan.
Kompleksitas manufaktur
Lingkungan manufaktur semakin kompleks. Kebutuhan akan alat bantu CAM dan PLM oleh insinyur manufaktur, pemrogram NC, atau masinis mirip dengan kebutuhan akan bantuan komputer oleh pilot sistem pesawat terbang modern. Mesin modern tidak dapat digunakan dengan baik tanpa bantuan ini.
Sistem CAM saat ini mendukung berbagai macam peralatan mesin termasuk: pembubutan, pemesinan 5 sumbu, waterjet, pemotongan laser / plasma, dan wire EDM. Pengguna CAM saat ini dapat dengan mudah menghasilkan jalur pahat yang ramping, kemiringan sumbu pahat yang dioptimalkan untuk laju pemakanan yang lebih tinggi, masa pakai pahat dan permukaan akhir yang lebih baik, dan kedalaman pemotongan yang ideal. Selain memprogram operasi pemotongan, perangkat lunak CAM modern juga dapat mendorong operasi non-pemotongan seperti pemeriksaan alat mesin.
Integrasi dengan PLM dan LM perusahaan yang diperluas untuk mengintegrasikan manufaktur dengan operasi perusahaan mulai dari konsep hingga dukungan lapangan untuk produk jadi.
Untuk memastikan kemudahan penggunaan yang sesuai dengan tujuan pengguna, solusi CAM modern dapat diskalakan dari sistem CAM yang berdiri sendiri hingga rangkaian solusi 3D multi-CAD yang terintegrasi penuh. Solusi ini dibuat untuk memenuhi seluruh kebutuhan personel manufaktur termasuk perencanaan komponen, dokumentasi bengkel, manajemen sumber daya, serta manajemen dan pertukaran data. Untuk mencegah solusi ini dari informasi spesifik alat yang mendetail, manajemen alat khusus
Proses pemesinan
Sebagian besar proses pemesinan berlangsung melalui banyak tahapan, yang masing-masing diimplementasikan dengan berbagai strategi dasar dan canggih, tergantung pada desain komponen, material, dan perangkat lunak yang tersedia.
Pengasaran
Proses ini biasanya dimulai dengan stok mentah, yang dikenal sebagai billet, atau pengecoran kasar yang dipotong secara kasar oleh mesin CNC untuk membentuk model akhir, dengan mengabaikan detail-detail halus. Dalam penggilingan, hasilnya sering kali memberikan tampilan teras atau langkah, karena strategi ini telah mengambil beberapa "langkah" ke bawah bagian saat menghilangkan material. Hal ini mengambil keuntungan terbaik dari kemampuan mesin dengan memotong material secara horizontal. Strategi yang umum digunakan adalah zig-zag clearing, offset clearing, plunge roughing, rest-roughing, dan trochoidal milling (adaptive clearing). Tujuan pada tahap ini adalah untuk menghilangkan material paling banyak dalam waktu yang paling singkat, tanpa terlalu memperhatikan akurasi dimensi secara keseluruhan. Ketika melakukan pengasaran pada suatu bagian, sejumlah kecil material ekstra sengaja ditinggalkan untuk dihilangkan dalam operasi finishing berikutnya.
Semi-finishing
Proses ini dimulai dengan bagian kasar yang mendekati model secara tidak merata dan memotong dalam jarak offset tetap dari model. Lintasan semi-finishing harus menyisakan sedikit material (disebut kerang) sehingga pahat dapat memotong secara akurat, tetapi tidak terlalu sedikit sehingga pahat dan material membelok dari permukaan pemotongan. Strategi yang umum digunakan adalah lintasan raster, lintasan garis air, lintasan step-over konstan, penggilingan pensil.
Finishing
Finishing melibatkan banyak gerakan ringan melintasi material dalam langkah-langkah halus untuk menghasilkan bagian yang sudah jadi. Ketika menyelesaikan suatu bagian, langkah di antara pemakanan minimal untuk mencegah defleksi pahat dan pegas material. Untuk mengurangi beban pahat lateral, pengikatan pahat dikurangi, sementara laju pemakanan dan kecepatan spindel umumnya ditingkatkan untuk mempertahankan kecepatan permukaan target (SFM). Beban chip yang ringan pada pemakanan dan RPM yang tinggi sering disebut sebagai High Speed Machining (HSM), dan dapat memberikan waktu pemesinan yang cepat dengan hasil yang berkualitas tinggi. Hasil dari pemakanan yang lebih ringan ini adalah bagian yang sangat akurat, dengan hasil akhir permukaan yang tinggi dan seragam. Selain memodifikasi kecepatan dan pemakanan, para ahli mesin sering kali melakukan finishing pada endmill khusus, yang tidak pernah digunakan sebagai endmill kasar. Hal ini dilakukan untuk melindungi endmill dari keripik dan cacat pada permukaan pemotongan, yang akan meninggalkan goresan dan noda pada bagian akhir.
Penggilingan kontur
Dalam aplikasi milling pada perangkat keras dengan meja putar dan/atau sumbu kepala putar, proses finishing terpisah yang disebut contouring dapat dilakukan. Alih-alih turun dalam peningkatan halus untuk mendekati permukaan, benda kerja atau pahat diputar untuk membuat permukaan pemotongan pahat bersinggungan dengan fitur bagian yang ideal. Hal ini menghasilkan permukaan akhir yang sangat baik dengan akurasi dimensi yang tinggi. Proses ini biasanya digunakan untuk mengerjakan bentuk organik yang kompleks seperti bilah turbin dan impeller, yang karena lekukannya yang rumit dan geometrinya yang tumpang tindih, tidak mungkin dikerjakan hanya dengan mesin tiga sumbu.
Disadur dari: en.wikipedia.org