Dalam dunia manufaktur yang digerakkan oleh presisi, ketika komponen standar gagal memenuhi persyaratan tertentu, pemesinan Computer Numerical Control (CNC) muncul sebagai solusi ampuh untuk membuat suku cadang khusus. Teknologi ini memungkinkan fabrikasi komponen yang tepat dari berbagai bahan berdasarkan desain digital. Bagi para insinyur dan produsen yang mengerjakan proyek CNC secara mandiri, memahami dan menghitung waktu siklus pemesinan secara akurat menjadi sangat penting—yang berdampak langsung pada efisiensi produksi, pengendalian biaya, dan jadwal proyek.
Pertimbangkan skenario ini: Seorang produsen otomotif membutuhkan komponen mesin khusus dengan dimensi unik dan spesifikasi material. Tanpa prediksi waktu siklus CNC yang tepat, jadwal produksi dapat menghadapi penundaan, yang berpotensi mengganggu seluruh lini perakitan. Hal ini menggarisbawahi pentingnya menguasai perhitungan waktu siklus CNC untuk menjaga kelancaran alur kerja produksi.
Pemesinan CNC mewakili proses manufaktur di mana perangkat lunak komputer yang telah diprogram sebelumnya mengontrol pergerakan peralatan produksi. Teknologi ini mengubah desain virtual (biasanya dari program CAD) menjadi komponen fisik yang terbuat dari bahan tertentu. Pemesinan CNC mengakomodasi berbagai bahan termasuk:
- Busa kaku
- Busa ukir
- Plastik fenolik
- Plastik rekayasa
Dibandingkan dengan operasi manual, pemesinan CNC memberikan presisi dan efisiensi yang unggul dalam memproduksi komponen unik, melayani industri mulai dari otomotif dan dirgantara hingga elektronik, militer, medis, dan aplikasi keamanan. Untuk produksi massal suku cadang khusus, pemesinan CNC menyediakan solusi presisi yang andal.
Waktu siklus pemesinan CNC mengacu pada total durasi yang diperlukan untuk menyelesaikan satu operasi pemesinan. Insinyur menggunakan data waktu siklus untuk mengidentifikasi hambatan produksi, sementara manajer produksi mengandalkan perhitungan ini untuk penjadwalan yang akurat. Pengetahuan waktu siklus yang tepat menawarkan banyak manfaat:
- Kutipan yang lebih akurat: Penaksir dapat membuat kutipan yang tepat dengan memperhitungkan durasi pemesinan yang sebenarnya, mencegah kerugian akibat perkiraan waktu pemrosesan yang terlalu rendah.
- Waktu tunggu yang lebih singkat: Produsen dapat mengurangi siklus pengiriman produk dengan mengoptimalkan efisiensi waktu siklus, meningkatkan kepuasan pelanggan.
- Pengendalian anggaran yang lebih baik: Manajer proyek dapat menyelaraskan produksi dengan rencana keuangan menggunakan data waktu siklus, memastikan proyek tetap sesuai anggaran.
- Garis waktu yang lebih andal: Tim dapat memenuhi tenggat waktu proyek melalui manajemen waktu siklus yang efektif, menghindari penundaan.
Rumus waktu siklus menghubungkan jarak pemotongan, laju umpan, dan kecepatan spindel. Operator CNC menyesuaikan variabel ini untuk menyeimbangkan efisiensi dengan kualitas. Banyak profesional memprogram perhitungan ini ke dalam kalkulator khusus untuk penggunaan sehari-hari. Operasi pemesinan yang berbeda memerlukan metode perhitungan waktu siklus tertentu.
Operasi pembubutan bergantung pada dimensi benda kerja dan jenis material. Operasi penggilingan dipengaruhi oleh strategi pemotongan dan laju pelepasan material. Operasi penguliran menghadirkan pertimbangan waktu siklus yang unik. Namun, semua operasi mengikuti rumus dasar: Waktu pemesinan sama dengan panjang pemotongan dibagi dengan laju umpan.
Produsen dapat mengurangi waktu siklus dengan mengoptimalkan setiap fase produksi:
- Minimalkan waktu penyiapan: Hilangkan waktu henti yang tidak perlu untuk meningkatkan pemanfaatan peralatan.
- Pilih alat yang optimal: Alat potong efisiensi tinggi mempercepat kecepatan pemrosesan.
- Optimalkan parameter pemotongan: Temukan keseimbangan ideal antara kecepatan dan umur alat.
- Rampingkan jalur alat: Kurangi total jarak pemotongan dan minimalkan gerakan non-pemotongan.
Melalui analisis dan peningkatan waktu siklus yang sistematis, produsen dapat meningkatkan produktivitas sambil mempertahankan pengendalian biaya. Rumus waktu siklus menyediakan metodologi yang konsisten untuk mengukur dan meningkatkan efisiensi pemesinan.
Perhitungan CNC dasar membagi panjang (atau jarak) dengan kecepatan (atau laju). Rumus inti ini memungkinkan perhitungan waktu pemesinan dan menghasilkan persamaan tambahan ini:
- RPM = 1.000 × Kecepatan potong (mm/menit) / (π × Diameter batang (mm))
- Waktu pemesinan = Panjang pemotongan (mm) / (Umpan per revolusi (mm/rev) × RPM)
Tergantung pada spesifikasi proyek, konversi unit antara milimeter dan inci mungkin diperlukan.
Pertimbangkan contoh unit imperial ini dengan parameter berikut:
- Diameter lubang = 1 inci
- Kedalaman lubang = 0,75 inci
- Jarak pendekatan = 0,1 inci
- Laju umpan = 7 inci/menit
Perhitungan waktu pengeboran (dikonversi ke detik):
- Waktu pengeboran = Jarak gerakan (0,85 inci) / Laju umpan (7 inci/menit) = 0,12143 menit
- Detik = 0,12143 menit × 60 = 7,2858 detik
Setelah menentukan waktu pengeboran, menghitung laju umpan dalam inci per menit (IPM) memerlukan turunan kecepatan spindel (RPM). Karena sebagian besar manual memberikan laju umpan dalam inci per revolusi (IPR) dan rekomendasi kecepatan dalam kaki permukaan per menit (SFM), rumus ini melengkapi perhitungan:
- RPM = 3,82 × SFM / Total diameter
- IPM = RPM × IPR
Untuk alat yang menentukan laju umpan per gigi, rumusnya beradaptasi dengan:
- IPR = IPT × Jumlah tepi potong
Rumus ini berlaku secara langsung untuk sebagian besar operasi—kecuali ketika diameter berubah selama pemesinan. Untuk proyek yang memerlukan beberapa lintasan, kecepatan permukaan konstan menyebabkan RPM bervariasi dengan perubahan diameter, yang mengharuskan perhitungan RPM dan IPM terpisah untuk setiap lintasan pembubutan.
Penggilingan membuat slot, alur heliks, atau permukaan datar pada bidang vertikal, miring, atau horizontal. Untuk operasi penggilingan, perkiraan waktu mungkin memerlukan pengukuran laju umpan per gigi—mengetahui jumlah seruling, jumlah gigi, atau tepi potong alat tertentu.
Menggunakan rumus asli (Waktu pemesinan = Panjang pemotongan (mm) / (Umpan per revolusi (mm/rev) × RPM)), waktu penggilingan CNC dihitung sebagai:
Spesifikasi perhitungan meliputi:
- Panjang pemotongan (mm) = Jarak yang diperlukan + Panjang benda kerja + Over travel alat + Pendekatan alat
- Umpan per revolusi (mm/rev) = Jumlah gigi × Umpan per gigi
- RPM = 1.000 × Kecepatan potong / (π × Diameter batang (mm))
Presisi dalam pengukuran ini memastikan perkiraan waktu pemesinan yang optimal.
Rumus waktu siklus pembubutan juga berasal dari persamaan dasar: Waktu pemesinan = Panjang pemotongan (mm) / (Umpan per revolusi (mm/rev) × RPM). Spesifikasi perhitungan meliputi:
- Panjang = Pendekatan alat + Panjang benda kerja + Over travel alat × Jumlah lintasan
- RPM rata-rata = 1.000 × Kecepatan potong / (π × Diameter rata-rata batang (mm))
Pembubutan membuat bentuk rotasi (seringkali kompleks) menggunakan alat titik tunggal pada mesin bubut. Prosesnya melibatkan dua gerakan berbeda:
- Gerakan utama: Rotasi benda kerja
- Gerakan sekunder: Umpan
Memahami perhitungan waktu siklus memungkinkan peningkatan operasional melalui optimalisasi proses. Setiap langkah pemesinan CNC berdampak pada total waktu siklus—mengoptimalkan setiap komponen meminimalkan durasi keseluruhan. Komponen-komponen ini meliputi:
- Waktu penyiapan: Total durasi untuk mengamankan benda kerja dan mengkonfigurasi alat potong sebelum operasi dimulai.
- Pergantian alat: Waktu yang diperlukan untuk beralih di antara beberapa alat. Pengubah alat otomatis menghilangkan ketidakefisienan perubahan manual.
- Pemesinan: Setiap gerakan alat dan rotasi spindel menambah waktu siklus. Kecepatan pemrosesan tergantung pada material benda kerja, parameter pemotongan, dan kompleksitas jalur alat.
- Gerakan dan penentuan posisi yang cepat: Waktu untuk memposisikan ulang alat di antara operasi.
- Waktu tinggal: Jeda yang disengaja untuk memastikan pengikutan jalur alat yang akurat, mencegah panas berlebih pada alat, dan meningkatkan kualitas pemotongan melalui celah chip.
- Pembongkaran benda kerja: Durasi untuk mengeluarkan komponen yang sudah jadi dari mesin.
Waktu non-produktif—termasuk penundaan, pemuatan file CAD, dan pemanasan mesin—juga berkontribusi pada total waktu siklus. Mengidentifikasi dan mengatasi ketidakefisienan ini mengarah pada kinerja waktu siklus yang lebih baik.