Dalam dunia permesinan presisi, mencapai kontrol tingkat mikron terhadap diameter lubang menghadirkan tantangan yang signifikan. Alat bor, sebagai instrumen pemotong khusus untuk permesinan lubang, telah muncul sebagai solusi untuk persyaratan yang menuntut ini. Alat-alat ini tidak hanya berfungsi sebagai komponen penting untuk meningkatkan akurasi bagian tetapi juga sebagai sarana yang efektif untuk memproses geometri lubang internal yang kompleks.

Alat bor adalah instrumen pemotong yang dirancang untuk permesinan lubang, dengan fungsi utama meliputi:

• Permesinan lubang internal: Memperbesar lubang yang ada untuk meningkatkan akurasi dimensi dan kualitas permukaan.
• Perluasan diameter lubang: Meningkatkan diameter lubang sesuai spesifikasi yang dibutuhkan.
• Pemrofilan kontur internal: Memproses geometri internal yang kompleks seperti lubang meruncing dan lubang bertingkat.

Dibandingkan dengan metode permesinan lubang lainnya seperti pengeboran, reaming, dan broaching, pengeboran menonjol karena fleksibilitas dan kemampuan kontrol presisi yang luar biasa. Melalui pemotongan tepi tunggal atau ganda, alat bor dapat mencapai akurasi permesinan tingkat mikron, memenuhi persyaratan toleransi lubang yang ketat hingga standar H7 atau bahkan H6. Alat-alat ini banyak digunakan dalam berbagai mesin perkakas termasuk mesin bor, mesin bubut, dan mesin milling.

Alat bor dikategorikan berdasarkan kuantitas mata potong dan fitur struktural, dengan alat bor tepi tunggal dan tepi ganda menjadi varian yang paling umum.

Alat bor tepi tunggal menyerupai alat putar dalam struktur, hanya menampilkan satu mata potong. Untuk permesinan lubang presisi tinggi, alat bor penyetelan halus biasanya digunakan. Alat-alat ini menggabungkan mekanisme penyetelan presisi yang memungkinkan kontrol yang tepat terhadap diameter pemotongan langsung pada mesin perkakas.

Prinsip kerjanya melibatkan sistem indikator dial presisi yang dikombinasikan dengan mekanisme sekrup halus antara dudukan alat dan kepala bor. Dengan memutar dial, kepala alat bergerak secara linier di sepanjang kunci pemandu, memungkinkan penyesuaian diameter tingkat mikron dengan presisi mencapai 0,001 mm.

Alat bor tepi ganda menampilkan dua mata potong yang diposisikan secara simetris terhadap garis tengah, memungkinkan operasi pemotongan simultan. Konfigurasi ini menyeimbangkan gaya radial selama permesinan, sehingga meningkatkan efisiensi pemotongan. Berdasarkan struktur dudukan alat, alat bor tepi ganda selanjutnya diklasifikasikan menjadi tipe mengambang dan tetap.

• Alat bor mengambang: Terutama digunakan untuk permesinan akhir, alat-alat ini menyerupai reamer dalam struktur dan dapat menghasilkan lubang dengan akurasi dimensi dan hasil akhir permukaan yang tinggi.
• Alat bor tetap: Menampilkan dudukan alat yang kaku dan cocok untuk operasi pengeboran umum.

Alat bor biasanya terdiri dari dua komponen utama: badan alat dan kepala potong. Badan alat berfungsi sebagai struktur utama yang terhubung ke spindel mesin atau dudukan alat, sedangkan kepala potong, yang terbuat dari bahan keras seperti karbida, melakukan permesinan yang sebenarnya berdasarkan persyaratan pemrosesan tertentu.

Pemilihan bahan untuk badan alat mempertimbangkan kekakuan, kekuatan, dan sifat peredam getaran. Bahan umum meliputi:

• Baja paduan: Menawarkan kekuatan dan ketangguhan yang baik untuk aplikasi pengeboran umum.
• Baja tungsten: Memberikan kekakuan dan peredam getaran yang unggul untuk operasi presisi tinggi dan menuntut.
• Komposit serat karbon: Menggabungkan sifat ringan dengan kekakuan tinggi, ideal untuk konstruksi alat bor besar.

Bahan kepala potong secara langsung memengaruhi kinerja alat dan masa pakai. Pilihan umum meliputi:

• Baja kecepatan tinggi (HSS): Menampilkan ketangguhan dan ketahanan aus yang baik untuk pemotongan kecepatan rendah.
• Karbida: Menawarkan kekerasan, ketahanan aus, dan ketahanan panas yang tinggi untuk operasi kecepatan tinggi.
• Keramik: Memberikan kekerasan dan ketahanan aus yang ekstrem untuk aplikasi suhu tinggi dan kecepatan tinggi.
• Boron nitrida kubik (CBN): Memberikan kekerasan ultra-tinggi untuk permesinan baja yang dikeraskan dan paduan tahan panas.
• Berlian: Memiliki kekerasan dan ketahanan aus tertinggi untuk bahan non-ferro dan non-logam.

Alat bor banyak digunakan di hampir semua bidang permesinan mekanis, termasuk:

• Permesinan silinder mesin: Pengeboran presisi tinggi dari lubang silinder mesin memastikan pengoperasian piston yang tepat.
• Permesinan silinder hidrolik: Pengeboran presisi interior silinder hidrolik mempertahankan kinerja penyegelan sistem.
• Permesinan lubang bantalan presisi: Pengeboran lubang bantalan yang akurat menjamin presisi rotasi.
• Permesinan cetakan: Pengeboran presisi tinggi dari rongga cetakan memastikan akurasi dimensi dan kualitas permukaan produk.

Kualitas pengeboran bergantung pada berbagai faktor termasuk kekakuan sistem alat, keseimbangan dinamis, stabilitas benda kerja, geometri alat, parameter pemotongan, sistem spindel mesin, dan metode penjepitan.

Kekakuan sistem alat sangat memengaruhi kualitas pengeboran, terutama untuk permesinan lubang berdiameter kecil, lubang dalam, dan bahan keras, terutama dalam operasi kantilever. Kekakuan yang tidak mencukupi menyebabkan getaran selama pemotongan, yang mengganggu akurasi dan hasil akhir permukaan.

Keseimbangan dinamis mengacu pada distribusi massa yang seragam selama rotasi. Ketidakseimbangan menghasilkan gaya sentrifugal yang menyebabkan getaran, terutama bermasalah dalam operasi kecepatan tinggi. Koreksi penyeimbangan dinamis meningkatkan kualitas permesinan.

Kekakuan benda kerja menentukan ketahanan terhadap deformasi. Komponen kecil, berdinding tipis, atau benda kerja yang dibatasi secara geometris dapat berubah bentuk di bawah gaya pemotongan tanpa penjepitan yang tepat. Meningkatkan kekakuan benda kerja melalui perlengkapan yang sesuai atau titik penyangga tambahan meningkatkan akurasi permesinan.

Geometri alat termasuk sudut garuk, radius hidung, dan konfigurasi pemecah chip memengaruhi gaya pemotongan. Geometri yang berbeda menghasilkan tingkat resistensi yang bervariasi—misalnya, sudut garuk yang lebih besar mengurangi gaya pemotongan tetapi mengurangi kekuatan alat. Pemilihan geometri yang tepat sesuai dengan persyaratan permesinan tertentu.

Parameter pemotongan—kecepatan, laju umpan, dan kedalaman pemotongan—secara signifikan memengaruhi hasil. Kecepatan yang berlebihan mempercepat keausan alat sementara kecepatan yang tidak mencukupi mengurangi efisiensi. Laju umpan yang tidak tepat menyebabkan kelebihan beban alat atau hasil akhir permukaan yang buruk, sementara kedalaman pemotongan yang salah menyebabkan getaran atau memperpanjang waktu permesinan. Optimasi parameter memastikan hasil yang berkualitas.

Karakteristik sistem spindel termasuk kekakuan, kinerja bantalan/gigi, dan kualitas sambungan dudukan alat memengaruhi hasil pengeboran. Kekakuan spindel yang tidak memadai menyebabkan getaran, sementara kinerja bantalan/gigi yang buruk mengurangi akurasi rotasi. Sambungan yang longgar menyebabkan ketidakstabilan alat. Sistem spindel presisi tinggi dan kaku sangat penting.

Metode penjepitan alat secara signifikan memengaruhi kualitas pengeboran. Tinggi pusat alat merupakan faktor penting—tinggi yang salah mengubah sudut garuk dan celah yang efektif, menyebabkan gangguan alat-benda kerja. Saat alat berputar, gesekan berkembang, berpotensi mendorong alat lebih dalam ke dalam benda kerja.

Meningkatkan sudut garuk mengurangi gaya pemotongan dan pembangkitan panas tetapi mengurangi kekuatan tepi potong. Ketika sudut celah berkurang, sudut garuk efektif meningkat, menyebabkan pengikisan alat—terutama bermasalah dalam pengeboran lubang kecil. Penempatan alat yang optimal sedikit di atas tinggi pusat (sementara tetap sedekat mungkin) meningkatkan sudut celah dan kondisi pemotongan.

Selama getaran, ujung alat membelok ke bawah menuju tinggi pusat, mendekati penempatan yang ideal. Penarikan alat sedikit meminimalkan risiko kerusakan benda kerja. Sudut garuk yang lebih kecil menstabilkan tekanan pemotongan, meskipun sudut yang terlalu kecil (mendekati 0°) dapat menyebabkan kegagalan alat—alat bor sudut garuk positif umumnya lebih disukai.

Dalam operasi pengeboran, posisi internal alat membatasi akses cairan pemotongan ke tepi potong, mempersulit pelepasan chip dan mengurangi masa pakai alat. Solusi termasuk alat yang didinginkan secara internal dan sistem cairan pemotongan bertekanan tinggi.

Pemilihan alat bor sangat bergantung pada diameter dan panjang lubang (kedalaman dan tonjolan). Pedoman umum merekomendasikan tonjolan minimal dan ukuran alat praktis maksimum. Pemilihan alat yang tepat, aplikasi, dan penjepitan yang aman meminimalkan defleksi dan getaran.

Selama pemotongan, gaya tangensial dan radial berusaha untuk membelokkan alat dari benda kerja. Defleksi radial mengurangi kedalaman pemotongan dan ketebalan chip, yang berpotensi menyebabkan getaran. Defleksi radial memengaruhi diameter lubang, sedangkan defleksi tangensial memindahkan tepi potong ke bawah dari garis tengah. Pertimbangan pengeboran utama termasuk geometri sisipan, evakuasi chip, dan persyaratan alat.

Sudut utama alat memengaruhi arah/besaran gaya aksial dan radial. Radius hidung dan sudut sangat memengaruhi pengurangan gaya—aturan umum menunjukkan radius hidung sedikit lebih kecil dari kedalaman pemotongan. Untuk putaran internal, geometri sudut garuk positif menghasilkan gaya pemotongan yang lebih rendah daripada alternatif garuk negatif. Bahan gesekan rendah seperti sisipan keramik, sisipan berlapis tipis, atau sisipan tanpa lapisan biasanya menghasilkan gaya pemotongan yang berkurang dan lebih disukai.

Evakuasi chip terbukti sangat penting untuk kinerja dan keselamatan dalam permesinan internal. Chip pendek meningkatkan konsumsi daya, getaran, dan keausan kawah, sementara chip panjang menyebabkan masalah evakuasi. Chip yang ideal berbentuk pendek dan spiral, memfasilitasi pelepasan dengan tekanan tepi potong minimal.

Gaya sentrifugal mendorong chip keluar, meskipun mereka sering tetap berada di dalam lubang, yang berpotensi merusak benda kerja dan alat saat ditekan ke permukaan yang dikerjakan. Meningkatkan evakuasi chip melibatkan aplikasi cairan pemotongan internal atau udara terkompresi melalui saluran spindel. Pengeboran belakang membantu mengarahkan chip menjauh dari tepi potong. Kecepatan pemotongan yang dikurangi dan kepala potong yang lebih kecil memaksimalkan ruang celah chip.

Pemilihan alat permesinan internal mengikuti prinsip-prinsip ini:

• Pilih diameter batang bor terbesar yang memungkinkan sambil mempertahankan celah chip yang memadai.
• Pastikan kompatibilitas dengan parameter pemotongan dan pembentukan chip untuk evakuasi yang lancar.
• Minimalkan panjang tonjolan—panjang penjepitan harus melebihi tiga kali diameter batang.
• Pilih sudut utama yang melebihi 75°, sebaiknya mendekati 90°, untuk mengarahkan gaya di sepanjang sumbu batang.
• Pilih geometri sudut garuk positif untuk meminimalkan defleksi.
• Gunakan radius hidung yang lebih kecil dari kedalaman pemotongan.
• Hindari getaran dari keterlibatan yang tidak mencukupi (didominasi gesekan) atau keterlibatan yang berlebihan (kedalaman/umpan yang besar).
• Preferensikan sisipan keramik atau berlapis tipis/tanpa lapisan untuk mengurangi gaya pemotongan, terutama dengan rasio panjang-terhadap-diameter yang tinggi.
• Geometri pemecah chip terbuka umumnya menguntungkan operasi pengeboran.
• Sisipan berkekuatan tinggi mungkin diperlukan untuk masalah pengepakan chip atau getaran—jalur alat yang dimodifikasi dapat meningkatkan pembentukan chip.