Setiap programmer CNC pada akhirnya menghadapi pertanyaan sederhana dengan konsekuensi yang kompleks. Saat merancang atau mengerjakan sebuah kantung, rongga, atau fitur berundak, sudut bagian dalam tempat dua dinding bertemu harus bertransisi. Ada dua solusi umum: talang, yang merupakan permukaan bersudut datar yang menghubungkan dinding, atau fillet, yang merupakan radius melengkung. Pilihan ini tidak hanya mempengaruhi penampilan bagian-bagian atau distribusi tegangan, namun secara langsung berdampak pada berapa lama alat pemotong dapat bertahan. Memahami transisi internal mana yang memperpanjang umur pahat dapat menghemat ribuan dolar dalam karbida dan mengurangi penggantian pahat yang tidak direncanakan.
Untuk menjawab pertanyaan ini, pertimbangkan apa yang terjadi ketika end mill memasuki sudut internal. Sudut tajam sembilan puluh derajat memaksa alat berubah arah secara tiba-tiba. Sudut pengikatan alat pemotong meningkat secara tiba-tiba, sering kali membungkus lebih dari sembilan puluh derajat di sekitar pemotong. Keterlibatan yang tiba-tiba ini menimbulkan beban kejut. Alat ini berubah dari potongan yang stabil menjadi potongan yang berat dan terbungkus dalam waktu sepersekian detik. Chipping dan rekahan mikro paling sering terjadi pada entri sudut ini. Sudut yang dilubangi atau difillet akan menyebarkan ikatan tersebut pada busur yang lebih panjang, sehingga mengurangi gaya puncak.
Namun, chamfer dan fillet berperilaku berbeda dalam kondisi yang sama. Fillet, atau radius, menciptakan transisi lengkung yang mulus. Ketika end mill mengikuti jalur pahat yang diprogram di sekitar sudut internal yang difillet, sudut kontak berubah secara bertahap. Alat ini tidak pernah mengalami peningkatan keterlibatan radial secara tiba-tiba. Sistem CAM modern bahkan dapat menerapkan pembulatan sudut pada jalur pahat itu sendiri, sehingga memperlambat laju pengumpanan di sudut agar sesuai dengan peningkatan kontak pemotong. Keterlibatan yang mulus dan dapat diprediksi ini membuat fillet sangat ramah terhadap kehidupan alat. Pengujian telah menunjukkan bahwa fillet internal berukuran 0,030 inci dapat menggandakan masa pakai pahat dibandingkan dengan sudut tajam pada material yang sama, terutama pada baja yang diperkeras dan titanium.
Sebaliknya, talang adalah permukaan datar dengan sudut tipikal empat puluh lima derajat. Dari sudut pandang pemesinan, sudut internal yang dilubangi menimbulkan tantangan berbeda. Permukaan talang bukanlah kurva kontinu mulus melainkan bidang datar yang bertemu dengan dua dinding. Pabrik akhir yang bergerak di sepanjang dinding akan menghadapi talang karena perubahan arah pemotongan secara tiba-tiba. Pahat mungkin harus memanjat permukaan talang, sehingga mengubah pengikatan aksial. Untuk ball end mill atau chamfer cutter yang dirancang khusus untuk geometri ini, transisi dapat diatur. Namun untuk end mill persegi standar yang mengerjakan saku dengan sudut yang dilubangi, pahat tersebut masih mengalami perubahan mendadak pada area kontak. Beban chip melonjak sebentar sebelum menetap.
Keunggulan chamfer adalah kemampuannya untuk diproduksi dengan alat yang sama dengan yang mengerjakan dinding. Seorang programmer dapat menggunakan end mill standar untuk memotong sudut yang dilubangi hanya dengan memprogram gerakan garis lurus melintasi sudut, bukan busur melingkar. Hal ini menghilangkan kebutuhan akan penyelesaian akhir yang terpisah dengan alat yang lebih kecil. Sebaliknya, sudut bagian dalam yang difillet sering kali memerlukan end mill berdiameter lebih kecil untuk membersihkan sisa material setelah dihaluskan dengan alat yang lebih besar. Penggantian pahat tambahan dan waktu pemesinan tambahan dapat mengimbangi manfaat umur pahat.
Jadi transisi internal manakah yang benar-benar memperpanjang umur alat? Jawabannya bergantung pada strategi pemesinan dan jenis alat yang digunakan. Untuk bagian tertentu yang dikerjakan dengan penggilingan ujung tunggal dengan diameter yang sama, fillet memberikan umur pahat yang lebih lama dibandingkan talang. Kurva pengikatan yang mulus mengurangi gaya pemotongan puncak dan menghilangkan beban kejut. Data dari permesinan dirgantara dan medis menunjukkan bahwa fillet dengan jari-jari setidaknya dua puluh persen dari diameter pemotong mengurangi keausan pahat sebesar tiga puluh hingga empat puluh persen dibandingkan dengan sudut tajam. Chamfer masih mengalami peningkatan pada sudut tajam, namun peningkatannya kurang dramatis karena pengikatan masih berubah secara tiba-tiba pada tepi chamfer.
Namun, kehidupan alat di dunia nyata harus memperhitungkan keseluruhan proses. Jika penambahan fillet memerlukan peralihan ke pahat yang lebih kecil untuk menyelesaikan sudutnya, pahat yang lebih kecil akan memiliki umur yang lebih pendek karena kekakuannya yang lebih rendah. Dalam skenario tersebut, chamfer yang dapat dikerjakan dengan alat yang lebih besar sebenarnya dapat menghasilkan umur alat yang lebih panjang secara keseluruhan dan biaya yang lebih rendah. Titik impas terjadi ketika radius fillet melebihi dua puluh lima persen diameter roughing cutter. Pada ukuran tersebut, fillet memaksa pengurangan diameter pahat. Chamfer tidak mempunyai batasan seperti itu karena chamfer ditentukan oleh sudut, bukan radius.
Jenis material juga mempengaruhi keputusan. Pada material lunak seperti aluminium, beban kejut dari sudut tajam atau talang tidak terlalu merusak. Fillet masih membantu tetapi perbedaannya kecil. Pada material keras di atas 45 HRC dan pada paduan tahan panas seperti Inconel, perbedaan beban kejut sangat besar. Sudut bagian dalam yang difillet dapat mencegah tepi terkelupas yang dapat merusak alat di setiap beberapa bagian. Toko-toko yang mengolah baja yang diperkeras melaporkan bahwa mengubah sudut dalam yang tajam menjadi fillet mengurangi konsumsi akhir pabrik hingga setengahnya.
Faktor lainnya adalah pemesinan multi sumbu. Pada mesin lima sumbu, pemrogram dapat memiringkan alat untuk mempertahankan keterlibatan yang konstan bahkan pada sudut yang miring. Itu mengubah persamaan. Namun untuk pekerjaan tiga sumbu standar, fillet tetap menjadi pilihan yang lebih aman untuk masa pakai alat.
Aturan praktis telah muncul dari pengalaman di pabrik. Untuk sudut dalam dimana pahat akan melewati berulang kali, tentukan radius fillet tidak lebih kecil dari tiga puluh persen diameter pemotong roughing. Hal ini memungkinkan penggunaan alat yang sama untuk pengerjaan kasar dan penyelesaian akhir sambil tetap melindungi tepi tajam. Jika desain bagian tidak memungkinkan fillet, talang adalah pilihan kedua yang masuk akal, jauh lebih baik daripada sudut tajam. Hindari sudut dalam yang tajam bila memungkinkan. Ini adalah cara tercepat untuk mengubah pabrik akhir baru menjadi calon tempat sampah. Penghematan beberapa detik dalam pemrograman atau kesederhanaan desain kecil tidak pernah sebanding dengan kerugian akibat kegagalan alat yang terlalu dini. Pilih fillet untuk masa pakai alat, talang untuk kesederhanaan, dan sudut tajam hanya jika benar-benar dipaksakan.
