MESIN CNC (computer
numerical control)
Mesin
perkakas merupakan suatu alat yang berfungsi memotong atau piranti pengolahan
lain dan part. Jadi, yang dimaksud dengan mesin perkakas adalah suatu alat atau
mesin dimana energi yang diberikan, kemudian dipergunakan untuk mendeformasikan
dan memotong material ke dalam bentuk dan ukuran produk atau benda kerja sesuai
dengan kehendak. Manakala mesin perkakas sedang melakukan pemakanan, program
instruksi dapat diubah untuk memproses suatu pekerjaan baru. Ketelitian
adalah kegiatan menganalisis atau mengolah data secara sistematis untuk
mencapai kesalahan yang relatif terhadap suatu acuan. Sedangkan ketepatan
adalah kemampuan yang dicapai untuk memenuhi besar atau kecilnya suatu target
dengan cara mengulangi hal yang sama. Dan semua itu harus terdapat pada
kualitas kerja dari mesin tersebut agar dapat tercapai suatu standart.
Syarat-syarat
umum yang harus dipenuhi oleh mesin perkakas adalah:
a. Kebutuhan akan daya kerja
b. Efisiensi yang tinggi baik secara teknis maupun
ekonomis.
c. Performance
d. Kualitas kerja
e. Kekakuan static dan dinamic
f. Deformasi mekanis yang mungkin terjadi
g. Gaya-gaya yang terjadi pada saat operasi.
Numerical
Control / NC (berarti "kontrol
numerik") merupakan sistem otomatisasi Mesin perkakas
yang dioperasikan oleh perintah yang diprogram secara abstark dan disimpan dimedia penyimpanan,
hal ini berlawanan dengan kebiasaan sebelumnya dimana mesin perkakas biasanya
dikontrol dengan putaran tangan atau otomatisasi sederhana menggunakan cam. Kata NC sendiri adalah singkatan
dalam Bahasa inggris dari kata Numerical
Control yang artinya Kontrol Numerik. Mesin NC pertama diciptakan
pertama kali pada tahun 40-an dan 50-an, dengan memodifikasi Mesin perkakas
biasa. Dalam hal ini Mesin perkakas biasa ditambahkan dengan motor yang akan
menggerakan pengontrol mengikuti titik-titik yang dimasukan kedalam sistem oleh
perekam kertas. Mesin perpaduan antara servo motor dan mekanis ini segera
digantikan dengan sistem analog
dan kemudian komputer
digital,
menciptakan Mesin perkakas modern yang disebut Mesin CNC (Computer Numerical Control) yang
dikemudian hari telah merevolusi proses desain. Saat ini mesin CNC mempunyai
hubungan yang sangat erat dengan program CAD. Mesin-mesin
CNC dibangun untuk menjawab tantangan di dunia manufaktur modern. Dengan mesin
CNC, ketelitian suatu produk dapat dijamin hingga 1/100 mm lebih, pengerjaan
produk masal dengan hasil yang sama persis dan waktu permesinan yang cepat.
NC/CNC terdiri dari 3 bagian utama :
1. Kontrol
Numerik atau Pengaturan Numerik
Kontrol numerik atau pengaturan numerik (numerical control: NC) adalah istilah
yang digunakan untuk menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi
lainnya berupa program otomasi dimana tindakan mekanik dari suatu alat-alat
permesinan atau peralatan lain dikendalikan oleh suatu program yang berisi data
kode angka. Data alphanumerical menghadirkan suatu instruksi pekerjaan untuk
mengoperasikan mesin tersebut.
Numeric Control (NC) adalah suatu kendali mesin atas dasar informasi digital,
ini diperkenalkan di area pabrikasi. NC adalah bermanfaat untuk produksi rendah
dan medium yang memvariasikan produksi item, di mana bentuk, dimensi, rute
proses, dan pengerjaan dengan mesin bervariasi.
Istilah computer numerical control (CNC) digunakan bila sistem kontrol memakai
komputer internal. Komputer internal memungkinkan penyimpanan program tambahan,
penyuntingan program, penjalanan program dari memori, diagnostik kontrol dan
pemeriksaan mesin, pekerjaan rutin-rutin dan khusus, dan kemampuan melakukan
perubahan skala inci/ metrik/ absolut.
Pembuatan
komponen dengan CNC memerlukan akses langsung ke mesin dan instalasi komputer
agar memperoleh pengalaman praktis yang amat diperlukan. Dalam menggunakan
piranti dan jenis mesin tertentu, seperti mengoperasikan mesin-mesin turning,
milling dan drilling harus memahami bahasa serta teknik pemrograman memerlukan
instruksi.
2. Sistem
Pengoperasian Mesin
Kode data diubah untuk satu rangkaian perintah, yang mana servo mekanisme,
seperti suatu pijakan motor yang berputar sesuai jumlah yang telah ditetapkan,
memperbaiki dengan masing-masing mengemudi dari suatu meja pekerjaan dan suatu
alat untuk melaksanakan suatu pengerjaan dengan mesin dan gerakan yang
ditetapkan oleh suatu sistem pengulangan tertutup atau terbuka.
Sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah menggunakan sistem operasi CNC
sehingga diperlukan pengenalan kode data untuk menjalankan satu rangkaian
perintah. Adapun contoh dari sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah:
Fungsi G
G00 Pengaturan posisi dengan gerak cepat yang mempunyai kemungkinan gerakan
yang terjadi berupa eretan yang bergerak dalam arah x, y, z, dan x dan z
G01 Interpolasi linier adalah mendapatkan harga antara yang terletak pada garis
lurus. Kemungkinan gerakan yang terjadi yaitu pembubutan dalam arah z atau
memanjang, arah x atau melintang, arah x dan z atau membubutan tirus.
G02 Interpolasi melingkar dengan arah kekanan
G03 Interpolasi melintang atau melingkar arah kekiri
G04 Waktu tinggal diam (istirahat dalam detik)
G20-G21 Nilai masukan ditetapkan dalam satuan milimeter atau inchi
G24 Pemrograman radius
G25 Pemanggilan sub program
G27 Perintah melompat / melewati blok
G28 Kembali ketitik acuan
G33 Pemotongan ulir
G41-G42 Pemotongan benda kerja sesuai dengan kompensasi pada permukaan benda
kerja.
G64 Mematikan motor/ mematikan arus listrik
G84 Siklus pembubutan memanjang
G88 Siklus pembubutan melintang
Fungsi M
M00 Menghentikan program, yang dilakukan di pertengahan program. Operator harus
siap kembali
M03-M04 Start spindel searah jarum jam
M05 Spindel stop
M06 Penghitungan panjang pahat
M09 Memulai atau pembatalan putaran pemotongan
M17 Memulai atau membatalkan spindel dan cairan memotong
M19 Memutar atau membatalkan spindel untuk mengorientasikan posisi.
M30 Mengakhiri program, memutar kembali atau memberhentikan mesin.
M99 Parameter lingkaran
3. Jenis Mesin Perkakas NC
Mesin perkakas NC meliputi mesin dengan operasi tujuan tunggal. Dan yang akan
kami ceritakan disini adalah mesin perkakas NC untuk mesin bubut (CNC Turning).
Prinsip kerja NC/CNC secara sederhana dapat diuraikan
sebagai berikut :
- Programer
membuat program CNC sesuai produk yang akan dibuat dengan cara pengetikan
langsung pada mesin CNC maupun dibuat pada komputer dengan software
pemrogaman CNC.
- Program
CNC tersebut, lebih dikenal sebagai G-Code, seterusnya dikirim dan
dieksekusi oleh prosesor pada mesin CNC menghasilkan pengaturan motor
servo pada mesin untuk menggerakan perkakas yang bergerak melakukan proses
permesinan hingga menghasilkan produk sesuai program.
a. Prinsip Kerja CNC Turning
Benda kerja dipegang oleh pencekam yang dipasang diujung poros utama (spindel).
Dengan memutar lengan pengatur, yang terdapat pada kepala tetap, putaran
spindel (n) dapat dipilih. Harga putaran spindel umumnya dibuat bertingkat,
dengan aturan yang telah distandarkan, misalnya 630, 710, 800, 900, 1000, 1120,
1400, 1600, 1800, dan 2000 rpm. Kecepatan putaran spindel tidak lagi bertingkat
melainkan berkesinambungan (kontinue). Pahat dipasangkan pada dudukan pahat dan
kedalaman potong (a) diatur dengan menggeserkan peluncur silang melalui roda
pemutar dan gerak makannya diatur dengan lengan pengatur pada rumah roda gigi.
Gerak makan (f) yang tersedia pada mesin bubut bermacam-macam dan menurut
tingkatan yang telah distandarkan, misalnya: …….., 0.1, 0.112, 0.125, 0.14,
0.16, …… (mm/(r)).
Bubut merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan
dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan
secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar
dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat
disebut gerak umpan (feeding). Memutar memerlukan two-axis, kendali alur
berlanjut, yang manapun untuk menghasilkan suatu ilmu ukur silindris
lurus/langsung atau untuk menciptakan suatu profil.
Bedanya dengan Mesin perkakas NC adalah meliputi mesin dengan operasi tujuan
tunggal, yang memberikan informasi kuantitatif seperti pengerjaan dengan mesin
operasi yang disajikan oleh suatu komputer kendali dengan program database
berupa kode data yang diubah untuk satu rangkaian perintah yang menyimpan
instruksi secara langsung untuk mengendalikan alat-alat bermesin CNC (Computer
Numerical Control).
b. Bagian-Bagian Mesin CNC Turning
Bagian dari mesin CNC Turning tidak jauh berbeda dengan yang berada pada mesin
bubut konvensional yaitu sebagai berikut:
Unit Kontrol berupa panel pengontrolan
yang berisi tombol-tombol perintah untuk menjelaskan kontrol gerakan mesin dan
berbagai fungsi lainnya yang menggunakan instruksi oleh sistem kontrol
elektronika.
Kepala Tetap berupa roda-roda gigi
transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindelØ
Poros utama (spindel) berupa tempat
kedudukan pencekam untuk berdirinya benda kerja.Ø
Ø Eretan utama (appron) akan bergerak
sepanjang meja sambil membawa eretan lintang (cross slide) dan eretan atas
(upper cross slide) dan dudukan pahat.
Eretan Melintang yang menggerakan pahat
arah melintang.Ø
Eretan Memanjang yang menggerakan pahat
arah vertikal.Ø
Kepala Lepas, sejajar kepala tetap untuk
membantu pergerakan spindel dalam memegang benda kerja.Ø
4. Keuntungan dan Kerugian
Faktor-faktor yang menyebabkan mesin perkakas NC jenis CNC Turning ini lebih menguntungkan
adalah sebagai berikut:
a. Laju produksi cepat.
b. Keakuratan pada lebih besar dan repeatabilas.
c. Menurunkan tingkat tarip sisa (pemborosan komponen).
d. Mengurangi kebutuhan pemeriksaan.
e. Tidak banyak memakan tempat/ ruangan
f. Level keterampilan yang dibutuhan operator dikurangi
Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan oleh mesin
perkakas NC jenis CNC Turning ini adalah sebagai berikut:
a. Pengerjaan komponen dengan mesin yang
mudah menjadi sulit karena menggunakan format yang rumit.
b. Modal yang ditanamkan mengalami peningkatan.
c. Peralatan sederhana tetap diperlukan
d. Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk memprogram peralatan NC.