KONSEP DASAR SISTEM MANUFAKTURING

Revolusi Industri :

• mesin produksi sederhana dan mekanisasi : 1770

• Mass production : waktu prod dan produk lbh cepat. Produk unik

• Kontrol otomatis : mengatur urut-urutan proses

• Numerical control : 1952. Era baru dalam otomasi.

• CNC utk mesin tools: mikro komputer sebagai bagian integral kabinet pengontrol.

• Robot industri, simultan dengan CNC. Robot komersial pertama : 1961

KONSEP DASAR SISTEM MANUFAKTURING (lanjutan)

• FMS dan CAD/CAM

FMS : fasilitas termasuk sel manufakturing, setiap sel dilengkapi dengan satu robot yang melayani beberapa mesin CNC dan penanganan bahan otomasi dihub. dgn sebuah komputer pusat.

Era baru otomasi : distimulasi komputer digital

Sistem manufaktur bisa dalam bentuk:

• peralatan kecil yg berdiri sendiri (robot, mesin CNC).

• Sistem komprehensif dgn sel manufakturing dan FMS yg terdiri dari banyak sistem yg berdiri sendiri

KONSEP DASAR SISTEM MANUFAKTURING (lanjutan)

• Kontrol : komputer atau kontroller yg berbasis tek digital

• Kontroller digital : menerima data dlm bentuk program dan dapat memprosesnya dan menyediakan signal utk menggerakkan drive yg mana, aksis yg mana atau konveyor penanganan bhn yg mana ?

• Sist yg berdiri sendiri atau sel manufakturing sederhana : data input mendefinisikan posisi perpindahan, kecepatan, tipe gerakan, dst.

• Sel manufakturing kompleks : kep didasarkan pd signal umpan balik.

Perpindahan komponen menggunakan conveyor ke sel manufakturing berikutnya diarahkan oleh komputer

Dasar Kontrol Numerik

• NC : pengontrolan mesin menggunakan program yg disiapkan

• NC (EIA) : sistem dimana aksi dikontrol melalui penyisipan langsung data numerik ke beberapa produk, sistem hrs langsung menginterpretasikan paling tdk sebagian data

• Part program : data numerik dibutuhkan untuk memprod part dan disimpan di punch tape

diatur dlm bentuk blok-blok informasi, setiap blok memuat data numerik yg dibutuhkan

• Perpindahan punched tape : utk memproses satu segmen bhn kerja

• Inf dimensional (panjang, lebar, radius) dan bentuk kontor (grs lurus, lingkaran, dll) diambil dr gbr teknik

Dasar Kontrol Numerik (lanjutan)

• Cutting speed, feedrate dan fungsi pembantu (coolant off atau on, arah spindle, penjepit, perubahan roda, dst) diprogram berdasarkan permukaan jadi dan kebutuhan toleransi yg diharapkan

• NC vs mesin konvensional:Sistem NC menggantikan operator

• Part programmer : memp pengetahuan dan pengalaman dlm tekni mesin

• Part program ditulis secara manual atau dgn bahasa berbantuan komputer, spt APT.

• Program ditembak ke tape menggunakan alat pembuat lobang spt teletype atau dgn bantuan komputer.

Dasar Kontrol Numerik (lanjutan)

• Dimensi part dlm part program : integer

•Setiap unit berhub dgn resolusi posisi aksis pergerakan dan direpresentasikan dlm BLU (Basic Length Unit)

• BLU : ukuran pertambahan atau bobot bit!, dan berhub dgn akurasi sistem NC

• Perintah posisi dlm NC = jarak aktual dibagi BLU

• Sistem NC : setiap aksis digerakkan oleh alat penggerak terpisah (menggantikan handwheel).

• Alat penggerak : dc motor, hydraulic actuator atau stepping motor.

Dasar pemilihan : kebutuhan tenaga mesin.

Dasar Kontrol Numerik (Lanjutan)

•Pergerakan aksis utama : x, y z

y

x

z

+

+

+

Dasar Kontrol Numerik (lanjutan)

Drilling : lathe:

z

x yz

x

Milling:

z

yx

Dasar Kontrol Numerik (lanjutan)

Aksis tambahan : U, V dan W

• NC memuat MCU (Machine Control Unit)

• MCU : membaca dan mengkodekan part program

• Kode part program : instruksi ke control loop

• MCU : Data Processing Unit (DPU) dan Control Loops Unit (CLU)

• Fungsi DPU : mengkodekan data yg diterima dr tape, memprose dan menyediakannya bagi CLU

• CLU memberikan signal bhw segmen sblmnya sdh diselesaikan dan DPU dpt membaca blok program baru.

Dasar Kontrol Numerik (lanjutan)• DPU paling tdk terdiri dr fungsi :

• Alat input, spt pembaca punched-tape

• Sirkuti pembaca dan logika pemeriksaan paritas

• Pengkodean sirkuit utk mendistribusikan data diantara kontrol aksis

• Interpolator, yg mensuplai perintah kecepatan antara titik berurutan yg diambil dr gambar

• CLU terdiri dari sirkuit:

• Loop kontrol posisi utk semua aksis

• Loop kontrol kecepatan

• Sirkuit perlambatan dan pengambilan umpan balik

• Kontrol fungsi tambahan

Keunggulan sistem NC

• Fleksibilitas penuh

• ketelitian tinggi

• Waktu proses lebih singkat

• Dimensi bentuk (kontor) pemotongan bisa lebih banyak

• Penyesuaian mesin mudah, membutuhkan wkt lbh singkat dibanding metode permesinan lainnya

• Tdk membutuhkan operator keahlian tinggi dan berpengalaman

• Operator memp waktu luang

Kelemahan sistem NC :

• Investasi awal tinggi

• Pemeliharaan yg lebih kompleks; teknisi pemeliharaan spesial dibutuhkan

• Paart programmer dgn keahlian tinggi dan terlatih dgn tepat dibutuhkan

Klasifikasi Sistem NC berdasarkan :

1. Tpe mesin : point-to-point vs Contouring

2. Struktur kontroller : hardware-base NC vs CNC

3. Metode pemrograman : pertambahan vs absolut

4. Tipe loop kontrol : loop terbuka vs loop tertutup

Point-to-Point (PTP)

• Contoh sederhana : mesin drilling

• Operasi:

Bahan kerja dipindahkan menuju cutting tool sampai mencapai posisi numerik yg ditetapkan.

Cutting tool melaksanakan operasi yg diperintahkan dgn aksis diam.

Sampai tugas diselesaikan, bahan kerja berpindah ke titik berikutnya dan siklus diulangi.

• Sistem hanya membutuhkan penghitung posisi utk mengontrol posisi akhir tool sampai mencapai titik yg akan dilubangi.

• Jalur dr titik awal sampai posisi akhir tdk dikontrol

Point-to-Point (PTP) (lanjutan)

• Data utk setiap posisi yg diinginkan diberikan dalam nilai koordinat dan resolusi tgt pd sistem BLU

• Contoh : meja XY mesin drilling akan dipindahkan dari titik (1,1) ke titik (6,3) dengan dimensi dlm in. Setiap aksis dpt dipindahkan dgn ekcepatan tetap 30 in/min. Tentukan waktu perjalanan dari titik awal ke titik akhir!

• Solusi :

Waktu perjalanan aksis X : detik

Waktu perjalanan aksis Y : detik

Krn aksis dpt digerakkan scr simultan, mk wkt perjalanan meja adalah wkt terlama, yaitu 10 detik

1030

6016

430

6013

Sistem Kontoring

• Contoh : mesin milling

• Semua aksis dpt bergerak scr simultan dgn kecepatan yg berbeda.

• Ketika arah nonlinear dibutuhkan, kecepatan aksial berubah, bahkan dlm segmen.

• Posisi cutting tool pd akhir setiap segmen bersama dgn rasio antara kecepatan aksial menentukan kontor yg diinginkan, dan pd wkt yg bersamaan, umpan resultan jg mempengaruhi penyelesaian permukaan.

• Kesalahan kecepatan pd satu aksis akan menyebabkan kesalahan posisi jalur pemotong, krn itu sistem hrs memuat loop kontrol posisi kontinu sbg tambahan thd penghitung posisi.

Sistem kontoring (lanjutan)

• Setiap pergerakan aksis dilengkapi dgn loop posisi dan penghitung terpisah

• Informasi dimensi untuk setiap aksis diberikan scr terpisah dan diumpan melalui DPU ke penghitung posisi yg sesuai

• Feedrate (laju umpan) terprogram oleh akrenanya adalah kontor dan hrs diproses oleh DPU dgn tujuan utk menyediakan perintah kecepatan yg tepat utk setiap aksis.hal ini dilakukan oleh interpolator.

• Fungsi interpolator : utk mendapatkan titik tengah yg diambil dr gambar.

• Ada 3 interpolator : linear, sirkular dan parabolik. Yg paling umum adalah linear dan parabolik

NC dan CNC

• NC menggunakan perangakt keras elektronik yg berdasarkan tek sirkuit digital.

• CNC : menggunakan minikomputer atau mikrokomputer utk mengontrol peralatan mesin dan emnghapuskan (jika mungkin) sirkuit perangkat keras tambahan dlm kabinet pengontrol.

• Kontrol digital dlm sistem NC berbasis perangkat keras menggunakan voltage pulses, dimana setiap pulse menyebabkan gerakan 1 BLU aksis yg sesuai:

Pulse BLU

• Pulse ini menggerakkan stepping motor dlm kontrol loop terbuka, atau dc servomotor dlm kontrol loop tertutup.

• Jlh pulse yg ditransmisikan pd setiap aksis = pergerakan per+ yg dibutuhkan, dan frek menunjukkan kecepatan aksis

NC dan CNC (lanjutan)

• Komputer : inf diatur, dimanipulasi dan disimpan dlm bentuk kata biner

• Setiap kata terdiri dr sejumlah bit tetap : 8-bit, 16-bit, dst.

• CNC : setiap bit merepresentasikan 1 BLU

Bit BLU

• Kata 16-bit = 216 = 65,536 posisi aksial berbeda (termasuk nol).

Jika resolusi sistem BLU = 0.001 mm, mk angka itu menunjukkan gerakan sampai 65.536 mm

• sistem CNC : Bit Pulse BLU

NC dan CNC (lanjutan)• NC : punched tape maju satu blok demi satu blok dan dibaca

setiap pemotongan satu segmen selesai.

• CNC : punched tape dibaca sekaligus di awal (sebelum produksi dilakukan) dan disimpan dalam memori komputer)

Sistem pertambahan dan absolut

• Sistem pertambahan : titi referensi utk instruksi berikutnya adalah titik terakhir operasi sebelumnya.

• Sistem pertambahan : metode pemrograman dan alat umpan balik ada dalam bentuk pertambahan

Sistem pertambahan

300

500

700

1000

1300

0

X

Y

12 3

45

Sistem pertambahan (Lanjutan)

1: X + 500 4 : X - 300

2 : X + 200 5 : X - 700

3 : X + 600 0 : X - 300

Sistem Absolut

• Semua perintah perpindahan : satu titik referensi, titik awal dan disebut dgn titik nol

• Titik awal bisa di luar bahan kerja atau di pojok bahan

• Perintah posisi : jarak absolut dari titik nol

Sistem absolut

• Titik nol : floating atau titik tetap

• Titik floating nol : memungkinkan operator, dgn menekan tombol, memilih scr sembarang titik di antara meja peralatan mesin sbg titik nol

Memungkinkan operator dgn cepat meletakkan fixture dimana saja di meja mesin NC

• Sistem absolut : absolut murni dan sistem pemrograman absolut

• Absolut murni : dimensi pemrograman dan signal umpan balik merujuk ke satu titik, shg membutuhkan alat umpan balik yg menghasilkan inf dlm bentuk absolut (multichannel digital encoder)

Sistem absolut (lanjutan)

• Alat itu mahal, oleh krn itu absolut murni digunakan terutama utk meja berputar yg membutuhkan kontrol posisi yg tepat.

• Sist pemrograman absolut : tdk dilengkapi dgn peralatan umpan balik absolut ttp dgn alat pengukuran pertambahan

• Keunggulan sistem absolut vs sist pertmbahan :

dlm kasus interupsi yg memaksa operator menghentikan mesin. Dlm sist absolut, cutting tool scr otomatis kembali ke posisi sebelum interupsi. Dlm sistem pertambahan, setiap interupsi terjadi, operator hrs menjalankan ulang part program dan keseluruhan operasi akan diulang.

Kemudahan mengubah data dimensi kapanpun dibutuhkan

Keunggulan sist pertambahan vs sist absolut :

• Jk pemrograman manual digunakan, pemeriksaan part program mudah

• Kinerja sist inkremental dapat diperiksa menggunakan tape loop tertutup.

• Pemrograman mirror-image difasilitasi dgn sistem pertambahan.

Sistem Loop Terbuka

• Kontrol loop terbuka : tdk ada umpan balik, aksi kontroller tdk memp inf ttg pengaruh signal yg memproduksi.

• Tipe digital dan menggunakan stepping motor untuk menggerakkan slide.

• Stepping motor : cara sederhana mengkonversi pulsa elektrik ke perpindahan proporsional

• Krn tdk ada umpan balik dari posisi slide, akurasi sistem hanya merupakan fungsi kemampuan motor berjalan melalui sejumlah tahapan yang tepat sesuai dengan input

Sistem Loop Terbuka (Lanjutan)

Input pulsaStepping motorroda

meja

sekrup

Kontrol loop tertutup

• Mengukur posisi aktual dan kecepatan aksis melalui pembandingan dengan referensi yg diinginkan

• Perbedaan antara aktual dengan nilai yang diinginkan adalah kesalahan

• Kontrol : menghilangkan atau mengurangi ke minimum kesalahan, yang disebut sistem sebagai tipe umpan balik negatif

Input pulsa +compa- rator DAC

meja

sekrup

kesalahan

Dc motor roda

Kontrol loop tertutup (lanjutan)

• Input dan signal umpan balik : urut-urutan pulse• 1 pulses 1 BLU• Pembandign digital menghubungkan 2 urutan dan memberikan

signal yg merepresentasikan kesalahan posisi sistem menggunakan digital-to-analog converter (DAC) yg akan digunakan untuk menggerakkan dc motor

• Alat umpan balik, yg merupakan encoder inkremental, dipasang di ujung lain sekrup dan memberikan output pulsa

• Enkoder inkermental terdiri dari disk berputar yg dibagi ke dalam 2 segmen

• Fotosel dan lampu diletakkan pada kedua sisi disk• Ketika disk berputar, setiap perubahan pada intensitas cahaya

jatuh pada fotosel dan menghasilkan pulsa output• Laju pulsa per menit proporsional dengan revolusi per menit

sekrup

Kontrol loop tertutup (lanjutan)Contoh (1) : sebuah stepping motor dgn 200 langkah per revolusi

dipasang diujung sekrup mesin milling. Pitch sekrup adalah 0.1 in.

a. Berapa BLU sistem?

b. Jika motor menerima frekuensi pulsa 2000 per detik (pps), berapa kecepatan linier dlm in/men?

Solusi :

a. BLU = 0.1/200 = 0.0005 in

b. V = 2000 x 0.0005 x 60 = 60 in/men

Kontrol loop tertutup (lanjutan)

Contoh (2) : dc servomotor dihubungkan secara langsung ke sekrup yang menggerakkan meja dan peralatan mesin NC. Encoder digital, yang memancarkan 500 pulsa per revolusi, dipasang di ujung lain sekrup. Jika pitch sekrup 5 mm dan motor berputar 600 rpm, hitunglah:

a. Kecepatan linier meja?

b. BLU sistem NC

c. Frekuensi pulsa yang ditransmisikan oleh encoder

Jawab :

a. V = 600 x 5 = 3000 mm/men = 3 m/men

b. BLU = 5/500 = 0.01 mm

Kontrol loop tertutup (lanjutan)c. F = (3000/60)/0.01 = 5000 pps

• Karakteristik utama stepping motor : kecepatan maksimum tergantung distorsi yang dimuat. Semakin tinggi torsi, semakin kecil frekuensi maksimum yang diinginkan.

• Stepping motor tdk dapat digunakan ke mesin dengan pemuatan torsi bervariasi, krn variasi torsi menyebabkan motor hilang langkah.

Punched Tape

• Alat penyimpanan part program : punched tape, magnetic tape, floppy disk, memory komputer di CNC, dll

• Tape : kertas/plastik• Ada maks 8 lubang dalam setiap baris• Setiap baris lubang merepresentasikan digit desimal tanda-

tanda aljabar, atau huruf dan disebut sebagai karakter• Satu set karakter : satu kata• Instruksi dan data disusun dalam bentuk blok• Setiap blok memuat instruksi yg dibutuhkan utk perpindahan

mesin spesifik• Setiap blok diakhiri dgn kode End-of-Block (EB) khusus• Informasi dlm blok dilubangi dlm format khusus• Ada 3 format : tab berurutan, alamat kata dan blok tetap

• Format tab berurutan : setiap kata dlm blok (kecuali yg terakhir) diakhiri dgn kode tab spesial

Dengan menghit jlh kode tab, kontrol dpt mengidentifikasi kata spesifik dlm blok

• Alamat kata : menggunakan huruf utk mengidentifikasi kata

• Inf dilubangi ke tape menggunakan kode standar :

Kode ISO : identik dgn kode ASCII, jlh lubang selalu genap

Kode EIA, diberikan dlm nomor standar RS-244 dan RS-273.

Dicirikan oleh jlh ganjil lubang dlm setiap karakter

Kode pelubangan EB adalah lubang tunggal dlm 8 track

Punched Tape (lanjutan)• Pembaca tape : membaca karakter berurutan smpi akhir blok.

Code EB :pembacaan blok sdh selesai dan sistem hrs segera melaksanakan instruksi yg baru saja dibaca

• Sist NC melaksanakan segmen yg dibutuhkan kemudian mengirim instruksi ke pembaca tape utk membaca blok berikutnya

• NC yg lebih baru : wkt pembacaan dihemat dgn menyediakan penyimpanan buffer.

• CNC : punched tape dibaca sekali dan disimpan di memori komputer. Ketika akan memproses, komputer memberikan part program ke program kontrol dlm format sama dgn pembaca tape, ttp tanpa jeda dlm setiap blok.

Punched Tape (lanjutan)

• Laju pembacaan tape : tgt dari tipe pembacaMekanis : 30 karakter per menitOptikal : 300 karakter per detik atau lebih

• Punched tape dapat dibuat secara manual atau dgn bantuan komputerSecara manual : flexowriter atau teletype

FITUR TOOL MESIN NC• Permesinan : proses manufakturing dimana ukuran, bentuk atau

sifat-sifat permukaan dirubah dengan memindahkan bahan berlebih

• Ada 5 tipe dasar mesin tool : lathe atau turning, drilling atau boring, milling, shaper atau planner dan grinder

• Kondisi pemotongan : variabel, dirubah oleh part programmer dan mempengaruhi laju pemindahan metal

• Kecepatan pemotongan (v) : kecepatan relatif antara cutting tool dgn bahan kerja

• Kecepatan spindle ( : kecepatan pemotongan dan diameter alat atau bahan kerja

• Kedalaman pemotongan (d) : jarak cutting tool masuk ke dalam bahan kerja.

Menentukan dimensi linier pertama dari area cross-sectional ukuran pemotongan

FITUR TOOL MESIN NC (lanjutan)

•Feed : dimensi linie kedua yang menentukan area cross-sectional ukuran pemotongan

Perpindahan lateral relatif antara alat dan bahan kerja selama operasi

Milling machine : satuan panjang/toothLathe dan drill machines : satuan panjang/revolusiSist. NC : panjang/men feedrate Feedrate milling : feed dasar x jlh teeth x rev/men turning : feed x rev spindle/men

•Metal removal rate (MRR) = v x f x d (volume/men)•Produktifitas operasi mesin = MRR

Pertimbangan Disain Machines Tools NC• Tujuan pengembangan NC : akurasi dan produktifitas

• Akurasi resolusirepeatibility (pengulangan)

• Resolusi : fitur sistem NC/CNC yagn ditentukan oleh perancang unit kontrol dan tergantung terutama pada sensor umpan balik posisi.

Resolusi program : pertambahan posisi terkecil yang diijinkan dalam part program dan diberikan dalam bentuk BLU.

Resolusi kontrol : perubahan posisi terkecil yang alat umpan balik dapat rasakan.

Efisiensi sistem terbaik : resolusi program=resolusi kontrol dan disebut dengan resolusi sistem.

Akurasi • Akurasi sistem CNC tergantung pada algoritma kontrol

komputer, sistem resolusi dan ketidakakuratan mesin.

• Algoritma kontrol mungkin menyebabkan kesalahan posisi yang disebabkan kesalahan pembulatan

• Ketidakakuratan sistem berhubungan dengan resolusi, biasanya ½ BLU.

• Akurasi sistem = ½ BLU + akurasi mesin

repeatibility• Terminologi statistik yang berhubungan dengan akurasi.

• Jika machine slide diperintahkan berpindah dari titik tertentu dengan jarak ayng sama beberapa kali, dengan semua kondisi lain sama, akan ditemukan bahwa gerakan resultan mengarah penempatan yang tidak harmonis.

• Repeatability sistem adalah penyimpangan posisi dari rata-rata kesalahan penempatan ini.

• Repeatability selalu lebih baik dibandingkan akurasi.

• Akurasi dan produktifitas bisa saling kontradiksi.

• Produktifitas tinggi membutuhkan kecepatan tinggi, feed dan kedalaman pemotongan, yang akan meningkatkan panas dan tenaga pemotongan dalam sistem.

Repeatibility (lanjutan)• Peningkatan panas dan usaha pemotongan dapat

menghasilkan deformasi panas, defleksi, dan vibrasi mesin dan sebagai akibatnya penurunan akurasi.

• Pertimbangan dalam disain mesin : bahan baku, komponen bergerak friksi rendah, hindarkan gerakan hilang dan isolasi sumber panas.

• Produktifitas mesin dicapai dengan meningkatkan efisiensi mesin.

• Efisiensi mesin : menggunakan machining center dan turning center daripada milling atau lathe.

• Center memungkinkan penggunaan feed tinggi dan kedalaman pemotongan untuk meningkatkan MRR.

Metode peningkatan akurasi mesin

•Tool deflection dan chatter

Energi sudut alat terhadap bahan kerja dalam milling dan turning memutar tool dan pegangan tool dan akibatnya kesalahan dimensi. Kesalahan ini dapat diatasi dengan meningkatkan kekakuan kosntruksi cantelan tool.

•Chatter : respon vibrator yang dihasilkan tool deflection.

•Chatter terjadi sebagai fungsi struktur emsin, materi tool dan bahan kerja dan kondisi pemotongan.

•Menggunakan machine tools dengan kekakuan lbh tinggi dapat menghilangkan chatter yang terjadi dibawah kondisi pemotongan yg sama pada mesin dengan kurang kaku (keras).

leadscrew

• Ketidakakuratan dapat disebabkan oleh hubungan mekanis antara leadscrew dengan tool.

• Untuk meningkatkan akurasi, mekanisme harus waktu-bervariasi (tidak ada pengaruh pemanasan) dan linier (tidak ada backflash dan friksi).

• Deformasi panas : ada 3 sumber panas yaitu proses pemesinan, motor spindle dan penggerak dan friksi slideways dan leadscrew.

• Distribusi sumber panas yang tidak uniform dapat menyebabkan deformasi pegangan tool, meja, dll.

• Perbedaan suhu 10C sepanjang 1000 mm dapat menyebabkan kesalahan 0.01 mm.

Deformasi panas

• Untuk mengatasi : pindahkan motor tenaga-tinggi dari dasar mesin, sediakan permukaan pemindahan panas yang luas, gunakan pengaruh friksi rendah dan distribusi simetris sumber panas.

• Pengaruh panas hanya dapat diminimalkan tidak dapat dihilangkan.

• Mesin tool yang membutuhkan keakuratan tinggi ditempatkan di ruang ber AC atau ruangan terpisah.

• Jika keakuratan lebih tinggi dibutuhkan, gunakan peralatan pengukuran khusus mahal dan kompensasi dengan loop umpan balik tambahan.

Peningkatan Produktifitas dengan mesin NC

• Total waktu produksi : waktu pemotongan aktual, waktu menunggu dan perpindahan, waktu loading dan unloading dan waktu pertukaran mesin.

• Waktu pemotongan aktual ; proporsional terbalik dengan perkalian parameter : cutting speed, feed dan kedalaman pemotongan.

• Waktu menunggu dan perpindahan : perpindahan aksis mesin sepanjang pemotongan tidak terjadi. Dalam proses turning, setengah pergerakan adalah tipe ini. Dalam milling, waktu menunggu terjadi ketika bergerak dari titik awal ke arah bahan kerja dan kembali ke awal dan akhir operasi. Dengan meningkatkan kecepatan balik, waktu menunggu dikurangi dan waktu produksi dihemat.

Peningkatan Produktifitas (lanjutan)

• Kecepatan balik maksimum yang diijinkan tergantung dari kekakuan mesin, drives, leadscrew dan tipe slide.

• Waktu loading dan unloading dapat dihemat menggunakan dua fixtures pemegang-komponen secara simultan pada meja mesin. Satu komponen dapat unloaded dan komponen berikutnya loaded dan lainnya sedang diproses

• Metode pertukaran tool otomatis dapat menghemat waktu produksi

Machining Center

• Mesin tunggal, pertukaran tool otomatis, meja berputar yang memfasilitasi proses sirkular dan satu atau dua meja kerja integral.

• Tool changer : vertikal atau horizontal.

• Pengembangan machining center distimulasi kebutuhan akurasi tinggi dalam produksi komponen besar dan kompleks.

• Disain machining center saat ini hrs memperhatikan fitur:

Pengurangan waktu tidak produktif dgn mengaplikasikan pertukaran tool lebih cepat dan gerakan balik yg lbh cepat

Tingkatkan akurasi menggunakan konstruksi las kaku

Machining Center (lanjutan)

Ijin feed dan kedalaman pemotongan

Peningkatan orientasi-pengguna diagnostik mesin

Menggunakan memori bubble untuk menyimpan program

• Machining center pertama : vertikal

• Fungis MCU

Mode selection : auto mode, manual atau dial-in mode, jogging mode, block-by-block mode.

Kompensasi dan override : tool zero offsets or cutter radius compensation, tool length compensation dan feedrate override

Fungsi MCU (lanjutan) Readout display : pembacaan nomor urutan dan

pembacaan posisi-saat ini.

CNC controller : keyboard dan cathode-ray tube (CRT)

NC Part ProgrammerData yang diperlukan untuk memproduksi komponen dapat diklasifikasikan menjadi:

Informasi dari gambar : dimensi (panjang, lebar, tinggi, jari-jari, dll), bentuk segmen (linier, sirkular) dan diameter yg akan dilubangi. Ketiga informasi ini akan membentuk tool path.

Parameter pemesinan: feed, spindle speed, cutting speed, fungsi tambahan. tgt dari kualitas permukaan, toleransi, tipe cutting tool dan bahan kerja.

Data yang ditentukan oleh programmer : arah pemotongan dan pergantian tool

Spesifikasi sistem NC.

NC Part ProgrammerAda 2 tipe pemrograman:

Manual

Menggunakan bahasa pemrograman komputer

manuscript manual punched tape

Gambar kondisi mesin NC/CNC

komponen program komputer punched cards processor komputer punched tape

Pemrograman Manual• Bentuk standar pemrograman manual: manuscript

• Bentuk manuscript:Nama mesinNama partNo. part

Remarks :Jumlah toolNama tools

Disiapkan oleh:Tanggal:Diperiksa oleh:

No. urutN

TAB OR EB

Tanda

Pert. X

TAB OR EB

Tanda

Pert. Y

TAB OR EB

Fungsi M

EB

000

001

N

Check X Y

• Standarisasi medium pengontrol sistem NC : kode EIA RS-273A dan RS-274B

• Setiap baris pada manuscript : block

• Block terdiri dari kata

• Kata terdiri dari karakter

• Standar EIA RS-273A : bentuk baris point-to-point dan pemotongan lurus.

• Dalam bentuk baris :

n000g00x…y…f…s…t…m…(EB)

• Huruf diikuti dengan bilangan yang menunjukkan kode atau dimensi

Bentuk blok lengkap mengandung kata berikut, yang diijinkan muncul hanya dalam bentuk seperti di bawah:

nomur urut N terdiri dari 3 digit dan letaknya pertama dalam blok.

Fungsi persiapan g mengikuti dengan dua digit.

Kata dimensi mengikuti, yang diatur dalam urutan x, y, z, u,v, w, p, q, r, i, j, k, a, b, c, d, e, untuk sistem yang terdirid ari banyak aksis. Dalam mesin linier 3 aksis, kata dimensi adalam urutan x, y, z, i, j, k.

Diikuti dengan kata feed f dalam 4 digit ketika menggunakan metode kebalikan-waktu atau 3 digit ketika menggunakan magic-three coded. Fungsi CNC umumnya menggunakan 3 digit.

Diikuti spindle speed dalam 3 digit menggunakan magic-three coded.

Diikuti dengan kata tool t yang terdiri dari maksimum 5 digit.

Dan terakhir kata misclelaneous function yang terdiri dari 2 digit dan segera diikuti dengan karakter EB.

• Masing-masing huruf atau kumpulan bilangan yang mengikutinya disebut dengan karakter

• Huruf dengan bilangan yang mengikutinya : kata

• Satu baris di atas, yang ditandai dengan (EB) : satu block

• Huruf di awal kata : alamat kata

• Karakter EB tidak dicetak, hanya dilobangi (punched)

• Standar EIA RS-273A dan RS-274B menunjukkan format blok variabel

• Format blok variabel : kombinasi alamat kata dan format sekuensial tab.

• Format alamat kata:setiap kata mempunyai judul alamat kata

• Format alamat kata : tidak harus berurutan

• Foramt sekuensial tab karakter tab (dengan menekan tab pada flexowriter) disisipkan di antara setiap dua kata, alamat kata dapat dihilangkan

• Format sekuensial tab : kata harus diurutkan

• Contoh :

30

60

15

15

80 1

5

40

20

Y

X

A BC

Data dlm mm

1 BLU = 0.01 mm

Manuscript dari gambar di atas adalah :

Mesin : drillingNama part : contohNo. part:

Remarks :Menggunakan 3 toolCenter drill8mm diameter drill20mm diameter drill

Disiapkan oleh:J. ClarkTanggal: 20/10/2004Diperiksa oleh:Y. Koren

No. urutN

TAB OR EB

Tanda

Pert. X

TAB OR EB

Tanda

Pert. Y

TAB OR EB

Fungsi M

EB

000 RWS

EB

001 TAB + 4500 TAB - 1500 TAB 03 EB002 TAB + 5000 EB

No. urutN

TAB OR EB

Tanda

Pert. X

TAB OR EB

Tanda

Pert. Y

TAB OR EB

Fungsi M

EB

003 TAB - 2500 TAB - 4500 EB

004 TAB - 7000 TAB + 6000 TAB 06 EB

005 TAB + 4500 TAB - 1500 TAB 03 EB

006 TAB + 5000 EB

007 TAB - 9500 TAB + 1500 TAB 06 EB

008 TAB + 7000 TAB - 6000 TAB 03 EB

009 TAB - 7000 TAB + 6000 TAB 30 EB

CHECK :

MANUSCRIPT (lanjutan)

Pemrograman menggunakan bervariasi fungsi :

• M03 : mulai rotasi spindle dalam arah jarum jam

• M06 : menunjukkan kebutuhan pertukaran tool. Pada akhir blok, spindle otomatis berhenti dan indikator penukaran tool menyala. Operator akan mengganti tool dan memulai kembali operasi dengan menekan tombol mulai.

• M30 : menunjukkan akhir program dan digunakan untuk mereset kontrol. Reset termasuk memutar ulang kembali tape ke karakter rewind-stop (RWS), menghapus urutan register bilangan, dan menghentikan spindle.

• RWS : kode Rewind-Stop, biasanya ditempatkan di awal karakter tape. Kode ini menghentikan pembaca tape ketika rewinding otomatis sementara fungsi m30 dieksekusi.

Logika pemrograman pada manuscript di atas:

• 001: spindle mulai berotasi dan drill berpindah dari titik awal ke lubang A. Lubang center drilled secara otomatis.

• 002 : drill berpindah dalam arah X dari lubang A ke lubang B. Lubang B center drilled.

• 003 : Tool berpindah dari lubang B ke lubang C. Lubang C otomatis center drilled.

• 004 : Drill kembali ke titik awal, spindle berhenti, dan indiaktor pertukaran tool menyala. Tool diganti oleh operator dan mesin dinyalakan ulang dengan menekan tombol yang sesuai.

• 005 : tool berpindah dari titik awal ke lubang A dan drill melubangi sesuai dengan ukuran.

• 006: drill berpindah dalam arah X dari lubang A ke lubang B. Lubang B dikerjakan.

• 007 : drill kembali ke titik awal, indikator pergantian tool nyala dan operator mengganti tool. Operator menyalakan kembali mesin dengan menekan tombol yang sesuai.

• 008 : Tool berpindah dari titk awal ke lubang C. Lubang C selanjutnya dikerjakan.

• 009 : Drill kembali ke titik awal, tape rewound ke kode RWS. Kontrol kembali siap untuk memulai komponen berikutnya.

• Kasus di atas sangat sederhana. Untuk pengerjaan kompleks, part programmer harus mencari urutan ekonomis untuk meminimumkan jarak perjalanan

Fungsi persiapan g

Kode Fungsi penjelasan G00 Point-to-point, positioning Menggunakan kombinasi system point-to-point/contouring untuk mengindikasikan posisi operasi G01 Interpolasi linier (dimensi normal) Modus kontrol kontoring digunakan untuk menurunkan pemotongan miring atau lurus, dimana dimensi

incremental normal. G02 G03

Interpolasi sirkular kurva CW (dimensi normal) Interpolasi sirkular kurva CCW (dimensi normal)

Modus kontrl kontoring yang menghasilkan kurva atau lingkaran melalui koordinasi 2 aksis. Jalur pembuatan kurva (searah jarum jam=g002 atau berlawanan arah jarum jam g 003) ditentukan ketika memandang daerah pergerakan dalam arah negatif dari aksis vertical. Jarak terhadap pusat kurva (i,j,k) adalah dimensi normal.

G04 Dwell Waktu penundaan terprogram, dimana tidak ada pergerakan mesin. Lamanya biasanya ditentukan di tempat lain, biasanya oleh kata f. dalam kasus ini kata dimensi harus dibuat 0.

G05 Hold Gerakan mesin berhenti sampai dihentikan oleh operator atau aksi kunci sendiri. G06 Interpolasi parabolic (dimensi

normal) Modus kontrol kontoring yang menggunakan informasi yang diperoleh dalam blok berurutan untuk menghasilkan segmen parabola

G07 Percepatan Federate (kecepatan aksis) meningkat secara halus (biasanya ekponensial) terhadap laju program, dalam satu blok.

G08 Perlambatan Federate menurun (biasanya eksponensial) terhadap persen tetap federate yang diprogram dalam blok perlambatan.

G09 Interpolasi linier (dimensi panjang = LD-long dimension)

Sama dengan g01, kecuali bahwa semua dimensi dikalikan dengan 10. contoh, dimensi program 9874 aka menghasilkan sebuah perjalanan dengan 98740 BLU (digunakan hanya dengan system incremental).

G10 Interpolasi linier (dimensi pendek=SD-short dimension)

Sama dengan g01, tetapi membagi semua dimensi dengan 10. contoh dari 9874 akan menjadi 987

G11 G12 G13 G14 G15 G16

Seleksi aksis

Digunakan untuk mengarahkan system kontrol untuk pengoperasian aksis tertentu, seperti dalam system dimana kontrol tidak dioperasikan secara simultan

Kode Fungsi penjelasan

G60 s/d G79

Disimpan untuk posisi saja

Disimpan untuk sistem point-to-point saja

G80 Siklus tetap dibatalkan Perintah yang akan menghentikan siklus tetap G81 s/d G89

Siklus tetap #1 sampai #9 secara berturut-turut

Rangkaian preset operasi yang mengarahkan mesin untuk menyelesaikan gerakan seperti drilling atau boring.

G90 Pemrograman dimensi absolut

Modus kontrol dimana input data dalam bentuk dimensi absolut. Digunakan dengan kombinasi sistme absolut/inkremental

G91 Pemrograman dimensi inkremental

Modus kontrol dimana input data dalam bentuk dimensi inkremental

G17 Pemilihan bidang datar XY G18 Pemilihan bidang datar ZX G19 Pemilihan bidang datar YZ

Digunakan untuk mengidentifkasi bidang datar seperti fungsi interpolasi sirkular atau kompensasi cutter

G20 Interpolasi sirkular kurva CW (LD) Seperti g02, dengan jarak dimensi panjang G21 Interpolasi sirkular kurva CW (SD) Seperti g02, dengan jarak dimensi pendek G30 Interpolasi sirkular kurva

CCW (SD) Seperti g03, dengan jarak dimensi panjang

G31 Interpolasi sirkular kurca CCW (SD)

Seperti g03, dengan jarak dimensi pendek

G33 Pemotongan memanjang (thread cutting), arah konstan

Modus yang dipilih untuk mesin dilengkapi dengan thread cutting

G34 Pemotongan memanjang (thread cutting), meningkatkan arah

Seperti g33, tapi ketika pertambahan arah konstan dibutuhkan

G35 Pemotongan memanjang (thread cutting), mengurangi arah

Seperti g33, tapi ketika pengurangan arah konstan dibutuhkan

G40 Kompensasi cutter-batal Perintah untuk membatalkan kompensasi cutter G41 Kompensasi cutter-left Kesalahan penempatan, normal terhadap jalur cutter, ketika cutter dalam bagian kiri permukaan

bahan, mencari arah gerakan cutter G42 Kompensasi cutter - right Kompensasi ketika cutter pada posisi kanan permukaan kerja