COMPUTER

NUMERICAL

CONTROL (CNC)

Abdul Muchlis

CNC

merupakan sistem otomasi mesin perkakas yang

dioperasikan oleh perintah yang diprogram secara abstrak

dan disimpan di media penyimpanan.

Komputer internal memungkinkan penyimpanan programtambahan, penyuntingan program, penjalanan program darimemori diagnostik kontrol dan pemeriksaan mesin,pekerjaan rutin atau khusus dan kemampuan perubahanskala inchi/metrik/absolut.

NCCNC

DEFINISI

URUTAN OPERASI

• Program disiapkan dalam bentuk kode yang berisikan urutan operasi.

• Dua cara dalam mem-program kendali numeris yaitu :

• secara manual

• secara komputer

SISTEM KENDALI MESIN• Ada dua jenis kendali yaitu :

a) Kendali lingkar (loop) terbuka

b) Sistem kendali loop tertutup

Sistem Kendali Mesin NUMERIS LINGKAR TERBUKA

Sistem Kendali MesiN NUMERIS LINGKAR

TERTUTUP

Definisi

• Komputer internal memungkinkan penyimpananprogram tambahan, penyuntingan program, penjalanan program dari memori diagnostikkontrol dan pemeriksaan mesin, pekerjaan rutinatau khusus dan kemampuan perubahan skalainchi/metrik/absolut.

• Kontrol Numeris adalah bukan metode pemesinan, melainkan cara untuk mengendalikan mesin.

(a) Kontrol Numerik (b) Kontrol Numerik Terkomputerisasi

Urutan Operasi

• Kendali numeris mulai dengan programer komponen yang memvisualisasikan operasi yang dibutuhkan mesin pada benda kerja. Instruksi yang diberikan disebut program dimana program disiapkan sebelum komponen dibuat.

• Instruksi terdiri dari urutan kode simbolik yang berisikan pekerjaan yang diperlukan oleh pahat dan mesin. Dimulai, gambar teknik benda kerja diuji, proses dipilih.

• Perencanaan proses mencakup persiapan kertas operasi atau kertas rute yang berisikan prosedur urutan operasi dan daftar mesin, pahat dan biaya operasi.

• Ketika operasi telah diketahui, yang berkaitan dengan kendali numeris didesain lebih lanjut.

10

Alat Kendali Mesin• Motor step (stepper motor) adalah salah satu jenis motor DC yang dapat berputar pada langkah tetap dengan besar sudut tertentu.

• Tidak seperti motor DC biasa yang menghasilkan gerakan putaran kontinyu, motor step menghasilkan gerak putaran diskret (gerakan yang patah-patah) seperti terlihat pada Gambar.

11

Gambar Perbedaan antara gerak motor step dengan gerak motor DC kontinyu

Alat Kendali Mesin

• Besarnya sudut untuk tiap langkah bervariasi antara 0,9 hingga 900.

• Motor step digunakan pada aplikasi yang memerlukan perputaran pada sudut tertentu namun tidak memerlukan umpan balik dari sensor posisi.

• Sudut perpindahan dapat diketahui dengan menghitung jumlah langkah yang dilakukan dalam satu putaran.

• Motor step adalah satu-satunya jenis motorDC yang pengendaliannya dapat dilakukan secara open loop. Contoh penggunaan motor step dapat dilihat pada printer, scanner, dan floppy disk drive.

12

Dasar-Dasar Pemograman

• Langkah yang harus dilakukan seorang programmer sebelum menggunakan mesin CNC adalah :

a) mengenal beberapa sistem koordinat yang ada pada mesin CNC

b) memahami prinsip gerakan sumbu utama dalam mesin CNC.

Dasar-Dasar Pemograman

• Sistem koordinat yang ada yaitu :

(1) Sistem koodinat kartesius, terdiri dari :

(a) koordinat mutlak (absolut)

(b) koordinat berantai/relatif (inkremental),

(2) Sistem koordinat kutub (koordinat polar), yang terdiri :

(a) koordinat mutlak (absolut)

(b) koordinat relatif/berantai (inkremental).

Dasar-Dasar Pemograman

• Selanjutnya menentukan sistem koordinat yang akan digunakan dalam pemograman.

• Pada umumnya sistem koordinat yang sering digunakan antara lain sistem koordinat kartesius, yaitu koordinat mutlak (absolut) dan koordinat relatif/berantai (incremental).

Sistem koordinat Kartesius

• Sistem koordinat Kartesius digunakan untuk menentukan tiap titik dalam bidang dengan menggunakan dua bilangan yang biasa disebut koordinat x dan koordinat y dari titik tersebut.

• Sistem koordinat Kartesius dapat pula digunakan pada dimensi-dimensi yang lebih tinggi, seperti 3 dimensi, dengan meng-gunakan tiga sumbu (sumbu x, y, dan z).

Sistem koordinat Kartesius

• Untuk mendefinisikan koordinat diperlukan dua garis berarah yang tegak lurus satu sama lain (sumbu x dan sumbu y), dan panjang unit, yang dibuat tanda-tanda pada kedua sumbu tersebut.

Pemrograman Absolut

• Pemrograman yang dalam menentukan titik koordinatnya selalu mengacu pada titik nol benda kerja.

• Kedudukan titik dalam benda kerja selalu berawal dari titik nol sebagai acuan pengukurannya.

• Sebagai titik referensi benda kerja letak titik nol sendiri ditentukan berdasarkan bentuk benda kerja dan keefektifan program yang akan dibuat.

Pemrograman Absolut

• Penentuan titik nol mengacu pada titik nol benda kerja (TMB).

• Pada pemrogramman benda kerja yang rumit, melalui kode G tertentu titik nol benda kerja (TMB) bisa dipindah sesuai kebutuhan untuk memudahkan pemrogramman dan untuk menghindari kesalahan pengukuran.

Pemrograman Absolut

• Kelebihan dari sistem ini bila terjadi kesalahan pemrogramman hanya berdampak pada titik yang bersangkutan, sehingga lebih mudah dalam melakukan koreksi.

Pemrograman Absolut

Pemrogramman inkremental

• Pemrogramman yang pengukuran lintasannya selalu mengacu pada titik akhir dari suatu pengukuran.

• Titik akhir suatu lintasan merupakan titik awal untuk pengukuran lintasan berikutnya atau penentuan koordinatnya berdasarkan pada perubahan panjang pada sumbu X (?X) dan perubahan panjang lintasan sumbu Y (?Y).

Pemrogramman inkremental• Titik nol benda kerja mengacu pada titik nol

sebagai titik referensi awal, letak titik nol benda kerja ditentukan berdasarkan bentuk benda kerja dan keefektifan program yang akan dibuatnya.

• Penentuan titik koordinat berikutnya mengacu pada titik akhir suatu lintasan.

• Sistem pemrogramman inkremental dikenal juga dengan sistem pemrogramman berantai atau relative koordinat.

Pemrogramman inkremental• Penentuan pergerakan alat potong dari titik

satu ke titik berikutnya mengacu pada titik pemberhentian terakhir alat potong.

• Penentuan titik setahap demi setahap.

• Kelemahan dari sistem pemrogramman ini, bila terjadi kesalahan dalam penentuan titik koordinat, penyimpangannya akan semakin besar

Pemrogramman inkremental

Sistem Koordinat Kutub (Polar)

• Pemrogramman polar terdiri dari :

(a) polar absolut mengacu pada panjang lintasan dan besarnya sudut (@ L, a)

(b) polar inkremental mengacu pada panjang lintasan dan besarnya perubahan sudut (@ L,? a).

Sistem Koordinat Kutub (Polar)

Koordinat pada CNC

• Kendali numeris menggunakan koordinat tegak lurus atau cartesian untuk menentukan sebuah titik dalam ruangan.

• Konstruksi mesin perkakas didasarkan pada dua atau tiga sumbu tegak lurus dari gerakan dan sumbu putaran.

y

x

z

+

+

+

Dasar Kontrol Numerik

• Pergerakan aksis utama : x, y z

Dasar Kontrol Numerik

• Sistem persumbuan pada mesin CNC diatur berdasarkan standard ISO 841 dan DIN 66217.

• Untuk berbagai macam mesin, sistem penentuan sumbunya mengikuti kaidah tangan kanan

Dasar Kontrol Numerik

•Right-hand co-ordinate systemy

x

z

+

+

+

Gerakan sumbu utama CNC• Pemogramman mesin CNC perlu memperhati-

kan bahwa dalam setiap pemograman menganut, prinsip bahwa sumbu utama (tempat pahat/pisau frais) yang bergerak ke berbagai sumbu, sedangkan meja tempat dudukan benda diam meskipun pada kenyataanya meja mesin frais yang nergerak.

• Programer tetap menganggap bahwa alat potonglah yang bergerak.

Gerakan sumbu utama CNC

• Sebagai contoh bila programer menghendaki pisau frais ke arah sumbu X positif, maka meja mesin frais akan bergerak ke sumbu X negatif, juga untuk gerakan alat pemotong lainnya.

• Selain menentukan sumbu simetri mesin, langkah berikutnya adalah memahami letak titik nol benda kerja (TNB), titik nol mesin (TNM), dan titik referens (TR).

Gerakan sumbu utama CNC

Vertical machining center Horizontal machining center

Gerakan sumbu utama CNC• TNB merupakan titik nol di mana dari titik

tersebut programmer mengacu untuk menentukan dimensi titik koordinatnya sendiri, baik secara absolute maupun inkremental.

• TNM merupakan titik nol mesin.

• Pada mesin CNC bubut TNM terletak di pangkal cekam (lihat Gambar) tempat cekam benda kerja diletakkan.

Gerakan sumbu utama CNC

Posisi TNB, TNM, dan TR pada mesin CNC Bubut

Gerakan sumbu utama CNC• Pada mesin CNC frais TNM berada pada

pangkal dimana alat potong/pisau frais diletakkan (lihat Gambar).

Gerakan sumbu utama CNC

• Titik Referens (TR) adalah suatu titik yang menyebutkan letak alat potong mula-mula diparkir atau diletakan.

• Titik referens ditempatkan agak jauh dari benda kerja, agar pada saat pemasangan atau melepaskan benda kerja, tangan operator tidak mengenai alat potong yang dapat mengakibatkan kecelakaan kerja.

• Benda kerja aman untuk dipasang maupun dilepas dari ragum atau pencekam.

Sistem absolut vs inkremental

Dalam kasus interupsi yang memaksa operator menghentikan mesin. Dalamsistem absolut, cutting tool secara otomatis kembali ke posisi sebeluminterupsi.

Dalam sistem pertambahan, setiap interupsi terjadi, operator harusmenjalankan ulang part program dan keseluruhan operasi akan diulang.

Kemudahan mengubah data dimensi kapanpun dibutuhkan

Sistem absolut vs inkremental Jika pemrograman manual digunakan, pemeriksaan part program mudah

Kinerja sistem inkremental dapat diperiksa menggunakan tape loop tertutup.

Pemrograman mirror-image difasilitasi dengan sistem pertambahan.

LATIHAN 01

300

500

700

1000

1300

0

X

Y

12 3

45

400

50

LATIHAN 02

Perhitungan titik koordinat

LATIHAN 03

Selesai

46

1

Kode pemrograman mesin bubut CNC

2

Tujuan :

1) Mengetahui kode pemrograman CNC untuk mesin bubut tertentu

2) Memahami format penulisan setiap kode pemrograman mesin bubut CNC

3) Menuliskan kode-kode pemrograman pada lembaran program CNC dengan benar dan sesuai standar

3

Kode pemrograman mesin bubut CNC

Kode-kode pemrograman CNC terdiri dari kode huruf dan angka.

Huruf yang banyak digunakan adalah huruf G, M, S, F, H, I, J, T, N, K, D, X, Y, Z, dan angka 0 sampai 9.

4

G Code

1) G00, Gerak pemosisian

◼ Gerak pemosisian adalah gerak cepat tanpa pemakanan.

◼ Format pemrograman G00 adalah:

N …. / G00 / X ….. / Z ……

◼ Contoh :Untuk memasang dan melepasbenda kerja, pahat diberi jarakdari ujung benda kerja 5 mm.(lihat gambar)Pahat digerakkan mencapai titikA dengan gerakan cepat

5

G Code

Kemungkinan pemrogramannya:Blok N00 : Pahat bergerak 5 mm pada

sumbu X dengan tanda “ – “ (negatif). Harga Z=0 dan F tidak perlu diprogram

Blok 01 : Pahat bergerak 4 mm pada sumbu Z dengan tanda “ – “ (negatif). Harga X=0 dan F tidak perlu diprogram

6

G Code

2) G01, gerak interpolasi linier dengan pemakanan

◼ Digunakan untuk gerak penyayatan lurus sejajar garis sumbu, atau penyayatan membentuk sudut tertentu (gerak interpolasi).

◼ Format Perintahnya: N … / G01 / X± … / Z± … / F …

◼ Contoh penyayatan lurus:

Poros bertingkat diameter 16,4 mm dan 12,4 mm harus dihaluskan dengan sekali jalan. (arah penyayatan mengikuti garis tebal). Dalamnya pemotongan 0,2 mm. Posisi pahat berada pada posisi seperti gambar. Posisi pahat pada akhir programharus sama dengan posisi pada waktu awal.

7

G Code

Setelah dihaluskan (finishing) dengan disayat 0,2 mm diameter poros bertingkat menjadi 16 mm, dan 12 mm

Program atau susunan kodeperintah untuk menyayatporos bertingkat dengan arahgerakan pahat ditunjukkanoleh garis tebal pada gambarporos bertingkat sebelumdihaluskan

8

G Code

Contoh penyayatan interpolasi linier

Masukan G01: Pembubutan tirus1. Nomor blok2. G013. Harga X (Harga titik akhir ketirusan, S2

dalam perseratusan mm)4. Harga Z (Harga titik akhir ketirusan, S2

dalam perseratusan mm)5. Harga F dalam mm/menit

9

G Code

3) Interpolasi Melingkar G02 dan G03

◼ G02: Interpolasi melingkar searah jarum jam

◼ G03: Interpolasi melingkar berlawanan arah jarum jam (Gerak searah/berlawanan arah jarum jam ditentukan dari posisi pahat di atas benda kerja)

◼ Format masukan : N … / G02/ X± … / Z± … / F …: N … / G03/ X± … / Z± … / F …

◼ Contoh:G02 (searah jarum jam) G03 (berlawanan arah jarum jam)

10

G Code

4) Siklus Penyayatan Ulir: G78

◼ Digunakan untuk pembubutan ulir arah memanjang sejajar dengan sumbu mesin.

◼ Format perintahnya: N …/G78/X ± …/Z± …/K …/ H …

◼ Siklus gerakannya adalah:

Langkah 1 : Gerakan cepat menuju titik yang sudah ditentukan program

Langkah 2 : Gerak sesuai kisar ulir terprogram

Langkah 3 : Gerak asutanLangkah 4 : Gerakan cepat kembali ke titik

awal

Pada aplikasi G78 pada kolom K merupakan kolom nilai kisar ulir yang akan dibuat.

11

G CodeKemungkinan siklus :

Siklus penguliran dapat dilakukan dalam4 kemungkinan:- Kemungkinan A dab B untuk ulir luar- Kemungkinan C dan D untuk ulir dalam

12

G CodeContoh: N … / G78 / X 1780 / Z -2700 / K150 / H25

13

G Code5) Siklus Pembubutan Memanjang: G84

◼ G84 adalah perintah pembubutan dengan gerak pahat berbentuk siklus, yang meliputi: gerakan 1:pahat persiapan penyayatan, gerakan 2: penyayatan memanjang, gerakan 3: penyayatan tepi, dan gerakan 4: kembali ke titik awal dimulai gerakan.

◼ Format perintahnya: N …/G84/X ± …/Z± …/F …/ H …◼ Kemungkinan siklus geraknya adalah:

Gerakan:No. 1: Gerakan cepat (700 mm/menit)No. 2: Gerakan dengan kecepatan asutan

terprogramNo. 3: Gerakan asutan terprogramNo. 4: Gerakan cepat, kembali ke titik awal

14

G Code

Jarang digunakan

15

G CodeContoh : G84

Benda kerja di samping akan diselesaikan.Posisi pahat ditunjukkan seperti gambar, Siklus dimulai dari titik A

16

G Code6) Pencatatan dan Penetapan Titik Nol: G92

◼ G92 adalah perintah pencatatan dan penetapan titik nol mesin pada pemrograman harga absolut.

◼ Format Pemrograman: N … / G92 / X ± … / Z± …

◼ Pada pemrograman G92, harga X adalah menunjukkan diameter.

◼ Dengan G92 titik nol mesin dapat ditentukan letaknya di tempat yang dikehendaki.

◼ Contoh:

17

G CodeContoh :

Ujung mata potong pahat berada pada posisi diameter = 30 mm dan = 20 mm dari ujung benda kerja.Titik nol mesin berada tepat pada perpotongan garis sumbu dan bidang ujung benda kerja.

18

G Code7) Perintah diam sesaat : G04

◼ Fungsi dengan sandi G04 adalah perintah diam sesaat.

◼ Aplikasi ini memerintahkan komputer untuk menghentikan feeding beberapa saat, dengan kondisi spindle masih berputar.

◼ Untuk lebih jelasnya kita lihat simulasi blok program G04 sebagai berikut :

Pada kolom X, kolom tersebut diisi dengan angka tenggat waktu berhenti feeding mesin. X= 300 dimaksudkan feeding mesin berhenti selama 3 detik.

19

G Code8) Penyisipan satu blok program : G21

◼ Aplikasi G21 adalah aplikasi penyisipan satu blok program. Aplikasi ini bisa dibentuk menggunakan tombol kombinasi .

◼ Setelah blok sisipan terbentuk, perintah G21 yang tercantum pada kolom G, bisa dihapus baru kemudian diisikan program sisipan.

◼ Lebih jelas lihat ilustrasi berikut :

20

G Code9) Perintah pemanggilan sub program G25

◼ Fungsi dengan sandi G25 adalah perintah pemanggil-an sub program. Sub program dipergunakan pada saat kita melakukan pekerjaan pengulangan dengan pola bidang yang sama dan sebangun.

◼ Berikut adalah ilustrasi blok program untuk aplikasi fungsi G25.

Maksud dari L 30 pada kolom H di atas adalah nomor blok sub program yang akan dipanggil pada saat proses pengerjaan benda kerja. Sub program yang dibuat selaludalam bentuk incremental.

21

G CodeContoh G25

Metode Absolut

22

G Code10) Program melompat blok : G27

◼ Fungsi G27 adalah aplikasi program melompat blok.

◼ Aplikasi ini dikombinasikan dengan fugsi M06 yaitu aplikasi penggantian tool.

◼ Agar lebih jelas lihat ilustrasi dari fungsi G27 di bawah ini.

23

G Code11) Siklus program pembubutan melintang : G88

◼ Fungsi G88 adalah aplikasi siklus program pembubutan melintang, penempatan fungsi G88 terletak pada kolom G blok program, untuk lebih jelasnya lihat gambar ilustrasi berikut ini :

Pada kolom X diisi dengan nilai diameter nominal benda kerja yang akan dituju, lebih jelasnya lihat contoh berikut ini :

24

G Code

25

G Code12) Pemrograman pengeboran : G83

◼ Fungsi G83 adalah aplikasi pemrograman pengeboran dengan penarikan geram/tatal keluar.

◼ Pada kolom Z, diisi dengan nilai dalamnya pengeboran

Contoh:

26

G Code13) Pengeboran langsung : G81

◼ Fungsi G81 adalah aplikasi pemrograman pengeboran langsung. Pada kolom Z, diisi dengan nilai kedalamanpengeboran.

27

G Code14) Pengeboran langsung : G82

◼ Fungsi G82 adalah aplikasi program pengeboran langsung, dengan pemberhentian sesaat di akhir pengeboran. Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan dalamnya pengeboran.

28

G Code15) Siklus pereameran : G85

◼ Fungsi G85 adalah aplikasi program siklus pereameran

◼ Reamer bisa diartikan sebagai peluasan, yaitu peluasan lubang hasil pengeboran.

◼ Pereameran dilakukan karena pada saat pembuatan lubang, tidak ada ukuran mata bor yang cocok dengan diameter lubang yang akan dibuat.

◼ Pereameran juga berfungsi sebagai penghalus lubang yang sudah dibuat.

◼ Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan nilai kedalaman pereameran.

29

G Code

30

G Code16) Fungsi G89

◼ Fungsi G89 adalah alikasi program penghalusan secara langsung, dengan tenggat waktu berhenti di akhir penghalusan.

◼ Pada aplikasi ini kolom Z diisi dengan nilai kedalamanpenghalusan.

31

G Code17) Siklus Pembubutan Alur: G86

◼ Fungsi G86 adalah aplikasi pemrograman siklus pembubutan alur.

◼ Berikut adalah ilustrasi blok pemrograman siklus pengaluran pada mesin CNC-TU2A:

◼ Pada pemrograman siklus pengaluran ini, kolom H diisi dengan lebar pahat, sedangkan kolom X diisi dengan diameter akhir yang akan dituju.

32

G Code

33

Fungsi MKode perintah huruf M adalah kode perintah untuk melengkapi dan membantu kode G. Kode M disebut perintah pembantu, sedang kode G disebut perintah pendahuluan.

Beberapa kode M dan artinya yang banyak digunakan adalah :

M00 Pembacaan dan eksekusi program berhenti sementara,Penggunaan:- Mematikan putaran poros utama- memperbaiki kesalahan programUntuk melanjutkan program tekan tombol “START”

34

Fungsi M

M03 Poros utama berputar searah jarum jam (CW)

M04 Poros utama berputar berlawanan arah jarum jam (CCW)

M05 Poros utama berhenti berputar

M06 Ganti pahat dan penghitungan kompensasi pahat

M08 Menghidupkan pendingin (coolant ON)

M09 Mematikan pendingin (coolant OFF)

M17 Kembali ke program utama

M30 Akhir program

M99 Parameter pusat lingkaran untuk busur lingkaran 90o

35

Fungsi M1) Fungsi : M06

◼ M06 adalah fungsi penggantian alat pada Mesin Bubut CNC-TU2A.

◼ Penggantian tool ini dilakukan pada saat kitamelakukan pembubutan komplek. Pada mesin CNC-TU2A hal ini bisa dilakukan langsung tanpa melepas pahat dan mengantinya satu demi satu karena mesin ini dilengkapi dengan revolver.

◼ Berikut adalah ilustrasi blok pemrograman penggantian alat pada mesin CNC-TU2A :

36

Fungsi M◼ Pada aplikasi M06 ini kolom F

diisi dengan sandi T, yaitu sandi perputaran revolver terhadap pisau aktif untuk menentukan jenis pisau baru.

◼ Karena bentuk tool yang berbeda, setiap tool memiliki selisih jarak (jarak setting) terhadap benda kerja yang berbeda pula.

Fungsi MMencari selisih panjang tiap-tiap alat potong :

◼ Untuk menentukan selisih panjang tiap tool diperlukan alat bantu optik.

◼ Alat bantu ini semacam lup tapi tidak dilengkapi dengan lensa pembalik sehingga bayangan yang dihasilkan berlawanan dengan kenyataannya.

◼ Adapun langkah setting masing-masing tool sesuai mesin CNC yang digunakan.

37

38

Fungsi MContoh gambar kerja simulasi M06

Maksud dari gerak G00 pada blok N 09, revolver dijauhkan dari benda kerja sebelum proses penggantian tool. Sedangkan pada blok N 10, nilai X= - 88, dan Z= 1150 adalah nilai selisih jarak setting pahat nomer 2 terhadap pahat kanan luar. Pada kolom F blok program N 10, terisi T02, adalah perintah gerak revolver untuk berotasi sebanyak dua kali terhadap pahat kanan luar, untuk diganti pahat alur.

Latihan :Buat program sendiri untuk gambar berikut :

39

Selesai

Computer Numerical Control

Ariyanto, ST., MT.

2

MESIN FREIS CNC

PendahuluanMesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja pemotongannya dengan menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter).

Pada saat alat potong (cutter) berputar, gigi-gigi potongnya menyentuh permukaan benda kerja yang dijepit pada ragum meja mesin frais sehingga terjadilah pemotongan/penyayatan dengan kedalaman sesuai penyetingan sehingga menjadi benda produksi sesuai dengan gambar kerja yang dikehendaki.

Pendahuluan

Gambar Prinsip pemotongan pada mesin frais

PendahuluanMesin freis yang digunakan di pabrik-pabrik atau industri masih banyak dipakai mesin-mesin dengan pengoperasian secara manual.

Dimana untuk peningkatan produksi pabrik tersebut dilakukan perbaikan terhadap mesin-mesin lama dengan menambah metode pengontrolannya yang sering disebut NC atau mengganti mesin-mesin baru yaitu mesin freis kompak dengan CNC.

Mesin-mesin CNC modern diperlengkapi dengan sejumlah perangkat pembantu yang terdiri dari : meja putar kontrol numerik untuk benda kerja berputar. pengganti pahat otomatis. sistem penggantian pelat.

Pengoperasian Milling CNCPengoperasiaan mesin CNC pada dasarnya sama dengan mesin konvensional, tetapi dengan perbedaan terletak pada sistem kontrol yang mengambil alih semua fungsi-fungsi operator yang harus dilakukan pada mesin kontrol manual.

Sebelum mesin dioperasikan, kontrol harus diberitahu apa saja yang mesti dilakukan oleh mesin dan ini dapat dilakukan dengan membuat program untuk sistem kontrol.

Pengoperasian Milling CNCSistem kontrol membaca instruksi-instruksi yang terdapat pada program dan instruksi tersebut dieksekusi langkah demi langkah berdasarkan urutan pekerjaan yang ditulis dalam program.

Pekerjaan yang dilakukan oleh mesin terhadap benda kerja dilakukan berdasarkan program yang telah dibuat sehingga dapat menyesuaikan ukuran dan bentuk yang telah ditetapkan dalam program.

Dalam mengeksekusi program ini, sistem kontrol dihubungkan dengan mesin freis yang dapat menerima data dan berisi perintah yang tertuang dalam program tersebut.

Kontrol PosisiSistem kontrol membandingkan sinyal posisi dengan titik referensi yang sudah diprogram dan meneruskan perintah gerakan yang sesuai dengan instruksi dalam program tersebut.

Sistem lingkaran tertutup dari kontrol posisi terdiri atas peralatan pengukur, pembanding (komparator) dan motor, yang kemudian disebut lingkaran kontrol posisi.

Perbandingan antara posisi sebenarnya dari titik referensi dengan hasil perintah kontrol memberikan sedikit perbedaan karena membutuhkan sangat sedikit waktu untuk mesin meluncur atau berputar, sehingga memberikan jarak beberapa mikron atau beberapa seperseribu derajat.

Kontrol PosisiSesaat setelah sistem kontrol menerima pesan dari sistem pengukuran, eretan mesin telah bergerak 0,001 mm atau 0,0010, kemudian mesin melanjutkan pemeriksaan kontrol posisi yang lain.

Sistem kontrol posisi dapat juga digunakan untuk menahan eretan (luncuran mesin) pada suatu posisi tanpa penjepit mekanik.

Unit kontrol dapat mengendalikan sampai lima sumbu secara serentak dan menentukan dengan tepat posisi dari luncuran mesin atau unit yang bersangkutan dan memperbaikinya jika diperlukan.

Gambaran ini dapat digunakan untuk mendapatkan lintasan pemotong dalam 3 dimensi, helikal atau bahkan permukaan 3 dimensi bebas.

Kontrol MakanSesuai dengan program kecepatan makan atau penirisan benda kerja. Sistem kontrol meneruskan sinyal digital untuk menggerakkan penguat yang akan mengirim sinyal analog ke motor makan.

Setiap motor akan dilengkapi dengan tacho-generator yang mengukur kecepatan makan dan memberi sinyal kecepatan motor yang sebenarnya ke amplifier yang selanjutnya menggunakan sinyal ini untuk mengenali kecepatan makan yang sebenarnya dan kemudian dibandingkan dengan kecepatan makan yang telah diprogram.

Jika terjadi kasus penyimpangan, sinyal elektrik diberikan ke amplifier untuk mempercepat atau memperlambat motor makan. Proses ini disebut lingkaran kontrol makan.

Fungsi Lain Sistem KontrolSebagai tambahan pada fungsi posisi, sistem kontrol juga mengendalikan penggantian pahat otomatis atau penggantian sistem palet. Ketika pahat yang telah diganti oleh alat potong yang lain, atau benda kerja yang baru telah dipindahkan ke mesin yang lain sehingga proses ini dapat dibaca pada program sistem kontrol.

Fungsi lain dari sistem kontrol yaitu manajemen program. Sistem kontrol menyimpan program-program eksekusi pekerjaan mesin pada memorinya. Program manajemen menempatkan berbagai macam file pada setiap program, dimana data program yang berhubungan dengan fungsi masing-masing komponen mesin disimpan di dalam memori sistem kontrol, misalnya data pahat yang berupa subroutin dan parameter

Komponen Mesin Freis CNCCNC (Computer Numerical Control)

Komputer ini mewakili sistem kontrol yang merupakan otak dari mesin freis yang tugasnya mengkoordinasikan semua operasi melalui instruksi-instruksi yang dituangkan kedalam program, dimana perintah tersebut dibutuhkan untuk melakukan pekerjaan misalnya memotong benda kerja ke ukuran yang diminta.

Sistem kontrol ini meneruskan perintah ke motor makan, untuk menggerakkan benda kerja dan pahat ke posisi tertentu. Dalam kasus pembuatan kontur, sistem kontrol mengkoordinasikan gerakan yang sedemikian rupa dari arah luncuran yang berbeda-beda sehingga diperoleh kontur yang sesuai.

Komponen Mesin Freis CNCAlat Kontrol Penghubung

Banyak dari fungsi-fungsi komponen mesin membutuhkan daya listrik yang tidak dapat dihasilkan oleh unit kontrol itu sendiri.

Untuk memenuhi persyaratan ini, sistem yang disebut alat kontrol, diperlukan untuk memberikan sinyal dan daya penggantian operasi melalui penggerak atau alat kontak.

Sistem tambahan itu terletak pada kotak kontrol. Alat kontrol penghubung juga bertanggung jawab untuk memonitor fungsi-fungsi tertentu.

Komponen Mesin Freis CNCKotak Kontrol

Terpisah dari alat kontrol penghubung, kotak kontrol berisi unit lain yang diperlukan untuk mengoperasikan mesin seperti transformator utama, sikring, dan penguat penggerak (amplifier).

Tachogenerator

Tachogenerator mengukur kecepatan putar motor dan memperhalus sinyal yang terdeteksi yang kemudian diteruskan ke sistem kontrol.

Sistem kontrol menggunakan sinyal-sinyal ini untuk menghitung kecepatan makan dan membandingkan dengan harga yang telah diprogram (lingkaran kontrol makan).

Komponen Mesin Freis CNCSistem Pengukuran Linier

Untuk mengoperasikan sistem kontrol pada posisi sesaat luncuran mesin, setiap luncuran dilengkapi dengan sistem pengukuran sinyal untuk setiap gerakan melebihi 0,001 mm atau 0,0010 pada unit kontrol (lingkaran kontrol posisi).

Sistem Penggerak Makan

Penguat penggerak diberikan dari kotak kontrol untuk setiap motor pemakanan untuk menyediakan daya listrik secukup-nya guna memulai gerakan motor tanpa penundaan.

Motor pemakanan dirancang untuk rotasi searah jarum jam dan sebaliknya dan beroperasi dalam daerah variabel kecepatan tanpa tingkatan.

Komponen Mesin Freis CNCBaut Berbola (Ballscrews)

Komponen ini berupa elemen kontur yang kompleks seperti lingkaran dan hanya terdapat di mesin pada tingkat akurasi yang tinggi pada gerakan trans-versal akibat baut bebas dari gerakan mundur (backlash).

Hal ini dapat dicapai dengan memasang baut transversal berbola yang bebas bergerak mundur dengan tingkat kecepatan rendah.

Baut dibagi atas dua belahan dan terkunci satu dengan yang lain untuk saling mengeliminasi.

Komponen Mesin Freis CNCPengganti Pahat Otomatis.

Untuk setiap pahat, sistem kontrol menyimpan semua data dari pahat yang bersangkutan mulai dari data kompensasi, data umur pahat dan data pahat yang berhubungan. Hal ini ditunjukkan dengan kode perubahan posisi dari pahat untuk mengurangi waktu penggantian pahat.

Sistem kontrol meletakkan pahat yang telah diganti di tempat pahat yang baru yang telah digerakkan ke spindel dan menyimpan dalam memori posisi yang baru ini.

Komponen Mesin Freis CNCTransmisi Pengubah Kecepatan.

Transmisi mempunyai dua daerah kecepatan dan diubah oleh gerak motor elektrik.

Kecepatan motor penggerak utama menyesuaikan diri secara otomatis kepada kecepatan spindel yang telah diprogram dan daerah kecepatan transmisi

Pengganti Pallet Otomatis

Benda kerja yang belum dimanufaktur dapat diset pada meja kerja atau pallet yang lain diluar mesin yang sedang bekerja untuk persiapan mengganti benda kerja yang sedang diproses dalam mesin.

Setelah mesin selesai memanufaktur benda kerja pertama kemudian pallet diganti dan siklus kerja selanjutnya diulang lagi.

Peralatan PengamanMesin dilengkapi dengan sejumlah peralatan pengaman untuk melindungi operator dari kecelakaan dan menghindari kerusakan fatal pada mesin.

Semua fungsi mesin secara otomatis tidak beroperasi ketika pahat diganti .

Limit pada setiap gerakan di sumbu mesin diberikan untuk menghentikan motor pemakanan sebelum meluncur menabrak stopper mekanik.

Bila terjadi tabrakan antara benda kerja dengan pahat, luncuran mesin saat itu juga akan memisahkannya dari sistem penggerak oleh kopling pengaman. Mesin berhenti saat itu juga.

Peralatan Pengaman Beberapa tombol stop darurat ditempatkan pada

titik-titik yang berbeda pada mesin dan kabinet kontrol untuk memudahkan orang atau operator memberhentikan mesin dengan cepat pada saat keadaan bahaya.

Fungsi OperatorMembuat program untuk mesin CNC memerlukan pengetahuan, keahlian dan pengalaman operator dalam mengoperasikan mesin perkakas. Sistem kontrol hanya dapat melakukan fungsi yang telah dituangkan dalam program, sehingga didalam operasinya dapat melepaskan operator dari pekerjaan yang membosankan.

Tetapi Sistem kontrol ini tidak bisa menggantikan operator sama sekali.

Fungsi OperatorSebaliknya semakin canggih sistem kontrol, semakin tinggi permintaan oleh pengguna (user) jika sistem kontrol akan dimanfaatkan pada kapasitas penuh.

Pengetahuan teknologi yang dalam, keahlian pemrograman yang baik dan tentunya pengalaman praktissecukupnya akan meningkatkan kemampuan operator melakukan pekerjaan yang jauh lebih baik pada mesin CNC dibandingkan dengan apa yang diharapkan jika dikerjakan pada mesin kontrol manual.

Konfigurasi Luar Sistem KontrolLayar Video.

Layar video adalah bagian dari sistem kontrol yang ber-komunikasi dengan operator. Dengan kata lain, sistem kontrol menyediakan informasi yang dibutuhkan selama pemrograman dan operasi pemesinan kepada operator.

Papan Ketik

Papan ketik adalah media untuk berkomunikasi dengan sistem kontrol.

Sistem komunikasi ini terdiri dari papan ketik dialog untuk komunikasi interaktif dengan sistem kontrol, papan ketik pemrograman dan panel kontrol mesin.

Operator dapat menggunakan papan ketik dialog untuk menggerakkan semua konfigurasi perangkat lunak sistem kontrol.

Konfigurasi Dalam Sistem KontrolMemori Program merupakan tempat dimana sistem kontrol menyimpan semua program termasuk files kepunyaan setiap program.

Memori Utama. Program yang akan dipakai untuk bekerja harus dimuat ke program utama. Hal ini dilakukan dengan memanggil program dari memori program.

Unit Proses Kontrol. Di sini komputer melakukan semua perhitungan, contoh : interpolasi untuk menghitung alur pahat.

Unit Masukan / Keluaran Internal. Unit ini menghubung-kan sistem kontrol dengan kabinet kontrol, layar video dan papan ketik dan bertanggung jawab untuk pertukaran data.

Komponen Utama CNCPerangkat Keras yang terdiri dari layar video, papan ketik, papan elektronik.

Perangkat Lunak CNC yang menentukan langkah perhitungan, data yang harus disimpan, layar yang harus ditampilkan.

Program merupakan bagian yang harus diberikan oleh operator. Program berisi urutan instruksi atau perintah, dimana dalam program operator dapat menggunakan kapasitas perangkat lunak CNC untuk pekerjaan produksi tertentu.

26

DASAR-DASAR GEOMETRI

PendahuluanFungsi sistem kontrol didalam mesin CNC hanyalah membantu operator mempermudah pekerjaan didalam memanufaktur benda kerja dengan akurasi yang lebih baik dibanding kalau dikerjakan dengan mesin perkakas konvensional.

Pengerjaan benda kerja dengan mesin CNC ini akan lebih effektif jika diperlukan produk benda kerja yang jumlahnya lebih dari satu dengan bentuk dan dimensi yang sama, dimana dalam hal ini sistem kontrol akan mengambil peran dengan meneruskan instruksi-instruksi didalam progam secara berulang-ulang sesuai dengan jumlah benda kerja yang diinginkan.

PendahuluanOperator memberitahu sistem kontrol melalui instruksi-instruksi yang disusun dalam suatu program dimaulai instruksi awal dari aktivitas mesin yang harus dilakukan hingga selesai.

Sistem kontrol meneruskan tugas-tugas yang telah dituangkan dalam program ini secara otomatis, dimana tidak diperlukan intervensi operator selama proses pengerjaan benda kerja sedang berlangsung.

Intervensi operator hanya diperlukan didalam kondisi emergensi yaitu menyetop operasi mesin dengan menekan tombol emergensi pada panel kontrol.

Gerakan Kerja MesinMeja bergerak ke kanan atau ke kiri. Ketika meja bergerak ke kanan atau ke kiri, maka disebut sebagai gerakan dalam arah sumbu X, atau luncuran mesin bergerak searah sumbu X.

Kepala spindel bergerak maju atau mundur. Jika kepala spindel bergerak ke depan atau ke belakang, hal ini diebut sebagai gerakan dalam sumbu Y atau luncuran mesin bergerak searah sumbu Y.

Meja bergerak ke atas atau ke bawah. Ketika meja bergerak ke atas atau ke bawah, maka disebut sebagai gerakan dalam arah Z.

Gerakan Kerja MesinSumbu A. Benda kerja berputar pada sumbu X atau benda kerja diputar kedepan atau ke belakang

Sumbu B. Benda kerja berputar pada sumbu Y atau benda kerja diputar ke arah samping kanan dan arah samping kiri.

Sumbu C. Benda kerja berputar pada sumbu Z atau benda kerja berputar pada meja kerjanya

Gerak PahatKetika mesin perkakas sedang beroperasi, ada dua alternatif ujung mesin yang bergerak yaitu pahat yang bergerak atau benda kerja yang bergerak dengan meja. Gerakan semacam ini tergantung desain mesin tesebut.

Pada mesin freis jenis lutut, meja (berikut benda kerja) bergerak searah sumbu X dan sumbu Y, sedangkan kepala spindel dengan pahatnya bergerak searah sumbu Z.

Sedangkan untuk mesin jenis bed, kepala spindel bergerak dalam tiga arah sumbu.

Gerak PahatKetika operator akan memberitahu sistem kontrol ke arah mana luncuran mesin akan digerakkan, operator harus mengetahui apakah kepala spindel ataukah meja yang bergerak pada luncuran mesin. Sebagai contoh : gerakan meja ke arah kanan, adalah sama dengan gerakan pahat memotong ke arah kiri.

Agar program dapat digunakan pada kedua jenis mesin, jenis ranjang (bed) dan jenis lutut (knee), hukum atau asumsi umum di bawah ini harus digunakan :

Benda kerja harus diam - hanya pahat yang bergerak

Sistem kontrol akan menggerakkan pahat pada satu arah atau menggerakkan benda kerja pada arah yang lain ter-gantung dari jenis mesin.

Arah gerak pahat relatif ini disesuaikan dengan posisi operator yang menghadap ke mesin, hal ini untuk memberi kode atau nama pada setiap arah gerak mesin seperti dijelaskan dalam gambar.

Gerak relatif pahat ke kanan (= meja ke kiri) : +X

Gerak relatif pahat ke kiri (= meja ke kanan) : -X

Gerakan pahat ke belakang : +Y

Gerakan pahat ke depan : -Y

Gerakan relatif pahat ke atas (= meja ke bawah) : +Z

Gerakan relatif pahat ke bawah (= meja ke atas) : -Z

Arah Gerak Mesin CNC

Hukum Tangan KananCara baik untuk mengingat arah positif dari tiga sumbu adalah dengan hukum tangan kanan.

Kita menghadap ke mesin dan tangan kanan dibuat sedemikian rupa seperti terlihat pada gambar di samping.

Setelah kondisi ini dipenuhi, maka jari tengah menunjuk ke arah positif dari sumbu positif pahat (+Z), ibu jari menunjuk ke arah sumbu +X dan telunjuk ke arah sumbu +Y.

Sistem Koordinat Benda KerjaSistem koordinat yang dipakai adalah sistem koordinat kartesian XYZ, yang selanjutnya selalu digunakan untuk mendefinisikan setiap lokasi titik pada benda kerja dengan menempatkan tiga sumbu dari sistem koordinat tersebut pada benda kerja.

Semua titik pada permukaan benda kerja didefinisikan oleh nilai X dan nilai Y sedangkan nilai Z diindikasikan oleh kedalaman makan atau tiris dari pahat.

Pada waktu benda kerja dijepit pada mesin, benda kerja yang belum diproses diletakkan di atas meja kerja mesin sedemi-kian rupa supaya sumbu-sumbunya sejajar dengan arah luncuran mesin.

Sistem Koordinat Benda KerjaContoh :

Titik-titik mempunyai koordinat sebagai berikut :

P1 : X15 Y55

P2 : X70 Y50

P3 : X45 Y15

Sistem Koordinat MesinSistem koordinat pada benda kerja dengan mendefinisikan harga-harga X,Y,Z setiap titik pada benda kerja.

Untuk proses pengerjaan benda kerja pada mesin (permesinan), benda kerja dijepit pada meja mesin dan diset-up sedemikian rupa untuk memastikan sumbu sistem koordinat benda kerja sejajar dengan sumbu mesin.

Sistem kontrol harus diberitahu di mana letak titik nol di dalam ruang kerja mesin.

Sistem Koordinat MesinContoh Latihan:

Pada kasus ini secara praktis diberikan data program pada dimensi absolut. Semua dimensi didasarkan pada titik yang sama (P).

P1 ke P2 X70

P2 ke P3 Y25

P3 ke P4 X50

P4 ke P5 Y55

P6 ke P1 Y0

Selesai

Nama :

Npm :

Buatlah program menggunakan absolute dan inkremental

❖ Latihan 2

❖ Latihan 3