Tutorial powermill cnc 4 axis

31
1 TUTORIAL POWERMILL : CNC 4 AXIS – SUMBU A – JIG KANAN oleh : Zul Fauzi, Teknik Mesin Universitas Islam Indonesia – 07525008 Yup, kali ini akan dibahas tentang proses pemesinan freis CNC menggunakan pola 4 sumbu (four axis CNC milling). Pemesinan 4 axis biasanya digunakan untuk membuat geometri - geometri dari raw material yang bentuk awalnya cenderung silindris atau berupa balok panjang. Contohnya seperti gambar 1 berikut. Gambar.1. Produk seni mirip totem. Sumber : http://www.buildyourtools.com/phpBB3/viewtopic.php?f=8&t=1721

Transcript of Tutorial powermill cnc 4 axis

Page 1: Tutorial powermill cnc 4 axis

1

TUTORIAL POWERMILL : CNC 4 AXIS – SUMBU A – JIG KANAN oleh : Zul Fauzi, Teknik Mesin Universitas Islam Indonesia – 07525008

Yup, kali ini akan dibahas tentang proses pemesinan freis CNC menggunakan pola 4 sumbu

(four axis CNC milling). Pemesinan 4 axis biasanya digunakan untuk membuat geometri -

geometri dari raw material yang bentuk awalnya cenderung silindris atau berupa balok

panjang. Contohnya seperti gambar 1 berikut.

Gambar.1. Produk seni mirip totem.

Sumber : http://www.buildyourtools.com/phpBB3/viewtopic.php?f=8&t=1721

Page 2: Tutorial powermill cnc 4 axis

2

Seperti pada gambar 1, jig pada mesin CNC milling 4 axis adalah jig yang sama dengan jig

pada mesin bubut. Pemesinan 4 axis melibatkan 4 sumbu, yaitu : X,Y,Z dan A. Tidak seperti

pada pemesinan konvensional (3 axis) yang hanya melibatkan sumbu X,Y dan Z saja. Maka

mesin CNC 4 axis lebih dapat menjangkau bagian – bagian dari produk yang tidak dapat

dijangkau oleh mesin CNC 3 axis, sehingga dapat membuat produk dengan geometri yang

lebih kompleks dari biasanya jika dilakukan di mesin CNC 3 axis

Proses pemrograman CNC akan kita (haahh kita ?? Elo aja kalee,,,hehe,,, kidding )

akan melakukannya pada Delcam PowerMILL. Wujud produk yang akan dibuat adalah

seperti gambar 2 berikut. Ga jelas ini produk apa, tapi yang jelas ini hanya bisa dibuat

dengan pola 4 axis atau lebih, bukan dengan 3 axis.

Gambar.2. Produk yang akan dibikin pada proyek ini.

Produk ini dibuat menggunakan solidworks dan disimpan dalam format Initial Graphical

Exchange Specification (IGES) dan diberi nama ”TMUII.igs”.

Page 3: Tutorial powermill cnc 4 axis

3

Oke, sekarang bukalah powermill terlebih dahulu.

Pilih File > import model, kemudian bukalah file IGES tadi, ubah ke IGES(1) > pilih file

IGES nya(2) > open(3).

Jika menginginkan tampilan dalam wujud shaded, klik shaded pada viewing toolbar.

Akan tetapi beberapa face ternyata posisinya terbalik, ditunjukkan dengan warna coklat

pada model yang telah kita import tadi. Warna coklat itu berarti face/surface nya terbalik.

Tentu ini akan merepotkan saat proses pembuatan toolpath, oleh karenanya, kita balik.

Tekan shift dan klik pada face yang terbalik, kemudian klik kanan pada face tersebut(1) >

model (2) > pilih reverse selected(3).

Page 4: Tutorial powermill cnc 4 axis

4

Lakukan hal yang sama untuk sisa face yang terbalik lainnya (yang berwarna coklat), hingga

semua face berwarna biru.

Page 5: Tutorial powermill cnc 4 axis

5

Selanjutnya, kita posisikan global coordinate tepat pada ujung raw material, seperti gambar

berikut.

Sedangkan posisi global coordinate pada “TMUII.igs” ini berada pada posisi yang salah,

seperti gambar berikut.

Oleh karenanya, yukk kita benerin posisinya.

Page 6: Tutorial powermill cnc 4 axis

6

Pada tree bagian models, pilih TMUII(1) > edit(2) > transform(3).

“TMUII.igs” akan kita putar 180 derajat pada sumbu Z, isikan 180 pada angle(1) > lalu klik

Z(2).

Selanjutnya, global coordinate akan kita posisikan tepat di ujung raw material, panjang raw

material adalah 190mm, oleh karenanya, isikan 190 pada distance(1) > lalu klik X(2).

Page 7: Tutorial powermill cnc 4 axis

7

Agar block dapat dibuat, maka “TMUII.igs” harus diputar 90 derajat pada sumbu Y, seperti

gambar berikut.

Sekarang posisi global coordinate “TMUII.igs” sudah betul.

Selanjutnya, membuat block.

Pada block, pilih cylinder(1) > toleransi 0,005mm(2) > calculate(3) > lock(4) > accept(5)

Page 8: Tutorial powermill cnc 4 axis

8

Selanjutnya mata pahat (tool). Pahat yang akan kita gunakan ada 2, yaitu end mill 8 mm

dan ball nose 3 mm.

Berikut adalah spesifikasi pahat yang akan digunakan :

Pahat(tool) 1 : end mill

Diameter : 8mm

Gigi(flute) : 4

Panjang total : 80mm

Nomor pahat : 1

Pahat(tool) 2 : ball nose

Diameter : 3mm

Gigi(flute) : 2

Panjang total : 70mm

Nomor pahat : 2

Sekarang kita buat kedua tool tersebut dimulai dari end mill 8mm. Pada tree, klik kanan

tools(1) > create tool(2) > end mill(3).

Pada tab tip(1) > beri nama end mill nya(2) > isikan diameternya(3) > isikan

panjangnya(4) > tentukan nomor tool dan jumlah giginya(5).

Page 9: Tutorial powermill cnc 4 axis

9

Pada tab shank(1) > berikanlah shank, yaitu selubung pahat(2) > isikan panjang dan

diameternya seperti pada gambar berikut(3).

Kemudian berikanlah holder, holder adalah pemegang dan penghubung antara pahat dan

selubung dengan motor (servo/stepper). Pada tab holder(1) > tambahkan holder(2) > atur

dimensi holder(3) > dan atur jarak pengunciannya(4) > close.

Sekarang tool 1 telah dibuat. Lakukan hal yang sama terhadap tool 2, hanya saja tool yang

dipilih adalah ball nose, isikan parameter pada tab tip sesuai dengan spesifikasi ball nose

yang telah disebutkan di atas, untuk tab shank dan holder sama.

Page 10: Tutorial powermill cnc 4 axis

10

Untuk membuat pahat dapat terlihat jelas, pada tree, klik kanan pada tools > shaded.

Selanjutnya, kita akan membuat titik referensi untuk pahat yang akan digunakan

(workplane). Pada tree, klik kanan workplane(1) > create workplane(2).

Workplane akan dibuat mengacu pada 3 sektor ini.

Page 11: Tutorial powermill cnc 4 axis

11

Pada workplane 1(1) > isikan 50mm untuk mendorong X sejauh 50mm(2) > tekan X(3).

Lalu putar sumbu Y sebesar 90 derajat, isikan 90 pada angle(1) > tekan Y(2).

Dorong Z sejauh 150mm, isikan 150mm pada distance(1) > tekan Z(2). Ini berfungsi agar

ketika berpindah workplane, pahat tidak menabrak benda kerja.

Page 12: Tutorial powermill cnc 4 axis

12

Kemudian nonaktifkan workplane yang barusan dibuat, agar tidak memperngaruhi

workplane berikutnya.

Buatlah 2 workplane sisanya. Caranya mirip dengan cara pada halaman 10-11, hanya saja

sebelum digeser, untuk workplane 2 sumbu Z harus diputar 120 derajat dan 240 derajat

untuk sumbu Z pada workplane 3.

Karena sudut antar ketiga workplane ini adalah 120 derajat.

Catatan :

Jangan pernah sekalipun mencoba membuat workplane baru tanpa menonaktifkan terlebih

dahulu workplane yang telah dibuat sebelumnya. Karena jika itu dilakukan, maka akan

memutus link connection antar workplane, sehingga ada kemungkinan mata pahat dapat

menabrak benda kerja, meja kerja, atau bahkan ANDA.

Page 13: Tutorial powermill cnc 4 axis

13

Kemudian, sebelum membuat roughing toolpath, aktifkan workplane 1 terlebih dahulu,

caranya klik kanan pada workplane 1(1) > activate(2).

Kita akan mulai membuat roughing toolpath 1. Roughing toolpath yang akan dibuat ada 3,

sesuai dengan jumlah workplane yang telah dibuat.

Kemudian pilih rapid move height

Ini berfungsi untuk memposisikan mata pahat pada posisi yang aman ketika berpindah –

pindah pada saat proses pemakanan berlangsung. Pada safe area, pilih plane(1) > pilih

workplane 1(2) > isikan 0 untuk safe & start Z(3) > pilih absolute(4) > accept(5).

Catatan :

Lakukan setting pada rapid move height tiap kali akan membuat toolpath dan lakukan ini

untuk 2 toolpath lainnya, caranya sama persis, hanya untuk roughing toolpath 2, memakai

workplane, dan untuk roughing toolpath 3 memakai workplane 3. Demikian juga untuk

proses finishing toolpath 1-3 nantinya.

Page 14: Tutorial powermill cnc 4 axis

14

4 AXIS ROUGHING TOOLPATH

Untuk membuat roughing toolpath, pilih toolpath.

Pilih tab 3D area clearance(1) > pilih offset area clear model(2) > OK(3)

Kemudian isikan parameter seperti ditunjukkan pada gambar berikut

Page 15: Tutorial powermill cnc 4 axis

15

Parameter tersebut tentu tidaklah mutlak, dan itu dapat berubah – ubah menyesuaikan

situasi, kondisi dan jenis material yang digunakan.

Kemudian masuk ke lead and links. Ini berfungsi untuk menentukan pola gerakan pahat

yang efisien waktu.

Untuk proses roughing, kita gunakan incremental untuk short, long dan default. Proses

roughing tidak memerlukan hasil akhir yang bagus, namun butuh proses yang cepat, maka

dari itu incremental pilihan yang tepat, karena pahat tidak perlu balik lagi ke workplane untuk

gerakan selanjutnya.

Pada tab links, untuk short, long dan default pilih yang incremental(1) > untuk gerakan

pahat mundur, pilih max 50mm (2) > apply(3) > accept(4).

Toolpath ini dinilai terlalu “mbleber” ke bawah. Seperti kita tahu, panjang end mill 8 mm yang

digunakan adalah 80mm, sedang diameter terluar benda kerja adalah 100mm, maka

selubung pahat sudah dapat dipastikan menabrak karena kalah panjang, oleh karenanya,

toolpath musti kita ”cukur” hingga hanya 60 mm saja.

Page 16: Tutorial powermill cnc 4 axis

16

Caranya, pada tree, klik kanan pada roughing 1(1) > edit(2) > limit(3).

Pada type, pilih plane Z(1) > jarak total dari workplane menuju permukaan terluar

benda kerja adalah 150mm, ditambah jarak toolpath yang diinginkan adalah 60mm,

maka isikan -210mm pada Z(2) > pilih outer(3) > apply(4).

Page 17: Tutorial powermill cnc 4 axis

17

Dan berikut adalah wujud toolpath yang telah “dicukur”.

NB : kiri : sebelum dicukur, kanan sesudah dicukur.

Setelah roughing toolpath dibuat, langkah selanjutnya adalah memeriksa apakah terjadi

tabrakan atau tidak antara pahat dengan benda kerja.

Klik toolpath verification, untuk memastikan apakah tool menabrak benda kerja atau tidak.

Kemudian klik apply.

Jika muncul kotak dialog seperti berikut, menandakan

bahwa gerakan tool aman, tidak ada tabrakan.

Ciri – ciri toolpath aman, adalah ditunjukkan tanda

centang warna hijau pada tree.

Page 18: Tutorial powermill cnc 4 axis

18

Selanjutnya, mengatur kecepatan pemesinan yang terdiri dari : kecepatan makan (feedrate),

putaran motor (spindle speed) dan kecepatan berpindah (rapid move). Klik : feeds and

speeds.

Berhubung material yang digunakan adalah logam, maka pendinginan (coolant) mutlak

diperlukan agar tool tidak mengalami overheat yang berujung patah.

Kemudian isikan parameter seperti gambar berikut. Sekali lagi parameter ini tidaklah mutlak,

parameter dapat berubah-ubah sesuai situasi, kondisi dan jenis material yang digunakan.

Buatlah 2 roughing toolpath sisanya. Caranya sama dengan cara pada halaman 14 – 18.

Dimulai dari mengaktifkan workplane terlebih dahulu.

Page 19: Tutorial powermill cnc 4 axis

19

Setelah 3 roughing toolpath selesai dibuat, selanjutnya menghubungkan ketiga toolpath

tersebut. Pada tree, klik kanan NC program(1) > create NC program(2).

Selanjutnya, beri nama NC program anda, misalnya “Latihan CNC 4 Axis”(1) > atur

output file nya, pastikan pada direktori yang mudah diingat(2) > tentukan post

processor yang akan digunakan, karena ini termasuk multiaxis, maka post processor

pun menggunakan pot processor untuk 4 axis atau multiaxis(3). Kemudian apply >

accept.

Page 20: Tutorial powermill cnc 4 axis

20

Post processor adalah media untuk menerjemahkan toolpath menjadi numerical code (G-

Code). Post processor yang saya gunakan adalah DMU80P-H530M. Itu jenis post processor

untuk multiaxis. Post processor biasanya terletak di direktori yang sama dengan direktori

anda menginstall powermill. Jika belum terdapat post processor untuk multiaxis, silakan

mendownloadnya melalui internet atau ngopy dari teman anda yang punya.

Kemudian drag ketiga roughing toolpath menuju NC program “Latihan CNC 4 Axis”.

Page 21: Tutorial powermill cnc 4 axis

21

Drag juga ketiga workplane menuju NC program “Latihan CNC 4 Axis”, dengan format

seperti gambar berikut, agar workplane dapat saling terhubung satu sama lain (linked).

Semakin banyak workplane yang digunakan, semakin banyak pula variabel koneksinya.

Dan berikut adalah yang dimaksud dengan connection link antar workplane, yaitu garis

putus – putus warna biru muda (cyan) pada gambar berikut. Workplane 1, 2 dan 3 saling

terhubung satu sama lain. Sehingga menjadikan pola gerakan pemakanannya menjadi

multiaxis. Bagian berwarna abu – abu adalah multiaxis roughing toolpath yang telah dibuat.

Dan maksud dari dijauhkannya workplane dari permukaan kontak benda kerja adalah agar

pahat tidak menabrak benda kerja ketika berpindah workplane.

Page 22: Tutorial powermill cnc 4 axis

22

4 AXIS FINISHING TOOLPATH

Berikutnya, proses finishing. Untuk pemesinan CNC 4 axis di mana benda kerja cenderung

berwujud silindris, maka strategi yang digunakan adalah pemakanan memutar (rotary feed).

Sebelum membuat rotary feed finishing, terlebih dahulu menentukan titik pusat silindris

dari benda kerja. Titik pusat untuk rotary feed finishing adalah berada tepat di tengah bagian

ujung depan benda kerja.

Sebelumnya nonaktifkan terlebih dahulu worklplane yang masih aktif.

Kemudian pada tree, klik kanan workplanes(1) > create workplane(2).

Kita cukup memutar workplane pada sumbu Y sebesar 90 derajat.

Untuk membuat finishing toolpath, pilih toolpath.

Page 23: Tutorial powermill cnc 4 axis

23

Pada tab finishing(1) > pilih rotary finishing(2) > OK(3).

Lalu isikanlah parameternya seperti pada gambar berikut. Sekali lagi parameter tidaklah

mutlak, dan dapat berubah-ubah sesuai situasi, kondisi dan jenis material yang dipakai.

Page 24: Tutorial powermill cnc 4 axis

24

Berikut adalah wujud dari rotary feed finishing toolpath yang telah dibuat.

Setelah rotary feed finishing toolpath dibuat, langkah selanjutnya adalah memeriksa apakah

terjadi tabrakan atau tidak antara pahat dengan benda kerja.

Klik toolpath verification, untuk memastikan apakah tool menabrak benda kerja atau tidak.

Kemudian klik apply.

Jika muncul kotak dialog seperti berikut, menandakan

bahwa gerakan tool aman, tidak ada tabrakan.

Ciri – ciri toolpath aman, adalah ditunjukkan tanda

centang warna hijau pada tree.

Page 25: Tutorial powermill cnc 4 axis

25

Selanjutnya, mengatur kecepatan pemesinan yang terdiri dari : kecepatan makan (feedrate),

putaran motor (spindle speed) dan kecepatan berpindah (rapid move). Klik : feeds and

speeds.

Berhubung material yang digunakan adalah logam, maka pendinginan (coolant) mutlak

diperlukan agar tool tidak mengalami overheat yang berujung patah.

Kemudian isikan parameter seperti gambar berikut. Sekali lagi parameter ini tidaklah mutlak,

parameter dapat berubah-ubah sesuai situasi, kondisi dan jenis material yang digunakan.

Proses finishing biasanya membutuhkan spindle speed yang lebih tinggi dari spindle speed

pada proses roughing namun feed rate lebih rendah.

Page 26: Tutorial powermill cnc 4 axis

26

Kemudian drag finishing toolpath dan workplane 1 seperti gambar berikut, mirip dengan

format pada roughing toolpath ke-1.

SIMULASI

Untuk melihat simulasi, pada tree NC program, klik kanan “Latihan CNC 4 axis”(1) >

simulate from start(2).

Lalu aktifkan tombol ViewMill.

Kemudian pilih shiny material

Page 27: Tutorial powermill cnc 4 axis

27

Jika toolbar – toolbar tersebut tidak ada pada interface, dapat dimunculkan melalui view >

toolbar.

Untuk mengetahui apakah terjadi tabrakan (collision) ketika pahat berpindah workplane,

klik Machine Tool Display.

Untuk memainkan simulasi, klik play, dan lihat hasilnya, apakah sudah sesuai harapan atau

malah terjadi banyak tabrakan, silakan menentukan sendiri dari hasil simulasi,

Page 28: Tutorial powermill cnc 4 axis

28

Berikut adalah hasil dari proses simulasi yang telah dimainkan.

Pada tab collision pada machine information, jika bagian ini kosong, maka berarti tidak ada

benturan pahat dengan benda kerja. Namun jika ada isinya, maka terjadi benturan. Jika

terjadi benturan, klik clear, maka benturan akan dihilangkan.

Selanjutnya, regenerasi G-Code. G-Code adalah bahasa pemrograman untuk

menggerakkan lengan-lengan mesin CNC, G-Code berupa deretan angka dan huruf yang

merupakan titik – titik koordinat yang berdasarkan geometri dari “TMUII.igs”. Atau dengan

kata lain, G-Code merupakan terjemahan dari semua toolpath yang telah dibuat.

Page 29: Tutorial powermill cnc 4 axis

29

Untuk meregenerasi G-Code, pada tree NC program, klik kanan pada “Latihan CNC 4

axis” > settings.

Kemudian apply(1) > write(2). Dan G-Code akan digenerasikan.

Page 30: Tutorial powermill cnc 4 axis

30

Untuk produk non fungsional seperti ini, hasil finishing sudah dinilai halus dan baik, namun

untuk produk fungsional yang membutuhkan tingkat kekasaran permukaan sangat rendah(

misal 0,1) tentu ini masih kurang halus. Untuk hasil yang lebih halus, dapat dilakukan

dengan menggunakan pahat finishing yang lebih kecil lagi dengan kecepatan makan (feed

rate) yang lebih rendah.

Berikut adalah G-Code dari pemrograman CNC “Latihan CNC 4 axis”. Berupa deretan

angka dan huruf (numerical control program) dalam format notepad yang nantinya ditransfer

menuju mesin CNC melalui parallel port, serial, USB, CD, floppy disk atau wireless dari

antar negara.

Untuk mengetahui seberapa lama proses pemesinan yang terjadi, pada tree NC program,

klik kanan “Latihan CNC 4 axis” > pilih statistic.

Page 31: Tutorial powermill cnc 4 axis

31

Dan berikut adalah catatan waktu proses pemesinan. Lamanya 11 jam 19 menit 56 detik.

Terakhir, jangan lupa simpan pekerjaan anda pada direktori yang mudah diingat.

Sekian tutorial kali ini. Silakan memberikan masukan melalui [email protected]

untuk perbaikan yang lebih baik ke depannya

wassalamu’alaikum...