Prinsip Kerja Mesin CNC

Gambar 1 – Mesin Bubut CNC (www.directindustry.com)

Seiring dengan perkembangan teknologi dalam bidang manufaktur (pembuatan produk), proses permesinan manual sudah mulai tergantikan oleh proses pemesinan otomatis. Meskipun di Indonesia proses pemesinan manual lebih sering digunakan akibat dari efek biaya. Pemesinan otomatis lebih banyak digunakan oleh industri-industri skala besar yang menuntut kecepatan produksi dan kepresisian hasil produksi. Salah satu alat pemesinan otomatis yang sering digunakan di berbagai industri adalah mesin CNC (Computer Numerical Control).

Mesin CNC dapat digunakan untuk membuat berbagai jenis “profil” (bentuk) produk. Mesin ini memiliki banyak keunggulan antara lain:

• Mengurangi waktu produksi
• Mengurangi resiko human error
• Mengurangi biaya pekerja
• Reliabilitas yang tinggi (tahan lama)
• Fleksibel dalam perubahan desain dari suatu produk
• Mengurangi scrap (sampah hasil produksi)
• Keakuratan yang tinggi

KOMPONEN-KOMPONEN MESIN CNC

Meskipun terdapat beberapa jenis mesin CNC, secara umum berikut komponen-komponen pada mesin CNC ambil contoh mesin Bubut CNC TU-2A (salah satu mesin CNC model lama)

Motor Utama

Motor utama merupakan motor yang berfungsi untuk memutar benda kerja yang telah dicekam. Merupakan salah satu jenis motor DC dengan kecepatan putar yang dapat disesuaikan.

Eretan adalah gerak  persum-buan jalannya mesin. Untuk Mesin Bubut  CNC TU-2A dibedakan menjadi dua bagian, yaitu :

a) Eretan memanjang (sumbu Z) dengan jarak lintasan 0–300 mm.

b) Eretan melintang (Sumbu X) dengan jarak lintasan 0–50 m

Gambar 2-Ilustrasi gerak eretan (www.siapbelajar.com)

 Step motor

Step motor berfungsi untuk  menggerakkan eretan, yaitu gerakan sumbu X dan gerakan sumbu Z. Tiap-tiap eretan memiliki step motor sendiri.

Gambar 3- Step Motor (www.siapbelajar.com)

 Rumah alat potong (revolver/toolturret)

Rumah alat potong berfungsi sebagai penjepit alat potong pada saat proses pemahatan. Adapun alat yang digunakan disebut revolver atau toolturet, revolver digerakkan oleh step motor sehingga bisa digerakkan secara manual maupun terpogram.

Gambar 4 -Revolver (www.siapbelajar.com)

Gambar 5- Cekam (www.siapbelajar.com)

Cekam

Cekam berfungsi untuk menjepit benda kerja pada
saat proses pemahatan. Kecepatan spindle diatur
oleh transmisi sabuk. Pada sistem transmisi
sabuk dibagi menjadi enam transmisi penggerak

Gambar 6- Sliding Bed (www.siapbelajar.com)

 Meja mesin

Meja mesin atau sliding bed sangat mempengaruhi baik buruknya hasil pekerjaan menggunakan Mesin Bubut ini, hal ini disebabkan gerakan memanjang eretan (gerakan sumbu Z) tertumpu pada kondisi sliding bed ini. Jika kondisi sliding bed sudah aus atau cacat bisa dipastikan hasil pembubutan menggunakan mesin ini tidak akan maksimal, bahkan benda kerja juga rusak. Hal ini juga berlaku pada Mesin Bubut konvensional.

Gambar 7 -tailstock (www.siapbelajar.com)

Kepala lepas (Tailstock)

Kepala lepas berfungsi sebagai tempat pemasangan senter putar pada saat proses pembubutan benda kerja yang relatif panjang. Pada kepala lepas ini bisa dipasang pencekam bor, dengan diameter mata bor maksimum 8 mm. Untuk mata bor dengan diameter lebih dari 8 mm, ekor mata bor harus memenuhi syarat ketirusan MT1.

 

Bagian pengendali/kontrol

Bagian pengendali/kontrol merupakan bak kontrol mesin CNC yang berisikan tombol-tombol dan saklar serta dilengkapi dengan monitor. Bagian Pengendali merupakan unsur layanan langsung yang berhubungan dengan operator. Gambar berikut menunjukan secara visual dengan nama-nama bagian sebagai berikut:

Gambar 8- Bagian Pengendali Mesin CNC (www.siapbelajar.com)

Saklar utama/main switch

Saklar utama adalah pintu masuk aliran listrik ke control pengendali CNC. Cara kerja saklar utama yaitu jika kunci saklar utama  diputar ke posisi 1 maka arus listrik akan masuk ke kontrol CNC.   Sebaliknya jika kunci saklar utama diputar kembali ke  angka 0 maka arus listrik yangmasuk ke kontrol CNC akan terputus. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini:

Gambar9 – Ilustrasi Cara Kerja Saklar Utama (www.siapbelajar.com)

Tombol darurat/emergency switch

Tombol ini digunakan untuk  memutus aliran listrik yang masuk ke kontrol mesin. Hal ini dilakukan apabila akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan akibat kesalahan program yang telah dibuat.

Gambr 10- Tombol Darurat (www.siapbelajar.com)

 Saklar operasi mesin (operating switch) .

Saklar layanan mesin ini digunakan untuk memutar sumbu utama yang dihubungkan dengan rumah alat potong. Saklar ini yang mengatur perputaran sumbu utama sesuai menu yang dijalankan, yaitu perputaran manual dan CNC.

Gambar 11- Ilustrasi Kerja Saklar Operasi (www.siapbelajar.com)

Cara kerja saklar operasi adalah sebagai berikut :

a) Jika saklar diputar pada angka 1 maka menu yang dipilih adalah menu manual (lihat Gambar 12.16), yaitu pergerakan eretan, kedalaman pemakanan tergantung oleh

b) Jika saklar diputar pada “CNC” berarti menu yang dipilih adalah menu CNC (lihat Gambar12.17), yaitu semua pergerakan yang terjadi dikontrol oleh komputer baik itu gerakan sumbu utama gerakan eretan, maupun kedalaman pe-makan-an.

Saklar pengatur kecepatan sumbu utama

Saklar ini berfungsi untuk  mengatur kecepatan putar alat potong pada sumbu utama. Saklar ini bisa berfungsi pada layanan CNC maupun manual. Kecepatan putaran sumbu utama mesin CNC TU-2A berkisar antara 50 – 3000 RPM, sesuai tabel putaran pada mesin.

Gambar 12 – Saklar Pengatur Kecepatan sumbu utama (www.siapbelajar.com)

Cara pengoperasian saklar pengatur kecepatan sumbu utama ini adalah, saklar pengatur kecepatan sumbu utama diputar ke arah kanan mendekati angka 100 untuk meningkatkan kecepatan putaran spindle. Untuk mengurangi kecepatan spindle putar kembali saklar pengatur kecepatan sumbu utama ke arah kiri mendekati angka 0.

Saklar layanan dimensi mesin

Saklar ini berfungsi untuk mengatur layanan dimensi yang akan bekerja pada mesin CNC, yaitu layanan dalam bentuk satuan Metris maupun Inch. Cara kerja saklar ini, apabila mesin akan difungsikan pada dimensi tertentu, maka simbol penunjuk saklar diputar pada titik satuan dimensi yang sesuai dengan program kerja. Agar lebih jelas lihat dan perhatikan gambar ilustrasi berikut ini:

Gambar 13- Ilustrasi cara kerja saklar layanan dimensi mesin (www.siapbelajar.com)

Ampere Meter

Ampere meter berfungsi sebagai display besarnya pemakaian arus aktual dari motor utama. Fungsi utama dari ampere meter ini untuk mencegah beban berlebih pada motor utama.

Gambar 14 -Amperemeter (www.siapbelajar.com)

 Disk Drive

Disk drive pada mesin CNC dimaksudkan untuk pelayanan pengoperasian disket. Meskipun pada mesin CNC sekarang penggunaan disket sudah jarang digunakan. Dengan pelayanan disket dapat dilakukan:

1. Menyimpan data dari memori mesin ke dalam memori disket.
2. Memindah data program dari data ke dalam memori mesin.

Gambar 15- Disk Drive (www.siapbelajar.com)

Saklar pengatur asutan (feed override)

Saklar ini berfungsi sebagai pengatur kecepatan gerakan asutan dari eretan mesin. Saklar ini hanya dipergunakan pada pengoperasian mesin secara manual. Kecepatan asutan untuk mesin CNC-TU2A berkisar antara 5–400 mm/menit.  Untuk menjalankan gerakan cepat (rapid) dapat menggunakan  tombol  yang ditekan secara bersamaan dengan tombol koordinat sumbu X dan Z yang dikehendaki.

Gambar 16- Saklar feed overdrive (www.siapbelajar.com)

Kemudian berikut ini merupakan fungsi-fungsi tombol dan kode pada bagian kontrol mesin CNC:

Gambar 17- Fungsi tombol dan kode mesin CNC (www.siapbelajar.com)

Prinsip Kerja Mesin CNC

Sebenarnya langkah-langkah kerja dalam membuat produk menggunakan mesin CNC hampir sama dengan mesin  manufaktur pada umumnya, namun ada tambahan kontrol dari komputer dalam mengatur gerakan mesin. Langkah-langkah pembuatan produk menggunakan mesin CNC secara garis besar seperti gambar berikut ini:

Gambar 18- Langkah pengerjaan pada mesin CNC (www.engr.uvic.ca)

• Pemrograman Konvensional

Pemrograman konvensional merupakan metode paling sederhana dalam mengatur mesin CNC. Ketika menuliskan bahasa pemrograman, kita hanya memasukkan parameter yang sesuai degan setiap siklus pemesinan. Cukup dengan menentukan koordinat awalan dan mengatur pergerakan melalui koding yang sesuai dengan manual pada mesin CNC. Pengaturan koordinat merupakan hal yang paling penting dalam metode ini. Berikut contoh pemrograman konvensional pada mesin CNC:

Gambar 19- Contoh pemrograman dan tampilan metode konvensional (www2.mae.ufl.edu)

• Pemrograman CAM

Pada metode ini, pengguna harus mengimport (mengambil) data dari model part yang telah dibuat menuju program CAM (Computer Aided Manufacturing) dan mendefinisikan parameter yang terkait pada setiap feature pada model yang telah dibuat. Secara mudahnya, pengguna harus menggambar model secara 3 dimensi terlebih dahulu, kemudian mengimport data menuju program CAM yang terhubung dengan mesin CNC. Setelah itu baru mendefinikan setiap bagian pada part sehingga dapat terbaca oleh mesin CNC dan dilanjutkan dengan proses pemesinan. Berikut ilustrasi langkah pengerjaan CNC dengan metode CAM:

1. Pengguna harus membuat gambar 3D menggunakan CAD (Computer Aided Design)

Gambar 20- Contoh hasil gambar pada Inventor CAD (www2.mae.ufl.edu)

2. Mengimport hasil gambar CAD menuju CAM,  melakukan pengaturan koordinat awal dan menentukan material yang digunakan

Gambar 21- Pengaturan pada CAM (www2.mae.ufl.edu)

3. Periksa tool apa saja yang telah digunakan sebelumnya dan jika memungkinkan dapat digunakan untuk proses machining selanjutnya

Gambar 22- Database tool yang digunakan sebelumnya ((www2.mae.ufl.edu)

4. Mengatur parameter dari tool ( kecepatan makan, offset, diameter dan sebagainya)

Gambar 23- Paramater pada tool yang digunakan (www2.mae.ufl.edu)

5. Mengatur sistem gerakan pada tool (incremental atau absolut) pada setiap parameter

Gambar 24- Parameter CAM untuk pemotongan (www2.mae.ufl.edu)

6. Mengatur parameter kasar (pemotongan awal) dan finishing (penyempurnaan akhir) dari proses

Gambar 25- Parameter kasar dan finishing pada CAM (www2.mae.ufl.edu)

7. Mengecek ulang semua tool yang digunakan, apakah sudah sesuai atau tidak

Gambar 26- Daftar semua operasi pemotongan dan tool pada CAM (www2.mae.ufl.edu)

8. Melakukan running simulasi siklus verifikasi virtual untuk mendeteksi error yang terjadi sebalum dilakukan proses pemotongan

Gambar 27- Siklus verifikasi virtual untuk mendeteksi error (www2.mae.ufl.edu)

9. Program akhir siap untuk dijalankan dan dilanjutkan pada proses pemotongan oleh mesin CNC

Gambar 28 – Program akhir dan siap utnuk dilakukan proses oleh CNC (www2.mae.ufl.edu)