Untar
Teknologi CNC
Disadur dari Mastercam Book for Windows Rosehan YahuzaKATA
PENGANTAR
Mata kuliah Teknoligi CNC adalah mata kuliah wajib ,pada Jurusan Teknik Mesin Universitas Tarumanagara. Pembuatan diktat dengan menyadur buku asli berjudul “Mastercam Book for Window” by Dr.S.C. Jonathan Lin and Dr. F.C. Tony Shine. Isi buku dicuplik berdasarkan kebutuhan dengan bahasa yang disesuaikan. Tujuan dari pembuatan diktat ini untuk meningkatkan motivasi belajar dan memahami materi dari Teknologi CNC.
Buku diktat ini dibuat dengan segala kekurangan, diharapkan pembaca dapat memberikan masukan yang positif agar buku ini dapat mudah dipahami baik bahasa maupun materi dari diktat
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan teman-teman yang turut membantu dan memotivasi penulisan diktat kuliah ini.
Jakarta, Februari 2010 Penulis,
DAFTAR
ISI
Halaman
DAFTAR ISI ... ...1
BAB 1. DASAR PEMPROGRAMAN CNC ... 6
1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC ... 6
1.1.1 Numerical Control ... 6
1.1.2 Computer Numerical Control ... 7
1.1.3 Direct Numerical Control ... 7
1.1.4 Distributive Numerical Control ... 8
1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC ... 9
1.3 Operasi NC ... 9
1.4 Kesempatan berkarir ... 10
1.5 Part Program ... 11
1.6 Bagian dari Sistem CNC ... 12
1.7 Program input device ... 12
1.8 Machine control unit ... 12
1.9 Drive system ... 13
1.10 Machine tool ... 13
1.11 Feedback system ... 13
1.12 Aplikasi dan mesin CNC ... 13
1.13 Coding System ... 15 1.14 NC Addresses ... 16 1.15 NC Words ... 18 1.16 Preparatory Words ... 18 1.17 Miscellaneous Words ... 21 1.18 NC functional blocks ... 22 1.19 NC Programming Methods ... 23
BAB 2. SISTEM PENGONTROLAN CNC ... 25
2.1 Pengontrolan Countouring ... 26 2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D ... 26 2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D ... 26 2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D ... 27 2.1.4 Pengontrolan contouring 4-D ... 27 2.2 Sistem Drive CNC ... 28
2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System) ... 28
2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System) ... 29
BAB 3. CNC INTERPOLATION ... 31 3.1 Linier Interpolation ... 31 3.2 Circulator Interpolation ... 32 3.3 Helical Interpolation ... 32 3.4 Parabolic Interpolation ... 33 3.5 Cubic Interpolation ... 33
BAB 4. SYSTEM KOORDINAT ... 34
4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin ... 34
4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin ... 35
4.3 Arah Sumbu Mesin ... 35
4.4 Referensi Titik Nol ... 36
4.5 Titik Nol Mesin ... 36
4.6 Referensi Titik Balik ... 37
4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point) ... 38
4.8 Program Titik Nol ... 38
4.9 Sistem Posisi ... 39
4.9.1 Sistem posisi absolut ... 39
4.9.2 Sistem posisi inkremental ... 40
BAB 5. FUNDAMENTAL PEMESINAN ... 41
5.1 Proses Milling CNC ... 41
5.2 Proses Turning CNC ... 41
5.3 Bahan Perkakas Potong ... 45
5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong. ... 45
5.3.2 Material perkakas potong ... 45
5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO ... 46
5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong ... 48
5.4 Perkakas untuk Milling ... 49
5.4.1 Automatic Tool Changer ... 49
5.4.2 Toolholders ... 50
5.5 Sistem Perkakas untuk Turning ... 51
5.7 Toolholders ... 59
5.8 Sistem Indentifikasi Boring Bar ... 62
BAB 6. PARAMETER PEMESINAN ... 63
6.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Spindel ... 63
6.2 Kecepatan Pemakanan ... 64
6.3 Kedalaman Pemotongan ... 67
6.4 Kecepatan Pelepasan Material ... 67
6.4.1 Untuk gurdi ... 67
6.4.2 Untuk freis ... 67
6.4.3 Untuk bubut ... 67
6.5 Persyaratan Kekuatan ... 68
6.6 Face Milling ... 71
6.6.1 Ukuran perkakas potong ... 71
6.6.2 Pemilihan lebar pemotongan ... 71
6.7 End Milling ... 72
6.7.1 Pemilihan end mills ... 73
6.7.2 Kriteria pemilihan end mills ... 74
6.8 Milling dengan End Ball Mills ... 75
6.9 Operasi Drilling ... 76
6.9.1 Faktor yang diperhatikan dalam proses gurdi ... 76
6.9.2 Keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan ... 77
6.10 Operasi Peluasan Lubang ... 79
6.10.1 Seleksi Feel dan Kedalaman Pemotongan ... 80
6.11 Operasi Penguliran ... 80
6.11.1 Pemilihan tap ... 80
6.11.2 Pemilihan tap drill ... 80
6.11.3 Kedalaman Lubang Tap ... 83
6.12 Turning Operation ... 83
6.12.1 Pemilihan pemakanan dan kerataan permukaan ... 83
6.12.2 Kedalaman pemotongan dan lenturan ... 84
6.12.3 Kesalahan hasil dari luar pusat pemotong ... 84
6.12.4 Pemutus geram (Chip breaker) ... 85
BAB 7. PEMROGRAMAN BUBUT ... 86
7.1 Sistem koordinat ... 86
7.1.1 Sistem koordinat tangan kiri ... 86
7.1.2 Sistem koordinat tangan kanan ... 86
7.1.4 Dimensi radius dan diameter ... 87
7.2 Pemilihan pahat untuk bubut ... 87
7.2.1 Perkakas pengasaran (roughing) ... 88
7.2.2 Perkakas pengerjaan akhir (finishing) ... 88
7.2.3 Perkakas peluasan lubang (boring) ... 88
7.2.4 Perkakas perataan permukaan (facing) ... 89
7.2.5 Perkakas untuk operasi yang lain ... 89
7.3 Tool Hand Type ... 89
7.4 Difinisi Perkakas ... 90
7.4.1 Nomor perkakas dan nomor penggeseran ... 90
7.4.2 Offset Register Parameters Setting ... 91
7.4.3 Nose radius ... 91
7.4.4 Imaginary tool nose ... 92
7.4.5 Orientation (arah dari hidung pahat khayalan) ... 92
7.4.6 Cutter compensation ... 93
7.4.7 Sudut perkakas potong ... 95
7.4.8 Machining parameters ... 95
7.4.9 Miscellaneous ... 97
7.4.10 Pemosisian Perkakas potong ... 97
7.4.11 Rough Module ... 98
7.5 Cycle Parameters ... 99
7.5.1 Rough turning cycle (G71) ... 99
7.5.2 Rough facing cycle (G72) ... 99
7.5.3 Contour repeating cycle (G73) ... 100
7.5.4 Finish cycle (G70) ... 100
7.5.5 Contoh part program G71 dan G70 ... 101
7.5.6 Groovecycle ... 102
7.5.7 Cutting a groove ... 103
7.5.8 Thread cycle ... 104
7.5.9 Drill cycle ... 109
7.6 Proyek ... 110
BAB 8. PEMROGRAMAN MILLING ... 112
8.1 Cutter Compensation ... 112
8.2 Tooling Information ... 113
8.3 Machining Parameter ... 113
8.4.1 Zig-zag ... 116 8.4.2 Metode Spiral ... 117 8.5 Pemesinan ... 117 8.6 Drill Cycle ... 119 8.6.1 Z-depth, ... 119 8.6.2 Cycle Mode... 120
BAB 1.
DASAR
PEMPROGRAMAN
CNC
Tujuan
1. Pengertian dari konsep dasar yang digunakan pada program dan pengoperasian CNC.
2. Mengetahui kesempatan kerja yang mengunakan NC. 3. Mengetahui kata-kata yang digunakan pada program NC. 4. Mempelajari mesin dan petunjuk proses pada CNC.
5. Mengetahui bermacam-macam petunjuk titik nol pada program CNC.
1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC
Empat batasan yang sering digunakan dalam penjabaran teknologi dibahas dalam buku ini :
• Numerical Control (NC)
• Direct Numerical Control (DNC)
• Computer Numerical Control (CNC)
• Distributive Numerical Control (DNC) 1.1.1 Numerical Control
Adalah teknik yang digunakan untuk mengontrol alat dan proses pada mesin dengan menggunakan perintah kode. NC mengontrol penggunaan instruksi tersebut dan meterjemahkan ke dalam dua tipe sinyal kontrol: sinyal kontrol gerak dan sinyal kontrol berganti-ganti. (Gambar 1.1).
mengaktifkan gerakan dari suatu unit penjang dasar (basic length-Unit/BLU) yang menambah ukuran minimum dari sistem kontrol NC yaitu 0,001 inch (atau 0,01 mm), sementara pada kontrol CNC modern, pemecahan penambahan dapat mencapai 0,0001 inch (atau 0,001 mm). Jumlah pulsa yang ditransmisikan pada setiap poros menentukan penambahan posisi dan frekuensi pulsa tersebut mengatur kecepatan poros.
Fungsi kontrol berganti-ganti adalah menyetel sinyal on/off pada perkakas untuk mengontrol kecepatan dan arah dari putaran spindel, kontrol dari sistem pendingin, pemilihan alat potong, penjepitan dan pelepasan otomatis, dan sebagainya.
NC sering ditunjukkan pada generasi lama dari teknologi pengontrolan angka. Sistem NC kontrol hard-wired yang digunakan adalah implementasi dari perangkat keras elektronik berdasarkan teknologi sirkuit digital.
1.1.2 Computer Numerical Control
Adalah sistem pengontrolan angka sesuai dengan keinginan, program yang disediakan telah dimasukkan pada pengontrolan untuk menjalankan fungsi dasar pada sistem soft-wired NC, sebab sering kali fungsi kontrol menggunakan program kontrol perangkat lunak (Control Software Programs). Semua kontrol angka pada mesin buatan pabrik sejak tahun 1970-an merupakan tipe CNC. Sinyal kontrol sistem CNC menggunakan perintah binari. Setiap perintah terdiri dari angka pasti dalam bits, 32 bits atau 64 bits sering digunakan setiap bits dari data terdiri dari satu gerakan BLU dapat diwakilkan 1 sampai 232 = 4.294.967.296 posisis poros yang berbeda. Pada pemecahan sistem, control : BLU = 0,0001 inch, angka ini mewakilkan sampai 429.969 inch. Gerakan yang mungkin yaitu lebih dari cukup untuk semua tipe aplikasi yang digunakan.
1.1.3 Direct Numerical Control
Menggunakan sebagian komputer untuk kontrol secara serentak pada suatu grup dari alat mesin NC. Bagian utama yang dikerjakan pada komputer adalah memprogram dan mengedit bagian program sesuai dengan penurunan bagian pada mesin NC. Ide dari Direct Numerical Control dimulai pada pertengahan tahun 1970 di Cincinnati Milacron and General Electric. Pada tahun 1970 sekitar enam vendor memasarkan sistem DNC.
DNC tidak digunakan secara luas pada industri utama karena dua alasan. Industri tidak dapat menanggung pengeluaran setiap angka utama komputer yang dapat mengeluarkan dana hingga mencapai satu juta dolar. Alasan lain adalah pengenalan CNC pada tahun 1970-an. Kapasitas memori yang ditawarkan dan menarik kepandaian dari perangkat dalam yang menyebabkan penghematan dan menggeser keinginan untuk menggunakan sistem DNC.
Gambar 1.2. Direct Numerical Control
1.1.4 Distributive Numerical Control
Konsep utama dari menggunakan Network untuk mengkoordinasi pengoperasian suatu grup dari alat mesin DNC. Tampilan dari sistem DNC ini mulai digunakan pada awal tahun 1980-an dan berkembang seiring dengan perkembangan komputer dan teknologi komunikasi saat ini banyak mesin CNC yang menggunakan
Gambar 1.3. Distributive Numerical Control
1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC
Keuntungan utama dari penggunaan teknologi CNC adalah mengurangi biaya produksi, meningkatkan kualitas produk, dan fasilitas perencanaan dan pengoltrolan produksi. Keuntungan tersebut dapat direalisasikan melalui sembilan produksi :
• Meningkatkan produksi
• Mengurangi biaya produksi
• Fasilitas dan operasi mesin yang beragam
• Membuktikan perencanaan dan kontrol produksi
• Fasilitas dari otomatis yang fleksibel
• Ketepatan yang tinggi dan pengulangan
• Mengurangi biaya operasi tidak langusng
• Fleksibilitas yang lebih besar
• Batas rendah kemampuan operator yang dibutuhkan.
Tiga pokok timbal balik dari penggunaan teknologi CNC mencakup : penanaman modal pertama yang tinggi, kebutuhan pemeliharaannya tinggi, dan tidak mengeluarkan biaya efektif untuk pekerjaan produksi rendah.
1.3 OperasiNC
Struktur organisasi implementasi operasi numerik control berbeda-beda di dalam industri. Semakin besar suatu operasi semakin diperlukan pengorganisasian. Fungsi yang ditemukan di dalam suatu grup CNC aladah sama tanpa memandang besar atau kecil grup tersebut perbedaannya hanya terdapat pada cara fungsi tersebut dilaksanakan. Pada bengkel kecil mungkin hanya memiliki satu atau dua orang dalam melakukan seluruh fungsi dari mesin NC, sedangkan pada operasi menengah dan besar akan pembagian tugas (fungsi) ke dalam grup-grup atau menugaskan mereka ke departemen-departemn.
• NC shop management
• NC part progamming
• Tool and fixture design
• Machine maintenance
Gambar 1.4. NC/CNC operations
1.4 Kesempatanberkarir
Terdapat tiga ratus lowongan kerja yang berhubungan dengan NC untuk menservis 170.000 mesin NC/CNC di industri Amerika pada tahun 1995. Perminataan akan tenaga kerja yang berhubungan dengan NC meningkat dengan pesat sejalan dengan industri bergerak menuju automated manufacturing. Jenis pekerjaan yang berhubungan dengan NC ialah manager NC atau supervisor, proses planner, part programmer, tool designer, tool maker, machine setup person, machine operator atau maintenance person. Tanggung jawab utama, skill yang diperlukan atau pendidikan dan pengalaman untuk setiap jenis pekerjaan tercantum pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Jenjang karir CNC
Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalaman
NC Manager Atau supervisor
- Pengawasi operasi NC - Meng-hire personal NC,
training, tgas kerja - Mengkoordinator dengan
departemen lain
- Mengevaluasi dan memperoleh mesin perkakas CNC baru dan CAD/CAM software
- Keahlian managen - Pengetahuan pemesinan - Pemrograman NC dan
pengoperasian
- Setaraf S1 4 tahun dengan beberapa tahun pengalam manufaktur
Perancang proses - Menentukan proses pemesinan yang akan digunakan dan urutan proses dan pada mesin
- Pengetahuan menyeluruh dari machining, perkakas, dan kemampuan peralatan
- Minimal D2, lebih diutamakan S1
Tabel 1.1 (Lanjutan)
Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalama n
Part programmer - Mempersiapkan part program - Menyiapkan dokumen NC
terutam intruksi setup - Bila diperlukan, mengetahui
rencana proses
- Menguasai dengan bai pada matemati, geometrid an trigonometri - Mengetahui kondisi suaramesin - Kemampuan membaca blue-print - Ketetrapilan computer - Penggunaan software CAD/CAM
- D2 atau tamatan sekolah teknik atas
Tool designer - Memilih tool yang standar - Merancang perkakas dengan
tujuan khusus
- Menguasai dengan baik peletakan dan pengetahuan tentang penjepitan - Pengetahuan dari
pembentukan perkakas - Memahami dari perkakas
standar dan perkakas bantu
- Minimal D2 dengan pengalaman perkakas dan mesin perkakas, lebih diutamakan S1
Tool maker - Merakit dan meneset perkakas standar
- Membuat perkakas dengan tujuan khusus
- Memperbaki perkakas yang mengalami kerusakan
- Sangat ahli pada pemesinan - Pengetahuan tentang CNC - Menyusun dan membuat
perkakas
- 4 tahun masapemagangan program
Machine setup person
- Memasang perkakas bantu dan perkakas potong pada mesin - Koordinat mesin
- Menghitung dan memasukan offset dan nilai kompensasi - Memperbaiki kesalahan pada
perkakas dan program - Mensimulasikan program tanpa
benda kerja
- Menguasai dengan baik tentang pemesinan dan perkakas
- Mengerti part program dan machine functions
- Ahli mesin berpengalaman secara intensip pengetahuan CNC
Machine operator - Bongkar pasang bendakerja - Memperhatikan perkembangan
pemesinan
- Inpeksi bagian finishing - Pemeriksaan reguler
- Pengetahuan secara umum dari pemesianan
- Tamatan sekolah teknik, atau setingakat dengan bidang yang sama, mahasiswa
1.5 Part Program
Part program suatu kode instruksi, diperlukan untuk memproduksi suatu bagian. Program ini mengendalikan pergerakan dari mesin tool (pahat) dan kontrol on/off dari fungsi tambahan seperti putaran spindel dan cairan pendingin. Suatu kode instruksi terdiri dari huruf-huruf, angka-angka dan simbol-simbol yang tersusun dalam format fungsi blok seperti contoh berikut ini :
1.6 Bagiandari Sistem CNC
Terdapat enam bagian pokok dalam sistem CNC :
• System Part Program
• Program input device
• Machine control unit
• Drive system
• Machine tool
• Feedback
Gambar 1.5 Bagian dari Sistem CNC
1.7 Program input device
Program input device adalah mekanisme untuk memasukkan part program ke dalam kontrol CNC. Ada tiga macam program input device yaitu : punch tape reader, magnetic tape reader dan computer via-RS232-C Communication.
1.8 Machine control unit
Machine control unit (MCU) adalah jantung dari sistem CNC, MCU melakukan fungsi-fungsi berikut ini :
• Melaksanakan interpolalisasi (lurus, lingkar, dan heliks) untuk menghasilkan perintah pergerakan sumbu.
• Meneruskan perintah pergerakan sumbu ke amplifier circuit untuk menggerakkan mekanisme sumbu.
• Menerima sinyal umpan balik dan kecepatan dari setiap pergerakan sumbu.
Melaksanakan kontrol fungsi tambahan seperti menyalakan atau mematikan cairan pendinginan atau spindel dan pergantian bahan.
1.9 Drive system
Suatu drive system terdiri dari amplifier circuit, drive motors dan ball lead-screws. MCU memberi sinyal kontrol (posisi dan kecepatan) setiap sumbu ke amplifier circuit. Sinyal dari kontrol untuk menghidupkan drive motors yang memutar ball lead-screws ke posisi meja mesin.
1.10 Machine tool
Kontrol CNC mengendalikan berbagai jenis pahat, meskipun ada beberapa tipe (cara) dalam mengendalikan pahat, kontrol CNC selalu memiliki slide table dan pengendalian kecepatan dan posisi spindel. Meja mesin dikendalikan dalam arah sumbu X dan Y dan spindel bergerak sejajar dengan sumbu Z.
1.11 Feedback system
Feedback system diartikan sebagai pengukuran. Feedback sistem
mempergunakan tranduser (pengubah) posisi dan kecepatan untuk memonitor secara terus-menerus posisi dari pahat setiap saat. MCU menggunakan perbedaan antara sinyal referensi dan sinyal umpan balik untuk menghasilkan sinyal kontrol untuk memperbaiki kesalahan posisi dan kecepatan.
1.12 Aplikasi dan mesin CNC
Teklnologi CNC sudah berhasil dipakai pada hampir setiap segi dari produksi pabrik industri. Aplikasi ini dapat diklasifikasikan dalam lima kategori :
Mesin yang dikontrol oleh CNC dapat diklarifikasikan dalam delapan kategori berikut:
• Pemotongan bahan
• Gerinda
• Fabrikasi
• Aplikasi kebutuhan khusus
• CNC mills and machining centers
• CNC lathes and turning centers
• CNC EDMs
• CNC grinding machine
• CNC fabrication machine (laser, plasma, electron, of frame)
• CNC fabrication machines (sheet metal punch press, bending machine, or press brake)
• CNC welding machines
• CNC coordinate measuring machine
1.13 Coding System
Terdapat dua sistem kode yang digunakan dalam kontrol CNC/NC yaitu standar EIA dan ASCII. Sistem kode EIA dikembangkan oleh EIA standard 244-B. Kode ini digunakan secara luas di Amerika Utara sebelum kode ASCII dikembangkan. Hole pattern dari kode EIA terdapat pada kolom bagian kiri pada gambar 1.8.
ASCII merupakan singkatan dari American Standard Code for Infomation Intercharger. ASCII berhubungan dengan kode yang biasa disimbolkan karakter umum pada keyboard. Kode ASCII untuk pita berlubang dikembangkan oleh RS-358-B standard. Kode ASCII adalah kode ISO hole pattern dari kode ASCII pada kolom kanan pada gambar 1.8.
1.14 NC Addresses
Addresses ialah huruf pertama pada setiap kata yang mendefinisikan maksud atau tujuan dari data numerik. Addresses yang dipergunakan dalam pemrograman NC telah dijelaskan oleh ANSI’s EIA RS-274-B standard. Sebagian besar huruf yang dipergunakan memiliki fungsi sendiri tapi ada juga huruf yang memiliki dua fungsi. NC Addresses diklasifikasikan ke dalam tujuh grup sesuai dengan fungsi, pada tabel 1.2.
Tabel 1.2. NC Addresses
Address type Description Illustration
1. Dimension
a. Primary linier dimension X Y Z
b. Secondary linier dimension U V W
c. Tertiory linier dimensions P Q R
d. Primary rotary dimensions A B C e. Specialrotary dimensions D E 2. Arc center I J K
Primary X motion dimensions Primary Y motion dimensions Primary Zmotion dimensions
Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis
Third dimension parallel to X axis Third dimension parallel to Y axis Third dimension parallel to Z axis
Angular dimension parallel to X axis Angular dimension parallel to Y axis Angular dimension parallel to Z axis
Angular dimension around a special axis or line
Angular dimension around a special axis or line
X dimension for circular arc center Y dimension for circular arc center Zdimension for circular arc center
Tabel 1.2. Lanjutan
Address type Deskripsi Ilustrasi
3. Feed F E D 4. Thread pitches U V W P Q R 5. Preparotary GXX a. Motion commands b. Plane selection command c. Cutter compensation
commands
d. Tool length offset command e. Fixed cyrcle command f. Unit selection command g. Positioning system
commands
h. Coordinate system setting commands 6. Miscelloneous function MXX a. Program stop b. End of program c. Spindle rotation d. Tool change e. Coolant control 7. Other function N S T
Primary feed function (applied to the main slide table)
Secondary feed function (applied to the main slide table)
Third feed function (applied to the main slide table)
Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis
Thread pitch in the X axis Thread pitch in the Y axis Thread pitch in the Z axis
G00, G01, G02, and G03 G17, G18 and G19 G40, G41 dan G42 G43 – G49 G80 – g89 G20 (G70) and G21 (G71) G90 dan G91 G92, G54 – G59 M00 and M01 M02 and M30 M03, M04 and M05 M06 M07, M08 and M09
Sequence number of program block Spindle speed function
Tool function
A preparotary functions is defined by the address G followed by two digit to specify the control mode of the operation.
(see table 1.4 dan 1.5)
A miscellaneous function is defined by the address M follow by two digits to specify the type of machine control
1.15 NC Words
NC part program ialah kode instruksi yang terorganisir ke dalam fungsional block. Setiap block terdiri dari satu atau lebih NC word. NC word ialah koleksi dari karakter-karakter yang dimulai dengan address yang diikuti oleh angka. Setiap karakter-karakter terdiri dari satu byte (8 bits) yang dapat berarti angka, huruf, atau simbol. Urutan dan penempatan dari NC word dalam part program harus mengikuti aturan tertentu yang dinamakan tape format atau program format.
NC word adalah koleksi dari karakter-karakter yang tersusun dalam cara tertentu yang mengakibatkan suatu pergerakan tertentu yang dilakukan oleh mesin NC. NC word selalu dimulai dengan huruf address yang diikuti oleh harga numerik. Tabel 1.3 memperlihatkan daftar tujuh grup dari NC word.
Tabel 1.3 NC Words
No NC Word Description Typical Examples
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Dimension words Arc Center words Feed words Preparatory words
Miscellaneous words
Spindel words Tool words
Specify coordinates of a tool path Indicate coordinates of an arc center Specify the feed rate of machining Specity command modes, the information of the blokck to be executed
Indicated control modes such as program stop, spindel rotation, tool change, coolant, end of program, etc.
Specify spindel rotation speed in RPM. Indicate the tool number to be selected
X 10.5 Y4.5 Z-1.0 I3.0 J1.5 or R3.5 F15.0 G90 G1 G2 G43 M0M3M6M7M30 S3000 T5 1.16 Preparatory Words
Istilah preparatory dalam NC berarti menyiapkan kontrol sistem supaya siap untuk melaksanakn informasi yang datang pada instruksi block berikut. Fungsi preparatory dilambangkan dalam sebuah program dalam words address G dan diikuti dua digit. Fungsi preparatory juga disebut G-codes dan hanya untuk kontrol mode operasi tertentu. Pada halaman berikut di tabel 1.4 terdapat delapan grup G-kode yang sering dipergunakan dalam mesin milling CNC dan berikut pada tabel 1.5 merupakan daftar G-kode untuk mesin bubut CNC.
Tabel 1.4. G-Codes for Milling Command
Group G-code
Function and command
Statement Illustration Tool Motion G00 G01 G02 G03 Rapid traverse G00 Xx Yy Zz Linier interpolation G01 Xx Yy Zz Ff Circular interpolation G02 Xx Yy Ii Jj G02 Xx Zz Ii Kk G02 Yy Zz Jj Kk Circular interpolation G03 Xx Yy Ii Jj G03 Xx Zz Ii Kk G03 Yy Zz Jj Kk Plan selection G17 G18 G19 XY-plane selection ZX-plane selection YZ-plane selection Unit selection G20 or G70 G21 or G71
Inch unit selection G20 or G70 Metric unit selection G21 or G71 Offset and conpensation G40 G41 G42
Cutter diameter conpensa-tion cancel G40 G0 (or G1) Xx Yx Cutter diameter conpensation left G41 G0 (or G1) Xx Yx Dd Cutter diameter conpensation left G42 G0 (or G1) Xx Yx Dd Length conpensation
G43 Tool length offset G43 Hh
Positioning system
G90
G91
Absolute positioning system G90 Xx Yy Zz
Incremental positioning system
Tabel 1.4 (Lanjutan) Command
Group G-code
Function and command
Statement Illustration
Feed unit selection
G94
G95
Feed per-minute system G94 Ft
Feed per revolution system G95 Ff Work Coordinate Definition G92 G54
Absolute zero setting G92 Xx Yy Zz
Work coordinate setting G54 Xx Yy Zz Fixed cycles selection G80 G81 G89
Fixed cycle cancel
Fixed cycle
G99/G98 G8 Xx Yy Zz Rz Ff Qq Pp
Tabel 1.5 G-codes for Turning Command
Group G-code
Function and command
Statement Illustration Tool motion G00 G02 G03 Rapid traverse G0 Xx Zz Linier Interpolation G01 Xx Zz Ff Circular interpolation direction a. IJK method G02 Xx Zz Ii Kk G03 Xx Zz Ii Kk b. R-method G02 Xx Zz Rr G02 Xx Zz Rr Work coordinate definition G50 or G92 in some controls
Work zero setting G50 Xx Zz
Tabel (lanjutan) Command
Group G-code
Function and command
Statement Illustration Spindle speed control G50 G96 G97
• Maximum spindle speed G50 Ss in rpm
• Constant surface speed setting
G96 Ss in fpm
• Fixed spindle speed G97 Ss in rpm Feed unit
selection
G98
G99
Feed per minute
Feed per rvolution
Tool nose radius compensation G40 G41 G42
Tool nose radius compensation cancel G40 G0/G1 Xx Zz
Tool nose radius compensation left G41 G0/G1 Xx Zz Txxxx Tool nose radius compensation right G42 G0/G1 Xx Zz Txxxx Fixed cycles Single cycle Multi pass cycle G90 G94 G71 G72
Generate one pass of four toolpath moves
Generate multi pass of four toolpath moves
1.17 Miscellaneous Words
Fungsi miscellaneous mempergunakan address huruf M yang diikuti oleh dua digit. Fungsi ini melakukan satu grup instruksi seperti on/off cair pendingin, on/off spindel, pergantian pahat, berhenti program atau akhir program. Fungsi miscellaneous yang biasa ditulis sebagai functions atau M-functions. Tabel 1.6 meperlihatkan fungsi M yang umum dipergunakan pada mesin milling dan bubut.
Tabel 1.6. Miscellaneous Functions Function
Group
M-function
Function and command
Statement Illustration Program stop M00 M01 Program stop Optional stop Spindle control M03 M04 M05 Spindle on (rotation in clockwise direction) Spindle on (rotation in counter-clockwise direction) Spindle off Tool change
M07 Tool change to the specified tool number Txxxx M06 Coolant control M07 M08 M09 Coolant on (midst) Coolant on (fload) Coolant off End of program M02 M30
End of program and tape rewind
End of program and memory return
1.18 NC functional blocks
Table 1.7 CNC functional blocks
Function block Explanation Typical Examples
1. Safety feature
2. Coordinate system setting
3. Tool length offset
4. Tool motion 5. Cutter diameter compensation 6. Fixed cycle 7. Tool change 8. Spindle control
Reference point return
Program end
Set the control to proper operating modes at the beginning of a part program. This block is also used after a tool change
Define work zero point
Offset the difference beteen the programmed tool legth and the actual tool legth
Generate tool paths to machine the workpiece
Offset the cutter a specified direction by given amount of distance
Generate a series of tool path to perform hole operation
Select a tool and cause a tool change Command spindle rotation speed and direction
Return the tool to the machine home position
Specify the end of part program
G90 G80 G40 G17 G92 Xx Yy Zz G54 G43 Hh G0 Xx Yy Zz G1 Xx Yy Zz G2/G3 Xx Yy Zz G41/G42 Xx Yy Hh/Dd G40 Xx Yy G8_Xx Yy Zz Rr Ff Tt M6 Ss M3/M4 M5 G91 G28 Z0 G91 G28 Y0 M2 M30 1.19 NC Programming Methods
Metode part programming dibagi menjadi dua kategori pemrograman manual dan computer-assisted programming. Dalam metode manual meng-input kode instruksi ke dalam kontrol dengan tape-punching unit, via manual data input (MDI) mode on dari unit CNC atau menggunakan komputer dengan text editor.
Metode pemprograman dengan bantuan komputer mempergunakan komputer untuk membantu secara otomatis menghasilkan tool path untuk memproduksi suatu bagian, metode ini dapat muncul dalam tiga bentuk :
• NC processor language (APT, Compact II, etc)
• CAD/CAM NC software system
• Conversational programming software as part of the CNC unit
Mempergunakan bahasa NC processor untuk mennghasilkan part program secara perlahan-lahan diganti oleh CAD/CAM, software. Lebih dari sepertiga dari perencana-an mempergunakan software sistem CAD/CAM untuk menghasilkan part program.
Cara ini digunakan secara luas dan akhirnya menjadi metode utama pemrograman NC. Yang dimaksud pemrograman konvensional ialah pemrogram iteraktif dipergunakan dalam sperlima dari perencanaan. Tipe software program yang disediakan oleh unit builder CNC dan merupakan bagian dari unit CNC. Metode ini cukup memuaskan untuk pemprograman kerja yang sederhana.
BAB 2.
SISTEM
PENGONTROLAN
CNC
Pengontrolan CNC dapat disebut sebagai salah satu point-to-point system (sistem dari titik ke titik) atau a continous path system (sistem perjalanan secara kontinyu). Pengontrolan point-to-point (PTP) menggerakkan tool ke titik program, secara umum di dalam pergerakan yang cepat tanpa menyinggung benda kerja. Jika titik program telah tercapai, permesinan akan dijalankan pada sumbu Z.
Sistem PTP dapat juga disebut sebagai sistem posisi karena penempatan tool path dari sistem ini secara umum tidak dapat dikontrol. Tergantung pada tipe pengontrolan, gerakan tool PTP (gambar) dapat dilaksanakan dengan satu diantara tiga cara, yaitu :
• Axial path (gambar 1.1a)
• 45o line path (gambar 1.1b)
• Linear path (gambar 1.1c)
Gambar 1.1. PTP tool path
Sistem PTP adalah jenis yang sering dipakai dalam mesin drilling, punch presses, spot welders dimana membutuhkan penempatan posisi di dalam bagan XY di dalam mode penggerakan yang cepat ketika menjalankan mesin ke sumbu Z (lihat gambar 1.4). Sistem pengontrolan PTP ini lebih murah dan mudah dalam pengontrolan struktur pergerakan. Juga mudah untuk dikendalikan.
Sistem kontrol path secara kontinui juga disebut dengan contouring system (sistem pembayangan). Sistem contoiuring ini mampu mensinkronisasikan dua atau lebih penggerak aksial untuk menghasilkan sebuah jejak (path) perintah. Tergantung dari tipe pengontrolan, sistem contouring ini dapat merupakan satu dari empat tipe-tipe ini yaitu : 2-D contouring, 2½-D contouring, 3-D contouring, dan 4-D contouring.
2.1 Pengontrolan Countouring
2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D
Sistem contouring 2-D mengimplementasikan tool path linier dan tool path lingkaran di dalam dua bidang sumbu (XY) (pada gambar 1.3). Sumbu ketiga (Z) terkontrol secara bebas dari dua sumbu lain. Pembayangan (contouring) dapat diimplementasikan hanya pada satu bidang saja, yaitu pada bidang XY (di dalam sistem 2D). Dengan kata lain, sistem contouring 2-D dapat mensinkronisasikan pemakanan hanya di dalam dua sumbu secara serentak atau bersamaan. Di dalam praktek, pemakanan kedalaman yang diinginkan di dalam sumbu Z harus sudah dibuat sebelum pembayangan (contouring) di dalam bidang XY.
Gambar 1.3. Sistem Contouring 2-D
2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D
Di dalam sistem contouring 2½-D, dua dari tiga sumbu dapat terkontrol secara serentak atau bersamaan. Dengan demikin, pembayangan (contouring) dapat diimplementasikan baik di dalam sumbu XY, sumbu ZX, atau sumbu YZ. Di dalam
Gambar 1.4. Sistem Contouring 2½-D
2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D
Sistem contouring 3-D mampu mesinkronisasikan tiga sumbu secara bersama-an untuk menghasilkan tool path lingkaran di dalam ruang 3-D. Sistem ini dapat digunakan untuk menghasilkan permukaan 3-D seperti ditunjukkan pada gambar 1.5.
Gambar 1.5. Sistem Contouring 3-D
2.1.4 Pengontrolan contouring 4-D
Beberapa kontrol melengkapi kontrol aksial tambahan untuk sistem kontrol 3 aksial yang teratur. Secara umum kontrol aksial yang keempat adalah sumbu putar, dimana digunakan untuk mengindeks tabel putar (rotary). Gambar 1.6. menunjukkan contoh contouring 4-D.
2.2 Sistem Drive CNC
Sistem perjalanan CNC dapat berupa tipe open loop (loop terbuka) atau tipe close loop (loop tertutup). Perbedan utama diantara kesua sistem bergantung kepada apakah sistem itu memiliki feedback loop (loop umpan balik) untuk meyakinkan keakurasian dari sistem performansinya.
2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System)
Di dalam sistem pengendali (drive) loop terbuka tidak menggunakan loop umpan balik (feedback loop). Peran motor penggerak pada kontrol perintah dari unit kontrol mesin/machine control unit (MCU). Sistem cuma mengasumsikan meja mesin akan mencapai posisi target. Tiada jalan lain bagi MCU untuk mengetahui aktual performansi dari sistem. Sistem loop terbuka sangat sensitif untuk memuatkan tahanan. Posisi dan kecepatan kesalahan (error) dapat muncul ketika tahanan pemotongan yang berat saling bertemu. Gambar 2.1. menunjukkan sistem pengendali CNC dari loop terbuka. Sistem pengendali loop terbuka seringkali digunakan di dalam sistem PTP dimana tool pemotong tidak menyinggung dengan benda kerja saat pengambilan posisi. Sistem ini juga digunakan di dalam mesin pemotong beban ringan. Sistem terbuka lebih murah, tetapi cenderung memberikan perlawanan terhadap beban ketika proses permesinan.
2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System)
Dengan sistem pengendali loop tertutup, sistem umpan balik (feedback sub-systems) digunakan untuk mengawasi pengeluaran (output) aktual dan mengoreksi perbedaan terjadi antara sistem performansi yang diinginkan dan sistem performansi yang aktual. Sub-sistem umpan balik dapat dibedakan, yaitu tipe analog atau tipe digital. Sistem analog mengukur variasi fisik seperti posisi dan kecepatan dalam level tegangan. Tachometers biasa digunakan untuk mengukur kecepatan, ketika memutuskan untuk pemosisian.
Gambar 2.2. Sistem Closed Loop (Loop Tertutup) tipe Analog
Ada dua macam loop umpan balik di sistem pengendali CNC. Loop posisi dan loop kecepatan (gambar 2.2). Loop posisi adalah bagian luar loop yang terdiri dari komparator, sirkuit amplifier, dan resolver interface. Di dalam pengoperasian, komparator menerima sinyal referensi dari kontrol CNC dan posisi kesalahan yang ada. Komparator menghasilkan sinyal kesalahan dan memberikan sinyal kepada amplifier menggerakkan servo motor untuk mengoreksi kesalahan.
Velocity Loop (loop kecepatan) adalah sub loop dari posisi loop. Terdiri dari komparator, sirkuit amplifier, tachometer terikat oleh leadscrew atau servo motor, dan tachometer interface.
Digital feedback systems (sistem umpan balik digital) digunakan seperti digital tranduser posisi untuk mengukur (gambar 2.3). Encoder adalah digital tranduser posisi yang populer. Counter up-down (naik-turun) dan converter digital-to-analog digunakan pada komparator dan amplifier. Loop kecepatan di dalam sistem digital feedback sama seperti yang terdapat pada sistem feedback analog.
BAB 3.
CNC
INTERPOLATION
Kontrol CNC menggunakan beberapa bagian dari interpolasi untuk menentukan kontur (contour) tool path. Interpolasi adalah produksi beberapa data point intermediate (titik tengah) di atara posisi koordinat yang diberikan. Titik interpolasi digunakan oleh beberapa tipe kontrol CNC interpolasi.
Dua fungsi utama yang disediakan oleh interpolator adalah :
• Mengolah posisi koordinat intermediate sepanjang path program.
• Mengolah kecepatan aksial sumbu individu sepanjang path contour Kontrol CNC dilengkapi oleh lima kemungkinan tipe dari interpolasi :
• Linear interpolation (interpolasi linier)
• Circular interpolation (interpolasi lingkaran)
• Helical interpolation (interpolasi helical)
• Parabolic interpolation (interpolasi parabolik)
• Cubic interpolation (intepolasi kubik)
Semua kontrol CNC masa kini dilengkapi dengan interpolasi linier, lingkaran, dan helikal; sangat sedikit digunakan kontrol dengan interpolasi parabolik dan kubik.
3.1 Linier Interpolation
Interpolasi linier menggerakkan tool dari titik mulai menuju target sepanjang garis lurus. Interpolasi linier dan digunakan di dalam bidang 2-D atau bidang 3-D. Ini digunakan dalam dua kategori aplikasi; machine lines/garis mesin (gambar 3.1), approximate irregular curves (gambar 3.2) dan surfaces/permukaan (gambar 3.3).
Gambar 3.2. Cutting Ireegular Curve Gambar 3.3. Surface Cutting
3.2 Circulator Interpolation
Circular interplation merupakan program untuk memotong busur lingkaran (circular arc) di dalam satu dari ketiga prinsip bidang (bidang XY, bidang ZX, bidang YZ) pada gambar 3.4.
Gambar 3.4. Circular interpolation
3.3 Helical Interpolation
Interpolasi helical mengkombinasikan dua sumbu interpolasi lingkaran dan interpolasi linier dalam tiga sumbu. Hal ini dapat digunakan dengan mengikuti tiga konfigurasi :
• Busur lingkaran dalam bidang XY dan interpolasi linier dalam sumbu Z (gambar 3.5a).
• Busur lingkaran dalam bidang ZX dan interpolasi linier dalam sumbu Y (gambar 3.5b).
Gambar 3.5. Helical Interpolation
3.4 Parabolic Interpolation
Interpolasi parabolik menggunakan tiga titik non-collinear seperti menunjukkan kurva bentukyang bebas (gambar 3.7). Ini secara umum digunakan mold dan pembuatan die (die making) dimana dirancang dengan bentuk yang bebas, dibandingkan dengan menentukan ketajaman dengan teliti, adalah lebih baik. Penggunaan dua atau lebih interpolasi parabolik yang berurutan dapat mendekati order curves yang tertinggi (gambar 3.6). Keuntungan dari menggunakan interpolasi parabolik adalah mereduksi point program sebanyak 50 kali, yang diperlukan oleh mode interpolasi linier. Pada order curve yang tertinggi
Gambar 3.6. Interpolasi parabolik Gambar. 3.7. Interpolasi parabolic dari order kurva tertinggi
3.5 Cubic Interpolation
Interpolasi kubik merata-ratakan permukaan yang terdiri dari 3 order geometri. Hal ini memerlukan pergerakan tiga sumbu pada machine complex shapes seperti pada sheet metal dies pada automobil
BAB 4.
SYSTEM
KOORDINAT
Tujuan
1. Mengetahui sistem koordinat dan penentuan sumbu 2. Mengetahui dan memahami cara menentukan titik nol
4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin
Standar EIA-267-B menunjukan standar 14 sumbu untuk menggambarkan garis lurus dan gerakan putar dari mesin CNC. Ini termasuk sembilan sumbu lurus dan lima sumbu putar. Kesembilan sumbu lurus dibagi menjadi tiga kelompok: (gambar 4.1)
• Sumbu lurus primer (X,Y dan Z)
• Sumbu lurus sekunder (U,V dan W)
• Sumbu lurus tersier (P, Q dan R)
Gambar 4.1. Sembilan sumbu lurus Gambar 4.2. Lima sumbu putar Sumbu utama (primer) X,Y dan Z ditempatkan pada meja luncur primer. Sumbu sekunder (U,V dan W) ditambahkan pada sumbu utama untuk menetapkan gerakan dari peluncur gerak sekunder atau spindel. Dengan hal serupa, sumbu tersier (P,Q dan R) digunakan untuk mewakili gerakan lurus dari peluncur ketiga atau spindel.
Kelima sumbu putar terdiri dari 3 sumbu putar utama (A,B dan C) dan dua sumbu khusus (D dan E) (gambar 4.3). Didefinisinya adalah :
• Sumbu A : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer X
4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin
Sumbu mesin dirancang menurut “kaidah tangan kanan”. Ketika jari jempol tangan kanan menunjuk ke arah positif sumbu X, jari telunjuk menunjuk ke arah positif sumbu Y, dan jari tengah menunjuk ke arah positif sumbu Z. Gambar 4.4 menunjukkan kaidah tangan kanan diaplikasikan pada mesin vertikal dan gambar 4.5 pada mesin horisontal.
Gambar 4.4. Kaidah tangan kanan Mesin vertikal
Gambar 4.5. Kaidah tangan kanan Mesin horisontal
4.3 Arah Sumbu Mesin
Kontrol mesin CNC menggunakan tanda positif (+) dan tanda negatif (-) untuk menyatakan arah gerakan dari sumbu mesin. Di bawah ini adalah definisi dari arah-arak tersebut :
• Arah +Z : ini adalah arah yang menambah jarak antara benda kerja dan tool pemotong
• Arah –Z : Adalah lawan dari arah +Z.
• Arah +X : a. Pada mesin vertikal, adalah arah ke kanan ketika diamati dari spindel menuju kolom pendukung. B. Pada mesin horisontal, menunjukkan ke kanan ketika diamati dari arah spindel menuju benda kerja.
• Arah –X : Adalah lawan dari arah +X
• Arah +Y : Menurut kaidah tangan kanan : ketika jempol menuju ke arah +X dan jari tengah menunjuk ke arah +Z, jari telunjuk menunjuk ke arah +Y.
4.4 Referensi Titik Nol
Referensi titik nol adalah dasar atau titik mulai yang dipilih sebagai referensi untuk menghitung koordinat dari titik-titik lain. Referensi titik nol juga disebut titik-titik nol (zero point). Kontrol mesin CNC menggunakan empat jenis referensi titik nol untuk memudahkan program dari tool path :
• Titik nol mesin (machien zero point)
• Referensi titik balik (reference return point)
• Titik nol kerja (work zero point)
• Program titik nol (program zero point)
4.5 Titik Nol Mesin
Tititk nol mesin adalah asal dari sistem koordinat mesin. Disetel oleh pembuat (manufaktur) perkakas mesin dan tidak bisa diubah.
Titik nol mesin dilambangkan dengan M dan diwakili dengan simbol :
Lokasi titik nol mesin bervariasi dari para manufaktur, titik nol mesin biasa terletak ditengah permukaan akhir spindel (gambar 4.6). Pada mesin milling, titik nol mesin biasanya terletak pada batas ekstrim dari tiap lintasan sumbu (gambar 4.7).
Gambar 4.6. Titik Nol Mesin Turning Gambar 4.7. Titik Nol Mesin Milling
Secara umum titik nol mesin tidak digunakan langsung sebagai titik referensi untuk menulis bagian program. Titik nol mesin ini bisa digunakan untuk tiga aplikasi sebagai beriikut :
1. Setup awal mesin
4.6 Referensi Titik Balik
Referensi titik balik adalah lokasi dimana meja mesin atau kembali spindel. disingkat dengan huruf R dan diwakili dengan simbol :
Beberapa kontrol mesin CNC memperbolehkan sampai dengan empat referensi titik balik. Secara umum, titik nol mesin disetel sebagai titik balik pertama pada mesin milling (gambar 4.8). Titik balik kedua, ketiga, dan keempat ditetapkan dengan menyetel harga parameter koordinat. Dan juga bisa disetel pada lokasi yang sesuai dengan pekerjaan terselubung (work envelope) pada mesin bubut (turning). Pada mesin bubut, titik balik terletak pada titik paling akhir dari pekerjaan terselubung (gambar 4.9).
Gambar 4.8. Referensi Titik Balik Mesin Milling
Gambar 4.9. Referensi Titik Balik Mesin Turning
Lokasi dari titik referensi pertama secara tepat ditetapkan dahulu pada tiap sumbu gerak dalam hubungan dengan titik nol mesin. Karena itu, digunakan untuk kalibrasi dan regulasi dari sistem pengukuran dari meja luncur dan spindel.Titik referensi digunakan dalam empat situasi, yaitu :
1. Ketika kontrol diaktifkan, semua sumbu selalu diposisikan pada titik balik referensi untuk kalibrasi sistem pengukuran.
2. Mesin harus diulang posisikan pada titik balik referensi untuk ulang penetapan harga koordinat actual, misal dalam situasi kehilangan data posisi sekarang karena listrik atau operasi mesin yang salah.
3. Semua sumbu harus ditarik kembali ketitik referensi sebelum tool yang diganti bisa dipakai.
4. Pada akhir bagian program, semua sumbu harus ditarik kembali ke titik balik referensi untuk mereset sistem kontrol untuk perjalanan sebuah bagian program yang baru.
4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point)
Titik nol kerja adalah awal dari sistem koordinat dari sumbu benda kerja. Titik nol kerja ini digunakan untuk menetapkan sistem koordinat kerja di dalam hubungan dengan titik nol mesin. Titik nol kerja secara umum berhubungan dengan titik setup, karena titik nol kerja ini merupakan lokasi peletakan benda kerja di atas meja mesin. Beberapa kontrol CNC memperbolehkan bermacam-macam titik nol kerja di dalam satu setup mesin atau pengoperasian. Titik nol kerja diberi label W
Gambar 4.10. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Turning
Titik nol kerja dapat dipilih oleh programer pada semua lokasi yang lebih tepat dalam pengerjaan dari mesin. Hal ini memperbolehkan programer untuk menempatkan titik nol kerja pada posisi yang lebih mudah dan lebih teratur di dalam benda kerja. Gambar 4.10 menunjukkan dua metode umum dari pemilihan titik nol kerja untuk proses turning dan gambar 4.11 menunjukkan contoh milling.
Gambar 4.11. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Milling
4.8 Program Titik Nol
Program titik nol merupakan bagian awal dari suatu pemograman. Program titik nol ini dipergunakan untuk menentukan lokasi semua titik yang lain di dalam bagian program. Oleh karena itu, harus dipilih terlebih dahulu sebelum program yang lain dijalankan. Program titik nol diberi label P.
Titik nol program secara umum diikuti dengan titik nol kerja. Bagaimanapun, program titik nol ini dapat menentukan lokasi pada posisi yang tepat. Pada gambar 4.12
Gambar 4.12. Program Titik Nol dan titik Nol Kerja Berimpit
Gambar 4.13. Program Titik Nol dan Titik Nol Kerja Terpisah
Hal ini memungkinkan untuk menetapkan bermacam-macam program titik nol untuk memberikan fasilitas pemograman benda kerja dengan komplek. Program titik nol pertama adalah program nol (program zero) dan program titik nol kedua dan semua titik – titik yang saling berhubungan disebut dengan titik nol lokal (lokal zero point). Gambar 4.14 menunjukkan pemakaian dua titik nol untuk penulisan bagian program.
Gambar 4.14. Multiple Program Titik Nol
4.9 Sistem Posisi
Penggunakan sistem posisi untuk penetapkan lokasi dari titik posisi dalam benda kerja dimana tool pemotong sedang bergerak. Dua metode dari sistem posisi yang digunakand dalam program NC, yaitu:
- Sistem posisi absolut - Sistem posisi incremental
4.9.1 Sistem posisi absolut
Selalu terpikir bahwa data dimensi semua posisi berasal dari referensi titik tertentu dalam sistem posisi absolut. Kenyataan dari titik ini adalah program titik nol. Sistem posisi
absolut terkadang menunjukan sebagai sistem referensi posisi. Gambar 4.15 menunjukkan contoh penggunaan sistem posisi absolute
Gambar 4.15. Sistem Posisi Absolut 4.9.2 Sistem posisi inkremental
Ketika menggunakan sistem posisi inkremental, data dimensi dari titik selalu menunjukkan kepada titik sebelum bergerak. Setiap posisi dihitung dari posisi terdahulu, sistem koordinat berubah dari titik ke titik. Beberapa tambahan penting dalam sistem posisi inkremental, yaitu :
a. Program titik nol digunakan sebagai titik referensi hanya untuk program titik awal. b. Tanda (+) dan (-) digunakan untuk menunjukan hubungan gerakan tool meskipun titik
hanya berlokasi pada kuadran pertama.
c. Urutan posisi dari tool path mempengaruhi dimensi data dari titik. Hal ini ditunjukan pada gambar 4.16
a. searah jarum jam b. Berlawan arah jarum jam
BAB 5.
FUNDAMENTAL
PEMESINAN
Tujuan:
1. Memahami proses permesinan yang dilakukan mesin milling dan turning CNC. 2. Mengetahui material dan karateristik perkakas potong yang digunakan mesin CNC 3. Mengetahui perkakas potong dan sistem perkakas untuk mesin CNC.
4. Mengetahui standarisasi pahat sisipan berdasarkan sistem ANSI dan ISO, serta macam-macam holder digunakan
5.1 Proses Milling CNC
Mesin milling CNC dan pusat permesinan secara umum melakukan enam6 jenis proses pemesinan : • Facing • Profilling • Pocketing • Stol cutting • Hole cutting • 3D surface machining
Tabel 5.1 mengilustrasikan enam tipe dari proses pemesinan pada halaman berikut.
5.2 Proses Turning CNC
Mesin turning CNC dan pusat turning bisa melakukan sepuluh jenis proses pemesinan:
• Facing • Profilling • Drilling • Threading • Cutting off • Turning • Groving • Borning • Chamfering • Milling
Semua proses pemesinan turning di atas terilustrasi dalam Table 5.2 pada halam berikut ini.
Tabel 5.1. Milling Proccesses
Tipe proses Perkakas Ilustrasi
1. Facing:
Menghasilkan permukaan yang rata
Face mill, untuk permukaan yang luas
End mill, untuk permukaan yang kecil
2. Profilling
Membuat bagian berbentuk
End mill
3. Pocketing
Membuang permukaan material pada dengan batasan tertutup
End mill
4. Slot cutting
Membuat beberapa variasi alur End mill
5. Hole machining
a. Drilling Drill
b. Countersinking Countersink tool
Tabel 5.1 (lanjutan)
Tipe proses Perkakas Ilustrasi
d. Boring Boring tool
e. Tapping Tap
f. Reaming
Memhasilkan permukaan lubang yang halus dan presisi
Reamer
6. 3-D surface
Memotong berbagi variasi bentuk permukaan
Ball-end mill
Tabel 5.2. Turning Proccesses
Tipe proses Perkakas Ilustrasi 1. Facing: meratakan permukaan
a. Meratakan permukaan ke arah titik pusat
b. Meratakan permukaan pada tepi benda
2. Turning: bubut memanjang a. Bubut memanjang lurus
b. Bubut miring (tirus)
3. Profilling: bubut luar dengan bentuk
Facing tool
Turning tool
Tabel 5.1 (lanjutan)
Tipe proses Perkakas Ilustrasi 4. Grooving: membuat alur
a. Membuat alur pada sisi memanjang
b. Membuat alur pada permukaan rata
5. Drilling: membuat lubang pada sumbu mesin
6. Threading: membuat berbagai macam ulir
a. Ulir luar b. Ulir dalam
7. Boring
Menghasilkan lubang menjang dan bentuk melingkar
8. Chamfering
Membuat tirus pada bagian pojok yang tajam
9. Cutting off
Memisahkan bendakerja dengan material kerja
10. Milling
Membuat alur dan pemukaan
Grooving tool Drill Threading tool Boring tool Chamfering tool Cut-of tool End mill
5.3 Bahan Perkakas Potong
5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong. Tiga hal penting yang harus dimiliki perkakas potong:
1. ketahanan pakai (tahan terhadap berbagai mekanisme pemakaian)
2. kuletan (kemampuan untuk menyerap energi dan mengatasi deformasi plastik tanpa patah di bawah tekanan).
3. Hot hardness (kemampuan untuk menahan tegangan dan mempertahankan
kekerasan dan efisiensi pemotongan pada suhu tinggi) 5.3.2 Material perkakas potong
Perkakas potong yang biasa dipakai untuk mesin CNC adalah High Speed Steel (HSS), tungsten carbide, cermets, ceramics dan polycrystalline. Tabel di bawah menunjukan karkteristik dan aplikasi perkakas di atas.
Tabel 5.3. Karateristik dan Aplikasi dari Berbagai Macam Material Perkakas Potong
HSS Lebih liat dari karbida Pemesinan kecepatan rendah, dan pemotong-an terputus-putus
Biaya rendah daripada karbida, umur pahat lebih panjang, sangat bagus untuk permukaan akhir Uncoated
Carbide
Sangat liat, ketahanan aus tepi sangat baik
Pengerjaan kasar sampai pengerjaan akhir semua material termasuk besi, baja, stainless steel, high temperature alloy, non ferrous metals dan non-metallic materials
Kecepatan potong lebih tinggi daripada HSS dan lebih liat dari pada coated carbide
PVD coated carbide
Sangat liat, bagus terhadap ketahanan perubahan panas, kekuatan tepi menahan sangat tinggi. Sangat baik menahan laju pertumbuhan BUE
Pemesinan baja, high temperature alloys, stainless steel, difficult to machine material, aluminium, carbon and alloy steels.
Dimunkinkan kecepatan ditingkatkan lebih 15% jika dibandingkan dengan uncoated dengan tidak kehilangan umur pahat Cermet Ketahanan terhadap aus,
kejutan dan panas sangat baik
Pengerjaan akhir pada malleable cast iron, carbon steels alloy steels, stainless steel, and aluminium
umur pahat lebih 20 kali dari convebtional carbide grade
Ceramics (alumina base)
Sangat keras, ketahanan terhadap keausan kimia sangat baik
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir kecepatan tinggi pada cast iron dan baja
Lebih baik pada pemesian lebih tingg
Ceramics (silicon base)
Sangat keras dan tahan terhadap perubahan temperatur
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir cast iron
Kecepatan pemesinan di atas 5000 sfm dan lebih Polycrystalline
Diamond (PVD)
Kekerasan intan plus toughnss , ketahanan aus sangat bai
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir on aluminium dan material lunak
Lebih baik 30 kali daripada carbaide, yang setara silicon aluminium tinggi Cubic born
Nitride (CBN)
Keras, ketahanan aus kejutan sangat baik
Pemesinan kecepatan tinggi pada material hardened ferrous 50Rc – 65Rc (480 – 740Bhn)
Biaya alternative bia dibandingkan dengan grinding
5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO
5.3.3.1 Sistem ANSI
Sistem klasisfikasi carbide ANSI diperkenalkan oleh industri otomotif Amerika dan secara umum dipakai di Amerika. Seringkali juga disebut C-system Amerika, karena diawali dengan huruf C dari nomor 1 sampai 8 untuk menandai penggolongan carbide.
Tabel 5.5. ISO Carbide Clasification System Symbol and color Broad material categories to be cut Class Application Characteristics of cutting of carbide P (Blue)
Ferrous metals with long chips
M (Yellow)
Ferrous metals with long and short chips
Non ferrous metal
K (Red)
Ferrous metals with short chips Non ferrous metal Nonmetalic material
Tabel 5.4. ANSI Carbide Clasification System
Class Class Material to
be cut Application Characteristic Of cutting Of carbide C1 Tungsten Cast iron, nonferrous metals, and nonmetallics Roughing cuts C2 Tungsten General-purpose C3 Tungsten Finishing
C4 Tungsten Roughing cuts
C5 Tungsten
Steel and steel alloy Tungsten C6 Titanium General-purpose C7 Tungsten Titanium and Tantalum in varying amounts Finishing C8 Fine finishing
Perkakas carbide digolongkan dalam dua kategori utama. Kategori pertama terbuat dari straight tungsten carbides (kelas 1 sampai 4), yang bersifat keras dan berumur tinggi. Perkakas tersebut sangat baik untuk proses pemesinan baja tempa, logam non besi dan beberapa material non logam yang lunak.
Kategori kedua (kelas 6 sampai 8) termasuk kombinasi tungsten dan tantakum atau titanium carbide, yang biasa digunakan untuk proses pemesinan baja. Kelas ini tahan terhadap cratering yang merupakan masalah serius bila tungsten carbide digunakan pada pemesinan baja.
5.3.3.2 Sistem ISO
Sistem ISO (International Organization for Standardization) yang didasarkan pada standar ISO 513-1975 LE) yang digunakan secara luas di Eropa dan dikategorikan dalam tiga kategori yaitu : P, M dan K.
- Kategori P untuk proses permesinan logam besi dengan geram yang penjang.
- Kategori M untukj proses permesinan :
1. Logam besi dengan geram yang panjang dan pendek 2. Logam non besi
- Kategori K untuk proses permesinan : 1. Logam besi dengan geram pendek 2. Logam non besi
Tabel 5.6. Hubungan antara ANSI dan ISO sistem klasifikasi Carbide Carbide grade ISO P01 P05 P10 P20 P25 P30 P40 P50 M10 M20 M30 M40 K01 K05 K10 K20 K30 K40 ANSI C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 Increasing taoughness Î Í Increasing hardness
Tabel 5.6. menunjukkan hubungan antara sistem ISO dan sistem ANSI. Catatan bahwa sistem penunjukkan ISO dan ANSI untuk berbagai jenis dan golongan perkakas potong tidak presisi. Sistem itu cuma belaku sebagai petunjuk umum dalam pemilihan perkakas potong untuk aplikasi khusus. Pengguna perkakas itu kebanyakan menetapkan sistem klasifikasi sendiri dengan golongan ANSI dan ISO yang setara untuk produk itu sendiri.
5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong
Pemilihan bahan perkakas potong yang cocok untuk aplikasi proses pemesinan yang khusus dapat menghasilkan keuntungan yang signifikan termasuk peningkatan produktivitas, peningkatan kualitas dan pengurangan biaya. Faktor-faktor berikut ini harus dipertimbangkan secara matang untuk memilih bahan perkakas potong :
1. Tipe dari material yang akan dimesin (tipe ferrous atau non-ferrous) PIlih tingkat C5 – C8 untuk material baja
Pilih tingkat C1 – C4 untuk besi tuang, logam non ferro, dan material non-metallic
2. Tipe pemesinan: Roughing
General purpose
Finishing
Precision boring dan fine finishing
C1 untuk material bukan baja C5 untuk material baja C2 untuk material bukan baja C6 untuk material baja C3 untuk material bukan baja C7 untuk material baja C4 untuk material bukan baja C8 untuk material baja
Gambar 5.1 Kecepatan Potong terhadap Material Pahat untuk
5.4 Perkakas untuk Milling
Sisem peralatan yang biasa dipakai untuk proses permesinan terdiri dari 4 komponen utama : automatic tool changer, toolholders, adaptors dan cutting tools (perkakas-perkakas pemotongan). Setiap sistim perkakas untuk mesin CNC harus memenuhi 3 syarat :
- Mampu menyimpan perkakas yang bermacam-macm
- Penggantian perkakas secara otomatis untuk mempersingkat waktu
- penggantian perkakas.
5.4.1 Automatic Tool Changer
Automatic Tool Changer (ATC) merupakan fasilitas untuk mengganti perkakas potong secara baik, di dalam maupun di luar poros mesin. Perkakas disimpan di dalam Automatic Magazine dimana merupakan tempat penyimpanan berbagai bagian dari perkakas mesin. Perkakas dapat dipilih dan diganti dengan kontrol dari program.Gambar 5.2 menunjukkan mesin dengan penggerak rantai dengan automatic tool changer.
Gambar 5.2 Automatic Tool Changer tipe rantai
5.4.2 Toolholders
Toolholders dipakai sebagai fasilitas untuk pemegang dan mengganti jarak dari perkakas pemotong dari dalam dan luar dari poros secara otomatis. Toolholders terdiri dari lima komponen dasar :
1. Tapered shank 2. Flange 3. Retention krob 4. Opposed slots 5. Adaptor Gambar 5.3 Toolholder 5.4.2.1 Tapered shank
Tapered shank dengan toolholders ke poros. Standars ANSI menjelaskan 6 ukuran taper shank dasar termasuk #30, #35, #40, #45, #50, dan #60. Mesin yang lebih besar menggunakan toolholders yang meiliki jumlah shank taper lebih banyak. Taper dari shank dibuat sampai 3,5 in/ft (atau dengan ratio 7:24).
5.4.2.2 Type flens
Flens memungkinkan toolholder untuk dicengkram oleh cengkeram perkakas atau poros mesin. Ada 2 jenis yang biasa digunakan yaitu type V – flens dan BT – flens. V-flens biasa disebut sebagai caterpilar V-V-flens. Mereka menggunakan ulir dengan ukuran inchi untuk tombol resensi yang dipakai untuk memegang perkakas pemotong dengan ukuran inchi BT-flens mempunyai ulir metris dengan tombol resensi tetapi adaptor dapat dirancang untuk mengakomodasi perkakas pemotong dengan ukuran inchi yang bermacam-macam. BT flens holders banyak dipakai dimesin buatan Jepang dan Eropa.
Gambar 5.4 V-flange dan BT Gambar 5.5 Retention knob
5.4.2.3 Retention knob (Tombol Resensi)
Tombol resensi memungkinkan batang pengunci poros untuk menarik toolholders secara halus ke poros & melepaskan toolholder secara otomatis tombol resensi dibuat dengan berbagai ukuran dan jenis. Mereka tidak harus digantikan. Pemakaian tombol resensi dikhususkan untuk manufaktur perkakas pemesinan. Lihat gambar 2.5.
5.4.2.4 Adaptor
Adaptor dirancang dengan berbagai cinfigurasi untuk mengakomodasi jenis dan ukuran perkakas pemotongan yang berlainan. Toolholder biasa diberi nama sesuai dengan tipe adaptor. Yang biasa menggunakan adaptor : end mill holders, face mill holders, top holders, collet holders, boring bor holders, morse laper holders, jacob loper holders dan straight shank holders.
5.5 Sistem Perkakas untuk Turning
Sistem perkakas untuk turning terdiri dari 6 komponen dasar : 1. Turret head
2. Mounting blocks 3. Mounting plates 4. Tool holders
5. Sleeves and sockets 6. Inserts or cutting tools
Mesin perkakas menyediakan 6 samapi 12 sistem peralatan yang dapat dinomori secara otomatis oleh kontrol. Tergantung dari jenis perkakas pemotongan digunakan dudukan pelat/dudukan blok. Dibutuhkan untuk menyambungkan perkakas pemotong ke mesin perkakas. Umumnya, perkakas untuk OD turning dan operasi facing menggunakan dudukan pelat perkakas untuk mengebor menggunakan dudukan blok. Biasanya lengan atu socket dibutuhkan untuk memungkinkan ukuran perkakas virus yang berbeda. Gambar menunjukkan 12 stasion turret head dengan berbagai perkakas-perkakas pemotongan. Beberapa pusat turning memberi 3 sumbu kontrol secara simultah (X, Z dan orientasi poros angular). Sumbu poros dikombinasikan dengan rotasi perkakas yang memungkinkan mesin untuk membubut, mengebor, menggurdi, milling, ngetop dan ngeream. Lembaran kerja dengan berbagai arah dalam penyetelan satu mesin.
Pusat sumbu bubut memiliki 3 sumbu kontrol yang secara simultan, dimana memungkinkan mesin untuk merotasi perkakas dan sering diferensikan untuk milling dan bubut.
Gambar 5.8 12-station Turred Head Gambar 5.9 Turred pada Mill Turn
5.6 Identifikasi insert dan seleksi
Insert yang bisa diberi indeks digunakan secara luas pada mesin-mesin CNC. Mereka dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan standar (gambar 5.10). Standar ANSI menyediakan sebuah sistem identifikasi untuk menggambarkan ciri-ciri dari insert
perintah, 2 simbol berikut adalah fakultasi (boleh memilih), dan simbol yang terakhir adalah untuk penggunaan pengusaha pabrik. Standar ISO secara mendasar mengikuti standard ANSI, kembali ditetapkan dalam milimeter.
Gambar 5.10 Macam-macam Bentuk Pahat Sisipan
5.6.1 Pemilihan insert
Berbagai macam faktor harus dipertimbangkan dengan hati-hati dalam pemilihan spesifikasi aplikasi. Faktor yang mempengaruhi antara lain bentuk insert, ukuran insert, dan pemutus tatal (chip).
5.6.1.1 Bentuk insert
Bentuk Insert dibuat dari berbagai bentuk, mempengaruhi kekuatan insert, sudut insert, jumlah maksimum dari sudut potong yang tersedia, konsumsi daya, keserbagunanya. Makin besar sudut insert, makin kuat insert tersebut. Sebuah round insert adalah yang terkuat, dimana 35o diamond insert dalah jenis yang paling lemah.
Insert dengan sisi yang lebih banyak menyediakan jumlah sudut potong yang lebih banyak pula. Sebuah bentuk insert diagonal memiliki 6 sudut potong, dimana sebuah bentuk triangle hanya dilengkapi 3 sudut. Sudut potong dari insert tersebut dengan zero cleance adalah dua kali dari sudut non zero clearance. Zero clearance meiliki insert triangle, misalnya punya 6 kemungkinan sudut.
Macam-macam insert yang sering digunakan dalam aplikasi termasuk : 80o diamond shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing 55o diamond shape = untuk turning OD, profiling dan baring ID 35o diamond shape = untuk proflig OD, profling ID
60o shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing
Road shape = untuk turning OD, baring ID
a. bentuk triangle b. bentuk 80o diamond Gambar 5.12 Dimensi Pahat Sisipan
pemilihan yang digunakan. Aturan pada kedalam maksimum pematangan yang digunakan. Aturan pemotongannya adalah bahwa pengambilan sudut potong maksimum ialah satu setengah kali panjang sudut insert bundar dan persegi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.13 panjang sudut potong dari insert yang biasanya digunakan bisa dihitung dengan rumus yang diberikan di tabel 5.7.
Gambar 5.13 Dimensi IC dan Panjang Tepi Potong
Tabel 5.7. Panjang sudut potong dari berbagai macam bentuk insert.
Bentuk Sisipan Panjang Tepi Potong
Square L = IC Round L = IC Triangle L = 1,732 IC 80O diamond L = 1,015 IC 55O diamond L = 1,221 IC 35O diamond L = 1,744 IC
