TI-3222: Otomasi Sistem Produksi

(1)

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi

Pemograman Numerical-Control

Laboratorium

LaboratoriumSistemSistemProduksiProduksi

www.lspitb.org

©

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

Hasil Pembelajaran

• Umum

Mahasiwa mampu untuk melakukan pemograman mesin

NC, memahami kode G dan M, serta merancang dan

mengimplementasikan pemograman NC.

• Khusus

Memahami dasar-dasar pemograman NC, mampu

membuat, mengembangkan pemograman NC dan

memberikan pengembangan pengetahuan otomasi

pemograman NC

(2)

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi - 9

3 Pemograman NC

• Sistem Koordinat

• Media penyimpanan program NC

• Kode simbolik

• Format masukan tape

• NC words

Sistem Koordinat

•

Setiap gerak axis dilengkapi dengan sumber penggerak.

•

Sumber penggerak antara lain

adalah motor DC, motor stepper, dan aktuator hidrolik.

•

Gerak relatif antara tool dan benda kerja akan diatur oleh mekanisme gerakan slides mesin perkakas.

•

Gerakan utama tiga axis akan selalu berpedoman pada sumbu x, y dan z.

Kaedah tangan kanan (sistem koordinat)

+X +Y +Z

(3)

5 Sistem Koordinat

•

Axis Z

Pada mesin dengan benda kerja berputar, seperti bubut, axis Z paralel dengan spindle, dan gerak positif sesuai dengan arah tool menjauhi benda kerja.

Pada mesin dengan tool yang berputar, seperti mesin milling atau boring, axis Z paralel pada tool axis, dan gerak positif sesuai dengan arah tool menjauhi benda kerja.

Pada mesin press, planning atau shearing, axis Z tegak lurus tool set, dan gerak positif akan menambah jarak antara tool dan benda kerja.

•

Axis X

Pada mesin bubut, axis X adalah arah gerakan tool dan gerak positif sesuai dengan arah tool menjauhi benda kerja

Pada mesin milling horizontal, axis X paralel dengan meja.

Pada mesin milling vertikal, axis X positif ke kanan.

•

Axis Y

Axis ke arah kiri pada standar sistem koordinat Cartesian

Sistem koordinat mesin drill

Sistem koordinat mesin milling

Media penyimpanan program NC

Ada 4 jenis media penyimpanan

program NC

1. Punched card; data hanya bisa sebagai input ke MCU dengan tingkat kelajuan rendah

2. Punched tape; pembacaan sebaris dalam waktu yang sama. Pembacaan dilakukan persetiap blok.

3. Magnetic tape; dipersiapkan mengunakan metoda berbasis komputertidak dapat editing pada tape dan kemampuan terbatas. 4. Direct communication link; transmisi

data NC dengan melalui jaringan, MCU digantikan dengan

mikrokomputer, dapat memonitor beberapa mesin secara simultan

(4)

7 Kode simbolik

Dalam aplikasi NC selalu digunakan kode:

BCD (binary-coded decial)

ASCII (American Standard Code for Information Interchange)

BCD

Berdasarkan EIA Standard RS-244A

Data berupa simbol, kata, angka harus merepresentasikan 8mark.

ASCII

Juga digunakan pada komputer dan telekomunikasi

Mempunyai karakter yang lebih lengkap dibandingkan BCD

NC words

•

Nomor urut (kode N); khusus untuk penomoran secara berurutan yang dapat juga untuk identifikasi setiap blok.

•

Preparatory word (kode G); digunakan sebagai alat komunikasi untuk persiapan masuk ke MCU. Sesuai dengan EIA standar RS-273

•

Koordinat (X, Y dan Z); memberikan posisi koordinat tool. Perpindahan sejauh 0.6in dengan arah positif pada sistem NC dengan BLU=0.001in. Dan jumlah pergeseran 600, maka dalam NC part program akan ditulis X+600.

•

Laju pemakanan (kode F); untuk berhubungan dengan suapan (feed) pada operasi pemesinan. Unit: inchi per minute (ipm)

•

Kecepatan spindle (kode S); dikhususkan kecepatan pemotongan

pada proses pemesinan. Unitnya revolusion per minute (rpm)

•

Pemilihan tool (kode T); dirancang untuk mesin yang

berhubungan dengan tool turret atau automatic tool changer

•

Miscellaneous function (kode M); dirancang untuk partikular

mode dari operasi mesin perkakas NC. Misalnya aktifkan media pendingin (on/off). Sesuai dengan EIA standar RS-273.

(5)

9 NC WORDS

g00 g01 g02 g03 g04 g08 g09 g17 g18 g19 Rapid traverse Linear interpolation Circular interpolation, CW Circular interpolation, CCW Dwell Acceleration Deceleration X-Y Plane Z-X Plane Y-Z Plane g40 g41 g42 g70 g71 g74 g75 g80 g81 -9 g90

Cutter compensation - cancel

Cutter compensation - left

Cutter compensation -right

Inch format

Metric format

Full circle programming Off

Full circle programming On

Fixed cycle cancel

Fixed cycles

Absolute dimension programming Table 9.1 G codes

N code. sequence number: N0010 G code. preparatory word.

*

* *

NC WORDS (continue)

Circular Interpolation: (5.000,2.000) (7.000,2.000) N0100 G02 X7.000 Y2.000 I0.000 J-2.000 Cut from (5.000,4.000) to (7.000,2.000) CW (5.000,4.000)

Full circle ON

(6)

11 NC WORDS (continue)

F Code. feed speed. inch/min (ipm), or ipr.

F code must be given before either G01, G02, or G03 can be used.

N0100 G02 X7.000 Y2.000 I5.000 J2.000 F6.00 S Code. cutting speed code.

It is programmed in rpm.

S code does not turn on the spindle, spindle is turned on by a M code.

N0010 S1000

NC WORDS (continue)

M Code. miscellaneous word.

Table 9.2. M codes

m00

m01

m02

m03

m04

Program stop

Optional stop

End of program

Spindle CW

Spindle CCW

Tool change

Flood coolant on

Mist coolant on

Coolant off

End of tape

m06

m07

m08

m09

m30

(7)

13 Part-programming

Contoh:

Diameter cutter 0.25in. Feedrate 6ipm dan kecepatan potong 300sfpm (surface feet per minute). Axis Z sementara diabaikan dan lima titik (p1s/d p5)

diperlihatkan pada gambar. Perhitungan: Titik p1: x = 4 - 0.125 = 3.875 y= 4 – 0.125 tan 67.5 = 3.698 Titik p2: x = 3.875 y= 4 + 5 + 0.125 = 9.125 Titik p3: y = 9 + 0.125 = 9.125 (-x+ 6.5)2_{+ 0.125}2_{= (1 – 0.125)}2 6.5 –x= 0.866; makax= 5.634 Titik p4: y = 9.125 x = 6.5 + 0.866 = 7.366 Titik p5: y = 9.125 x = 9 + 0.125 tan 67.5 = 9.302 NC Programming N10 F6.0 S400 M03 N20 G01 X3.875 Y3.698 N40 G01 X5.634 Y9.125 N50 G03 X7.366 Y9.125 I6.5 J9. N60 G01 X8.948 N70 G01 X3.875 Y3.698 N80 G01 X2.0 Y2.0 M30

Part program (O-shape groove)

Contoh

Pemograman manual pada pemotongan aluminum:

Pemesinan O-shape groove dengan menggunakan mesin CNC Terco. Gerakan pemesinan dibagi dalam tiga kelompok pengerjaan:

Point-to-point tanpa

memerlukan garis yang diinginkan dan menuju titik acuan dengan gerakan cepat.

N001 G00 X00 Y00

Gerakan garis lurus dengan kecepatan konstan menuju ke titik acuan.

N001 G01 F100 S8 M03 X00 Y00

(8)

15 Part Program (Parallel slots)

Langkah pemotongan: 1. Sada 2. Dasda 3. Sda

Kompensasi radius-tool

G40: batalkan kompensasi

radius-tool

G41: kompensasi – kiri

G42: kompensasi – kanan

M96: Blok tambahan untuk

kurva eksternal

M97: Menuju titik pemesinan

ketika memotong kurva

eksternal

(9)

17 Kompensasi

Start kompensasi

Inside corner

Penggunaan M96 dan M97

Batalkan kompensasi tool

(10)

19 Computer-assisted part-programming

Computer-assisted part-programming

• Bahasa pemograman untuk perhitungan lintasan pahat dan

mempersiapkan “punched card”

• Lebih ekonomis jika dibandingkan dengan pemograman

manual untuk komponen yang berbentuk rumit.

Tugas programmer part-program

• Mulai dari konfigurasi benda kerja berdasarkan elemen

dasar geometri seperti titik, garis permukaan, lingkaran

dan sebagainya.

• Membentuk langkah pemesinan sepanjang elemen

geometri.

Computer-assisted part programming

Pengelompokkan part-program

•

Bahasa berbasis pada pemesinan (machined-oriented languages)

•

Membuat lintasan pahat dengan perhitungan koordinat

berdasarkan format data koordinat, feed dan speed.

•

General-purpose languages, dimulai dari processing stage dan post processing stage.

Processing

(11)

21 Processing stage

Tahapan ini akan menghasilkan satu set titik data penghubung yang disebut dengan CL (cutter location) data yang merupakan common interface language.

Pengelompokkan CL data

•

Menterjemahkan simbol input (penghubung antara operator dan komputer)

•

Perhitungan aritmatik untuk pengerjaan pemotongan.

•

Perhitungan ofset cutter;

menghitung ofset dari lintasan pahat berdasarkan geometri benda kerja.

Part programming dari CAD

Mempunyai beberapa manfaat seperti:

• Memudahkan pembacaan geometri yang komplek

• Waktu pengerjaan semakin pendek

Sistem CAD yang dapat berintegrasi dengan

CAM

• CADAM: generate lintasan pahat berdasarkan apa

yang didefenisikan user

• Computer vision (NC vision): interaktive mode

• CATIA : generate NC program secara internal

• NC-part program generator: berdasarkan ASCII

file dari AutoCAD

(12)

23 Generate NC program dari data CAD

Berdasarkan geometri

• Terbatas untuk bentuk geometri yang sederhana

• Memerlukan algortima pengenalan feature (feature

recognition) yang tepat

.

Optimasi lintasan pahat NC

• Generate lintasan pahat untuk berbagai operasi NC

• Tidak memerlukan model matematik dalam mengkreasikan

lintasan pahat optimum

• Hanya memerlukan identifikasi jumlah pemotongan yang

minimal

Pendekatan analitik pada perencanaan lintasan pahat

• Optimasi pemesinan NC

Optimasi parameter pemesinan (feed, speed, depth of cut) Minimasi panjang pemotongan

• Menggunakan beberapa metoda pada mesin milling seperti:

Staircase: gerakan pahat selalu sejajar dengan kaki pada bidang.

Window frame: gerakan pahat pertama mengikuti bentuk bidang dan pada tahap berikutnya semakin berkurang hingga menuju posisi di tengah bidang.

Catatan:

Diameter cutter ↑ ↑ maka lintasan pahat ↓ ↓ Diameter cutter ↓ ↓ maka lintasan pahat ↑ ↑ Diameter cutter ≅ maka lintasan pahat ∼

(13)

25 Staircase dan windowframe milling

(14)

27 Length of cut within a polygon

• Pemesinan dengan NC berdampak pada

Akurasi

Repeatability

Fleksibilitas

Ekonomis

• Peringkat otomasi mesin NC

Pemograman manual

Computer assisted programming

(15)

29 Tugas

• Pilih suatu komponen mekanik yang memiliki proses

milling.

Gambarkan komponen tersebut dalam bentuk solid (3D) dengan menggunakan AutoCAD.

Tentukan parameter pemesinan miling (pahat, kecepatan spindle, kecepatan potong dll.)

Buat program NC untuk proses milling.

• Ketentuan:

Tugas kelompok (sesuai kelompok praktikum). NC program dibuat menggunakan text editor

• Jadwal

Minggu 1: menyusun program NC program (printout dikumpulkan minggu depan)

Minggu 2: asistensi dengan asisten untuk memverifikasi program NC (perlu membawa disket program NC dan disket gambar solid). Jadwal asistensi akan diumumkan

TI-3222: Otomasi Sistem Produksi