PENGENALAN DAN PERKEMBANGAN
TEKNOLOGI CNC
Dr. Farkhan, ST.,MT
Direktur PT. CNC Controller Indonesia
- Workshop Manager WSC Abudhabi 2017
- Indonesian Expert CNC Turning WSC Kazan 2019 - Indonesian Expert CNC Turning next WSC Shanghai 2021
DEFINISI
➢ CNC (Computer Numerical Control), adalah alat bantu berbasis MEKATRONIKA yang
diaplikasikan untuk mengendalikan mesin-mesin seperti mesin perkakas, mesin fabrikasi, mesin perkayuan, mesin ukir, dan lain-lain.
➢ CNC menganalisa secara numerik intruksi program dan menterjemahkannya menjadi
gerakan sumbu kordinat melalui aktuator, serta menangani berbagai logic control dari mesin
agar bisa beradaptasi dengan kebutuhan proses
3
PERKEMBANGAN TEKNOLOGI CNC
➢ Angkatan udara Amerika menunjuk MIT untuk
mengembangkan mesin"numerically controlled" pada tahun 1949. Didemonstasikan pertama kali pada tahun 1952. (distimulus oleh penemuan transistor dan
kebutuhan mesin-mesin perang)
➢ Seiring perkembangan teknologi komputer, Pada tahun 1970-1972 mesin CNC (Computer Numerical Control) pertama kali dikembangkan
➢ Teknologi CNC terus berkembang hingga kini seiring perkembangan ICT, AI serta IOT. Saat ini CNC
digunakan oleh segala macam industri, dari skala UKM hingga industri penerbangan/antariksa
Revolusi Machinery vs Revolusi Industri
Disrupsi Teknologi di Bidang
Permesinan CNC
Pekerjaan CNC Masa Depan
Apa saja isunya.?
Teknologi Baru
Globalisasi Pergeseran
Kepentingan Votalitas Pasar
Pekerjaan Masa Depan
Teknologi Baru
CNC MACHINERY ADALAH KUNCI INDUSTRIALISASI
1 2 3 4 5 6
Digunakan hampir di seluruh sektor industri, dari membuat pena kecil hingga membuat satelit Teknologinya terus berevolusi sejak penggunaan pertama di abad 18 hingga saat ini
Perkembangannya terpacu oleh kebutuhan barang produksi massal yang menuntut kepresisian tinggi
CNC machinery adalah ibu dari mesin (mother of machine) sebagai mesin untuk membuat mesin Mesin ini ibarat induk dari industrialisasi yang diimplementasikan luas di segala sektor industri
Pengguna terbesar di Indonesia adalah UKM sehingga berpeluang menciptakan wirausahawan mandiri
Latar belakang
CNC MACHINERY DALAM
PERSPEKTIF SISTEM
TUNTUTAN UTAMA
PENGGUNAAN TEKNOLOGI CNC
Alasan utama aplikasi teknologi CNC adalah:
❖ Ketidakmampuan teknologi konvensional dalam menghasilkan produk presisi yang konsisten
❖ Ketidakmampuan teknologi konvensional dalam menghasilkan produk massal dengan hasil yang konsisten , akurat, dan berkualitas
KEUNTUNGAN meningkat karena
PRODUKTIFITAS yang meningkat dan BIAYA yang turun
APLIKASI TEKNOLOGI CNC
✓ MESIN PERKAKAS PRESISI (MACHINE TOOL):
-Turning ~ 2 axis hingga multi axis dan multitask -Milling ~ 2 axis hingga multi axis dan multitask -Grinding~ Cylindrical, Surface
-Gear Hobbing ~ Spur Gear, Helical, Hypoid -Cutter Grinding ~ Helical
-3D Laser ~ Superfine machining
APLIKASI TEKNOLOGI CNC
✓ Forming 2D
-Oxifuel Cutting, Plasma dan Laser Cutting -Water Jet Cutting
-Blanking, Nibbling dan Punching -Penekuk Plat
-Penekuk Pipa
-Penggunting Plat -Spinning
✓ Forming 3D
-Rapid Prototyping
APLIKASI TEKNOLOGI CNC
✓ Joining
-Robot welding
-Welding manipulator -Friction Stir Welding -Friction Stir Process
-Gluing (proses pengeleman) -Ultrasonic join
APLIKASI CNC
✓ Metrology, Quality Control & others -Coordinate Measuring Machine (CMM)
-Vision system dikombinasikan dengan mesin
-Aplikasi pada robotika dikombinasi dengan mesin -Wood working Machinery
-Pengendali mesin proses yang flexible -Didaktika
15
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ OTOMOTIF
✓ Pembuatan tooling untuk cetakan komponen
plastik, besi cor, dan tempa, alumunium, press/stamping untuk bodi, rangka, dan
aksesoris, pembuatan jig&fixture
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ OTOMOTIF
✓ Produksi massal
pemesinan komponen engine, gear box, axle, drive shaft, suspension, brake, rim, steering
system, dan lain-lain
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ LISTRIK DAN ELEKTRONIKA
✓ Pembuatan tooling untuk
cetakan komponen plastik, alumunium, IC Molding,
press/stamping untuk bodi, rangka, dan
aksesoris, pembuatan jig&fixture
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ LISTRIK DAN ELEKTRONIKA
✓ Produksi massal
pemesinan komponen chasing untuk HP,
harddisk, switch gear, power electronic, lampu
penerangan jalan, antena, marine product,
automotive, dan lain-lain
19
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ ALAT DAN MESIN PERTANIAN
✓ Pembuatan tooling untuk
cetakan komponen plastik, besi cor, dan tempa,
alumunium, press
/stamping untuk bodi
✓ Produksi massal untuk komponen mesin, gear, shaft, dan lain-lain
20
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ ALAT KESEHATAN
✓ Pembuatan tooling untuk
cetakan komponen plastik, ,alumunium, press
/stamping untuk bodi
✓ Produksi massal untuk komponen tempat tidur,
kursi pemeriksaan gigi, alat operasi, dan lain-lain
21
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ ALAT BERAT
✓ Pembuatan tooling untuk cetakan besi cor dan
tempa, dan welding jig.
✓ Produksi massal untuk komponen mesin, body, gear, shaft, pemotongan plat, penekukan plat, roll plat, dan lain-lain
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI MANUFAKTUR:
➢ TEKSTIL
✓ Pembuatan tooling untuk cetakan besi cor dan
tempa, dan welding jig.
✓ Produksi massal untuk komponen mesin tenun, spindle, gear, shaft, dan lain-lain
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI DIRGANTARA:
✓ Pembuatan engine part:
turbine blade, main shaft, compressor.
✓ Pembuatan frame, main body, wing, stabilizer,
landing gear, brake part
✓ Pembuatan cover, window, door, dan lain-lain
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI PERKAPALAN:
✓ Pembuatan engine part
✓ Pemesinan main shaft
✓ Pembuatan pompa
✓ Pembuatan boiler
✓ Pemotongan plat
✓ Penekukan plat
✓ Rol plat
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI PERTAHANAN:
✓ Pembuatan engine part
✓ Pembuatan body part
✓ Pembuatan axle
✓ Pemotongan plat
✓ Penekukan plat
✓ Rol plat
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI OIL & GAS:
✓ Pembuatan pompa
✓ Pembuatan pipa
✓ Pembuatan valve
✓ Pembuatan well & drill head
✓ Pembuatan anjungan & skid
✓ Rol & potong plat untuk tangki
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI POWER PLANT:
✓ Pembuatan Boiler
✓ Pembuatan Turbin
✓ Heat Exchanger
✓ Pembuatan Grinding Rol
✓ Pembuatan main shaft
✓ Tekuk pipa
✓ Rol & potong plat
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI BARANG
TAMBANG DAN SMELTER:
✓ Pembuatan grinding rol
✓ Pembuatan anode
✓ Pembuatan conveyor
✓ Pemotongan plat
✓ Penekukan plat
✓ Rol plat
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI KIMIA:
➢ Industri kimia dasar, polimer, pupuk, dan obat
➢ Industri semen, keramik, dan bahan bangunan
➢ Hasil hutan dan perkebunan;
-CPO dan produk turunannya -Tembakau dan rokok
➢ Industri makanan dan minuman
➢ Industri hasil laut , dan lain-lain
30
APLIKASI CNC DI INDUSTRI
INDUSTRI ANEKA:
➢ Mainan anak
➢ Furniture
➢ Kerajinan logam
➢ Kerajinan kayu
➢ Kerajinan batu
➢ Perhiasan
➢ Periklanan
➢ Suvenir
➢ Jasa pemesinan
CNC MACHINE TOOL IS MOTHER OF
INDUSTRIALIZATION
Perhatikan sekeliling Anda,
sebutkan produk apa saja yang dibuat dengan menggunakan
mesin-mesin berteknologi CNC.?
Jawab menggunakan fitur chat di zoom yang ada di sisi kanan layar monitor dan tujukan kepada
‘presenter’ atau ‘all participant’
Yang bisa menjawab akan mendapatkan hadiah menarik
KOMPONEN DASAR
SISTEM CNC
m a c h i n e c o n t r o l u n i t p o s i t i o n t r a n s d u c e r s
w o r k h o l d i n g d e v i c e
t o o l h o l d i n g d e v i c e
ATURAN TANGAN KANAN
Vertical Machine Horizontal Machine
STANDARD ROTATING MATERIAL
(LATHE) COORDINATE SYSTEM
STANDARD ROTATING TOOL
(MILLING) COORDINATE SYSTEM
ELEMEN-ELEMEN SISTEM CNC
Sistem CNC umumnya terdiri dari enam elemen:
➢ Part program
➢ Program input device
➢ Machine control unit
➢ Drive system
➢ Machine tool
➢ Feedback system
NC SYSTEM ELEMENTS
ARSITEKTUR MESIN BERBASIS
CNC
41
MACHINE CONTROL UNIT
Machine control unit (MCU) adalah jantung dari sistem CNC, dan digunakan untuk fungsi-fungsi sebagai
berikut:
➢ Membaca kode intruksi
➢ Decode kode intruksi
➢ Mengimplementasikan interpolasi (linear, circular, dan helical) untuk menghasilkan perintah gerakan axis.
➢ Mengumpan perintah gerakan axis ke rangkaian penguat untuk menggerakkan mekanisme axis
➢ Menerima sinyal umpan balik posisi dan kecepatan untuk setiap axis drive
➢ Mengimplementasikan kontrol tambahan seperti
menggerakan spindle ON/OFF, cairan pendingin, dan penggantian tool
TIPE-TIPE SISTEM KONTROL CNC
➢ Open-loop control
➢ Closed-loop control
OPEN-LOOP CONTROL SYSTEM
➢ Biasanya menggunakan motor stepper dengan perintah pulse train
➢ Dengan menghitung pulsa, kalkulasi gerakan dapat dikendalikan
➢ Tidak ada sinyal umpan balik untuk koreksi kesalahan
➢ Akurasi posisi kurang baik
CLOSED-LOOP CONTROL SYSTEMS
➢ Umumnya menggunakan servo motor DC atau AC
➢ Position transducer digunakan sebagai umpan balik untuk koreksi kesalahan
➢ Akurasi jauh lebih baik ketimbang stepper
➢ Cocok untuk mesin skala besar
KONTROL
➢ Desired path (p, v, a)
⚫ 3-axis position control (encoder feedback)
⚫ Velocity control (tachometer feedback)
⚫ Torque control (current feedback)
➢ Path generator
⚫ Linear interpolation
⚫ Circular interpolation
⚫ Complex path interpolation (contouring)
SISTEM PENGGERAK (DRIVE SYSTEM)
➢ Sistem penggerak terdiri dari penguat daya, motor stepper atau servo dan ball screw. MCU mengumpan control signal
(position dan speed) pada masing-masing axis dan putaran ball screw menghasilkan gerakan geser yang terpantau jaraknya.
STEPPING MOTOR
RECIRCULATING BALL SCREWS
Mentransformasi gerakan putaran motor menjadi gerakan translasional dari sejenis baut (nut)
yang ditempelkan di meja mesin
RECIRCULATING BALL SCREWS
Keakurasian mesin
CNC bergantung pada kontruksi yang ridgid (kekar) melalui proses desain dan manufaktur yang baik, namun
akurasi tertinggi dicapai melalui penggunaaan ballscrew yang baik.
KOMPONEN DARI
RECIRCULATING BALL SCREWS
➢ Ball screw
➢ Ball nut (anti-backlash)
➢ Ways
➢ Linear bearings
POSITIONING
➢ Gerakan mesin CNC umumnya mengunakan skala mikron
➢ Pada kontrol CNC terkini, interpolasi
menggunakan perhitungan skala nano dengan artificial intelegent.
➢ Komputer mampu melakukan perhitungan skala terkecil sekalipun, hanya kemampuan mekanikal terbatas, dan saat ini maksimal akurasi
positioning adalah 0.1 mikron (100 nano meter)
CNC MACHINE TOOL
➢ Kontrol CNC digunakan oleh berbagai
macam tipe mesin perkakas. Apapun jenis mesin yang dikontrol, akan selalu memiliki gerakan meja dan spindel untuk
mengontrol posisi dan kecepatan. Pada mesin milling jenis kontruksi C, meja
mesin mengontrol sumbu X dan Y, sedangkan spindel bergerak sejajar dengan sumbu Z.
FEEDBACK SYSTEM
➢ Sistem umpan balik juga dikenal sebagai sistem pengukuran. Biasanya
menggunakan transduser posisi dan kecepatan untuk secara simultan
memonitor posisi dimana pahat potong ditempatkan dalam satu satuan waktu.
Kontrol mesin menggunakan perbedaan antara sinyal referensi dan umpan balik
untuk membangkitkan sinyal kontrol untuk mengkoreksi kesalahan posisi dan
kecepatan.
CNC MACHINES FEEDBACK
DEVICES
ENCODERS
➢
Sebuah alat yang digunakan untuk mengkonversi informasi gerakan
linier atau putar ke dalam sinyal
luaran listrik
ENCODERS
INDUSTRIAL APPLICATIONS of
ENCODERS
RESOLVERS
➢ Sebuah resolver adalah trafo berputar yang
menghasilkan sinyal
luaran yang merupakan fungsi dari posisi rotor.
SERVOMOTOR
dengan RESOLVER
DRIVE MOTORS
➢ DC servo motors
➢ AC servo motors
➢ Stepper motors
➢ Hydraulic motors
POSITION FEEDBACK
➢ Incremental encoder
➢ Quadrature
➢ Absolute encoder
➢ Resolver
➢ Tachometer
➢ Tanpa feedback (open loop)
POTENTIOMETERS
TERIMA KASIH
