1. Pengertian mesin CNC

1. Pengertian mesin CNC

CNC singkatan dari Computer Numerically Controlled, merupakan mesin

perkakas yang dilengkapi dengan sistem mekanik dan kontrol berbasis komputer yang

mampu membaca instruksi kode N, G, F, T, dan lain-lain, dimana kode-kode tersebut

akan menginstruksikan ke mesin CNC agar bekerja sesuai dengan program benda kerja

yang akan dibuat. Secara umum cara kerja mesin perkakas CNC tidak berbeda dengan

mesin perkakas konvensional. Fungsi CNC dalam hal ini lebih banyak menggantikan

pekerjaan operator dalam mesin perkakas konvensional. Misalnya pekerjaan setting tool

atau mengatur gerakan pahat sampai pada posisi siap memotong, gerakan pemotongan

dan gerakan kembali keposisi awal, dan lain-lain. Demikian pula dengan pengaturan

kondisi pemotongan (kecepatan potong, kecepatan makan dan kedalaman pemotongan)

serta fungsi pengaturan yang lain seperti penggantian pahat, pengubahan transmisi

daya (jumlah putaran poros utama), dan arah putaran poros utama, pengekleman,

pengaturan cairan pendingin dan sebagainya.

Mesin perkakas CNC dilengkapi dengan berbagai alat potong yang dapat

membuat benda kerja secara presisi dan dapat melakukan interpolasi yang diarahkan

secara numerik (berdasarkan angka). Parameter sistem operasi CNC dapat diubah

melalui program perangkat lunak (software load program) yang sesuai. Tingkat ketelitian

mesin CNC lebih akurat hingga ketelitian seperseribu millimeter, karena penggunaan

ballscrew pada setiap poros transportiernya. Ballscrew bekerja seperti lager yang tidak

memiliki kelonggaran/spelling namun dapat bergerak dengan lancar.

Pada awalnya mesin CNC masih menggunakan memori berupa kertas berlubang

sebagai media untuk mentransfer kode G dan M ke sistem kontrol. Setelah tahun 1950,

ditemukan metode baru mentransfer data dengan menggunakan kabel RS232, floppy

disks, dan terakhir oleh Komputer Jaringan Kabel (Computer Network Cables) bahkan

bisa dikendalikan melalui internet.

Akhir-akhir ini mesin-mesin CNC telah berkembang secara menakjubkan

sehingga telah mengubah industri pabrik yang selama ini menggunakan tenaga manusia

menjadi mesin-mesom otomatik. Dengan telah berkembangnya Mesin CNC, maka

benda kerja yang rumit sekalipun dapat dibuat secara mudah dalam jumlah yang

banyak. Selama ini pembuatan komponen/suku cadang suatu mesin yang presisi

dengan mesin perkakas manual tidaklah mudah, meskipun dilakukan oleh seorang

operator mesin perkakas yang mahir sekalipun. Penyelesaiannya memerlukan waktu

lama. Bila ada permintaan konsumen untuk membuat komponen dalam jumlah banyak

dengan waktu singkat, dengan kualitas sama baiknya, tentu akan sulit dipenuhi bila

menggunakan perkakas manual. Apalagi bila bentuk benda kerja yang dipesan lebih

rumit, tidak dapat diselesaikan dalam waktu singkat. Secara ekonomis biaya produknya

akan menjadi mahal, hingga sulit bersaing dengan harga di pasaran.

Tuntutan konsumen yang menghendaki kualitas benda kerja yang presisi,

berkualitas sama baiknya, dalam waktu singkat dan dalam jumlah yang banyak, akan

lebih mudah dikerjakan dengan mesin perkakas CNC (Computer Numerlcally

Controlled), yaitu mesin yang dapat bekerja melalui pemogramman yang dilakukan dan

dikendalikan melalui komputer. Mesin CNC dapat bekerja secara otomatis atau semi

otomatis setelah diprogram terlebih dahulu melalui komputer yang ada.

Program yang dimaksud merupakan program membuat benda kerja yang telah

direncanakan atau dirancang sebelumnya. Sebelum benda kerja tersebut dieksikusi

atau dikerjakan oleh mesin CNC, sebaikanya program tersebut di cek berulang-ualang

agar program benar-benar telah sesuai dengan bentuk benda kerja yang diinginkan,

serta benar-benar dapat dikerjakan oleh mesin CNC. Pengecekan tersebut dapat

melalui layar monitor yang terdapat pada mesin atau bila tidak ada fasilitas cheking

melalui monitor (seperti pada CNC TU EMCO 2A/3A) dapat pula melalui plotter yang

dipasang pada tempat dudukan pahat/palsu frais. Setelah program benar-benar telah

berjalan seperti rencana, baru kemudian dilaksanakan/dieksekusi oleh mesin CNC.

Dari segi pemanfaatannya, mesin perkakas CNC dapat dibagi menjadi dua,

antara lain: (a) mesin CNC Training unit (TU), yaitu mesin yang digunakan sarana

pendidikan, dosen dan training. (b) mesin CNC produktion unit (PU), yaitu mesin CNC

yang digunakan untuk membuat benda kerja/komponen yang dapat digunakan sebagai

mana mestinya. Dari segi jenisnya, mesin perkakas CNC dapat dibagi menjadi tiga jenis,

antara lain: (a) mesin CNC 2A yaitu mesin CNC 2 aksis, karena gerak pahatnya hanya

pada arah dua sumbu koordinat (aksis) yaitu koordinat X, dan koordinat Z, atau dikenal

dengan mesin bubut CNC, (b) mesin CNC 3A, yaitu mesin CNC 3 aksis atau mesin yang

memiliki gerakan sumbu utama kearah sumbu koordinat X, Y, dan Z, atau dikenal

dengan mesin frsais CNC. (c) mesin CNC kombinasi, yaitu mesin CNC yang mampu

mengerjakan pekerjaan bubut dan freis sekaligus, dapat pula dilengkapi dengan

peralatan pengukuran sehingga dapat melakukan pengontrolan kualitas

pembubutan/pengefraisan pada benda kerja yang dihasilkan. Pada umumnya mesin

CNC yang sering dijumpai adalah mesin CNC 2A (bubut) dan mesin CNC 3A (frais).

2. DASAR-DASAR PEMOGRAMAN MESIN CNC

Ada beberapa langkah yang harus dilakukan seorang programmer sebelum

menggunakan mesin CNC, pertama mengenal beberapa sistem koordinat yang ada

pada mesin CNC, yaitu: (a) sistem koodinat kartesius, yang terdiri dari koordinat mutlak

(absolut) dan koordinat relatif (inkremental), dan (b) sistem koordinat kutub (koordinat

polar), yang terdiri dari koordinat mutlak (absolut) dan koordinat relatif (inkremental).

Selanjutnya menentukan system koordinat yang akan digunakan dalam pemograman.

Apakah program akan menggunakan sistem pemogramman metode absolut atau

inkremental. Pada umumnya sistem koordinat yang sering digunakan antara lain sistem

koordinat kartesius, yaitu koordinat mutlak (absolut) dan koordinat relatif/berantai

(incremental). Langkah kedua adalah memahami prinsip gerakan sumbu utama dalam

mesin CNC.

2.1 Pemrograman Absolut

Pemrograman absolut adalah pemrogramman yang dalam menentukan titik

koordinatnya selalu mengacu pada titik nol benda kerja. Kedudukan titik dalam benda

kerja selalu berawal dari titik nol sebagai acuan pengukurannya. Sebagai titik referensi

benda kerja letak titik nol sendiri ditentukan berdasarkan bentuk benda kerja dan

keefektifan program yang akan dibuat. Penentuan titik nol mengacu pada titik nol benda

kerja (TMB). Pada pemrogramman benda kerja yang rumit, melalui kode G tertentu titik

nol benda kerja (TMB) bisa dipindah sesuai kebutuhan untuk memudahkan

pemrogramman dan untuk menghindari kesalahan pengukuran.

Pemrogramman absolut dikenal juga dengan sistem pemrogramman mutlak,

di mana pergerakan alat potong mengacu pada titik nol benda kerja. Kelebihan dari

sistem ini bila terjadi kesalahan pemrogramman hanya berdampak pada titik yang

bersangkutan, sehingga lebih mudah dalam melakukan koreksi. Berikut ini contoh

pengukuran dengan menggunakan metode absolut.

Y

C

A B

Titik Koordinat Absolut

(X , Y)

A B C

(1, 1)

(5, 1 )

(3, 3 )

Gambar 3. Pengukuran dengan Metode Absolut

2.2 Pemrogramman Relatif (inkremental)

Pemrogramman inkremental adalah pemrogramman yang pengukuran

lintasannya selalu mengacu pada titik akhir dari suatu lintasan. Titik akhir suatu lintasan

merupakan titik awal untuk pengukuran lintasan berikutnya atau penentuan

koordinatmya berdasarkan pada perubahan panjang pada sumbu X (.X) dan perubahan

X

6

panjang lintasan sumbu Y (.Y). Titik nol benda kerja mengacu pada titik nol sebagai titik

referensi awal, letak titik nol benda kerja ditentukan berdasarkan bentuk benda kerja dan

keefektifan program yang akan dibuatnya. Penentuan titik koordinat berikutnya mengacu

pada titik akhir suatu lintasan.

Sistem pemrogramman inkremental dikenal juga dengan sistem pemrogramman

berantai atau relative koordinat. Penentuan pergerakan alat potong dari titik satu ke titik

berikutnya mengacu pada titik pemberhentian terakhir alat potong. Penentuan titik

setahap demi setahap. Kelemahan dari sistem pemrogramman ini, bila terjadi kesalahan

dalam penentuan titik koordinat, penyimpangannya akan semakin besar. Berikut ini

contoh dari pengukuran inkremental.

Y C

Titik Koordinat Inkremental

(.X , .Y)

A B C

( 1 , 1 )

( 4 , 1 )

( -2 , 2 )

Gambar 4. Pengukuran metode inkremental

2.3 Pemrogramman Polar

Pemrogramman polar terdiri dari polar absolut mengacu pada panjang lintasan

dan besarnya sudut (@ L, á) dan polar inkremental mengacu pada panjang

lintasan dan besarnya perubahan sudut (@ L, . á).

X

7

Y C

A B

Polar Koordinat Absolut:

Polar Koordinat Inkremental

(@ L , .á)

B (5, 0o) ,

C (2V2, 135 o )

A (2V2, 225 o )

B (5, 0o) ,

C (2V2, 135 o )

A (2V2, 270 o )

Gambar 5.Pengukuran metode inkremental.

3. Gerakan sumbu utama pada mesin CNC

Dalam pemogrammman mesin CNC perlu diperhatikan bahwa dalam setiap

menganut, prinsip bahwa sumbu utama (tempat pahat/pisau frais) yang

bergerak ke berbagai sumbu, sedangkan meja tempat dudukan benda diam meskipun

pada kenyataanya meja mesin frais yang nergerak. Programer tetap menganggap

bahwa alat potonglah yang bergerak. Sebagai contoh bila programer menghendaki

pisau frais ke arah sumbu X positif, maka meja mesin frais akan bergerak ke sumbu X

negatif, juga untuk gerakan alat pemotong lainnya.

Gambar 6. Gerakan sumbu utama menganut kaidah tangan kanan

X

8

Selain menentukan sumbu simetri mesin, langkah berikutnya adalah memahami

letak titik nol benda kerja (TNB), titik nol mesin (TNM), dan titik referens (TR). TNB

merupakan titik nol di mana dari titik tersebut programmer mengacu untuk menentukan

dimensi titik koordinatnya sendiri, baik secara absolute maupun inkremental. TNM

merupakan titik nol mesin. Pada mesin CNC bubut TNM terletak di pangkal cekam (lihat

Gambar 24) tempat cekam benda kerja diletakkan.Pada mesin CNC frais TNM berada

pada pangkal dimana alat potong/pisau frais diletakkan (lihat Gambar 25). Titik Referens

(TR) adalah suatu titik yang menyebutkan letak alat potong mula-mula diparkir atau

diletakan. Titik referens ditempatkan agak jauh dari benda kerja, agar pada saat

pemasangan atau melepaskan benda kerja, tangan operator tidak mengenai alat potong

yang dapat mengakibatkan kecelakaan kerja. Benda kerja aman untuk dipasang

maupun dilepas dari ragum atau pencekam.