Empat Pilar – Pengertian Mesin CNC : Cara Kerja dan Cara Mengoperasikannya. Pengertian Mesin CNC (Computer Numerical Control) adalah teknologi canggih yang telah mengubah industri manufaktur secara fundamental. Artikel ini akan membahas secara mendalam tentang apa itu Mesin CNC, bagaimana cara kerjanya, dan langkah-langkah mengoperasikannya. Dengan pemahaman yang jelas tentang konsep ini, Anda akan mendapatkan pandangan yang lebih dalam tentang teknologi yang memajukan dunia produksi.
Pengertian Mesin CNC
Seperti namanya yang menggambarkan, operasi mesin ini dilakukan melalui input program numerik. Perkembangan teknologi yang ditunjukkan mesin ini tidak hanya terbatas pada sektor komunikasi dan komputer, tetapi juga telah mengalami kemajuan yang pesat dalam industri manufaktur. Kehadiran mesin CNC ini memberikan manfaat yang sangat besar bagi sektor manufaktur.
CNC merupakan sistem otomasi bagi mesin perkakas yang berfungsi sesuai perintah yang telah diprogram secara abstrak dan disimpan dalam media penyimpanan. Hal ini berbeda dengan mesin perkakas konvensional yang masih mengandalkan penggunaan tangan atau otomasi sederhana melalui pengaturan manual.
Singkatan NC sendiri berasal dari istilah bahasa Inggris “Numerical Control” yang berarti “kontrol numerik”. Mesin CNC pertama kali dikembangkan pada sekitar tahun 1940-an dan 1950-an dengan memodifikasi mesin perkakas tradisional. Pada awalnya, mesin perkakas diperkuat dengan motor yang menggerakkan pengontrol untuk mengikuti serangkaian titik yang dimasukkan ke dalam sistem melalui media perekam kertas.
Namun, sistem ini kemudian berkembang dengan penggantian perpaduan servo motor dan mekanisme menjadi sistem analog, yang pada gilirannya berkembang menjadi sistem komputer digital. Revolusi besar dalam proses desain dihasilkan oleh penciptaan mesin perkakas modern yang dikenal sebagai Mesin CNC (Computer Numerical Control).
Saat ini, mesin CNC memiliki keterkaitan erat dengan program CAD. Mesin CNC dirancang untuk mengatasi berbagai tantangan dalam dunia manufaktur modern. Keunggulan utama mesin ini terletak pada tingkat akurasi yang tinggi, mampu menjaga ketelitian produk hingga 1/100 mm atau bahkan lebih. Mesin CNC juga mampu digunakan untuk produksi massal dengan hasil yang konsisten dan waktu pemesinan yang lebih cepat.
Bagian Utama Mesin CNC
Setelah mengetahui Pengertian Mesin CNC, selanjutnya Mesin CNC (Computer Numerical Control) adalah jenis mesin yang menggunakan kendali komputer untuk mengontrol pergerakan alat-alat pemotong dan benda kerja dalam proses produksi. Terdapat enam bagian utama dalam mesin CNC:
- Program
Bagian pertama dari mesin CNC adalah program. Ini adalah serangkaian instruksi yang ditulis dalam bahasa pemrograman khusus (seperti G-code) yang memberi tahu mesin langkah-langkah yang harus diikuti selama proses produksi. Program ini mencakup informasi tentang alat pemotong yang akan digunakan, pergerakan yang harus dilakukan, dan parameter lainnya yang diperlukan untuk menciptakan produk akhir. - Unit Kendali atau Processor
Unit kendali adalah otak mesin CNC. Ini adalah komputer yang menginterpretasikan program yang telah ditulis dan mengarahkan semua pergerakan dan operasi mesin. Unit kendali menghubungkan program dengan perangkat keras mesin seperti motor, sensor, dan alat pemotong. Kemampuan unit kendali untuk mengkoordinasikan semua komponen ini dengan presisi sangat penting untuk hasil produksi yang akurat. - Alat Cekam Benda Kerja
Alat cekam benda kerja adalah perangkat yang digunakan untuk menjepit benda kerja agar tetap stabil selama proses pemotongan. Jenis alat cekam bervariasi tergantung pada bentuk dan ukuran benda kerja yang sedang diolah. Tujuan utamanya adalah memastikan bahwa benda kerja tetap terjepit dengan aman sehingga pemotongan dapat dilakukan dengan presisi yang tinggi. - Motor Listrik Servo untuk Menggerakan Kontrol Tools
Motor listrik servo bertanggung jawab untuk menggerakan alat pemotong dan kontrol tools dalam berbagai arah dan sudut sesuai dengan instruksi yang terdapat dalam program. Motor servo memiliki kemampuan untuk merespons sinyal dari unit kendali dengan cepat dan akurat, sehingga memungkinkan pergerakan yang presisi. - Motor Listrik untuk Menggerakan/Memutar Pahat (Spindle)
Motor listrik ini menggerakkan pahat (tool) yang sedang digunakan untuk melakukan pemotongan pada benda kerja. Kecepatan putaran spindle dapat diatur sesuai dengan jenis material yang sedang diolah dan jenis operasi pemotongan yang dibutuhkan. - Cutting Tools (Pahat)
Pahat adalah komponen yang benar-benar melakukan pemotongan pada benda kerja. Pahat datang dalam berbagai bentuk dan ukuran, tergantung pada jenis operasi pemotongan yang diperlukan. Kualitas pahat dan pemilihan yang tepat sangat mempengaruhi akurasi dan kecepatan proses pemotongan. - Dudukan dan Pemegang Tools (Holder)
Dudukan dan pemegang tools adalah komponen yang memegang dan mendukung pahat selama proses pemotongan. Mereka harus dirancang dengan baik untuk memastikan bahwa pahat tetap stabil dan terkunci dengan kuat selama pemotongan berlangsung.
Prinsip Kerja Mesin CNC
Tidak jauh berbeda dengan mesin lain yang berguna untuk keperluan industri dan manufaktur, maka mesin ini juga mempunyai prinsip kerja yang mudah dipahami.
Prinsip Kerja Mesin CNC (Computer Numerical Control) adalah sebagai berikut:
- Pembuatan Program CNC:
Prinsip kerja mesin CNC dimulai dengan pembuatan program CNC yang sesuai dengan produk yang akan dibuat. Program ini mengandung instruksi-instruksi yang menentukan pergerakan dan operasi alat pemotong serta benda kerja. Cara pembuatan program bisa dilakukan dengan mengetik langsung pada antarmuka layar mesin (HMI) atau menggunakan perangkat komputer dengan perangkat lunak khusus untuk pemrograman CNC.- Pembuatan G-Code:
Program yang dibuat akan diubah menjadi serangkaian instruksi G-Code. G-Code adalah bahasa pemrograman khusus yang dipahami oleh mesin CNC. Instruksi-instruksi dalam G-Code memberitahu mesin bagaimana harus bergerak, berputar, dan berinteraksi dengan alat pemotong serta benda kerja. Setiap kode G-Code mengontrol aspek tertentu dari permesinan.- Pengiriman Program ke Processor:
Setelah program G-Code dibuat, program tersebut dikirim ke unit kendali atau processor mesin CNC. Processor adalah komputer di mesin yang bertanggung jawab untuk mengartikan instruksi-instruksi dalam program dan mengarahkan operasi mesin sesuai dengan perintah-perintah yang ada.- Pengaturan Motor Servo:
Prosesor menginterpretasikan setiap instruksi G-Code dan menghasilkan perintah-perintah untuk menggerakkan motor servo. Motor servo adalah komponen yang menggerakkan alat pemotong dan benda kerja sesuai dengan instruksi dalam program. Motor servo memiliki kemampuan untuk menggerakkan alat dengan presisi tinggi, memungkinkan untuk pembuatan produk yang akurat dan sesuai dengan desain yang diinginkan.- Eksekusi Pemrosesan:
Setelah motor servo diatur oleh prosesor, mesin CNC mulai melaksanakan operasi pemrosesan. Ini melibatkan pergerakan alat pemotong dan benda kerja sesuai dengan instruksi G-Code. Mesin akan melakukan berbagai operasi seperti pemotongan, penggilingan, bor, dan lainnya, sesuai dengan program yang telah ditentukan.- Monitoring dan Kontrol:
Selama proses pemrosesan, operator atau pengawas dapat memantau kemajuan melalui antarmuka mesin atau perangkat lain yang terhubung. Jika diperlukan, mereka dapat mengubah parameter atau menghentikan proses secara manual.- Penghasilan Produk Akhir:
Proses pemrosesan berlanjut sampai semua instruksi dalam program selesai dieksekusi. Hasil akhir dari proses ini adalah produk yang telah diolah sesuai dengan desain yang diinginkan dalam program CNC.
Prinsip kerja mesin CNC melibatkan pembuatan program, konversi program menjadi instruksi G-Code, pengiriman instruksi ke processor, pengaturan motor servo, dan eksekusi operasi pemrosesan untuk menghasilkan produk akhir yang akurat dan sesuai dengan spesifikasi desain.
Alur Proses Pemesinan CNC
Mengembangkan diri dari proses pemesinan berkontrol numerik (NC) yang mengandalkan kartu pita berlubang, pemesinan CNC adalah suatu proses manufaktur yang memanfaatkan kendali terkomputerisasi untuk mengendalikan serta mengarahkan mesin dan perkakas pemotong guna membentuk berbagai benda kerja seperti logam, plastik, kayu, busa, dan lain sebagainya. Meskipun terdapat beragam jenis dan metode dalam pemesinan CNC, prinsip dasar dari proses ini sebagian besar tetap konsisten. Proses pemesinan CNC fundamental meliputi langkah-langkah sebagai berikut:
- Merancang Model CAD
- Mengubah berkas CAD menjadi program CNC
- Menyiapkan mesin
- Melaksanakan operasi pemesinan pada mesin
Cara Mengoperasikan Mesin CNC
Ternyata, langkah-langkah untuk mengoperasikan mesin CNC tidaklah terlalu rumit. Secara umum, mengoperasikan mesin ini melibatkan langkah-langkah sederhana, terutama dalam memasukkan perintah-perintah numerik sebagai langkah awal.
Proses penginputan numerik ini dilakukan melalui penggunaan berbagai tombol yang terdapat pada panel instrumen pada setiap mesin. Panel ini menghadirkan antarmuka yang jelas dan mudah diakses untuk operator mesin.
Selain itu, terdapat dua jenis sistem koordinat yang menjadi bagian integral dari proses pembuatan program untuk mesin CNC, yaitu sistem koordinat incremental dan sistem koordinat absolute.
- Sistem Koordinat Incremental
Dalam sistem ini, perpindahan atau pergeseran perangkat pemotong diukur relatif terhadap posisi sebelumnya. Ini berarti bahwa setiap perintah gerakan mengacu pada titik awal sebelumnya. Operator harus mengatur jarak dan arah perpindahan secara relatif terhadap posisi sebelumnya. Ini cocok digunakan dalam skenario di mana sejumlah langkah pemotongan harus diambil dari lokasi terakhir alat pemotong. - Sistem Koordinat Absolute
Dalam sistem ini, setiap perintah gerakan diukur terhadap titik nol atau titik referensi tertentu pada benda kerja. Operator perlu menentukan posisi akhir yang diinginkan dalam hal koordinat absolut. Ini sangat berguna ketika perlu mengembalikan perangkat pemotong ke posisi awal yang tetap, terlepas dari perpindahan sebelumnya.
Kombinasi antara memasukkan perintah numerik melalui panel instrumen dan pemilihan sistem koordinat yang sesuai akan memungkinkan operator untuk mengendalikan mesin CNC dengan presisi dan efisiensi yang tinggi. Meskipun awalnya mungkin memerlukan sedikit pembelajaran, kecakapan dalam mengoperasikan mesin CNC akan terus berkembang seiring berjalannya waktu dan pengalaman.
Jenis-Jenis Mesin CNC
Pembahasan terakhir mengenai Pengertian Mesin CNC, nah pada dasarnya mesin produksi yang telah menggunakan kontrol CNC sudah banyak dipergunakan dalam industri manufaktur, namun kita akan membahas secara garis besar mengenai proses pemrograman Bubut CNC dan mesin Milling CNC atau frais.
1. Mesin Bubut CNC
Bubut CNC (Computer Numerical Control) merujuk kepada suatu metode bubut yang memanfaatkan mesin bubut CNC dengan mematuhi petunjuk-petunjuk standar. Pengoperasian mesin bubut CNC melibatkan penggunaan kode-kode tertentu, seperti kode G dan kode M. Mesin bubut CNC memiliki sumbu yang serupa dengan mesin bubut konvensional, yaitu sumbu X dan sumbu Z.
Terdapat beberapa kelebihan dalam memanfaatkan mesin bubut CNC, yakni:
- Produksi menghasilkan produk yang seragam dalam segi bentuk dan dimensi.
- Toleransi dapat disesuaikan sesuai dengan harapan operator.
- Proses kerja berlangsung dengan cepat sehingga menghemat waktu.
- Biaya proses menjadi lebih ekonomis.
- Pahat bubut CNC menggunakan insert, yang jauh lebih efisien dibandingkan dengan pahat bubut konvensional.
2. Mesin Milling/Frais CNC
Serupa dengan proses bubut, dalam pengoperasian mesin milling/frais CNC juga menggunakan kode-kode tertentu, yakni kode G dan kode M. Pada mesin milling, terdapat tiga sumbu yang dapat bergerak secara simultan, yaitu sumbu X, Y, dan Z. Gerakan mesin ini direncanakan dengan koordinasi yang teratur untuk mencapai lintasan tertentu, sehingga sumbu-sumbu ini dapat disebut sebagai sumbu kontinu atau sumbu kontur. Sumbu Z bergerak sejalan dengan putaran spindle, sumbu X mengindikasikan gerakan horizontal, dan sumbu Y mengikuti aturan tangan kanan, membentuk sistem sumbu XYZ yang mewakili pergerakan translasi pahat.
Kelebihan yang diberikan oleh mesin CNC meliputi:
- Ketelitian yang tinggi.
- Tingkat keakuratan yang tinggi.
- Produktivitas yang tinggi.
- Mampu mengolah bentuk yang kompleks.
Penutup
Dalam kesimpulan dari empatpilar.com ini, pengertian mesin CNC telah membuka cakrawala baru dalam dunia manufaktur dan produksi. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan efisiensi dan presisi, tetapi juga memungkinkan penciptaan bentuk dan desain yang sebelumnya sulit dibayangkan. Pemahaman mendalam tentang cara kerja dan cara mengoperasikan mesin ini merupakan kunci untuk memaksimalkan potensinya. Semakin kita memahami mesin CNC, semakin besar peluang kita untuk berinovasi dan menciptakan produk-produk berkualitas tinggi di masa depan.
