alwepo, Istilah Mesin CNC merupakan singkatan dari “Computer Numerical Control” dimana dalam Bahasa Indonesia sering di kenal sebagai komputer kontrol numerik.
Pengertian Mesin CNC
Mesins CNC Merupakan mesin produksi yang di gunakan dalam proses manufaktur yang menggunaan ontrol komputer dalam proses pengoperasiannya. Kecepatan produksi yang tinggi sering di pergunakan untuk produksi masal sebuah produk.
Sejarah Mesin CNC
Pada tahun 1940-an dan 1950-an, Mesin CNC pertama kali di temukan dengan memodifikasi mesin perkakas biasa. Pada permulaannya mesin ini di gunakan untuk membuat benda kerja yang rumit arena biaya pembuatan serta unit kontrol yang besar, sehingga hanya sedikit perusahaan yang menggunakannya.
Tahun 1975 adalah tahun dimana mesin kontrol otomatis ini mulai berkembang pesat karena sudah adanya mikroprosessor sehingga volume unit pengendali dapat diperkecil dan disederhanakan. Saat ini mesin CNC sudah banyak dipergunakan di segala bidang, seperti di bidang pendidikan dan riset, serta tentunya industri-industri berskala nasional/internasional.
Prinsip Kerja Mesin CNC
Pertama-tama adalah membuat program untuk mesin CNC sesuai dengan produk yang akan di buat. Penginputan di lakukan dengan cara pengetikan langsung pada HMI mesin ataupun di buat pada CPU atau komputer yang terhubung dengan mesin CNC yang sudah terinstal software CNC.
Pemrograman G-Code pada CNC merupakan program CNC tersebut, seterusnya dikirim dan emudian akan di proses atau dieksekusi oleh prosesor pada unit mesin CNC yang akan menghasilkan pengaturan motor servo pada mesin dan kemudian menggerakan perkakas yang bergerak melakukan proses permesinan hingga menghasilkan produk sesuai program yang telah di input tersebut.
Contoh hasil pengerjaan mesin CNC misalnya, pembuatan suku cadang seperti mur, baut, sekrup, ada pengukuran yang dipatenkan yang digunakan sesuai kebutuhan. Dengan menggunakan mesin CNC, komputer mengontrol mesin untuk memotong atau mengebor berbagai bahan.
Hasil yang diperoleh sesuai dengan ukuran akurasi. Menggunakan CNC tentu lebih menguntungkan daripada bekerja secara manual.
Mesin CNC, atau Computer Numerical Control, adalah teknologi yang telah mengubah wajah industri manufaktur. Mesin ini memungkinkan produksi yang presisi dan efisien dengan menggunakan komputer untuk mengendalikan pergerakan dan tindakan alat-alat mesin. Berikut adalah prinsip kerja mesin CNC:
1. Perintah dari Program Komputer
Semua operasi pada mesin CNC dikendalikan oleh program komputer. Program ini biasanya dibuat dengan menggunakan perangkat lunak CAD/CAM. Program tersebut berisi serangkaian perintah yang menginstruksikan mesin CNC untuk melakukan operasi tertentu, seperti pemotongan, pengukuran, atau pembentukan benda kerja.
2. Penggunaan Koordinat
Mesin CNC bekerja berdasarkan sistem koordinat tiga dimensi (X, Y, dan Z). Program komputer memberikan instruksi dalam hal koordinat ini. Mesin membaca instruksi ini dan memindahkan alat pemotong atau alat lainnya sesuai dengan koordinat yang ditentukan.
3. Pengendalian Motor dan Pemindah
Motor yang terdapat pada mesin CNC bertanggung jawab atas pergerakan semua sumbu (X, Y, dan Z). Motor ini dikendalikan oleh komputer sesuai dengan instruksi dari program. Mesin CNC juga dilengkapi dengan pemindah (drive) yang memindahkan komponen mesin dan alat-alat kerja dengan presisi.
4. Sistem Feedback
Mesin CNC dilengkapi dengan sistem umpan balik (feedback) yang memantau pergerakan mesin dan posisi alat pemotong. Sistem ini biasanya menggunakan sensor seperti enkoder atau resolver untuk memberikan informasi tentang pergerakan aktual mesin. Dengan informasi ini, mesin dapat dikoreksi jika terdapat perbedaan antara posisi yang diinginkan dan yang sebenarnya.
5. Proses Pemotongan atau Pembentukan
Setelah mesin CNC menerima program dan mengatur koordinat, alat pemotong atau alat lainnya mulai bergerak. Ini adalah saat di mana benda kerja diolah sesuai dengan instruksi dalam program. Mesin akan mengulangi operasi ini sesuai dengan apa yang telah ditentukan dalam program.
6. Kemampuan Otomatisasi
Salah satu keunggulan mesin CNC adalah kemampuannya untuk beroperasi secara otomatis tanpa intervensi manusia yang terus-menerus. Ini memungkinkan produksi massal yang efisien dan presisi.
7. Pengendalian Suhu dan Kecepatan
Mesin CNC juga dilengkapi dengan sistem pengendalian suhu dan kecepatan. Ini penting karena suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah dapat memengaruhi kualitas hasil produksi. Pengendalian suhu biasanya dilakukan dengan menggunakan pendingin air atau sistem pendingin lainnya.
8. Pemantauan Kualitas dan Kesalahan
Selama proses kerja, mesin CNC juga dapat memantau kualitas produk yang sedang diproduksi. Jika terdapat kesalahan atau perbedaan dari yang diharapkan, mesin dapat memberikan peringatan atau bahkan menghentikan operasi.
9. Kecepatan dan Presisi
Mesin CNC terkenal karena kecepatan dan presisinya. Mereka dapat melakukan operasi berulang dengan toleransi yang sangat ketat. Hal ini membuatnya sangat sesuai untuk industri yang mengharapkan hasil yang konsisten dan akurat.
10. Aplikasi Beragam
Mesin CNC digunakan dalam berbagai industri, termasuk manufaktur, otomotif, penerbangan, kedokteran, dan banyak lagi. Mereka dapat digunakan untuk berbagai operasi, seperti pemotongan logam, pembentukan plastik, pembuatan alat, dan sebagainya.
Jenis mesin CNC
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 Milling/Frais CNC
Sama seperti proses bubut kode-kode yang digunakan untuk mengoperasikan mesin milling/frais CNC ini yaitu kode G dan kode M. Pada mesin milling ada 3 buah sumbu yang dapat bergerak secara bersamaan yaituu sumbu X, Y dan Z. Pergerakan mesin ini dirancang terkoordinasi untuk mendapatkan lintasan tertentu, sehingga dapat dinamakan sumbu yang berkesinambungan atau sumbu kontur (contouring axis).Sumbu Z orientasinya bersamaaan dengan gerak putar spindle, sumbu X dengan arah gerak horizontal dan sumbu Y yang mengikuti kaidah tangan kanan sehingga membentuk sistem sumbu XYZ untuk menyatakan gerakan translasi pahat.
Kelebihan yang ditawarkan oleh mesin CNC yaitu:
1. Ketelitian yang tinggi
2. Ketepatan yang tinggi
3. Produktifitas yang tinggi
4. Dapat mengerjakan bentuk yang kompleks
2. Mesin bubut CNC
Mesin bubut CNC adalah mesin yang dapat digunakan dalam pemrograman preset. Karena itu, operator tidak harus bekerja dengan tangannya sendiri.
Pengerjaan mesin ini dimulai ketika programmer dapat mendesain secara manual bagian dari alat yang ingin dibuatnya.
Hasil file desain komputer yang dikodekan diunggah ke mesin CNC. Nantinya secara otomatis menghasilkan bagian target yang telah diprogram sebelumnya.
Bubut CNC (Lathe CNC) yaitu suatu proses bubut dengan menggunakan mesin bubut CNC dilakukan dengan menggunakan kode-kode standar. Kode yang digunakan untuk mengoperasikan mesin bubt CNC yaitu kode G dan kode M. Mesin bubut CNC memiliki sumbu yang sama dengan mesin bubut konvensional yaitu sumbu X dan sumbu Z.
Beberapa kelebihan dari penggunaan mesin bubut CNC adalah sebagai berikut:
1. Hasil produksi akan seragam baik dalam bentuk dan ukuran.
2. Toleransi dapat disesuaikan dengan harapan operator.
3. Proses kerja yang cepat sehingga dapat menghemat waktu kerja.
4. Biaya proses dakan semakin murah.
5. Pahat bubut CNC menggunakan Insert, jauh lebih hemat daripada pahat bubut konvensional.
3. Mesin CNC Plasma Cutting
Mesin ini menggunakan aliran plasma panas untuk memotong material logam. CNC plasma cutting digunakan dalam industri logam, terutama untuk pemotongan material logam tipis hingga tebal.
4. Mesin CNC Router
Mesin ini digunakan dalam pemotongan, ukiran, dan pembentukan benda kerja kayu, plastik, dan bahan komposit. CNC router digunakan dalam industri kayu, pembuatan model, dan industri kreatif lainnya.
5. Mesin CNC Waterjet Cutting
Mesin ini menggunakan aliran air bertekanan tinggi yang dicampur dengan abresif untuk memotong berbagai jenis material, termasuk logam, batu, dan keramik. CNC waterjet cutting menghasilkan pemotongan yang sangat presisi.
6. Mesin CNC Bubut (CNC Swiss Screw Machine)
Mesin ini digunakan untuk memproduksi komponen dengan presisi tinggi, seperti sekrup dan komponen kecil dengan berbagai operasi pemakanan yang dilakukan secara bersamaan.
7. Mesin CNC EDM (Electrical Discharge Machining)
Mesin ini menggunakan aliran arus listrik untuk menghapus material dari benda kerja yang konduktif. CNC EDM digunakan dalam pembuatan cetakan presisi dan komponen khusus lainnya.
8. Mesin CNC Grinding
Mesin ini digunakan untuk menghasilkan permukaan yang sangat halus pada berbagai jenis material, termasuk logam, keramik, dan plastik. CNC grinding umumnya digunakan dalam pembuatan alat pemotong dan komponen presisi lainnya.
Komponen utama mesin CNC
Komponen utama mesin CNC terdiri dari beberapa elemen yang bekerja sama untuk menghasilkan hasil yang presisi. Berikut adalah penjelasan detail mengenai komponen utama mesin CNC:
1. Kontrol Komputer (Computer Control)
Ini adalah otak dari mesin CNC. Kontrol komputer mengendalikan semua fungsi mesin, membaca program CNC, dan mengubahnya menjadi gerakan perintah. Ini juga mengatur parameter seperti kecepatan pemotongan dan umpan makan.
2. Program CNC (CNC Program)
Program CNC adalah instruksi tertulis yang memandu mesin CNC tentang apa yang harus dilakukan. Program ini biasanya ditulis dalam bahasa G-code atau bahasa pemrograman CNC lainnya. Program CNC menentukan gerakan alat potong dan sejumlah operasi lain yang harus dilakukan oleh mesin.
3. Alat Potong (Cutting Tool)
Alat potong adalah komponen fisik yang digunakan untuk memotong atau membentuk bahan kerja. Alat ini dapat berupa mata bor, end mill, pisau bubut, mata frais, atau alat potong lainnya, tergantung pada jenis mesin dan aplikasi.
4. Bahan Kerja (Workpiece)
Bahan kerja adalah benda yang akan diproses oleh mesin CNC. Ini bisa berupa logam, kayu, plastik, keramik, atau bahan lainnya. Bahan kerja ini dipegang dengan kuat di meja mesin untuk diproses.
5. Meja Mesin (Machine Table)
Meja mesin adalah permukaan kerja yang digunakan untuk menahan dan mengikat bahan kerja. Meja ini sering memiliki fitur untuk pemasangan yang aman dan presisi.
6. Sistem Penggerak (Drive System)
Sistem penggerak terdiri dari motor dan mekanisme yang memindahkan alat potong dan meja mesin dalam tiga dimensi. Ini termasuk sumbu X (horizontal), sumbu Y (vertikal), dan sumbu Z (kedalaman).
7. Sistem Pengukuran (Measurement System)
Sistem ini digunakan untuk mengukur posisi alat potong, meja, dan bahan kerja dengan presisi tinggi. Ini dapat mencakup pengukuran berbasis sensor optik atau magnetik.
8. Panel Kontrol (Control Panel)
Panel kontrol adalah antarmuka fisik yang digunakan oleh operator untuk mengatur dan memantau operasi mesin CNC. Operator dapat mengatur parameter seperti kecepatan pemotongan, mengganti alat potong, dan memulai atau menghentikan operasi.
9. Kabinet Elektrik (Electrical Cabinet)
Kabinet ini berisi komponen elektronik yang mengontrol daya dan logika mesin CNC. Ini termasuk komputer pengendali, sirkuit elektronik, dan perangkat penyimpanan data.
10. Sistem Pendingin (Coolant System)
Mesin CNC sering memerlukan sistem pendingin untuk menjaga suhu mesin dan mencegah overheating. Ini bisa berupa sistem pendingin air atau minyak.
11. Sistem Pelumasan (Lubrication System)
Sistem ini digunakan untuk memberikan pelumasan yang tepat kepada komponen bergerak mesin CNC, seperti bantalan dan steker.
12. Sistem Pembersihan (Chip Removal System)
Mesin CNC menghasilkan serpihan dan potongan material selama proses. Sistem ini digunakan untuk menghapus serpihan dan menjaga mesin tetap bersih.
13. Panel Keselamatan (Safety Panel)
Mesin CNC sering dilengkapi dengan panel keselamatan, seperti pintu kaca yang terkunci, untuk melindungi operator dari potensi bahaya selama operasi.
Alur Proses Pemesinan CNC
Alur proses pemesinan CNC adalah langkah-langkah yang diikuti dalam proses manufaktur yang menggunakan kendali terkomputerisasi untuk mengoperasikan mesin dan alat pemotong dengan presisi tinggi. Proses ini memungkinkan pembentukan benda kerja dari berbagai jenis material, seperti logam, plastik, kayu, atau busa. Berikut adalah penjelasan rinci mengenai alur proses pemesinan CNC:
1. Mendesain Model CAD (Computer-Aided Design)
Proses dimulai dengan merancang model benda kerja menggunakan perangkat lunak CAD. Model ini berisi informasi lengkap tentang bentuk, dimensi, dan fitur yang akan dibentuk. Desainer menggunakan CAD untuk membuat geometri yang diinginkan.
2. Mengkonversi File CAD ke Program CNC (Computer-Aided Manufacturing)
Setelah model CAD selesai, file CAD ini harus dikonversi menjadi program CNC. Ini biasanya dilakukan menggunakan perangkat lunak CAM (Computer-Aided Manufacturing). Perangkat lunak CAM menghasilkan kode G yang berisi instruksi pergerakan mesin dan alat pemotong.
3. Mempersiapkan Mesin
Mesin CNC dan peralatan pemotong harus disiapkan sebelum operasi dimulai. Langkah-langkah persiapan melibatkan:
- Memuat program CNC: Program yang dihasilkan dari perangkat lunak CAM dimuat ke dalam kontrol mesin.
- Pemasangan alat potong: Alat potong yang sesuai dengan operasi dan bahan kerja dipasang pada mesin.
- Pemasangan bahan kerja: Bahan kerja yang akan dibentuk ditempatkan di meja mesin dan diikat dengan kuat agar tidak bergeser selama proses.
4. Menjalankan Operasi Pemesinan di Mesin
Setelah persiapan selesai, operasi pemesinan dimulai:
- Inisialisasi mesin: Operator memastikan semua parameter seperti kecepatan, umpan, dan alat potong sesuai dengan program.
- Mulai mesin: Mesin dinyalakan, dan operator memulai operasi pemesinan.
- Pemantauan: Operator memantau proses untuk memastikan segala sesuatunya berjalan dengan baik dan tidak ada masalah.
5. Pemantauan dan Pengawasan
Selama proses pemesinan, operator memantau kondisi mesin, kualitas pemotongan, dan keamanan. Jika ada masalah atau perubahan yang diperlukan, operator dapat mengintervensi.
6. Pemrosesan Selesai
Setelah operasi pemesinan selesai, mesin akan memberikan benda kerja yang telah dibentuk sesuai dengan desain CAD. Benda kerja ini kemudian dihapus dari mesin untuk inspeksi kualitas.
7. Inspeksi dan Pengujian
Benda kerja yang dihasilkan diperiksa untuk memastikan bahwa dimensi, ketelitian, dan kualitasnya sesuai dengan spesifikasi. Jika ada ketidaksesuaian, perbaikan mungkin diperlukan.
8. Penyelesaian dan Pembersihan
Setelah pemrosesan selesai dan benda kerja telah memenuhi persyaratan, mesin dimatikan, alat potong dilepas, dan area kerja dibersihkan dari serpihan dan potongan material.
Cara Pengoperasian Mesin CNC
Umumnya cara mengoperasikanya yaitu dengan memasukkan perintah numeric melalui tombol-tombol yang ada pada panel instrument di tiap-tiap mesin. Ada 2 sistem koordinat pada proses pembuatan program di mesin cnc yaitu sistem koordinat absolute dan sistem koordinat incremental.
Cara pengoperasian mesin CNC (Computer Numerical Control) melibatkan serangkaian langkah yang harus diikuti dengan hati-hati untuk memastikan produksi yang akurat dan aman. Berikut adalah penjelasan lengkap mengenai cara pengoperasian mesin CNC:
1. Persiapan Awal
Pastikan mesin CNC berada dalam kondisi yang baik dan aman untuk digunakan. Periksa kelengkapan alat potong dan peralatan pelindung, serta pastikan mesin terhubung dengan sumber daya yang sesuai.
2. Menggantung Program CNC
Program CNC yang telah dibuat sebelumnya dengan perangkat lunak CAM harus dimuat ke dalam kontrol mesin. Ini biasanya dilakukan melalui USB, kartu memori, atau jaringan tergantung pada jenis mesin dan kontrol yang digunakan.
3. Pemilihan Alat Potong
Pilih alat potong yang sesuai untuk operasi pemesinan yang akan dilakukan dan pasang alat ini pada spindle mesin. Pastikan pengencangan alat potong dengan kuat dan sesuai dengan spesifikasi yang disarankan.
4. Pemasangan Bahan Kerja
Tempatkan bahan kerja yang akan diproses di meja mesin dan pastikan bahan ini terikat dengan aman. Penjepitan bahan kerja sangat penting agar tidak ada pergeseran selama proses pemesinan.
5. Pemrograman Nilai-Nilai Alat Potong
Tentukan nilai-nilai yang akan mengontrol alat potong, seperti kecepatan pemotongan (feed rate) dan kedalaman potongan (depth of cut), sesuai dengan program CNC. Nilai-nilai ini sangat bergantung pada jenis material yang diproses dan jenis alat potong yang digunakan.
6. Pemrograman Gerakan
Program CNC berisi instruksi untuk gerakan mesin dalam tiga sumbu: X (horizontal), Y (vertikal), dan Z (kedalaman). Pastikan bahwa program tersebut mengatur gerakan dengan benar sesuai dengan desain dan toleransi yang diinginkan.
7. Inisialisasi Mesin
Saat mesin pertama kali dinyalakan, operator perlu mengatur parameter mesin seperti nol-koordinat (origin) dan referensi pergerakan. Proses ini memastikan mesin tahu posisi awalnya.
8. Mulai Mesin
Setelah semua persiapan selesai, operator dapat memulai mesin. Mesin akan mulai bergerak sesuai dengan instruksi dalam program CNC.
9. Pemantauan dan Pengawasan
Operator harus memantau operasi mesin secara cermat. Hal ini termasuk memastikan bahwa pemotongan berjalan dengan benar, tidak ada getaran yang aneh, dan tidak ada masalah lain yang muncul.
10. Pemantauan Kualitas
Selama operasi, operator juga harus memeriksa kualitas benda kerja yang sedang diproses. Hal ini melibatkan pengukuran dimensi dan toleransi, serta pengamatan visual terhadap hasil.
11. Intervensi jika Diperlukan
Jika ada masalah atau perubahan yang diperlukan selama operasi, operator harus tahu cara menghentikan mesin dengan aman dan mengganti alat potong atau parameter program jika diperlukan.
12. Selesai Operasi
Setelah operasi pemesinan selesai, operator mematikan mesin dan membersihkan area kerja dari serpihan dan potongan material. Benda kerja yang telah selesai dihapus dari mesin untuk inspeksi lebih lanjut.
13. Inspeksi Kualitas Akhir
Benda kerja yang telah diproses diperiksa untuk memastikan bahwa kualitasnya memenuhi spesifikasi yang diinginkan. Jika ada ketidaksesuaian, perbaikan mungkin diperlukan.
Aplikasi Mesin CNC di Dunia Industri
Mesin CNC (Computer Numerical Control) memiliki banyak aplikasi penting dalam berbagai industri dan fabrikasi alat. Berikut adalah beberapa contoh aplikasi mesin CNC dalam industri dan fabrikasi alat beserta penjelasannya:
1. Industri Manufaktur Otomotif
Mesin CNC digunakan untuk memproduksi berbagai komponen otomotif, seperti blok mesin, roda gigi, poros, dan banyak lagi. Presisi tinggi dan reproduktibilitas yang diberikan oleh mesin CNC sangat penting dalam industri ini untuk menciptakan bagian yang akurat dan konsisten.
2. Industri Pesawat Terbang
Dalam pembuatan pesawat terbang, mesin CNC digunakan untuk memproduksi berbagai komponen seperti sayap, roda pendaratan, dan bagian-bagian kritis lainnya. Keakuratan dan keamanan adalah faktor utama dalam aplikasi ini.
3. Industri Maritim
Mesin CNC digunakan dalam pembuatan kapal dan peralatan maritim, termasuk pembuatan kapal, penggerak bawah air, dan komponen struktural lainnya.
4. Industri Logam dan Logamurgi
Mesin CNC digunakan untuk pemotongan, pengukiran, dan pembentukan berbagai produk logam, termasuk perkakas tangan, komponen mesin, dan produk logam berguna lainnya.
5. Industri Elektronik
Dalam fabrikasi elektronik, mesin CNC digunakan untuk memproduksi PCB (Printed Circuit Board), panel kontrol, dan berbagai komponen elektronik yang memerlukan ketelitian tinggi.
6. Industri Kedokteran dan Kedokteran Gigi
Mesin CNC digunakan dalam pembuatan perangkat medis dan gigi yang presisi, termasuk implan gigi, alat bedah, dan perangkat medis khusus lainnya.
7. Industri Pembuatan Alat
Dalam fabrikasi alat, mesin CNC digunakan untuk menciptakan perkakas tangan, matris cetakan, dan berbagai alat khusus lainnya yang dibutuhkan dalam proses produksi.
8. Industri Energi
Mesin CNC digunakan dalam pembuatan komponen untuk pembangkit listrik, turbin angin, peralatan pengeboran minyak dan gas, serta peralatan energi terbarukan lainnya.
9. Industri Perhiasan
Dalam pembuatan perhiasan, mesin CNC digunakan untuk mengukir, memotong, dan membentuk berlian, emas, perak, dan berbagai logam dan batu mulia lainnya dengan presisi tinggi.
10. Industri Aerospace
Mesin CNC digunakan dalam pembuatan komponen pesawat ruang angkasa, termasuk roket, satelit, dan kendaraan antariksa lainnya yang memerlukan tingkat ketelitian dan keamanan yang sangat tinggi.
Aplikasi mesin CNC sangat bervariasi dan mendukung berbagai jenis industri dan fabrikasi alat. Kemampuan untuk menghasilkan produk dengan presisi tinggi dan konsistensi membuat mesin CNC menjadi salah satu alat utama dalam manufaktur modern.
Demikianlah tentang mesin CNC semoga bermanfaat dan bisa menambah pengatahuan kita dalam dunia CNC, kedepan kami akan banyak membahas tentang CNC dan 3D CAD dalam dunia design.