Keuntungan Teknologi CNC Spektrum Elektromagnetik

Programs . Semua kontrol angka pada mesin buatan pabrik sejak tahun 1970-an merupakan tipe CNC. Sinyal kontrol sistem CNC menggunakan perintah binari. Setiap perintah terdiri dari angka pasti dalam bits, 32 bits atau 64 bits sering digunakan setiap bits dari data terdiri dari satu gerakan BLU dapat diwakilkan 1 sampai 2 32 = 4.294.967.296 posisi poros yang berbeda. Pada pemecahan sistem, control : BLU = 0,0001 inch, angka ini mewakilkan sampai 429.969 inch. Gerakan yang mungkin yaitu lebih dari cukup untuk semua tipe aplikasi yang digunakan. Rosehan Yahuza,2010

2.3 Keuntungan Teknologi CNC

Keuntungan utama dari penggunaan teknologi CNC adalah mengurangi biaya produksi, meningkatkan kualitas produk, dan fasilitas perencanaan dan pengontrolan produksi. Keuntungan tersebut dapat direalisasikan melalui sembilan produksi : 1. Meningkatkan produksi 2. Mengurangi biaya produksi 3. Fasilitas dan operasi mesin yang beragam 4. Membuktikan perencanaan dan kontrol produksi 5. Fasilitas dari otomatis yang fleksibel 6. Ketepatan yang tinggi dan pengulangan 7. Mengurangi biaya operasi tidak langusng 8. Fleksibilitas yang lebih besar 9. Batas rendah kemampuan operator yang dibutuhkan. Tiga pokok timbal balik dari penggunaan teknologi CNC mencakup : penanaman modal pertama yang tinggi, kebutuhan pemeliharaannya tinggi, dan tidak mengeluarkan biaya efektif untuk pekerjaan produksi rendah.Rosehan Yahuza,2010 Pembuatan suatu produk atau proses permesinan dengan menggunakan mesin CNC dapat dilakukan dengan membuat program manual menggunakan kode G dan M, atau penggunaan program otomatis. Universitas Sumatera Utara Dengan menggunakan cara ini, kita hanya cukup menggambar pada komputer sesuai dengan benda yang kita inginkan kemudian disimulasikan prosesnya sesuai dengan urutan kerja dengan menggunakan software CAD Computer Aided Desain dan software CAM Computer Aided Manufacturing tertentu.Dalmasius Ganjar Subagio,2008 Mesin CNC yang dioperasikan secara otomatis mempunyai kelebihan feksibilitas tinggi, lebih akurat, memungkinkan untuk produksi benda kerja yang rumit, tidak dibutuhkan operator yang ahli, produktifitas tinggi dan lebih efisien dalam segi waktu. Kelemahan mesin ini adalah harganya mahal dan perawatan cukup sulit karena diperlukan teknisi khusus, dan dibutuhkan bagian programmer yang terampil.Erista Budi,2012

2.4 Mesin CNC

Mesin CNC Computer Numerical Control adalah mesin yang proses pengoperasiannya dikendalikan oleh sistem CNC, yaitu suatu sistem kontrol yang proses pengontrolannya dilakukan menggunakan perintah berupa kode-kode huruf dan angka alpha-numeric-code.Groover,dkk.1984 Susunan perintah dalam kode huruf dan angka yang tersusun sedemikian rupa dan digunakan untuk mengatur operasi mesin dalam rangka pembuatan suatu produk disebut program CNC. Mesin CNC terdapat driver X, driver Y, power supply, connector, dan USB CNC. Program dari desain pada komputer akan diterjemahkan oleh USB CNC dimana program NC pada intinya akan memberi perintah kepada mesin untuk menggerakan meja mesin sesuai dengan kode untuk axis X dan Y.

2.4.1 Sistem Koordinat Cartesian

Gerakan mesin perkakas yang digunakan dalam memproduksi suatu produk terdiri dari dua tipe dasar : titik ke titik gerakan garis lurus dan gerakan continue gerakan contouring. Universitas Sumatera Utara Untuk cartesian, atau persegi panjang, sistem koordinatnya dirancang oleh matematikawan Perancis dan seorang filosofi Rene Descartes. Dengan sistem ini, setiap titik tertentu dapat dijelaskan dalam istilah matematika yaitu titik ke titik di sepanjang tiga sumbu tegak lurus. Prinsip ini sesuai dengan mesin perkakas sempurna karena konstruksi mesin umumnya didasarkan pada empat sumbu gerak yaitu sumbu X, Y, Z dan sumbu rotasi. Sederhananya, pada mesin milling vertikal, sumbu X adalah gerakan horisontal kanan atau kiri dari meja, sumbu Y adalah gerakan meja melintang menuju atau menjauh dari kolom, dan sumbu Z gerakan vertikal dari bawah keatas, menekuk atau memanjang. Sistem NC sangat bergantung pada penggunaan empat sisi koordinat karena darisana programmer dapat menemukan setiap titik untuk benda dengan tepat. Ketika titik – titik pada benda kerja, dua garis berpotongan lurus, satu vertikal dan satu horisontal, digunakan. Garis-garis ini harus membentuk sudut satu sama lain, dan titik di mana titik potong bersebrangan disebut titik asal, atau titik nol. +Y -Y +X -X Axis Y Axis X Titik nol Gambar 2.1 Koordinat axis X dan YAllen-Bradley Sistem koordinat tiga dimensi yang ditampilkan gambar 2.2. Axis X dan Y adalah axis yang bergerak secara horisontal, gerakan meja mendekati atau menjauhi titik nol. Axis Z adalah axis yang bergerak secara vertikal, keatas atau kebawah. Universitas Sumatera Utara +Z -Z +Y -Y +X -X Gambar 2.2 Koordinat 3 dimensi axis X,Y dan Z Steve Krar dan Arthur Gill,1990

2.4.2 Prinsip Kerja

Mesin perkakas CNC adalah mesin perkakas yang dalam pengoperasiannya dibantu dengan kontrol numerik komputer atau CNC Computer Numerical Control. Untuk menggerakkan meja kerja pada mesin perkakas CNC disepakati menggunakan sistem koordinat. Sistem koordinat pada mesin bubut CNC Gambar 2.3 adalah sistem koordinat kartesian dengan tiga sumbu yaitu sumbu X, Y dan Z. Sistem koordinat mesin MCS=Machine Coordinate System tersebut bisa dipindah-pindah titik nolnya untuk kepentingan pelaksanaan seting, pembuatan program CNC dan gerakan meja kerja CNC. Titik- titik nol yang ada pada mesin bubut CNC adalah titik nol Mesin M, dan titik nol benda kerja W. B.Sentot Wijanarka,2011 Gambar 2.3 Sistem koordinat pada mesin CNC Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4 Penetapan titik koordinat mesin CNC X0,Y0 B.Sentot Wijanarka,2011

2.5 Bahasa Pemrograman G-Code

Mesin CNC hanya dapat membaca kode standar yang telah disepakati oleh industri yang membuat mesin CNC. Dengan kode standar tersebut, pabrik mesin CNC dapat menggunakan PC sebagai input yang diproduksi sendiri atau yang direkomendasikan. Kode standar pada mesin CNC yaitu : kode G dan M. Kuspriyanto,2005 Tabel 2.1 Kode G dan M No. Kode Keterangan 1. G00 Pindah posisi axis dengan kecepatan penuh 2. G01 Pindah posisi axis secara linear feed rate 3. G02 Pindah posisi axis berputar searah jarum jam 4. G03 Pindah posisi axis berputar berlawanan arah jarum jam 5. G04 Waktu tunda 6. G10 Pengaturan sistem koordinat 7. G12 Pindah posisi axis berputar searah jarum jam 8. G13 Pindah posisi axis berputar berlawanan arah jarum jam 9. G15G16 Koordinat berpindah pada G00 dan G01 10. G17 Pindah posisi axis X-Y dipakai pada G02 dan G03 11. G18 Pindah posisi axis Y-Z dipakai pada G02 dan G03 12. G19 Pindah posisi axis X-Z dipakai pada G02 dan G03 13. G20G21 InchMilimeter 14. G28 Mengembalikan ke posisi otomatis 15. G28.1 Referensi axis 16. G30 Kembali ke utama 17. G32 Membuat ulir pada mesin CNC 18. G40 Pembatalan Kompensasi diameter pahat 19. G41 Kompensasi diameter pahat kiri 20. G42 Kompensasi diameter pahat kanan 21. G43 Kompensasi panjang arah positif Universitas Sumatera Utara 22. G44 Kompensasi panjang arah negatif 23. G49 Pembatalan kompensasi panjang pahat 24. G50 Kembali berpindah dengan 1.0 25. G51 Mengulang data input 26. G52 Koordinat sistem berhenti sementara 27. G53 Koordinat sistem mesin berpindah 28. G54 Sistem koordinat 1 29. G55 Sistem koordinat 2 30. G56 Sistem koordinat 3 31. G57 Sistem koordinat 4 32. G58 Sistem koordinat 5 33. G59 Sistem koordinat 6 34. G61G64 Berhenti dengan seksamakecepatan konstan 35. G68G69 Rotasi koordinat sistem 36. G73 Berputar untuk bor 37. G80 Membatalkan fixed cycle 38. G81 Fixed cycle untuk pengeboran drilling 39. G83 Fixed cycle counter bore dengan waktu tunda 40. G84 Fixed cycle untuk pengetapan tapping 41. G85 Fixed cycle reamer 42. G86 Fixed cycle boring 43. G88 Berputar tidak berhenti dengan kecepatan penuh 44. G89 Berhenti berputar dengan kecepatan tertentu 45. G90 Program absolute 46. G91 Program incremental 47. G92 Koordinat referensi benda kerja 48. G92.X Batalkan G92 dan lain-lain 49. G93 Perubahan kecepatan waktu 50. G94 Kecepatan per-menit 51. G95 Kecepatan per-rev 52. G98 Pengembalian pahat pada Z awal 53. G99 Pengembalian pahat pada jarak yang ditentukan R 54. M02 Program selesai 55. M03 Spindle berputar searah jarum jam 56. M04 Spindle berputar berlawanan arah jarum jam 57. M05 Spindle stop 58. M06 Pergantian tool 59. M08 Pompa pendingin aktif coolant on 60. M09 Pompa pendingin berlawanan mati coolant off 61. M30 Akhir program dan mengembalikan posisi tool terakhir 62. M98 Masuk ke subprogram 63. M99 Keluar ke subprogram Universitas Sumatera Utara Secara umum, cara mengoperasikan mesin CNC dengan cara memasukkan perintah numeric melalaui tombol-tombol yang tersedia pada panel instrument di tiap- tiap mesin. Setiap jenis mesin CNC mempunyai karakteristik tersendiri sesuai dengan pabrik yang membuat mesin tersebut. Namun demikian secara garis besar dari karakteristik cara mengoperasikan mesin CNC dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu :

2.5.1. Sistem Absolut

Pada sistem ini titik awal penempatan alat potong yang digunakan sebagai acuan adalah menetapkan titik referensi yang berlaku tetap selama proses operasi mesin berlangsung. Untuk mesin bubut, titik referensinya diletakkan pada sumbu pusat benda kerja yang akan dikerjakan pada bagian ujung. Sedangkan pada mesin frais, titik referensinya diletakkan pada pertemuan antara dua sisi pada benda kerja yang akan dikerjakan. Gambar 2.5 Referensi Absolut.RosehanYahuza,2010 Lokasi Program absolut selalu diberikan dari titik nol sebagai titik asal tetap. Titik nol atau asal mungkin posisi di meja mesin, seperti sudut meja kerja atau pada setiap titik tertentu pada benda kerja. Pada sistem absolute dimensi dan pemrograman, setiap titik atau lokasi pada benda kerja diberikan sebagai jarak tertentu dari nol atau titik referensi. - A plus X + X perintah akan menyebabkan alat pemotong untuk berada di sebelah kanan nol atau asal titik Universitas Sumatera Utara - A minus X X perintah akan menyebabkan alat pemotong untuk berada di sebelah kiri nol atau asal titik - A plus Y + Y perintah akan menyebabkan alat pemotong yang berlokasi menuju kolom - A minus Y Y perintah akan menyebabkan alat pemotong untuk berada jauh dari kolom Dalam pemrograman absolut, perintah G90 menunjukkan ke komputer dan MCU bahwa pemrograman adalah untuk berada dalam mode absolut.Steve Krar dan Arthur Gill,1990

2.5.2. Sistem Incremental

Pada sistem ini titik awal penempatan yang digunakan sebagai acuan adalah selalu berpindah sesuai dengan titik actual yang dinyatakan terakhir. Untuk mesin bubut maupun mesin frais diberlakukan cara yang sama. Setiap kali suatu gerakan pada proses pengerjaan benda kerja berakhir, maka titik akhir dari gerakan alat potong itu dianggap sebagai titik awal gerakan alat potong pada tahap berikutnya. Gambar 2.6 Referensi Inkremental.Rosehan Yahuza,2010 Lokasi Program Incremental selalu diberikan sebagai jarak dan arah dari titik sebelumnya menuju titik selanjutnya. Kode perintah yang memberitahu mesin untuk memindahkan meja, spindle, dan lutut yang dijelaskan di sini menggunakan mesin milling vertikal seperti berikut : Universitas Sumatera Utara - A plus X + X perintah akan menyebabkan alat pemotong untuk berada di sebelah kanan titik terakhir - A minus X X perintah akan menyebabkan alat pemotong untuk berada di sebelah kiri titik terakhir - A plus Y + Y perintah akan menyebabkan alat pemotong yang berlokasi menuju kolom - A minus Y Y akan menyebabkan alat pemotong untuk berada jauh dari kolom - A plus Z + Z perintah akan menyebabkan alat pemotong atau spindle untuk bergerak ke atas atau jauh dari benda kerja - A minus Z Z bergerak alat pemotong bawah atau ke benda kerja Dalam pemrograman incremental, perintah G91 akan menunjukkan kepada komputer dan MCU bahwa pemrograman adalah untuk berada dalam mode incremental.Steve Krar dan Arthur Gill,1990

2.6 Jenis Mesin

Di masa lampau, mesin perkakas dibuat sesederhana mungkin untuk menjaga biaya rendah. Karena dapat meningkatkan upah tenaga kerja, mesin perkakas yang baik, lengkap dengan kontrol elektronik, yang dikembangkan oleh industri dapat menghasilkan barang yang lebih banyak dan lebih baik, dengan harga yang kompetitif dengan orang-orang dari industri lepas pantai. NC numerically controlled adalah program yang digunakan semua jenis mesin perkakas, dari yang paling sederhana sampai yang paling kompleks. Alat mesin yang paling umum adalah mesin bor spindle tunggal, mesin bubut, mesin milling, dan mesin putaran pusat .

2.6.1 Mesin Bor Spindle – Tunggal

Salah satu mesin yang dikontrol secara numerik dengan poros spindle tunggal untuk pengeboran. Sebagian besar mesin bor diprogram dalam 3 axis, diantaranya : Universitas Sumatera Utara a. Axis X mengontrol pergerakan meja ke kanan dan b. kiri Axis Y mengontrol pergerakan meja menuju atau menjauh dari c. kolom Axis Z mengontrol pergerakan poros spindle kebawah atau keatas, untuk melakukan pengeboran dengan kedalaman tertentu.

2.6.2 Mesin Bubut

Mesin bubut, salah satu mesin yang paling produktif, selalu menjadi sarana yang sangat efisien memproduksi bagian benda bentuk lingkaran. Sebagian besar mesin bubut diprogram pada dua axis, yaitu a. : Axis X mengontrol lintas gerak melintang masuk atau keluar dari alat b. pemotong Axis Z mengontrol pergerakan pemotong menuju atau menjauh dari head stock.

2.6.3 Mesin Milling

Mesin milling adalah salah satu mesin paling serbaguna yang digunakan dalam industri. Dioperasikan untuk milling penggilingan, contouring, pemotongan roda gigi, pengeboran, penggurdian, dan reaming hanya beberapa dari banyak operasi yang dapat dilakukan pada mesin milling. Mesin milling dapat diprogram pada tiga axis, yaitu : a. Axis X mengontrol pergerakan meja ke kiri atau kanan b. Axis Y mengontrol pergerakan meja menuju atau menjauh dari kolom c. Axis Z mengontrol secara vertikal atas atau bawah gerakan menekuk atau memanjang.

2.6.4 Mesin Putaran Pusat

Mesin Putaran yang berpusat dikembangkan pada pertengahan 1960-an setelah studi menunjukkan bahwa sekitar 40 persen dari semua operasi pemotongan logam yang dilakukan pada mesin bubut. Mesin ini dikontrol secara Universitas Sumatera Utara numerik, memiliki akurasi yang lebih besar dan tingkat produksi yang lebih tinggi daripada mesin bubut a. . Pengoperasian mesin ini berdasarkan pada dua axis, yaitu : Axis X mengontrol lintas gerakan kepala b. menara Axis Z mengontrol pergerakan memanjang menuju atau jauh dari headstock dari kepala rotasi . Steve Krar dan Arthur Gill,1990

2.7 Spektrum Elektromagnetik

Cahaya merupakan sebuah gelombang dan partikel.Mark Csele,2005 Cahaya elektromagnetik dapat dipertimbangkan sebagai bentuk energi cahaya sebagai transfer gelombang. Bentuk sederhana dari cahaya elektromagnetik dapat dilihat dalam Gambar 2.7 berikut. Gambar 2.7 Gerakan gelombang cahaya elektromagnetik Panjang gelombang λ merupakan jarak antara dua gununglembah yang berdampingan dari gelombang itu. Banyaknya gelombang lengkap yang melewati suatu fisik yang diam persatuan waktu diberi istilah frekuensi v. Hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi adalah λ = c v 2.1 dengan λ adalah panjang gelombang cm, v adalah frekuensi dt -1 atau Hz, c adalah kecepatan cahaya 3 x 10 10 cm dt -1 . Bilangan gelombang merupakan kebalikan dari panjang gelombang, dinyatakan sebagai ῡ cm -1 ῡ = 1 λ 2.2 yaitu : Panjang gelombang cahaya elektromagnetik bervariasi dari beberapa Å sampai beberapa meter. Unit-unit yang digunakan untuk melukiskan panjang gelombang adalah sebagai berikut : Å = Angstrom = 10 -10 meter = 10 -8 cm = 10 -4 mikrometer Universitas Sumatera Utara nm = nanometer = 10 -9 meter = 10 angstrom = 10 -3 µm = mikrometer = 10 mikrometer -6 meter = 10 4 Untuk radiasi UV dan tampak visible digunakan satuan angstrom dan nanometer. Sedangkan mikrometer digunakan untuk daerah IR infra merah. Hubungan antara energi dan panjang gelombang λ dituliskan sebagai : angstrom E = h c λ 2.3 Dengan E = energi cahaya erg, h = konstanta Planck6,62 x 10 -27 erg det. Spektrum elektromagnetik menyeluruh dikelompokkan seperti Gambar 2.8. Gambar 2.8 Spektrum Elektromagnetik Daerah tampak visible sangat kecil panjang gelombang yang dikaitkan dengan cahaya tampak itu mampu mempengaruhi selaput pelangi pada manusia, dan karenanya menimbulkan kesan subyektif akan ketampakan vision. Panjang gelombang daerah tampak dari 400 nm – sekitar 750 nm Susila Kristianingrum, dengan frekuensi 7,5x10 14 – 4x10 14 , dan bilangan gelombang ῡ 25000 – 13000 cm -1- .Ibnu Gholib,2007

2.8 Laser