Direktorat Pembinaan SMK 2013
27
serta FMS yang dapat memiliki banyak sistem yang berdiri sen-diri. Kedua jenis sistem ini dikendalikan, baik melalui sebuah komputer, maupun melalui
suatu pengendali yang didasarkan pada teknologi digital. Alat-alat tersebut dapat menerima data dalam bentuk program, mempro-sesnya menjadi sinyal
perintah ke penggerak yang menggerakkan eretan, meja putar, atau sabuk berjalan. Pada sistem yang berdiri sendiri dan sel pabrikasi sederhana, data
masukan menetapkan posisi gerak eretan, ke-cepatan dan jenis gerakan, dan lain-lain. Sementara pada sel pabrikasi yang lebih canggih, di mana robotnya
dilengkapi dengan suatu alat bantu bayangan vision aid atau alat umpan- balik peraba tactile feedback yang melayani beberapa mesin perkakas
CNC, sistemnya akan membuat kepu-tusan berdasarkan pada sinyal umpan- balik.
Pada FMS, tingkat keputusan yang dilakukan oleh komputer adalah alat pabrikasi yang lebih canggih. Bagian-bagian yang bergerak pada sabuk
berjalan dilintaskan ke sel pabrikasi tertentu melalui pengawasan komputer. Apabila salah satu sel tertentu sedang sibuk, komputer akan mengirimkan
benda kerja-benda kerja ke sel lainnya yang dapat melaksanakan operasi yang diinginkan. Kebutuhan keputusan sedemikian itu dapat dilaksanakan
dengan komputer FMS. Sistem pabrikasi yang paling sederhana adalah mesin per-kakas NC, seperti
mesin bubut, mesin gurdi, mesin frais, mesin gerinda, dan lain-lain.
1.2. Dasar-Dasar Kontrol Numerik.
Pengontrolan sebuah mesin perkakas berdasarkan program yang diper- siapkan sebelumnya disebut dengan kendali numerik Numerical Control.
Alat NC ditemukan oleh Electronic Industries Assosiation EIA sebagai “Suatu sistem yang cara kerjanya dikendalikan langsung oleh data numerik
yang disisipkan, kemudian sistem secara otomatis menerjemahkan data numerik tersebut.
Direktorat Pembinaan SMK 2013
28
Gambar 1.1. Diagran Input-Output data NC NC adalah singkatan dari numerical controlled yakni suatu piranti di mana
prinsip kerjanya dipengaruhi dan dikendalikan oleh sejumlah data masuk melalui suatu proses perhitungan seperti ditunjukkan pada diagram di
atasGambar 1.1. Sesuai dengan perkembangan revolusi industri, piranti NC pun mengalami
perkembangan yang patut diacungi jempol. Banyak ragam media piranti keras yang dikendalikan berdasarkan sejumlah angka dan huruf, seperti
pengendali mesin bubut, mesin frais, mesin gerinda, mesin las, dan lain sebagainya. Pengendali tersebut ada yang berupa TNC, CNC, DNC, dan AC.
TNC adalah singkatan dari Touching Numerically Contrlled yang lebih sederhana dari CNC; CNC adalah singkatan dari Computer Numerically
Controlled, yakni komputer yang dikendalikan oleh sejumlah angka dan huruf. Dengan demikian mesin CNC CNC Machine = Computerized
Numerically Controlled adalah mesin yang dilengkapi dengan komputer yang mampu menyimpan dan memproses sejumlah angka dan huruf data
yang selanjutnya menjadi data lintasan, dan data perintah. DNC adalah singkatan dari Direct Numerically Controlled di mana piranti
yang digunakan mengendalikan beberapa mesin oleh sebuah komputer melalui jaringan kabel.
AC adalah singkatan dari Adaptive numerically Controlled yakni suatu sis-tem kendali yang mampu menyesuaikan diri dengan kondisi kerja.
Dalam sistem NC, data numerik yang diperlukan untuk memproduksi benda kerja pada pita berlobang, yang disebut dengan program bagian atau program
benda kerja. Program bagian ini disusun dalam bentuk blok-blok informasi. Setiap blok informasi tersebut berisi data numerik yang diperlukan untuk
Input Data
Proses Pengolahan
Data Input
Data
Direktorat Pembinaan SMK 2013
29
memproduksi satu segmen benda kerja. Selanjutnya, setiap satu seg-men selesai dikerjakan, pita berlobang maju untuk pengerjaan segmen berikutnya
sampai selesai. Semua blok berada dalam bentuk kode, berisi semua informasi yang diperlukan untuk memproses suatu segmen benda kerja,
seperti segmen panjang, kecepatan potongnya, pemakanan, dan lain-lain. Informasi dimensional panjang, tebal, dan radius lingkaran, dan bentuk
kontur linier, sirkular didasarkan atas gambar kerja. Dimensi untuk gerakan sumbu misalnya sumbu X, Z, dan lainnya, diberikan secara terpisah.
Kecepatan potong, kecepatan pemakanan, dan fungsi bantu coolant On dan OFF, spindel ON dan OFF serta arah putarannya, penjepitan benda kerja,
pergantian gigi diprogram sesuai dengan permukaan penyelesaian harga kekasaran dan toleransi yang dikehendaki.
Bila dibandingkan dengan mesin perkakas konvensional, sistem NC menggantikan gerakan manual operator. Pada konvensional, pemesinan
benda kerja dihasilkan dengan menggerakkan alat potong sepanjang benda kerja melalui roda tangan, yang dikendalikan oleh operator. Pemotongan
kontur dilakukan oleh operator terampil sambil mengamati, sementara mesin perkakas NC tidak membutuhkan mekanik atau operator terampil. Pada
mesin perkakas NC, operator atau mekanik hanya perlu memonitor operasi mesin, pembaca pita, dan mengganti benda kerja. Semua gerakan operator
sebelumnya, sekarang dituangkan dalam bentuk program. Meskipun demi- kian, karena operator bekerja dengan alat yang sedemikian canggih dan
mahal, maka diperlukan operator dengan kualifikasi operator NC yang baik. Mempersiapkan program benda kerja untuk mesin perkakas NC memer-lukan
seorang programmer. Programmer harus memiliki pengetahuan dan pengalaman pada bidang pemesinan atau teknologi mekanik. Pengetahuan
tentang mesin perkakas, cairan pendingin, teknik perencanaan alat bantu, penggunaan data kemampuan mesin, dan teknologi proses, merupakan
kondisi yang harus dimiliki seorang operator NC. Programmer harus mengenal betul fungsi mesin perkakas NC dan proses pemesinan serta harus
mampu memutuskan urutan operasi yang paling optimum. Programmer harus mampu menulis program, baik secara manual maupun dengan
menggunakan Computer Assisted Language, seperti Automatically
Direktorat Pembinaan SMK 2013
30
Programmed Tools APT atau Computer Aided Design CAD dan Computer Aiided Manufacturing. Kemudian program tersebut diketikkan pada sebuah
pita dengan mesin ketik pelubang, misalnya Teletype, atau dengan bantuan komputer.
Dewasa ini, program CNC dapat diketikkan langsung melalui kontrol mesin atau melalui komputer dengan fasilitas CAM yang ditransfer melalui RS 232.
Dimensi benda kerja dinyatakan dalam program dengan integer. Setiap unit yang berkaitan dengan posisi resolusi sumbu pergerakan disebut sebagai
satuan panjang dasar SPD Basic Length Unit BLU. SPD ini juga dikenal sebagai “ukuran inkrement” atau “bobot bit”, di mana dalam prakteknya
merupakan pendekatan yang akurat untuk sistem NC. Untuk menghitung perintah posisi dalam NC, adalah dengan membagi panjang aktual dengan
nilai SPD. Contoh 1:
Untuk menggerakkan eretan 10 mm pada arah sumbu +X dalam sistem NC dengan SPD = 0.01 mm, maka posisi perintah adalah X +1000.
Pada mesin perkakas NC, setiap sumbu gerakan diperlengkapi dengan alat penggerakan terpisah, sebagai pengganti roda tangan yang terdapat pada
mesin bubut konvensional. Jenis penggerak ini bisa motor dc, aktuator hidrolik, atau motor step. Salah
satu tipe terpilih yang digunakan, ditetapkan terutama berdasarkan kebutuhan daya mesin.
Sumbu putar gerakan dimaksudkan sebagai sumbu di mana alat potong bergerak mendekati benda kerja. Gerakan ini dicapai dengan mengge-rakkan
eretan-eretan mesin perkakas. Tiga sumbu utama gerakan disebut sebagai sumbu-sumbu X, Y, dan Z. Sumbu Z adalah tegak lurus terhadap kedua
sumbu X dan Y, sehingga akan memenuhi sistem koordinat tangan kanan, seperti ditunjukkan pada Gambar 1.2. Gerakan ke arah sumbu Z positif
adalah gerakan alat potong menjauh dari benda kerja.. Lokasi titik nol X = Y = Z = 0 bisa tetap atau dapat di setel.
Direktorat Pembinaan SMK 2013
31
Gambar 1.2. Sistem koordinat tangan kanan. Sistem persumbuan mesin perkakas dapat diartikan sebagaimana diuraikan di
bawah ini, lihat juga Gambar 1.3.
a. b.
c.
Direktorat Pembinaan SMK 2013
32
Gambar 1.3. Sistem koordinat pada mesin perkakas, a.
gurdi. b. frais c bubut. a Mesin frais tegak CNC
Pada mesin frais tegak, sumbu X dan Y adalah horisontal. Perintah gerak positif, menggerakkan sumbu X dari kiri ke kanan dan sumbu Y dari
depan ke belakang, dan sumbu Z bergerak dari bawah ke atas. Sumbu arah memanjang adalah sumbu X, arah melintang adalah sumbu Y, dan
arah vertikal adalah sumbu Z.
b Mesin frais datar CNC b.1. Mesin Frais dengan spindel datar.
Untuk mesin frais dengan spindel datar, sumbu arah memanjang adalah sumbu X, arah vertikal adalah sumbu Y, arah melintang
adalah sumbu Z.
b.2. Mesin frais dengan spindel dapat diputar datar. Sementara untuk operasi pemfraisan mendatar, arah melintang
adalah sumbu X, arah vertikal adalah sumbu Y, dan arah meman-jang adalah sumbu Z.
c Mesin bubut CNC Pada mesin bubut CNC, sumbu arah memanjang mesin adalah sumbu Z,
arah melintang adalah sumbu X.
d Mesin gurdi drilling CNC Pada mesin gurdi CNC, sistem persumbuannya sama dengan mesin frais
tegak.
Pada beberapa mesin, selain dari pada sumbu utama tersebut, masih ada sumbu kedua untuk gerakan eretan linier yang disimbol dengan U, V, dan W.
Sementara gerakan putar yang berkenaan dengan sumbu utama dan yang sejajar dengan sumbu X, Y, dan Z secara berurutan disimbol dengan a, b, dan
c. Sistem mesin perkakas NC mempunyai unit kontrol mesin Machine Control
Unit MCU, dan mesin itu sendiri, seperti diilustrasikan pada Gambar 1.4.
Direktorat Pembinaan SMK 2013
33
MCU harus mampu membaca dan mendekodekan program bagian atau benda kerja, yakni untuk menyediakan instruksi berdekode ke control loops
sumbu gerak mesin, dan mengontrol operasi mesin. Sistem ini juga harus mampu memajukan pita setiap kali instruksi terdahulu telah selesai
dieksekusi, yaitu pada akhir setiap segmen benda kerja. MCU terdiri dari dua unit utama: unit pemproses data data processing unit
DPU dan unit loop kontrol control loops unit CLU. DPU berfungsi untuk mendekode informasi yang diterima dari pita, memprosesnya dan
mengirimkannya ke CLU. Data demikian itu berisi posisi baru yang di-perlukan oleh setiap sumbu, arah gerakan dan kecepatannya, sinyal kendali bantu ke
relay. Dengan kata lain, CLU menyediakan suatu sinyal yang memberitahukan bahwa segmen terdahulu telah selesai dan DPU dapat membaca satu blok
baru dari program bagian. CLU menggerakkan transportir mesin dan menerima sinyal umpan-balik tentang posisi aktual dan kecepatan masing-
masing sumbu. Masing-masing transportir dilengkapi dengan alat penggerak terpisah dengan sebuah alat umpan-balik ter-sendiri, tetapi yang terakhir ini
hanya ditemukan pada sistem loop tertutup closed loop system. DPU mencakup, paling tidak, fungsi-fungsi berikut:
Alat masukan, seperti pembaca pita berlubang, Pembacaan sirkit dan logik pemeriksaan keseimbangan parity, Sirkit pendekodean untuk mendis-
tribusikan data di antara sumbu-sumbu terkontrol. Penyisip interpolator, yang memberikan perintah kecepatan antara titik-titik berurutan yang diambil
dari gambar kerja. Sebuah CLU terdiri dari sirkit-sirkit berikut:
Loop kendali posisi untuk semua sumbu gerak setiap sumbu mempunyai suatu loop kendali tersendiri, Loop kendali kecepatan, Sirkit untuk meng-atasi
perlambatan dan backlash. Kendali fungsi-fungsi bantu, seperti coolant ON dan OFF, pergantian gigi, atau spindel On dan OFF.
Direktorat Pembinaan SMK 2013
34
Gambar 1.4. Sistem kontrol numerik
Pada sistem CNC, fungsi DPU selalu dilaksanakan melalui program kendali yang ada dalam komputer CNC. Bagian utama dari CLU adalah berkaitan
dengan perangkat keras.
1.3. Keuntungan Sistem NC
