Penggunaan CNC (Computer Numerically Controlled) pada Industri Logam

A.     Pengertian Masyarakat Industri

Jika pembagian kerja bertambah kompleks, suatu tanda bahwa kapasitas masyarakat semakin tinggi. Solidaritas didasarkan pada hubungan saling ketergantungan antara kelompok-kelompok masyarakat yang telah mengenal pengkhususan. Otonomi sejenis, juga menjadi ciri dari bagian atau kelompok-kelompok masyarakat industri. Otonomi sejenis dapat diartikan dengan kepandaian/keahlian khusus yang dimiliki seseorang secara mandiri, sampai pada batas-batas tertentu.
Contoh-contoh : tukang roti, tukang sepatu, tukang bubut, tukang las, ahli mesin, ahli listrik, ahli dinamo, mereka dapat bekerja secara mandiri. Dengan timbulnya spesialisasi fungsional, makin berkurang pula, ide-ide kolektif untuk diekspresikan dan dikerjakan bersama. Dengan demikian semakin komplek pembagian kerja, semakin banyak tibul kepribadian individu.
Abad ke-15 sebagai pangkal tolakdari berkembang pesatnya industrialisasi, terutama didaratan Eropa. Hal tersebut telah melahirkan bentuk pembagian kerja antara majikan dan buruh. Laju pertumbuhan industri-industri membawa konsekuensi memisahkan pekerja dengan majikan lebih nyata. Akibatnya terjadi konflik-konflik yang tak dapat dihindari, kaum pekerja membentuk serikat-serikat kerja/serikat buruh.
            Perjuangan kaum buruh semakin meningkat, terutama di perusahaan-perusahaan besar. Ketidakpuasan kaum buruh terhadap kondisi kerja dan upah semakin meluas. Ketidakpuasan buruh menjadi bertambah, karena kaum industrialis mengganti tenaga manusia oleh mesin-mesin. Dengan demikian, pembagian kerja semakin timpang dan tidak adil.

B.      Pengertian CNC (Computer Numerically Controlled)

Definisi :
Mesin CNC adalah suatu mesin yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan kode-kode huruf dan angka. (data perintah dengan kode angka, huruf dan simbolnya telah disesuaikan deangan standar ISO).Perangkat programnya menggunakan sistem PLC (Programable Logic Controll)

Sejarah singkat :
CNC adalah mesin yang dipergunakan untuk pengontrolan otomatis dalam dunia industri. Mesin ini berfungsi untuk mengontrol kinerja mesin-mesin lain yang dipergunakan. Dengan kata lain kita tidak memerlukan operator yang banyak untuk mengoperasikan beberapa mesin yang ada. Cukup dikontrol dengan CNC saja maka mesin yang dikontrol bisa berjalan sesuai dengan keinginan kita, CNC telah banyak dipergunakan dalam industri logam. Dalam kondisi ini, CNC dipergunakan untuk mengontrol sistem mekanis mesin-mesin perkakas dan pemotong logam. Jadi seberapa tebal dan panjangnya potongan logam yang dihasilkan oleh mesin pemotong logam, dapat diatur oleh mesin CNC. Saat ini tidak hanya industri logam saja yang memanfaatkan teknologi mesin CNC sebagai proses automatisasinya. Beberapa industri di bidang lain juga telah memanfaatkannya,
Keunggulan dari CNC sendiri adalah kemudahannya untuk diprogram sesuai dengan kebutuhan. “CNC cukup kita program melalui software Fanuc. Melalui software inilah kinerja CNC kita atur, dengan mengatur kinerjanya berarti kita telah mengatur proses automatisasi untuk mesin-mesin industri yang lainnya, karena pada dasarnya mesin ini menjadi pengontrol bagi kinerja mesin lainnya,.”Mesin ini bekerja sesuai dengan program yang kita berikan kepadanya. Program yang kita berikan tentu harus sudah sesuai dengan rencana yang hendak kita gunakan dalam suatu perusahaan. Mesin CNC dapat mengontrol beberapa mesin yang dihubungkan kepadanya. Jika kita telah mengubah rencana yang ada dalam perusahaan, kita bisa menghapus program lama yang ada dalam CNC dan kita tuliskan program baru di dalamnya, keberadaan mesin ini sangat bermanfaat bagi mereka.
Awal lahirnya mesin CNC (Computer Numerically Controlled) bermula dari 1952 yang dikembangkan oleh John Pearseon dari Institut Teknologi Massachusetts, atas nama Angkatan Udara Amerika Serikat. Semula proyek tersebut diperuntukkan untuk membuat benda kerja khusus yang rumit. Semula perangkat mesin CNC memerlukan biaya yang tinggi dan volume unit pengendali yang besar. Pada tahun 1973, mesin CNC masih sangat mahal sehingga masih sedikit perusahaan yang mempunyai keberanian dalam mempelopori investasi dalam teknologi ini. Dari tahun 1975, produksi mesin CNC mulai berkembang pesat. Perkembangan ini dipacu oleh perkembangan mikroprosesor, sehingga volume unit pengendali dapat lebih ringkas.Dewasa ini penggunaan mesin CNC hampir terdapat di segala bidang. Dari bidang pendidikan dan riset yang mempergunakan alat-alat demikian dihasilkan berbagai hasil penelitian yang bermanfaat yang tidak terasa sudah banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari masyarakat banyak.

C.      Pembahasan

Teori dasar :
Sistem kerja teknologi CNC ini akan lebih sinkron antara komputer dan mekanik, sehingga biladibandingkan dengan mesin perkakas yang sejenis, maka mesin perkakas CNC lebih teliti, lebihtepat, lebih fleksibel dan cocok untuk produksi masal.Dengan dirancangnya mesin perkakas CNC dapat menunjang produksi yang membutuhkantingkat kerumitan yang tinggi dan dapat mengurangi campur tangan operator selama mesinberoperasi.MESIN PERKAKAS & NCYang dimaksud dengan mesin perkakas adalah suatu alat atau mesin dimana energi yangdiberikan, kemudian dipergunakan untuk mendeformasikan dan memotong material ke dalambentuk dan ukuran produk atau benda kerja sesuai dengan kehendak.Syarat-syarat umum yang harus dipenuhi dalam merancang mesin perkakas adalah:
1. Kebutuhan akan daya kerja
2. Efisiensi yang tinggi baik secara teknis maupun segi ekonomis.
3. Performance
4. Kualitas kerja
5. Kekakuan static dan dinamic
6. Deformasi mekanis yang mungkin terjadi
7. Gaya-gaya yang terjadi pada saat operasi.

Yang dimaksud dengan Kekakuan Statis adalah kriteria yang paling penting dalam menentukanbatasan kekuatan struktur mesin perkakas yang berhubungan dengan kekuatan atau kemampuanuntuk dapat menahan beban maksimum serta deformasi statiknya yang diizinkan bagi materialstruktur mesin perkakas.Sedangkan untuk

Kekakuan Dinamis adalah kriteria dalam menentukan batasan kekuatan yangdiakibatkan oleh pemotongan dan pemakanan material atau benda kerja yang berhubungandengan kestabilan dimensi yang baik, koefisien muai yang rendah guna menghindari distorsi,tidak dipengaruhi oleh suhu atau bisa disebut sebagai sistem yang tergantung pada amplitudogaya dibagi dengan amplitudo getaran.Pengaruh kekakuan statik dan dinamik dalam mesin perkakas adalah:Kekakuan statis :
1. Dapat menahan beban maksimum yang diizinkan yang berhubungan dengan konstruksi darimesin perkakas.
2. Dapat meminimumkan defleksi yang disebabkan oleh torsi.
3. Selalu berhubungan dengan beban static serta deformasi statiknya (beratnya sendiri).

Kekakuan dinamic:
1. Kestabilan dimensi menjadi baik.
2. Dapat menghindari distorsi karena menghasilkan koefisien muai yang rendah.
3. Dapat mengurangi distorsi yang terjadi karena getaran paksa.
4. Selalu berhubungan dengan beban-beban dinamik yang mempengaruhi damping dari materialserta karakteristik dinamik lainnya.

Yang dimaksud dengan ketelitian dan ketepatan adalah sebagai berikut:

Ketelitian adalah kegiatan menganalisis atau mengolah data secara sistematis untuk mencapaikesalahan yang relatif terhadap suatu acuan.Ketepatan adalah kemampuan yang dicapai untuk memenuhi besar atau kecilnya suatu targetdengan cara mengulangi hal yang sama.Gaya-gaya yang mempengaruhi dan atau yang terjadi pada proses mesin perkakas adalah :
1. Gaya berat dari massa
2. Gaya pegas dari pegas
3. Gaya peradaman dari peredam

Faktor-faktor yang mempengaruhi kualitas hasil proses permesinan mesin perkakas adalah:
1. Harus mempunyai ketelitian yang tinggi (bentuk, dimensi, dan konsisten terhadap bendakerja), sehingga mudah untuk di kalibrasi (distandarkan).
2. Kecepatan potong dan kecepatan pembentukan geram harus mampu dikerjakan sesuai denganperkembangan atau kemajuan dari material yang dikerjakan, sehingga dapat menjaminproduktivitas yang tinggi untuk hasil yang dicapai.
3. Guna menghadapi persaingan dalam pengoperasi atau pemakaian mesin perkakas tersebut,maka harus dapat menunjukkan efisiensi yang tinggi baik secara tekhnis maupun ekonomis.

Kelebihan dan kekurangan dari mesin perkakas konvensional dengan mesin perkakas NC

Mesin Perkakas Konvensional:
1. Kelebihannya:
a. Pengoperasian masih menggunakan cara-cara manual
b. Masih dapat dikerjakan oleh para pekerja yang tak mahir komputer
c. Sangat mudah dioperasikan, karena tidak perlu memasukkan data
d. Modal yang ditanamkan mengalami penurunan.
e. Mesin tidak tergantung oleh perubahan suhu dan cuaca.
f. Rendah dalam efisiensi produktif

2. Kekurangannya.
a. Ketelitian yang dihasilkan agak kurang akurat.
b. Tidak dapat menampilkan kalkulasi biaya produksi.
c. Waktu laju awal pada pabrik mengalami kenaikkan.

Mesin Perkakas NC

1.Kelebihannya:
a. Tingkat Produktifitas dapat dikurangi
b. Keakuratan pada lebih besar dan repeatabilas.
c. Menurunkan tingkat tarip sisa
d.Kebutuhan pemeriksaan adalah mengurangi
e. Ilmu ukur benda kerja lebih rumit
f. Perubahan rancang bangun dapat diperiksa dengan lebih teliti
g. Peralatan sederhana tetap diperlukan
h.Waktu laju awal pabrikasi lebih pendek
i. Dapat mengurangi komponen yang diinventarisir
j. Lebih sedikit memerlukan floorspacked
k.Level keterampilan yang dibutuhan operator

2.Kekurangannya:
a. Pengerjaan komponen dengan mesin yang mudah menjadi sulit karena menggunakan formatyang rumit.
b.Modal yang ditanamkan mengalami peningkatan
c. Usaha pemeliharaan lebih tinggi investasi lebih tinggi berharga
d.Pemanfaatan NC peralatan [yang] lebih tinggi
e. Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk memprogram peralatan NC.

Untuk kalangan mahasiswa dan pelajar, mesin yang biasa digunakan adalah mesin dengan tipe TU-3A dan TU-2A. TU itu sendiri merupakan singkatan dari Training Unit yang artinya mesin tersebut digunakan untuk sarana pelatihan bukan untuk produksi masal yang bertipe PU (Production Unit). Untuk keterangan 3A (3 Axis) dan 2A (2 Axis) merupakan keterangan yang menunjukkan jumlah sumbu kerja yang digunakan dalam mesin tersebut.

 CNC TU-3A                                                                                

CNC TU-2A

Data Input Keys 

                    

Note tot data input keys 
Each data input key runs several functions (number,address character (s)).Repeated pressing of the key switches to the next function automatically

Function Keys 

Note for function keys 
At the PC keyboard the function keys can be displayed as softkeys with the key

CONTROL KEYBOARD, DEGITIZER LAYOUT

                     

RESET .................... Cancel an alarm, reset the CNC (e.g. interrupt a program), etc.
CURSOR ................ Search function, line up/down, program call-up
PAGE ...................... Page up/down
ALTER .................... Alter word (replace)
INSERT ................... Insert word, create new program
DELETE .................. Delete program, block, word
/,# EOB ................... Skip block, End of Block
CAN ......................... Delete program, block, word
INPUT ..................... Word input, data input
OUTP START ........ Start data output
POS ......................... Indicates the current position

PRGRM .................. Edit and display of the program, input of the MDI data; display of command value in automatic mode

MENU OFSET ....... Setting and display of offset value, tool and wear data, varia‑ bles

DGNOS PARAM ... Setting and display of parameter and display of diagnostic data

OPR ALARM .......... Alarm and message display

AUX GRAPH .......... Graphic display 

Pembubutan dengan CNC

Mesin bubut merupakan salah satu jenis mesin perkakas. Prinsip kerja pada proses turning atau lebih dikenal dengan proses bubut adalah proses penghilangan bagian dari benda kerja untuk memperoleh bentuk tertentu. Di sini benda kerja akan diputar/rotasi dengan kecepatan tertentu bersamaan dengan dilakukannya proses pemakanan oleh pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan (feeding).

                     

Gambar1. Proses pembubutan

2. Komponen Utama Mesin Bubut
Mesin bubut pada dasarnya terdiri dari beberapa komponen utama antara lain: meja mesin, a headstock, a tailstock, a compound slide, across slide, a toolpost, dan leadscrew dan lain-lain. Pada gambar 2.2 berikut ini diperlihatkan nama-nama bagian atau komponen yang umum dari mesin bubut:



Gambar 2. Komponen Utama Mesin Bubut

Tailstock untuk memegang atau menyangga benda kerja pada bagian ujung yang berseberangan dengan Chuck (pencekam) pada proses pemesinan di mesin bubut.

Lead crew adalah poros panjang berulir yang terletak agak dibawah dan sejajar dengan bangku, memanjang dari kepala tetap sampai ekor tetap. Dihubungkan dengan roda gigi pada kepala tetap dan putarannya bisa dibalik. Dipasang ke pembawa (carriage) dan digunakan sebagai ulir pengarah untuk membuat ulir saja dan bisa dilepas kalau tidak dipakai.

Feedrod terletak dibawah ulir pengarah yang berfungsi untuk menyalurkan daya dari kotak pengubah cepat (quick change box) untuk menggerakkan mekanisme apron dalam arah melintang atau memanjang.

Carriage terdiri dari tempat eretan, dudukan pahat dan apron. Konstruksinya kuat karena harus menyangga dan mengarahkan pahat pemotong. Dilengkapi dengan dua cross slide untuk mengarahkan pahat dalam arah melintang. Spindle yang atas mengendalikan gerakan dudukan pahat dan spindle atas untuk menggerakkan pembawa sepanjang landasan.

Toolpost digunakan sebagai tempat dudukan pahat bubut, dengan menggunakan pemegang pahat.
Headstock , yaitu tempat terletaknya transmisi gerak pada mesin bubut yang mengatur putaran yang dibutuhkan pada proses pembubutan.

Mesin Bubut CNC secara garis besar dapat digolongkan menjadi dua bagian, yaitu

1.     Mesin Bubut CNC Training Unit ( CNC TU)

2.     Mesin Bubut CNC Production Unit ( CNC PU)

Kedua mesin tersebut mempunyai prinsip kerja yang sama, akan tetapi yang membedakan kedua tipe mesin tersebut adalahpenggunaannya dilapangan. CNC TU dipergunakan untuk pelatihan dasar pemograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi dengan EPS ( External Programing System). Mesin CNC jenis Training Unit hanya mampu dipergunakan untuk pekerjaan-pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak.

Sedangkan mesin CNC PU dipergunakan untuk produksi missal, sehingga mesin ini dilengkapi dengan asesoris tambahan seperti sistem pembuka otomatis yang menerapkan prinsip kerja hidrolis, pembuangan tatal dan sebagainya.

Miling Pada CNC

Pada prinsipnya, cara kerja mesin CNC ini adalah benda kerja dipotong oleh sebuah pahat yang berputar dan kontrol gerakannya diatur oleh komputer melalui program yang disebut G-Code.Komputer ini merupakan komponen yang sangat penting dan sangat vital dalam sistem kontrol numerik. Komputer dapat memecahkan persamaan-persamaan matematika dan pekerjaan yang sulit dalam waktu singkat. Selain itu sebuah computer dapat dengan mudah memahami bentuk dan ukuran benda kerja, fungsi kontrol dari

mesin dan operasi pengerjaannya.

Keuntungan penggunaan mesin CNC antara lain adalah :

• Kemampuan mengulang

Pada saat pembuatan benda kerja, mesin CNC ini mampu mengulangi

membuat beberapa benda dengan bentuk yang sama persis dengan aslinya.

• Keserbagunaan

Mesin CNC dapat digunakan untuk berbagai bentuk pengerjaan/bermacammacam

kontur sesuai dengan kebutuhan.

• Kemampuan kerja

Mesin CNC dapat memproduksi benda kerja secara terus menerus dengan

hasil yang baik, sehingga dapat meningkatkan produktifitas pengerjaan.

Proses Pemotongan pada Mesin Milling

Geram dari proses milling dapat terbentuk karena adanya pemotongan dari alat potong yang berputar dimana sisi potongnya diatur disekeliling alat potong tersebut. Agar sisi potong dari alat potong dapat memotong material, maka sisi potongnya harus memiliki sudut bebas.

Pada mesin milling terdapat dua gerakan dasar yaitu gerakan pemotongan dan gerakan pemakanan. Gerakan pemotongan adalah gerakan melingkar dari alat potong.

Sedangkan gerakan pemakanan merupakan gerakan dalam bentuk garis lurus.

Proses Pemotongan

Pada proses pemotongan dengan menggunakan mesin milling terdapat beberapa variabel antara lain :

Kecepatan Potong

Kecepatan potong merupakan kecepatan gerak putar pahat, yang dinyatakan dalam meter per menit. Kecepatan gerak pahat tergantung dari bahan benda kerja yang akan di-milling dan bahan dari pahat potong itu sendiri. Faktor-faktor lain yang dapat menyebabkan variasi harga

kecepatan potong adalah : kecepatan pemakanan (feeding), kedalaman pemakanan (depth of cut) dan kondisi mesin.

             Kecepatan Pemakanan

Kecepatan pemakanan dihitung berdasarkan ketebalan geram yang dapat dipotong oleh setiap gigi pahat, yang disebut pemakanan per gigi.

Besarnya pemakanan tiap gigi tergantung oleh beberapa faktor yaitu :

jenis material yang dipotong, jenis pahat yang digunakan, kedalaman pemotongan dan hasil akhir yang diinginkan. Untuk menghitung kecepatan pemakanan dapat digunakan satuan

μ m/put atau mm/menit. Dalam pemrograman dengan CNC menggunakan kode G95 dan G94.

G94 dipakai untuk pengerjaan umum dengan satuan mm/menit. Sedangkan G95 dipakai untuk pengerjaan pengeboran.

Kedalaman Pemakanan

Besarnya kedalaman pemakanan berhubungan erat dengan kecepatan pemakanan dan juga dari diameter pahat tersebut. Semakin tinggi kecepatan pemakanan, maka pahat yang digunakan semakin kecil diameternya dan kedalaman pemakanan pada benda kerja menjadi kecil.

Gerakan Asutan (memanjang dan melintang)

Gerakan asutan pada proses milling umumnya dilakukan oleh benda kerjanya, tetapi ada juga mesin milling yang gerakan asutannya dapat dilakukan oleh perkakas dan benda kerja asutan disetel dengan penggerak asutan dan tidak tergantung dari putaran sumbu pisau milling.

Gerakan pemakanan

Dengan penyetelan melalui spindel dengan skala bulat, pekakas dan benda kerja dapat didekatkan satu sama lain pada kedudukan yang benar, umumnya pemakanan dilakukan dengan mengangkat atau menaikan konsol sampai pada kedalaman potong yang diperlukan.

Sistem Persumbuan

Sistem persumbuan pada mesin CNC mengikuti sistem persumbuan umum yang telah ditetapkan ISO, yaitu sumbu Z ditempati spindel utama sebagai dasar persumbuan, kemudian secara berurutan sumbu X pada arah memanjang meja, dan sumbu Y pada arah gerak melintang meja. Untuk gerakan lurus ketiga sumbu tersebut dapat bergerak bersamaan, sedangkan untuk gerakan melingkar hanya dua sumbu yang dapat bergerak secara bersamaan.

Pengecoran presisi atau pengecoran investment menghasilkan produk berukuran teliti dengan permukaan yang sangat halus, cara ini diterapkan untuk ferous dan non ferous, proses ini sangat berguna untuk mengecor bahan yang sulit dimesin dan logam radioaktif.

Keuntungan pengecoran presisi /Investment:

1. Dapat dicor bentuk-bentuk yang rumit

2.   Dapat diperoleh permukaan yang rata dan halus

3.   Ketelitian dimensi baik

4.   Benda cor tidak memerlukan pemesinan lanjut, dan

5.   Dapat menggantikan proses cetak-tekan bila jumlahnya sedikit

Kerugian pengecoran presisi / Investment:

1.Proses ini mahal

2.Terbatas untuk benda cor yang kecil-kecil

3.Sulit, bila diperlukan inti

4.Lubang harus lebih besar dari 1,6 mm dengan kedalaman maksimal 1 ½ kali diameter.

Proses pengecoran presisi dengan pola lilin

Pola lilin yang di gunakan dilelehkan dan di buang sehingga meninggalkan rongga dalam cetakan yang sesuai dengan benda aslinya, proses ini digunakan untuk membuat benda kerajinan dan seni.