< PreviousTeknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 80 di mana: F = kecepatan pemakanan (mm/min) n = jumlah gigi/mata sayat pisau frais khusus untuk pisau frais. f = lebar penyayatan (mm/put.) S = kecepatan putaran spindel (putaran per min.) Hubungan kedalaman pemotongan, diameter pisau frais dengan kecepatan potong. FeAl.3.1.2.5.711.52356.3.611.522.5345681015201015203040506080100150200300400d8d10d12d16d20d25d32d40t (mm)F (mm/min) Diagram F - t Hubungan kecepatan putaran spindel, diameter pisau frais dengan kecepatan potong. 4001003005006001000150025002009008007002000235464078509103020d (mm)/min60100RPMCs = 44 m/minCatatan:1. Cs untuk baja lunak2. Cs untuk baja perkakas adalah 35 m/min. adalah 25 m/min.3. Cs untuk torradur B adalah 44 m/min.450Cs = 35 m/minCs = 25 m/min Diagram S – d Contoh 2.1: Bahan : Aluminium Alat potong : HSS Diketahui : 1. Kedalaman pemotongan (t) t = 10 mm. 2. Diameter pisau frais (d) d = 10 mm. Berdasarkan diagram di samping, kecepatan pemakanan (F) adalah 60 mm/min. Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 81 Contoh 2.2: Bahan : Aluminium (Torradur B), Alat potong: HSS Diketahui: 1. Diameter pisau frais (d) d = 30 mm. 2. Kecepatan potong (Cs) Cs = 44 mm/min Dari diagram S - d di atas diperoleh, bahwa Kecepatan Spindel (S) adalah 450 RPM. Hubungan diameter bor dengan kecepatan pemakanan. Diagram di bawah ini khusus digunakan untuk operasi pemboran. 1323546408509103020d (mm)60100F (mm/min)801502003004001.57FeAl Diagram F – d Contoh 2.3: Penentuan harga F: 1. Diameter bor = 7 mm, Bahan benda kerja adalah Ferro Dari diagram di atas diperoleh harga F = 85 m/min. 2. Diameter bor = 7 mm, Bahan benda kerja adalah Aluminium Dari diagram di atas diperoleh harga F = 350 m/min. Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 82 Simpulan: Semakin lunak bahan, semakin tinggi kecepatan pemakanan yang diizinkan. Contoh 2. 4: Sebuah silinder berdiameter 6.1 inci akan diperkecil hingga diameter 5.9 in pada mesin bubut NC dengan lebar pemakanan 0.006 in/put. Kecepatan potong 500 ft/min. Hitunglah: a. Kecepatan spindel terprogram b. Kecepatan pemakanan terprogram c. VPB. Penyelesaian: a. Bila kecepatan potong dinyatakan dalam ft/min, kecepatan spindel adalah: S = 12CS/D di mana D adalah diameter rata-rata dalam inci, sehingga: S = (12 * 500) / (3.14 * 6) = 318 rpm. b. Kecepatan pemakanan yang dihasilkan dengan lebar pemakanan dan kecepatan spindel dihitung dengan: F = f * S F = 0.006 * 318 = 1.9 in/min. c. VPB dihitung dengan: VPB = 12 Cs * f * a di mana a adalah setengah dari selisih diameter, sehingga VPB = 12 * 500 * 0.006 * 0.1 = 3.6 in3/min Untuk satuan SI, kecepatan potong (Cs) yang diberikan adalah dalam m/min, lebar penyayatan (f) dalam mm/put., dan kedalaman penyayatan (t) serta diameter (D) benda kerja diberikan dalam mm. Kecepatan pemakanan (F) dalam mm/min. Harga S (kecepatan spindel) dan F (kecepatan pemakanan) selalu diterakan dalam program oleh programmer. Sementara KMB diberikan dalam mm3/min, dengan rumus sebagai berikut: VPB = 1000 CS * f * D mm3/min. Contoh 2.5: Pada sebuah benda kerja akan dibuat alur pada mesin frais dengan pisau frais ujung (end mill) dua heliks (dua mata sayat), dengan lebar Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 83 pemakanan (mata sayat) 0.1 mm/mata sayat. Spindel berputar pada kecepatan 1000 rpm. Berapakah kecepatan pemakanan yang akan digunakan programmer?. Pemecahan: Dalam operasi mesin frais, kecepatan pemakanan dihitung dengan: F = n * f * S n = jumlah gigi/mata sayat pisau Sesuai dengan data pada soal, maka kecepatan pemakanan F adalah: F = 2 * 0.1 * 1000 = 200 mm/min 4.2 Pertimbangan dalam Perencanaan Mesin Perkakas NC Alasan yang melatarbelakangi pengembangan NC adalah tuntutan akurasi yang lebih baik dalam proses pembuatan komponen-komponen rumit dan keinginan untuk meningkatkan produktivitas. Teknik kendali digital dan komputer merupakan suatu sarana yang dapat dikembangkan untuk memperoleh tujuan di atas. Perlu diperhatikan bahwa karakteristik gabungan antara kontrol dengan mesin perkakas menentukan akurasi dan produktivitas akhir dari NC atau CNC. Istilah akurasi sering dipertukarkan secara salah dengan istilah resolusi dan pengulangan. Resolusi dari suatu sistem NC atau CNC adalah suatu ciri yang ditentukan oleh perencana unit kontrol dan secara utama bergantung pada posisi sensor umpan-balik. Perencana harus membedakan antara resolusi pemprograman dengan resolusi kontrol. Resolusi pemprograman adalah posisi inkremental terkecil yang diijinkan di dalam program bagian dan disebut sebagai BLU yang pada beberapa sistem mesin perkakas 0.01 mm. Resolusi kontrol adalah perubahan terkecil dalam posisi yang dapat dikenal alat umpan-balik. Misalnya, andaikan bahwa suatu encoder optik memancarkan pulsa 1000 voltase per putaran dari poros yang secara lansung dipasangkan pada transportir (tusuk 10 mm) meja mesin perkakas. Encoder ini akan meman-carkan satu pulsa untuk setiap 0.01 mm (10/1000) pada langkah linier Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 84 meja. Jadi, satuan 0.01 mm adalah resolusi kontrol dari sistem ini. Langkah yang lebih kecil dari 0.01 mm tidak dapat lagi dideteksi alat ini. Untuk mendapatkan efisiensi sistem yang paling baik, resolusi pemprograman harus sama dengan resolusi kontrol dan disebut dengan resolusi sistem, atau BLU. Akurasi akhir dari sistem CNC bergantung pada kemampuan hitung kontrol komputer, resolusi sistem, dan ketidaktelitian mesin. Kemampuan hitung kontrol dapat menyebabkan kesalahan posisi diakibatkan pembulatan pecahan yang dilakukan oleh komputer. Kondisi ini bisa terjadi pada mesin perkakas, misalnya, ketika interpolasi gerakan radius. Meskipun demikian, jenis kesalahan ini memang hanya mempangaruhi akurasi kontur dan tidak mengakibatkan kesalahan posisi pada akhir segmen benda kerja. Ketidak akurasian sistem yang diakibatkan resolusi biasanya adalah ½ BLU. Alasannya ialah bahwa langkah yang lebih kecil dari 1 BLU tidak dapat diprogram maupun diukur, dan akan mengambil harga rata-rata, yakni ½ BLU itu. Apabila ketidaktelitian tersebut digabungkan dengan ketidaktelitian mesin itu sendiri, maka akan dihasilkan ketelitian yang jelek. Oleh karena itu, hubungan berikut ini dapat digunakan untuk menentukan akurasi sistem yang realistis: Akurasi sistem = ½ BLU + ketelitian mesin. Perencana mesin mencoba untuk menjamin bahwa akumulasi pengaruh dari semua ketidakakuratan digabungkan dengan ketelitian mesin perkakas akan berada di bawah ½ BLU, sehingga akurasi sistem menjadi sama dengan resolusi sistem. Repeatabilitas (berulang) adalah suatu istilah statistik yang berhubungan dengan akurasi. Apabila sebuah eretan mesin diinstruksikan untuk bergerak dari suatu titik tertentu dengan jarak yang sama beberapa kali, semua dengan kondisi yang sama, akan ditemukan bahwa pada gerak resultante terjadi ketidaksamaan. Repeatabilitas sistem adalah penyimpangan posisional dari rata-rata selisih langkah tersebut. Akurasi dan produktivitas tinggi bisa menjadi sifat yang saling bertentangan. Produktivitas tinggi memerlukan kecepatan spindel, kecepatan pemakanan, Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 85 dan kedalaman pemotongan yang lebih tinggi, yang akan meninggkatkan suhu (panas) dan gaya potong pada sistem. Hal ini jelas dapat mengakibatkan deformasi panas, defleksi, dan getaran mesin yang pada akhirnya akan memperburuk akurasi. Oleh karena itu, struktur dari mesin perkakas NC harus lebih kaku (rigit) dari pada mesin konvensional. Salah satu sifat perencanaan yang umum untuk semua mesin perkakas adalah pemilihan materialnya. Dulu, mesin perkakas konvensional dibuat dari besi tuang, dan mesin yang lebih baik mempunyai eretan yang permukaannya dikeraskan. Mesin NC biasanya dibuat dari baja konstruksi las, baik mesin ringan maupun mesin berat. Keuntungan struktur baja las atas besi tuang adalah rigiditas dan kekuatan yang lebih besar. Di samping untuk meningkatkan struktur, akurasi untuk mesin perkakas NC yang lebih baik diperoleh dengan menggunakan komponen bergerak dengan friksi rendah, menghindari gerakan yang longgar dan mengisolasi sumber panas. Pada eretan-eretan umum, gesekan statis umumnya lebih tinggi dari gesekan luncur. Oleh karena itu, gaya yang diterapkan untuk mengatasi gesekan statis akan menjadi besar ketika eretan mulai bergerak. Karena eretan mempunyai inersia yang berkerja pada posisi terkontrol, pada waktu berhenti, dan pada waktu siklus berulang. Kondisi ini akan mempengaruhi akurasi dan kualitas penyelesaian permukaan komponen. Untuk menghindari penomena ini, gesekan statis pada eretan dan transportir yang digunakan harus lebih rendah dari gesekan luncur. Gerakan yang longgar maksudnya adalah gerakan yang tidak terkendali yang dapat mengakibatkan kesalahan dimensional pada komponen, yang tidak dapat diperbaiki melalui sistem kontrol loop-tertutup. Yang termasuk dalam gerakan-gerakan ini antara lain adalah defleksi alat-potong sehubungan dengan gaya potong, dan backlash, atau kelonggaran pada mekanik penggerak sumbu. Pada umumnya sistem NC dilengkapi dengan peralatan umpan-balik yang dipasang pada transportir. Dalam hal ini, setiap backlash antara transportir dan meja atau pemegang alat-potong akan mengakibatkan kesalahan yang sama pada komponen/benda kerja. Pada sistem PTP, masalah ini dapat dihindarkan dengan bantuan sirkit digital. Karena tujuannya hanya penempatan statis, maka perencana dapat menggunakan “sirkit Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 86 penutup backlash”, yang akan menjamin bahwa pendekatan akhir ke titik yang dikehendaki selalu dari arah yang sama. Dalam sistem kontur, di mana lintasan pemesinan juga meliputi titik-titik pembalikan gerak sumbu, sehingga kesalahan backlash dapat dieliminasi. Contoh 2. 6: Tusuk ulir transportir sebuah penggerak NC adalah 10 mm, dengan sebuah encoder 1000 pulsa per putaran yang dipasang pada ujung transportir tersebut. Backlash antara tarnsportir dengan mur adalah 3.6. Tentukanlah backlash pada gerak luncur linier dan BLU. Penyelesaian: Backlash linier adalah 10 * (3.6/360) = 0.1 mm. Sistem BLU adalah 10/1000 = 0.01 mm; Jadi, dalam hal ini, backlash adalah setara dengan 10 BLU gerak linier. Pada NC, produktivitas tinggi dicapai dengan meningkatkan efisiensi mesin: menggunakan machining centre dan turning centre akan lebih baik daripada menggunakan mesin bubut dan mesin frais. Mesin-mesin center ini memper-bolehkan penggunaan kedalaman pemakanan dan kecepatan pemakanan yang tinggi untuk meningkatkan VPB. Demikian juga halnya dengan penggunaan kecepatan pemakanan idel yang lebih cepat dan pengganti alat-potong otomatis untuk mempersingkat waktu non-pemesinan. Meskipun produktivitas tinggi dan akurasi dapat dicapai dengan mesin perkakas NC, namun NC itu sendiri tidak selalu merupakan pemecahan biaya efektif dalam pempabrikan komponen. Jika produksi massa dari suatu komponen diperlukan (misalnya lebih dari 100.000 komponen setiap tahun), satu set mesin untuk tujuan khusus dapat ditata pada suatu jalur transfer merupakan jawaban yang lebih ekonomis dibandingkan dengan penggunaan mesin NC. Situasi ini sering ditemukan dalam industri otomotif. Jika hanya beberapa (misalnya lebih kecil dari 20) komponen sederhana diperlukan (akan dibuat), produksi dengan mesin perkakas konvensional akan lebih menguntungkan dibandingkan dengan mesin NC. Produksi dengan mesin-mesin perkakas NC dan CNC akan ekonomis untuk pengerjaan komponen yang relatif rumit dengan jumlah cukup banyak (20 s.d. 10.000 komponen Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 87 setiap tahunnya). Situasi ini sering ditemukan pada industri pesawat udara atau pesawat angkasa luar, di mana ada suatu variasi jumlah yang besar pada komponen-komponen yang diperlukan dengan jumlah per jenis tidak sebesar komponen yang diproduksi industri otomotif. Meskipun demikian, memproduksi komponen tunggal pada mesin NC dapat menjadi ekonomis jika komponen yang akandiproduksi tersebut memiliki permukaan atau bentuk yang sangat rumit, yang betul-betul sulit dan bahkan hampir tidak mungkin dikerjakan pada mesin perkakas konvensional. c. Tugas dan Tes Formatif 1. Jelaskan bagaimana anda dapat menentukan RPM, apabila kecepatan potong dan diameter pisau frais diketahui! 2. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan potong dalam operasi pemfraisan! 3. Sebutkan pula kriteria yang mempengaruhi kecepatan pemakanan! 4. Bagaimanakah hubungan kekuatan tarik bahan dengan kecepatan potong? 5. Apa yang akan terjadi jika kecepatan potong yang dipilih jauh lebih besar dari kecepatan potong yang diperbolehkan, jelaskan! 6. Sebuah benda kerja berbentuk silindris dengan diameter 80 mm dan panjang 250 mm akan dibubut pada kecepatan potong 200 m/min. Ada dua jenis operasi pembubutan yang diperlukan, yaitu pembubutan kasar pada 0.5 mm/put, dengan kedalaman pemotongan 4 mm dan pembubutan halus (penyelesaian) pada 0.0 mm/put. Tentukanlah kecepatan spindel, kecepatan pemakanan (mm/min), dan waktu pemesinan aktual. 7. Suatu pemotongan langsung pada mesin frais dengan menggunakan pisau ujung yang mempunyai empat mata sayat (gigi) pada kecepatan 0.075 mm per gigi. Jika spindel berputar pada kecepatan 1000 ppm, berapakan kecepatan pemakanan aksial dalam mm/min? Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 88 5. Kegiatan Belajar 5 LANDASAN PEMPROGRAMAN e. Tujuan Pembelajaran: Setelah menyelesaikan kegiatan belajar 5 ini, siswa dapat, antara lain; 1). Menjelaskan Pengertian Program CNC, 2). Mengidentifikasi metoda pemprograman, 3). Menjelaskan sistem koordinat CNC, dan 4). Memahami proses kerja CNC 5). Mengidentifikasi blok Format Program Bubut CNC Unit Didaktik, 6). Mengidentifikasi dan menjelaskan fungsi kerja G, 7). Mengidentifikasi dan menjelaskan fungsi bantu M, dan 8). Memahami konsep pemprograman CNC Materi 5.1 Sistem Koordinat Mesin Bubut CNC Pada mesin bubut CNC ada dua gerakan yakni gerakan melintang, gerakan memanjang eretan. Informasi gerakan eretan mesin arah melintang dan arah me-manjang tersebut adalah bertitik tolak dari sistem koordinat, seperti yang telah kita kenal sehari-hari melalui ilmu trigonometri. Gerakan eretan arah melintang mesin disebut dengan sumbu X, dan gerakan memanjang disebut dengan sumbu Z. Teknik Pemesinan CNC Direktorat Pembinaan SMK (2013) 89 5.2 Dasar-Dasar Pemprograman Untuk sistem CNC dapat dibagi ke dalam dua macam pemprograman, yakni inkremental dan absolut. Dalam penerapannya, kedua sistem ini dapat dikombinasikan, satu dengan lainnya. Sistem inkremental adalah sistem di mana titik referensi terhadap instruksi berikutnya adalah dari titik akhir operasi terdahulu. Setiap bagian data dimensional diaplikasikan terhadap sistem sebagai jarak inkremen, diukur dari titik terdahulu pada sumbu gerak yang aktif. Sebagai suatu contoh, perhatikan Gambar 5.1 di bawah, di mana sebanyak lima buah lubang akan digurdi/dibor. Jarak dari titik nol ke masing masing lubang ditunjukkan pada gambar. Jarak antara titik-titik tersebut dihitung, dan perintah posisi sumbu X diberikan sebagai berikut: 0 1: X +500 1 2: X +200 2 3: X +600 3 4: X -300 5 6: X -700 6 0: X -300 Gambar 5.1 Komponen untuk digurdi/bor Apabila program dalam inkremental, maka metoda pemprograman dan peralatan umpan balik adalah dalam bentuk inkremental. Jenis peralatan 300 500 700 1000 1300 1 2 3 4 5 0 Y X Next >