Mengenal Mesin CNC

Mengenal Mesin CNC

MENGENAL MESIN CNC

A.      Sejarah Mesin CNC

Perkembangan zaman dan tehnologi mengakibatkan meningkatnya kebutuhan manusia. Berbagai sisi kehidupan senantiasa mencari cara untuk mencapai hasil yang lebih baik. Salah satu perubahan secara nyata terlihat pada perkembangan industri saat ini yang menuntut produk dengan kriteria :

·         Tingkat presisi tinggi serta

·         Kualitas yang baik

·         Waktu pengerjaan yang cepat.

Investasi sumber daya manusia semakin ditekan untuk meminimalkan terjadinya kesalahan dari faktor manusia (human error) sehingga  digantikan perannya oleh mesin mesin otomatis yang canggih, yang dapat menghasilkan produk dalam jumlah besar dengan tingkat kepresisian tinggi dalam waktu singkat serta hasil yang berkualitas.

Pada sekitar tahun 1930 – 1940 an dunia industri didominasi oleh mesin – mesin manual atau sering diistilahkan sebagai mesin konvensional, mesin – mesin tersebut membuat hasil produksi tidak stabil., sering terjadi demonstrasi buruh antara operator mesin dengan pihak managemen di berbagai perusahaan. Sehingga sering kali terjadi aksi pemogokan kerja yang berimbas terhadap terganggunya proses produksi.

Kemudian pada masa yang bersamaan terjadilah perang dunia II, perang tersebut memicu meningkatnya kompleksitas kebutuhan komponen untuk peralatan perang. Peralatan perang pada masa itu menuntut dihasilkannya komponen dalam jumlah besar dengan tingkat kesulitan dan kepresisian yang  tinggi, salah satunya adalah komponen untuk pesawat tempur.

Komplikasi dari permasalahan buruh dan  meningkatnya kompleksitas  kebutuhan komponen peralatan perang tersebut itulah yang pada akhirnya  mengantarkan evolusi mesin konvensional menjadi mesin otomatis yang sekaligus dapat diprogram untuk menghasilkan komponen yang beragam. Mesin otomatis kemudian mulai dikembangkan pada waktu itu akan tetapi mesin tersebut masih kurang memadai, misalnya mesin tersebut hanya mampu menghasilkan satu jenis produk saja, dan apabila digunakan untuk membuat produk jenis lainnya dibutuhkan waktu lama untuk setting mesin tersebut.

Dalam perkembangannya mesin otomatis tersebut membutuhkan sistem kontrol elektronik yang dapat mengendalikan mesin tersebut sehingga memudahkan proses perubahan produksi ke produk jenis lainnya. Mesin otomatis dengan basis program yang dikendalikan dengan control elektronik pertama kali oleh proyek gabungan antara Massachusetts Institute of Technology (MIT) dan US Air Force. Mesin tersebut adalah mesin milling vertical 3 axis.yang dilengkapi satu ruangan penuh perangkat tabung vakum elektronik sebagai sistem pengendaliannya. Meskipun mesin tersebut masih kurang memadai, namun mesin tersebut merupakan satu terobosan menuju mesin yang lebih modern. Sistem kontrol elektronik mesin tersebut dinamakan Numerical Control (NC).

NC dikembangkan pada awal tahun 1950 an oleh John T. Parsons yang bekerjasama dengan  MIT Servomechanism Laboratorium. NC didefinisikan  sebagai sebuah sistem kontroler untuk mengendalikan semua gerakan pada mesin dengan cara memasukan langsung data numerik di beberapa koordinat titik tujuan pergerakan mesin. Suatu sistem kontrol elektronik menerjemahkan pengkodean bahasa NC yang terdiri dari angka angka dan huruf ditulis sebagai perintah untuk menggerakan mesin. Angka serta huruf sebagai pengkodean itu sering disebut dengan NC kode atau G kode, sehingga kode tersebut dikirim atau ditransfer ke mesin  oleh sistem kontrol elektrik untuk menggerakan komponen mesin tersebut.

Cara kerja pemrograman pada waktu itu dirancang dengan cara hard-wire logic (pengendalian dengan jalur / kawat tetap) yang kemudian dikembangkan dengan metode pita berlubang.  Kemudian pada tahun 1960 munculah mesin CNC (Computerized Numerical Control) di dunia industri sebagai wujud pengembangan mesin NC pada waktu itu. Mesin CNC tersebut sudah dibuat dengan menggunakan komputer dengan ukuran yang relatif besar, akan tetapi sistem kontrol elektriknya sudah menggunakan rangkaian terpadu ( Integrated Circuit / IC ) yang lebih sederhana bentuk ukurannya.

Saat ini mesin CNC mempunyai hubungan yang sangat erat dengan program CAD (Computer Aided Design) yang kemudian diaplikasikan dengan CAM (Computer Aided Manufacture) beserta perangkat lunak (software) pendukungnya untuk menjalankan mesin. Sehingga metode transfer program dari computer ke mesin terus berkembang dengan menggunakan banyak media seperti kabel RS232, Floppy Disk, kabel RJ45, IC Card, USB Storage dll. Mesin mesin CNC dibuat untuk menjawab tantangan dunia manufaktur modern sekarang ini. Dengan mesin CNC kepresisian suatu produk dapat dimaksimalkan hingga mencapa 1/1000 mm ( mikron ) untuk aplikasi pengerjaan produk massal dengan mutu dan kualitas yang baik dalam waktu yang relatif singkat .  

B.      Prinsip kerja mesin CNC

Mesin yang di kendalikan secara Computerized Numerical Control atau lebih di kenal dengan mesin CNC adalah mesin perkakas yang dikontrol secara numerik menggunakan komputer dengan mikro kontroler sebagai basis kendali.

Pada dasarnya prinsip kerja mesin CNC hampir sama dengan mesin konvensional, hanya saja beberapa pekerjaan yang banyak melibatkan operator, digantikan dengan sistem kendali otomatis. Sistem kendali otomatis ini mengambil alih kerja operator , digantikan oleh program yang dipersiapkan sedemikian rupa, sehingga mesin dapat beroperasi secara aman.

Yang dimaksudkan dengan cara mengendalikan mesin adalah mem­berikan semua informasi kepada mesin untuk dapat bergerak sesuai dengan program yang dipersiapkan sehingga menghasilkan produk tertentu. Pada pekerjaan dengan mesin konvensional, informasi diberikan dengan memutar roda tangan atau mengubah sakelar. Operator meng­ambil informasi itu dari gambar kerja serta tabel dan memeriksa gerak perubahan mesin itu dengan pertolongan pembagian skala.

Hal – hal yang dikendalikan dengan program antara lain :

·         Lintasan alat potong terhadap benda kerja ( bentuk lintasan, kecepatan pemakanan / feeding)

·         Putaran spindle  (mengaktifkan, mematikan, mengatur kecepatan putaran)

·         Pendingin

·         Pencekaman / penjepitan benda kerja

Hal utama yang membedakan mesin CNC dengan mesin manual adalah gerakan sumbu – sumbu mesin, yang pada mesin manual di gerakkan dengan tenaga manusia, maka pada mesin CNC tenaga manusia diambil alih oleh motor listrik.

Motor listrik  yang digunakan pada sumbu mesin CNC adalah motor stepper atau motor servo. Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.

Gambar 1

Pengaturan putaran poros Motor Stepper

Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa. Keunggulannya antara lain adalah : 

·         Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur, sehingga poros motor dapat diatur mau berputar berapa derajat.

·         Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak

·         Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi

·         Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)