Mesin Bubut CNC

A. Mesin Bubut CNC

Mesin bubut CNC secara garis besar dapat digolongkan menjadi dua sebagai berikut.

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 adalah penggunaannya di lapangan. CNC TU

dipergunakan untuk pelatihan dasar pemrograman dan pengoperasian CNC yang dilengkapi

dengan EPS (External Programing Sistem). Mesin CNC jenis Training Unit hanya mampu

dipergunakan untuk pekerjaan-pekerjaan ringan dengan bahan yang relatif lunak.

Sedangkan mesin CNC PU dipergunakan untuk produksi massal. Mesin ini dilengkapi

dengan assesoris tambahan seperti sistem pembuka otomatis yang menerapkan prinsip

kerja hidrolis, pembuangan tatal, dan sebagainya.

Gerakan mesin bubut CNC dikontrol oleh komputer, sehingga semua gerakan yang

berjalan sesuai dengan program yang diberikan, keuntungan dari sistem ini adalah

memungkinkan mesin untuk diperintah mengulang gerakan yang sama secara terusmenerus

dengan tingkat ketelitian yang sama pula.

1. Prinsip Kerja Mesin Bubut CNC TU-2 Axis

Mesin bubut CNC TU-2A mempunyai prinsip gerakan dasar seperti halnya mesin

bubut konvensional yaitu gerakan ke arah melintang dan horizontal dengan sistem

koordinat sumbu X dan Z. Prinsip kerja mesin bubut CNC TU-2A juga sama dengan

mesin bubut konvensional yaitu benda kerja yang dipasang pada cekam bergerak

sedangkan alat potong diam.

Untuk arah gerakan pada mesin bubut diberi lambang sebagai berikut.

a. Sumbu X untuk arah gerakan melintang tegak lurus terhadap sumbu putar.

b. Sumbu Z untuk arah gerakan memanjang yang sejajar sumbu putar.

Untuk memperjelas fungsi sumbu-sumbu mesin bubut CNC TU-2A dapat dilihat

pada gambar ilustrasi di bawah ini.

Gambar 12.1 Mekanisme arah gerakan mesin bubut

2. Bagian Utama Mesin Bubut CNC 

a. Bagian Mekanik

1) Motor utama

Motor utama adalah motor penggerak cekam untuk memutar benda kerja.

Motor ini adalah jenis motor arus searah/DC (Direct Current) dengan kecepatan

putaran yang variabel. Adapun data teknis motor utama sebagai berikut.

a) Jenjang putaran 600– 4.000 rpm.

b) Power Input 500 watt.

c) Power Output 300 watt.

2) Eretan/support

Eretan adalah gerak persumbuan jalannya mesin. Untuk mesin bubut

CNC  dibedakan menjadi dua bagian berikut.

a) Eretan memanjang (sumbu Z) dengan jarak lintasan 0–300 mm.

b) Eretan melintang (Sumbu X) dengan jarak lintasan 0–50 mm. 

3) Step motor

Step motor berfungsi untuk menggerakkan eretan, yaitu gerakan sumbu

X dan gerakan sumbu Z. Tiap-tiap eretan memiliki step motor sendiri-sendiri,

adapun data teknis step motor sebagai berikut.

a) Jumlah putaran 72 langkah.

b) Momen putar 0.5 Nm.

c) Kecepatan gerakan:

– Gerakan cepat maksimum 700 mm/menit.

– Gerakan operasi manual 5–500 mm/menit.

– Gerakan operasi mesin CNC terprogram 2–499 mm/menit. 

4) Rumah alat potong (revolver/toolturret)

Rumah alat potong berfungsi sebagai penjepit alat potong pada saat proses

pengerjaan benda kerja. Adapun alat yang dipergunakan disebut revolver atau

toolturet, revolver digerakkan oleh step motor sehingga bisa digerakkan secara

manual maupun terprogram. Pada revolver bisa dipasang enam alat potong

sekaligus yang terbagi menjadi dua bagian berikut.

a) Tiga tempat untuk jenis alat potong luar dengan ukuran 12 × 12 mm.

Misal: pahat kanan luar, pahat potong, pahat ulir, dan lain-lain.

b) Tiga tempat untuk jenis alat potong dalam dengan maksimum

diameter 8 mm. Misal: pahat kanan dalam, bor, center drill, pahat ulir

dalam, dan lain-lain.

5) Cekam

Cekam pada mesin bubut berfungsi untuk menjepit benda kerja pada

saat proses penyayatan berlangsung. Kecepatan spindel mesin bubut ini

diatur menggunakan transmisi sabuk. Pada sistem transmisi sabuk dibagi

menjadi enam transmisi penggerak.

Adapun tingkatan sistem transmisi penggerak spindle utama mesin CNC

TU-2A, bisa dilihat dari gambar ilustrasi berikut.

Enam tingkatan pulley penggerak tersebut memungkinkan untuk

pengaturan berbagai putaran sumbu utama. Sabuk perantara pulley A dan

pulley B bersifat tetap dan tidak dapat diubah, sedangkan sabuk perantara

pulley B dengan pulley C dapat dirubah sesuai kecepatan putaran yang

diinginkan, yaitu pada posisi BC1, BC2, dan BC3.

6) Meja mesin

Meja mesin atau sliding bed sangat mempengaruhi baik buruknya hasil

pekerjaan menggunakan mesin bubut ini, hal ini dikarenakan gerakan

memanjang eretan (gerakan sumbu Z) tertumpu pada kondisi sliding bed

ini. Jika kondisi sliding bed sudah aus atau cacat bisa dipastikan hasil

pembubutan menggunakan mesin ini tidak akan maksimal, bahkan benda

kerja juga rusak. Hal ini juga berlaku pada mesin bubut konvensional.

Gambar 12.6 Revolver

327

Gambar 12.10 Kepala lepas

Keterangan:

1. Saklar utama

2. Lampu kontrol saklar utama

3. Tombol emergensi

4. Display untuk penunjukan ukuran

5. Saklar pengatur kecepatan sumbu utama

6. Amperemeter

7. Saklar untuk memilih satuan metric atau inch

8. Slot disk drive

9. Saklar untuk pemindah operasi manual atau CNC (H = hand/manual,

C = CNC)

10. Lampu control pelayanan CNC

11. Tombol START untuk eksekusi program CNC

12. Tombol masukan untuk pelayanan CNC

13. Display untuk penunjukan harga masing-masing fungsi (X, Z, F, H), dan lain-lain.

14. Fungsi kode huruf untuk masukan program CNC

15. Saklar layanan sumbu utama

16. Saklar pengatur asutan

17. Tombol koordinat sumbu X, Z

Gambar 12.11 Bagian-bagian pengendali/control

7) Kepala lepas

Kepala lepas berfungsi sebagai tempat pemasangan senter putar pada

saat proses pembubutan benda kerja yang relatif panjang. Pada kepala

lepas ini bisa dipasang pencekam bor, dengan diameter mata bor maksimum

8 mm. Untuk mata bor dengan diameter lebih dari 8 mm, ekor mata bor

harus memenuhi syarat ketirusan MT1.

Gambar 12.9 Sliding bed

b. Bagian Pengendali/Kontrol

Bagian pengendali/kontrol merupakan bak kontrol mesin CNC yang berisikan

tombol-tombol dan saklar serta dilengkapi dengan monitor. Pada bok kontrol

merupakan unsur layanan langsung yang berhubungan dengan operator. Gambar

berikut menunjukkan secara visual dengan nama-nama bagian sebagai berikut.

328

Gambar 12.14 Emergency switch

Gambar 12.15 Saklar operasi

Saklar utama (main switch)

Saklar utama adalah pintu masuk aliran listrik ke kontrol pengendali CNC.

Cara kerja saklar utama yaitu jika kunci saklar utama diputar ke posisi 1, arus

listrik akan masuk ke kontrol CNC.

Sebaliknya jika kunci saklar utama diputar kembali ke angka 0, arus listrik

yang masuk ke kontrol CNC akan terputus. Untuk lebih jelasnya perhatikan

gambar di bawah ini.

Tombol darurat (emergency switch)

Tombol ini digunakan untuk memutus aliran listrik yang masuk ke kontrol

mesin. Hal ini dilakukan apabila akan terjadi hal-hal yang tidak diinginkan akibat

kesalahan program yang telah dibuat.

Saklar operasi mesin (operating switch)

Saklar layanan mesin ini digunakan untuk memutar sumbu utama yang

dihubungkan dengan rumah alat potong. Saklar ini yang mengatur perputaran

sumbu utama sesuai menu yang dijalankan, yaitu perputaran manual dan CNC.

Cara kerja saklar operasi sebagai berikut.

a) Jika saklar diputar pada angka 1 maka menu yang dipilih adalah menu

manual (lihat Gambar 12.16), yaitu pergerakan eretan, kedalaman

pemakanan tergantung oleh operator.

b) Jika saklar diputar pada ”CNC” berarti menu yang dipilih adalah menu CNC

(lihat Gambar 12.17), yaitu semua pergerakan yang terjadi dikontrol oleh

komputer baik itu gerakan sumbu utama gerakan eretan, maupun kedalaman

pemakanan.

Gambar 12.12 Saklar utama

Kondisi Mati Listrik Masuk ke Kontrol CNC

Gambar 8.13 Ilustrasi cara kerja saklar utama

329

Gambar 12.18 Saklar pengatur kecepatan sumbu utama

Gambar 12.19 Penunjukan

saklar dalam satuan Metris

Saklar pengatur kecepatan sumbu utama

Saklar ini berfungsi untuk mengatur kecepatan putar alat potong pada sumbu

utama. Saklar ini bisa berfungsi pada layanan CNC maupun manual. Kecepatan

putaran sumbu utama mesin CNC TU-2A berkisar antara 50–3.000 RPM, sesuai

tabel putaran pada mesin.

Gambar 12.16 Ilustrasi saklar operasi manual Gambar 12.17 Ilustrasi saklar operasi CNC

Cara pengoperasian saklar pengatur kecepatan sumbu utama ini adalah

saklar pengatur kecepatan sumbu utama diputar ke arah kanan mendekati angka

100 untuk meningkatkan kecepatan putaran spindle. Untuk mengurangi

kecepatan spindle putar kembali saklar pengatur kecepatan sumbu utama ke

arah kiri mendekati angka 0.

Saklar layanan dimensi mesin

Saklar ini berfungsi untuk mengatur layanan dimensi yang akan bekerja

pada mesin CNC, yaitu layanan dalam bentuk satuan Metris maupun Inch. Cara

kerja saklar ini, apabila mesin akan difungsikan pada dimensi tertentu, maka

simbol penunjuk saklar diputar pada titik satuan dimensi yang sesuai dengan

program kerja. Agar lebih jelas lihat dan perhatikan gambar ilustrasi berikut ini.

Amperemeter

Amperemeter berfungsi sebagai display besarnya pemakaian arus aktual

dari motor utama. Fungsi utama dari amperemeter ini untuk mencegah beban

berlebih pada motor utama.

Arus yang diizinkan pada saat pengoperasian mesin adalah 4 ampere.

Apabila mesin dioperasikan secara terus menerus (kontinu) besarnya arus aktual

yang diizinkan sebesar 2 ampere. Besarnya beban arus aktual pada motor utama

pada saat pengoperasian dapat dikurangi dengan cara mengurangi kedalaman

dan kecepatan penyayatan.

Gambar 12.20 Penunjukan

saklar dalam satuan Inch

Gambar 12.21 Amperemeter

330

Gambar 12.23 Saklar pengatur asutan

Disk Drive

Disk drive pada mesin CNC dimaksudkan untuk pelayanan pengoperasian

disket. Dengan pelayanan disket dapat dilakukan hal-hal berikut.

a) Menyimpan data dari memori mesin ke dalam memori disket.

b) Memindah data program dari data ke dalam memori mesin.

Saklar pengatur asutan (feed overide)

Saklar ini berfungsi sebagai pengatur kecepatan gerakan asutan dari eretan

mesin. Saklar ini hanya dipergunakan pada pengoperasian mesin secara manual.

Kecepatan asutan untuk mesin CNC-TU2A berkisar antara 5–400 mm/menit.

Untuk menjalankan gerakan cepat (rapid) dapat menggunakan tombol

yang ditekan secara bersamaan dengan tombol koordinat sumbu X dan Z yang

dikehendaki. Tombol ini berfungsi untuk memindahkan fungsi dari fungsi CNC

ke fungsi manual, atau sebaliknya.

Tombol ini berfungsi untuk menyimpan data pada memori mesin.

Tombol ini berfungsi untuk menghapus satu karakter/kata untuk diganti.

Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor kembali ke nomor blok program sebelumnya.

Tombol ini berfungsi untuk memindah cursor menuju nomor blok berikutnya.

Tombol ini berfungsi sebagai berikut.

– Memasukkan data bernilai negatif, tombol ini ditekan setelah memasukkan nilai/angka

yang dikehendaki.

– Memasukkan data dengan karakter M. Contoh: M99, M03, M05.

– Menguji kebenaran program, setelah program selesai dibuat, tekan dan tahan tombol

ini, secara otomatis program yang telah dibuat akan dicek kebenarannya oleh komputer.

Tombol ini berfungsi untuk memindahkan cursor.

Kombinasi tombol untuk menyisipkan satu baris blok program.

(Tekan tombol ~ diikuti tombol INP).

Kombinasi tombol untuk menghapus satu baris blok program.

(Tekan tombol ~ diikuti tombol DEL).

Kombinasi tombol untuk:

– Menghapus alarm. (Tekan tombol REV diikuti tombol INP)

– Kembali ke awal program.

Kombinasi tombol untuk mengeksekusi program agar berhenti sementara.

(Tekan tombol INP diikuti tombol FWD).

Tombol kombinasi untuk mengeksekusi program secara satu persatu dalam setiap blok

program.

Kombinasi ini biasa digunakan sebagai salah satu cara pengecekan kebenaran program.

(Tekan tombol 1 disusul tombol START)

Tombol ini dipergunakan untuk mengeksekusi program secara keseluruhan.

Tombol kombinasi untuk menghapus program secara keseluruhan dari memori mesin.

(Tekan tombol DEL diikuti INP)

Gambar 12.22 Disk drive

331

G 00: Gerak lurus cepat (tidak boleh menyayat)

G 01: Gerak lurus penyayatan

G 02: Gerak melengkung searah jarum jam (CW)

G 03: Gerak melengkung berlawanan arah jarum jam (CCW)

G 04: Gerak penyayatan (feed) berhenti sesaat

G 21: Baris blok sisipan yang dibuat dengan menekan tombol ~ dan INP

G 25: Memanggil program sub routine

G 27: Perintah meloncat ke nomor blok yang dituju

G 33: Pembuatan ulir tunggal

G 64: Mematikan arus step motor

G 65: Operasi disket (menyimpan atau memanggil program)

G 73: Siklus pengeboran dengan pemutusan tatal

G 78: Siklus pembuatan ulir

G 81: Siklus pengeboran langsung

G 82: Siklus pengeboran dengan berhenti sesaat

G 83: Siklus pengeboran dengan penarikan tatal

G 84: Siklus pembubutan memanjang

G 85: Siklus pereameran

G 86: Siklus pembuatan alur

G 88: Siklus pembubutan melintang

G 89: Siklus pereameran dengan waktu diam sesaat

G 90: Program absolut

G 91: Program Incremental

G 92: Penetapan posisi pahat secara absolut

M 00: Program berhenti

M 03: Spindle (sumbu utama) berputar searah jarum jam (CW)

M 05: Putaran spindle berhenti

M 06: Perintah penggantian alat potong (tool)

M 17: Perintah kembali ke program utama

M 30: Program berakhir

M 99: Penentuan parameter I dan K

A 00: Kesalahan perintah pada fungsi G atau M

A 01: Kesalahan perintah pada fungsi G02 dan G03

A 02: Kesalahan pada nilai X

A 03: Kesalahan pada nilai F

A 04: Kesalahan pada nilai Z

A 05: Kurang perintah M30

A 06: Putaran spindle terlalu cepat

A 09: Program tidak ditemukan pada disket

A 10: Disket diprotek

A 11: Salah memuat disket

A 12: Salah pengecekan

A 13: Salah satuan mm atau inch dalam pemuatan

A 14: Salah satuan

A 15: Nilai H salah

A 17: Salah subprogram

332

3. Kecepatan Potong dan Kecepatan Putar Mesin

a. Pengertian Kecepatan Potong

Kecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukan

kecepatan pada saat proses penyayatan atau pemotongan benda kerja. Harga

kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang

dipotong. Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai

berikut.

Vc = 1.000

π × d × n m/menit

Di mana:

Vc = Kecepatan potong (m/menit).

d = Diameter benda kerja (mm).

n = Jumlah putaran tiap menit.

π = 3,14

Harga kecepatan potong dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya

sebagai berikut.

1) Bahan benda kerja atau jenis material.

2) Semakin tinggi kekuatan bahan yang dipotong, maka harga kecepatan

potong semakin kecil.

3) Jenis alat potong (Tool).

4) Semakin tinggi kekuatan alat potongnya semakin tinggi pula kecepatan

potongnya.

5) Besarnya kecepatan penyayatan/asutan.

6) Semakin besar jarak asutan, maka harga kecepatan potong semakin kecil.

7) Kedalaman penyayatan/pemotongan.

8) Semakin tebal penyayatan, maka harga kecepatan potong semakin kecil.

b. Jumlah Putaran

Jumlah putaran sumbu utama dapat ditentukan dengan menggunakan rumus:

n = Vc 1.000

d

×

π put/menit

Di mana:

Vc = Kecepatan potong (m/menit).

d = Diameter benda kerja (mm).

n = Jumlah putaran tiap menit.

π = 3,14

c. Kecepatan Asutan

Asutan adalah pemotongan benda. Asutan sendiri dibedakan menjadi dua.

1) Asutan dalam mm/putaran (f)

2) Asutan dalam mm/menit (F)

Rumus dasar perhitungan asutan:

F (mm/menit) = n ( put/menit ) × f ( mm/put)

Dari beberapa rumusan di atas, didapat suatu tabel perbandingan antara

diameter benda kerja, kecepatan potong, dan putaran mesin.

333

Tabel 12.1 Hubungan diameter benda kerja, kecepatan potong, dan putaran mesin

Contoh penggunaan tabel di atas, kita misalkan diameter benda kerja 20 mm,

kecepatan potong (Vc)= 40 mm, maka kecepatan putar (n) = 625 put/menit.

4. Pemrograman Mesin CNC

Pemrograman adalah suatu urutan perintah yang disusun secara rinci tiap blok

per blok untuk memberikan masukan mesin perkakas CNC tentang apa yang harus

dikerjakan. Untuk menyusun pemrograman pada mesin CNC diperlukan hal-hal berikut.

a. Metode Pemrograman

Metode pemrograman dalam mesin CNC ada dua.

1) Metode Incremental

Adalah suatu metode pemrograman dimana titik referensinya selalu

berubah, yaitu titik terakhir yang dituju menjadi titik referensi baru untuk

ukuran berikutnya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar berikut ini.

2) Metode Absolut

Adalah suatu metode pemrograman di mana titik referensinya selalu

tetap yaitu satu titik / tempat dijadikan referensi untuk semua ukuran

berikutnya. Untuk lebih jelasnya lihat gambar di bawah ini.

b. Bahasa Pemrograman

Bahasa pemrograman adalah format perintah dalam satu blok dengan

menggunakan kode huruf, angka, dan simbol. Di dalam mesin perkakas CNC

terdapat perangkat komputer yang disebut dengan Machine Control Unit (MCU).

MCU ini berfungsi menterjemahkan bahasa kode ke dalam be2ntuk gerakan

persumbuan sesuai bentuk benda kerja.

Kode-kode bahasa dalam mesin perkakas CNC dikenal dengan kode G

Diameter (mm) Vc (m/menit) Kecepatan Putar (put/menit)

1250/1900/2500

1050/1600/2100

900/1300/1800

800/1200/1550

700/1050/1400

650/950/1250

780/1050/1225

900/1150/1550

780/1000/1400

700/900/1250

625/800/1100

500/650/900

425/550/750

360/450/650

400/570/800

350/500/700

225/450/650

56789

10

12

14

16

18

20

25

30

35

40

45

50

20/30/40

20/30/40

20/30/40

20/30/40

20/30/40

20/30/40

30/40/70

40/50/70

40/50/70

40/50/70

40/50/70

40/50/70

40/50/70

40/50/70

50/70/100

50/70/100

50/70/100

Gambar 12.24 Skema metode incremental

Gambar 12.25 Skema metode absolut

334

dan M, di mana kode-kode tersebut sudah distandarkan oleh ISO atau badan

Internasional lainnya. Dalam aplikasi kode huruf, angka, dan simbol pada mesin

perkakas CNC bermacam-macam tergantung sistem kontrol dan tipe mesin yang

dipakai, tetapi secara prinsip sama. Sehingga untuk pengoperasian mesin

perkakas CNC dengan tipe yang berbeda tidak akan ada perbedaan yang berarti.

Misal: mesin perkakas CNC dengan sistem kontrol EMCO, kode-kodenya

dimasukkan ke dalam standar DIN. Dengan bahasa kode ini dapat berfungsi

sebagai media komunikasi antarmesin dan operator, yakni untuk memberikan

operasi data kepada mesin untuk dipahami. Untuk memasukkan data program

ke dalam memori mesin dapat dilakukan dengan keyboard atau perangkat lain

(disket, kaset, dan melalui kabel RS-232).

c. Sistem Persumbuan pada Mesin Bubut CNC-TU2A

Sebelum mempelajari sistem penyusunan program terlebih dahulu harus

memahami betul sistem persumbuan mesin bubut CNC-TU2A. Ilustrasi Gambar

12.26 di bawah ini adalah skema eretan melintang dan eretan memanjang, di

mana mesin dapat diperintah bergerak sesuai program.

Pada umumnya gerakan melintang mesin bubut adalah sumbu X, sedangkan

gerakan memanjang mesin bubut adalah sumbu Z.

d. Contoh Pemrograman

Berikut contoh pemrograman dengan metode absolut dan incremental. Pro