untar teknologi cnc -...
TRANSCRIPT
Untar
Teknologi CNC Disadur dari Mastercam Book for Windows
Rosehan Yahuza
KATA PENGANTAR
Mata kuliah Teknoligi CNC adalah mata kuliah wajib ,pada Jurusan Teknik Mesin
Universitas Tarumanagara. Pembuatan diktat dengan menyadur buku asli berjudul
“Mastercam Book for Window” by Dr.S.C. Jonathan Lin and Dr. F.C. Tony Shine. Isi buku
dicuplik berdasarkan kebutuhan dengan bahasa yang disesuaikan. Tujuan dari
pembuatan diktat ini untuk meningkatkan motivasi belajar dan memahami materi dari
Teknologi CNC.
Buku diktat ini dibuat dengan segala kekurangan, diharapkan pembaca dapat
memberikan masukan yang positif agar buku ini dapat mudah dipahami baik bahasa
maupun materi dari diktat
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan teman-teman yang
turut membantu dan memotivasi penulisan diktat kuliah ini.
Jakarta, Februari 2010
Penulis,
Rosehan Yahuza
1
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR ISI ............................................................................................................ .....1
BAB 1. DASAR PEMPROGRAMAN CNC ................................................................... 6
1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC ........................................... 6 1.1.1 Numerical Control .................................................................................... 6
1.1.2 Computer Numerical Control ................................................................... 7
1.1.3 Direct Numerical Control .......................................................................... 7
1.1.4 Distributive Numerical Control ................................................................. 8
1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC ............................................ 9
1.3 Operasi NC .............................................................................................. 9
1.4 Kesempatan berkarir ............................................................................. 10
1.5 Part Program ......................................................................................... 11
1.6 Bagian dari Sistem CNC ........................................................................ 12
1.7 Program input device ............................................................................. 12
1.8 Machine control unit .............................................................................. 12
1.9 Drive system .......................................................................................... 13
1.10 Machine tool .......................................................................................... 13
1.11 Feedback system .................................................................................. 13
1.12 Aplikasi dan mesin CNC ........................................................................ 13
1.13 Coding System ...................................................................................... 15
1.14 NC Addresses ....................................................................................... 16
1.15 NC Words .............................................................................................. 18
1.16 Preparatory Words ................................................................................ 18
1.17 Miscellaneous Words ............................................................................ 21
1.18 NC functional blocks .............................................................................. 22
1.19 NC Programming Methods .................................................................... 23
BAB 2. SISTEM PENGONTROLAN CNC .................................................................. 25
2.1 Pengontrolan Countouring ..................................................................... 26 2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D ................................................................. 26
2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D ............................................................. 26
2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D ................................................................. 27
2.1.4 Pengontrolan contouring 4-D ................................................................. 27
2.2 Sistem Drive CNC ................................................................................. 28
2
2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System) .......................................... 28
2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System) ........................................ 29
BAB 3. CNC INTERPOLATION .................................................................................. 31
3.1 Linier Interpolation ................................................................................. 31
3.2 Circulator Interpolation .......................................................................... 32
3.3 Helical Interpolation ............................................................................... 32
3.4 Parabolic Interpolation ........................................................................... 33
3.5 Cubic Interpolation ................................................................................. 33
BAB 4. SYSTEM KOORDINAT .................................................................................. 34
4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin ................................................... 34
4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin ................................................................... 35
4.3 Arah Sumbu Mesin ................................................................................ 35
4.4 Referensi Titik Nol ................................................................................. 36
4.5 Titik Nol Mesin ....................................................................................... 36
4.6 Referensi Titik Balik ............................................................................... 37
4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point) ........................................................... 38
4.8 Program Titik Nol ................................................................................... 38
4.9 Sistem Posisi ......................................................................................... 39 4.9.1 Sistem posisi absolut ............................................................................. 39
4.9.2 Sistem posisi inkremental ...................................................................... 40
BAB 5. FUNDAMENTAL PEMESINAN ...................................................................... 41
5.1 Proses Milling CNC ............................................................................... 41
5.2 Proses Turning CNC ............................................................................. 41
5.3 Bahan Perkakas Potong ........................................................................ 45 5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong. ...................... 45
5.3.2 Material perkakas potong ...................................................................... 45
5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO ............................. 46
5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong ......................................................... 48
5.4 Perkakas untuk Milling ........................................................................... 49 5.4.1 Automatic Tool Changer ........................................................................ 49
5.4.2 Toolholders ............................................................................................ 50
5.5 Sistem Perkakas untuk Turning ............................................................. 51
5.6 Identifikasi insert dan seleksi ................................................................. 54 5.6.1 Pemilihan insert ..................................................................................... 56
5.6.2 Daerah nose radius pahat sisipan ......................................................... 58
5.6.3 Pemutus geram ..................................................................................... 59
3
5.7 Toolholders ............................................................................................ 59
5.8 Sistem Indentifikasi Boring Bar .............................................................. 62
BAB 6. PARAMETER PEMESINAN ........................................................................... 63
6.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Spindel ........................................... 63
6.2 Kecepatan Pemakanan ......................................................................... 64
6.3 Kedalaman Pemotongan ....................................................................... 67
6.4 Kecepatan Pelepasan Material .............................................................. 67 6.4.1 Untuk gurdi ............................................................................................ 67
6.4.2 Untuk freis ............................................................................................. 67
6.4.3 Untuk bubut ........................................................................................... 67
6.5 Persyaratan Kekuatan ........................................................................... 68
6.6 Face Milling ........................................................................................... 71 6.6.1 Ukuran perkakas potong ........................................................................ 71
6.6.2 Pemilihan lebar pemotongan ................................................................. 71
6.7 End Milling ............................................................................................. 72 6.7.1 Pemilihan end mills ................................................................................ 73
6.7.2 Kriteria pemilihan end mills .................................................................... 74
6.8 Milling dengan End Ball Mills ................................................................. 75
6.9 Operasi Drilling ...................................................................................... 76 6.9.1 Faktor yang diperhatikan dalam proses gurdi ........................................ 76
6.9.2 Keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan ......................................... 77
6.10 Operasi Peluasan Lubang ..................................................................... 79 6.10.1 Seleksi Feel dan Kedalaman Pemotongan ........................................ 80
6.11 Operasi Penguliran ................................................................................ 80 6.11.1 Pemilihan tap ..................................................................................... 80
6.11.2 Pemilihan tap drill .............................................................................. 80
6.11.3 Kedalaman Lubang Tap .................................................................... 83
6.12 Turning Operation .................................................................................. 83 6.12.1 Pemilihan pemakanan dan kerataan permukaan ............................... 83
6.12.2 Kedalaman pemotongan dan lenturan ............................................... 84
6.12.3 Kesalahan hasil dari luar pusat pemotong ......................................... 84
6.12.4 Pemutus geram (Chip breaker) ......................................................... 85
BAB 7. PEMROGRAMAN BUBUT ............................................................................. 86
7.1 Sistem koordinat .................................................................................... 86 7.1.1 Sistem koordinat tangan kiri .................................................................. 86
7.1.2 Sistem koordinat tangan kanan ............................................................. 86
7.1.3 Selection of Program Zero (Origin) ........................................................ 87
4
7.1.4 Dimensi radius dan diameter ................................................................. 87
7.2 Pemilihan pahat untuk bubut ................................................................. 87 7.2.1 Perkakas pengasaran (roughing) ........................................................... 88
7.2.2 Perkakas pengerjaan akhir (finishing) .................................................... 88
7.2.3 Perkakas peluasan lubang (boring) ....................................................... 88
7.2.4 Perkakas perataan permukaan (facing) ................................................. 89
7.2.5 Perkakas untuk operasi yang lain .......................................................... 89
7.3 Tool Hand Type ..................................................................................... 89
7.4 Difinisi Perkakas .................................................................................... 90 7.4.1 Nomor perkakas dan nomor penggeseran ............................................. 90
7.4.2 Offset Register Parameters Setting ....................................................... 91
7.4.3 Nose radius ........................................................................................... 91
7.4.4 Imaginary tool nose ............................................................................... 92
7.4.5 Orientation (arah dari hidung pahat khayalan) ....................................... 92
7.4.6 Cutter compensation .............................................................................. 93
7.4.7 Sudut perkakas potong .......................................................................... 95
7.4.8 Machining parameters ........................................................................... 95
7.4.9 Miscellaneous ........................................................................................ 97
7.4.10 Pemosisian Perkakas potong ............................................................ 97
7.4.11 Rough Module ................................................................................... 98
7.5 Cycle Parameters .................................................................................. 99 7.5.1 Rough turning cycle (G71) ..................................................................... 99
7.5.2 Rough facing cycle (G72) ...................................................................... 99
7.5.3 Contour repeating cycle (G73) ............................................................. 100
7.5.4 Finish cycle (G70) ................................................................................ 100
7.5.5 Contoh part program G71 dan G70 ..................................................... 101
7.5.6 Groove cycle ........................................................................................ 102
7.5.7 Cutting a groove .................................................................................. 103
7.5.8 Thread cycle ........................................................................................ 104
7.5.9 Drill cycle ............................................................................................. 109
7.6 Proyek ................................................................................................. 110
BAB 8. PEMROGRAMAN MILLING ......................................................................... 112
8.1 Cutter Compensation ........................................................................... 112
8.2 Tooling Information .............................................................................. 113
8.3 Machining Parameter .......................................................................... 113 8.3.1 Difinisi dalam pemrograman ................................................................ 113
8.3.2 Coordinate Setting ............................................................................... 114
8.3.3 Toolpath .............................................................................................. 115
8.4 Cutting Methods .................................................................................. 116
5
8.4.1 Zig-zag ................................................................................................ 116
8.4.2 Metode Spiral ...................................................................................... 117
8.5 Pemesinan ........................................................................................... 117
8.6 Drill Cycle ............................................................................................ 119 8.6.1 Z-depth, ............................................................................................... 119
8.6.2 Cycle Mode.......................................................................................... 120
6
BAB 1. DASAR PEMPROGRAMAN CNC
Tujuan
1. Pengertian dari konsep dasar yang digunakan pada program dan pengoperasian
CNC.
2. Mengetahui kesempatan kerja yang mengunakan NC.
3. Mengetahui kata-kata yang digunakan pada program NC.
4. Mempelajari mesin dan petunjuk proses pada CNC.
5. Mengetahui bermacam-macam petunjuk titik nol pada program CNC.
1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC
Empat batasan yang sering digunakan dalam penjabaran teknologi dibahas dalam
buku ini :
• Numerical Control (NC)
• Direct Numerical Control (DNC)
• Computer Numerical Control (CNC)
• Distributive Numerical Control (DNC)
1.1.1 Numerical Control
Adalah teknik yang digunakan untuk mengontrol alat dan proses pada mesin
dengan menggunakan perintah kode. NC mengontrol penggunaan instruksi tersebut dan
meterjemahkan ke dalam dua tipe sinyal kontrol: sinyal kontrol gerak dan sinyal kontrol
berganti-ganti. (Gambar 1.1).
Gambar 1.1. Kontrol Numerik
Sinyal kontrol gerak adalah barisan dari rangkaian pulsa elektronik yang
digunakan untuk mengontrol posisi dan kecepatan meja mesin dan spindel. Setiap pulsa
7
mengaktifkan gerakan dari suatu unit penjang dasar (basic length-Unit/BLU) yang
menambah ukuran minimum dari sistem kontrol NC yaitu 0,001 inch (atau 0,01 mm),
sementara pada kontrol CNC modern, pemecahan penambahan dapat mencapai 0,0001
inch (atau 0,001 mm). Jumlah pulsa yang ditransmisikan pada setiap poros menentukan
penambahan posisi dan frekuensi pulsa tersebut mengatur kecepatan poros.
Fungsi kontrol berganti-ganti adalah menyetel sinyal on/off pada perkakas untuk
mengontrol kecepatan dan arah dari putaran spindel, kontrol dari sistem pendingin,
pemilihan alat potong, penjepitan dan pelepasan otomatis, dan sebagainya.
NC sering ditunjukkan pada generasi lama dari teknologi pengontrolan angka.
Sistem NC kontrol hard-wired yang digunakan adalah implementasi dari perangkat keras
elektronik berdasarkan teknologi sirkuit digital.
1.1.2 Computer Numerical Control
Adalah sistem pengontrolan angka sesuai dengan keinginan, program yang
disediakan telah dimasukkan pada pengontrolan untuk menjalankan fungsi dasar pada
sistem soft-wired NC, sebab sering kali fungsi kontrol menggunakan program kontrol
perangkat lunak (Control Software Programs). Semua kontrol angka pada mesin buatan
pabrik sejak tahun 1970-an merupakan tipe CNC. Sinyal kontrol sistem CNC
menggunakan perintah binari. Setiap perintah terdiri dari angka pasti dalam bits, 32 bits
atau 64 bits sering digunakan setiap bits dari data terdiri dari satu gerakan BLU dapat
diwakilkan 1 sampai 232 = 4.294.967.296 posisis poros yang berbeda. Pada pemecahan
sistem, control : BLU = 0,0001 inch, angka ini mewakilkan sampai 429.969 inch. Gerakan
yang mungkin yaitu lebih dari cukup untuk semua tipe aplikasi yang digunakan.
1.1.3 Direct Numerical Control
Menggunakan sebagian komputer untuk kontrol secara serentak pada suatu grup
dari alat mesin NC. Bagian utama yang dikerjakan pada komputer adalah memprogram
dan mengedit bagian program sesuai dengan penurunan bagian pada mesin NC. Ide dari
Direct Numerical Control dimulai pada pertengahan tahun 1970 di Cincinnati Milacron and
General Electric. Pada tahun 1970 sekitar enam vendor memasarkan sistem DNC.
DNC tidak digunakan secara luas pada industri utama karena dua alasan. Industri
tidak dapat menanggung pengeluaran setiap angka utama komputer yang dapat
mengeluarkan dana hingga mencapai satu juta dolar. Alasan lain adalah pengenalan
CNC pada tahun 1970-an. Kapasitas memori yang ditawarkan dan menarik kepandaian
dari perangkat dalam yang menyebabkan penghematan dan menggeser keinginan untuk
menggunakan sistem DNC.
8
Gambar 1.2. Direct Numerical Control
1.1.4 Distributive Numerical Control
Konsep utama dari menggunakan Network untuk mengkoordinasi pengoperasian
suatu grup dari alat mesin DNC. Tampilan dari sistem DNC ini mulai digunakan pada awal
tahun 1980-an dan berkembang seiring dengan perkembangan komputer dan teknologi
komunikasi saat ini banyak mesin CNC yang menggunakan
Gambar 1.3. Distributive Numerical Control
robot, kontrol program logik dan banyak kontrol komputer yang digabungkan dalam
sistem DNC untuk membuat sistem produksi pabrik otomatis dikerjakan
9
1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC
Keuntungan utama dari penggunaan teknologi CNC adalah mengurangi biaya
produksi, meningkatkan kualitas produk, dan fasilitas perencanaan dan pengoltrolan
produksi. Keuntungan tersebut dapat direalisasikan melalui sembilan produksi :
• Meningkatkan produksi
• Mengurangi biaya produksi
• Fasilitas dan operasi mesin yang beragam
• Membuktikan perencanaan dan kontrol produksi
• Fasilitas dari otomatis yang fleksibel
• Ketepatan yang tinggi dan pengulangan
• Mengurangi biaya operasi tidak langusng
• Fleksibilitas yang lebih besar
• Batas rendah kemampuan operator yang dibutuhkan.
Tiga pokok timbal balik dari penggunaan teknologi CNC mencakup : penanaman modal
pertama yang tinggi, kebutuhan pemeliharaannya tinggi, dan tidak mengeluarkan biaya
efektif untuk pekerjaan produksi rendah.
1.3 Operasi NC
Struktur organisasi implementasi operasi numerik control berbeda-beda di dalam
industri. Semakin besar suatu operasi semakin diperlukan pengorganisasian. Fungsi yang
ditemukan di dalam suatu grup CNC aladah sama tanpa memandang besar atau kecil
grup tersebut perbedaannya hanya terdapat pada cara fungsi tersebut dilaksanakan.
Pada bengkel kecil mungkin hanya memiliki satu atau dua orang dalam melakukan
seluruh fungsi dari mesin NC, sedangkan pada operasi menengah dan besar akan
pembagian tugas (fungsi) ke dalam grup-grup atau menugaskan mereka ke departemen-
departemn.
• NC shop management
• NC part progamming
• Tool and fixture design
• Machine maintenance
• NC machine operation
10
Gambar 1.4. NC/CNC operations
1.4 Kesempatan berkarir
Terdapat tiga ratus lowongan kerja yang berhubungan dengan NC untuk
menservis 170.000 mesin NC/CNC di industri Amerika pada tahun 1995. Perminataan
akan tenaga kerja yang berhubungan dengan NC meningkat dengan pesat sejalan
dengan industri bergerak menuju automated manufacturing. Jenis pekerjaan yang
berhubungan dengan NC ialah manager NC atau supervisor, proses planner, part
programmer, tool designer, tool maker, machine setup person, machine operator atau
maintenance person. Tanggung jawab utama, skill yang diperlukan atau pendidikan dan
pengalaman untuk setiap jenis pekerjaan tercantum pada tabel 1.1.
Tabel 1.1 Jenjang karir CNC
Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalaman
NC Manager Atau supervisor
- Pengawasi operasi NC - Meng-hire personal NC,
training, tgas kerja - Mengkoordinator dengan
departemen lain - Mengevaluasi dan memperoleh
mesin perkakas CNC baru dan CAD/CAM software
- Keahlian managen - Pengetahuan pemesinan - Pemrograman NC dan
pengoperasian
- Setaraf S1 4 tahun dengan beberapa tahun pengalam manufaktur
Perancang proses - Menentukan proses pemesinan yang akan digunakan dan urutan proses dan pada mesin apa
- Memilih pahat dan pemegang benda kerja dan perkakas bantu
- Menyiapkan lembaran operasi dan perkakas
- Pengetahuan menyeluruh dari machining, perkakas, dan kemampuan peralatan
- Memiliki latarbelakang yang baik pada manufaktur dan CNC
- Minimal D2, lebih diutamakan S1
11
Tabel 1.1 (Lanjutan)
Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalama
n
Part programmer - Mempersiapkan part
program - Menyiapkan dokumen NC
terutam intruksi setup - Bila diperlukan, mengetahui
rencana proses
- Menguasai dengan bai pada matemati, geometrid an trigonometri
- Mengetahui kondisi suaramesin
- Kemampuan membaca blue-print
- Ketetrapilan computer - Penggunaan software
CAD/CAM
- D2 atau tamatan sekolah teknik atas
Tool designer - Memilih tool yang standar - Merancang perkakas dengan
tujuan khusus
- Menguasai dengan baik peletakan dan pengetahuan tentang penjepitan
- Pengetahuan dari pembentukan perkakas
- Memahami dari perkakas standar dan perkakas bantu
- Minimal D2 dengan pengalaman perkakas dan mesin perkakas, lebih diutamakan S1
Tool maker - Merakit dan meneset perkakas standar
- Membuat perkakas dengan tujuan khusus
- Memperbaki perkakas yang mengalami kerusakan
- Sangat ahli pada pemesinan - Pengetahuan tentang CNC - Menyusun dan membuat
perkakas
- 4 tahun masapemagangan program
Machine setup person
- Memasang perkakas bantu dan perkakas potong pada mesin
- Koordinat mesin - Menghitung dan memasukan
offset dan nilai kompensasi - Memperbaiki kesalahan pada
perkakas dan program - Mensimulasikan program tanpa
benda kerja
- Menguasai dengan baik tentang pemesinan dan perkakas
- Mengerti part program dan machine functions
- Ahli mesin berpengalaman secara intensip pengetahuan CNC
Machine operator - Bongkar pasang bendakerja - Memperhatikan perkembangan
pemesinan - Inpeksi bagian finishing - Pemeriksaan reguler
- Pengetahuan secara umum dari pemesianan
- Tamatan sekolah teknik, atau setingakat dengan bidang yang sama, mahasiswa
1.5 Part Program
Part program suatu kode instruksi, diperlukan untuk memproduksi suatu bagian.
Program ini mengendalikan pergerakan dari mesin tool (pahat) dan kontrol on/off dari
fungsi tambahan seperti putaran spindel dan cairan pendingin. Suatu kode instruksi terdiri
dari huruf-huruf, angka-angka dan simbol-simbol yang tersusun dalam format fungsi blok
seperti contoh berikut ini :
12
1.6 Bagian dari Sistem CNC
Terdapat enam bagian pokok dalam sistem CNC :
• System Part Program
• Program input device
• Machine control unit
• Drive system
• Machine tool
• Feedback
Gambar 1.5 Bagian dari Sistem CNC
1.7 Program input device
Program input device adalah mekanisme untuk memasukkan part program ke
dalam kontrol CNC. Ada tiga macam program input device yaitu : punch tape reader,
magnetic tape reader dan computer via-RS232-C Communication.
1.8 Machine control unit
Machine control unit (MCU) adalah jantung dari sistem CNC, MCU melakukan
fungsi-fungsi berikut ini :
• Membaca kode instruksi
• Menterjemahkan kode instruksi
13
• Melaksanakan interpolalisasi (lurus, lingkar, dan heliks) untuk menghasilkan
perintah pergerakan sumbu.
• Meneruskan perintah pergerakan sumbu ke amplifier circuit untuk menggerakkan
mekanisme sumbu.
• Menerima sinyal umpan balik dan kecepatan dari setiap pergerakan sumbu.
Melaksanakan kontrol fungsi tambahan seperti menyalakan atau mematikan
cairan pendinginan atau spindel dan pergantian bahan.
1.9 Drive system
Suatu drive system terdiri dari amplifier circuit, drive motors dan ball lead-screws.
MCU memberi sinyal kontrol (posisi dan kecepatan) setiap sumbu ke amplifier circuit.
Sinyal dari kontrol untuk menghidupkan drive motors yang memutar ball lead-screws ke
posisi meja mesin.
1.10 Machine tool
Kontrol CNC mengendalikan berbagai jenis pahat, meskipun ada beberapa tipe
(cara) dalam mengendalikan pahat, kontrol CNC selalu memiliki slide table dan
pengendalian kecepatan dan posisi spindel. Meja mesin dikendalikan dalam arah sumbu
X dan Y dan spindel bergerak sejajar dengan sumbu Z.
1.11 Feedback system
Feedback system diartikan sebagai pengukuran. Feedback sistem
mempergunakan tranduser (pengubah) posisi dan kecepatan untuk memonitor secara
terus-menerus posisi dari pahat setiap saat. MCU menggunakan perbedaan antara sinyal
referensi dan sinyal umpan balik untuk menghasilkan sinyal kontrol untuk memperbaiki
kesalahan posisi dan kecepatan.
1.12 Aplikasi dan mesin CNC
Teklnologi CNC sudah berhasil dipakai pada hampir setiap segi dari produksi pabrik
industri. Aplikasi ini dapat diklasifikasikan dalam lima kategori :
Mesin yang dikontrol oleh CNC dapat diklarifikasikan dalam delapan kategori berikut:
• Pemotongan bahan
• Gerinda
• Pengerjaan mesin
14
• Fabrikasi
• Aplikasi kebutuhan khusus
• CNC mills and machining centers
• CNC lathes and turning centers
• CNC EDMs
• CNC grinding machine
• CNC fabrication machine (laser, plasma, electron, of frame)
• CNC fabrication machines (sheet metal punch press, bending machine, or press
brake)
• CNC welding machines
• CNC coordinate measuring machine
Gambar 1.6. CNC Milling machine
Gambar 1.7. CNC Turning machine
15
1.13 Coding System
Terdapat dua sistem kode yang digunakan dalam kontrol CNC/NC yaitu standar
EIA dan ASCII. Sistem kode EIA dikembangkan oleh EIA standard 244-B. Kode ini
digunakan secara luas di Amerika Utara sebelum kode ASCII dikembangkan. Hole pattern
dari kode EIA terdapat pada kolom bagian kiri pada gambar 1.8.
ASCII merupakan singkatan dari American Standard Code for Infomation Intercharger.
ASCII berhubungan dengan kode yang biasa disimbolkan karakter umum pada keyboard.
Kode ASCII untuk pita berlubang dikembangkan oleh RS-358-B standard. Kode ASCII
adalah kode ISO hole pattern dari kode ASCII pada kolom kanan pada gambar 1.8.
Gambar 1.8.Sistem pengkodean NC dengan EIA dan ASCII
16
1.14 NC Addresses
Addresses ialah huruf pertama pada setiap kata yang mendefinisikan maksud atau
tujuan dari data numerik. Addresses yang dipergunakan dalam pemrograman NC telah
dijelaskan oleh ANSI’s EIA RS-274-B standard. Sebagian besar huruf yang dipergunakan
memiliki fungsi sendiri tapi ada juga huruf yang memiliki dua fungsi. NC Addresses
diklasifikasikan ke dalam tujuh grup sesuai dengan fungsi, pada tabel 1.2.
Tabel 1.2. NC Addresses
Address type Description Illustration 1. Dimension
a. Primary linier dimension X Y Z
b. Secondary linier dimension U V W
c. Tertiory linier dimensions P Q R
d. Primary rotary dimensions A B C
e. Specialrotary dimensions D
E
2. Arc center I J K
Primary X motion dimensions Primary Y motion dimensions Primary Zmotion dimensions Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis Third dimension parallel to X axis Third dimension parallel to Y axis Third dimension parallel to Z axis Angular dimension parallel to X axis Angular dimension parallel to Y axis Angular dimension parallel to Z axis Angular dimension around a special axis or line Angular dimension around a special axis or line X dimension for circular arc center Y dimension for circular arc center Zdimension for circular arc center
17
Tabel 1.2. Lanjutan
Address type Deskripsi Ilustrasi 3. Feed
F
E
D
4. Thread pitches U V W
P
Q
R
5. Preparotary GXX
a. Motion commands b. Plane selection command c. Cutter compensation
commands d. Tool length offset command e. Fixed cyrcle command f. Unit selection command g. Positioning system
commands h. Coordinate system setting
commands
6. Miscelloneous function MXX
a. Program stop b. End of program c. Spindle rotation d. Tool change e. Coolant control
7. Other function
N
S
T
Primary feed function (applied to the main slide table) Secondary feed function (applied to the main slide table) Third feed function (applied to the main slide table) Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis Thread pitch in the X axis Thread pitch in the Y axis Thread pitch in the Z axis G00, G01, G02, and G03 G17, G18 and G19 G40, G41 dan G42 G43 – G49 G80 – g89 G20 (G70) and G21 (G71) G90 dan G91 G92, G54 – G59 M00 and M01 M02 and M30 M03, M04 and M05 M06 M07, M08 and M09 Sequence number of program block Spindle speed function Tool function
A preparotary functions is defined by the address G followed by two digit to specify the control mode of the operation. (see table 1.4 dan 1.5) A miscellaneous function is defined by the address M follow by two digits to specify the type of machine control (see table 1.6 for detai)
18
1.15 NC Words
NC part program ialah kode instruksi yang terorganisir ke dalam fungsional block.
Setiap block terdiri dari satu atau lebih NC word. NC word ialah koleksi dari karakter-
karakter yang dimulai dengan address yang diikuti oleh angka. Setiap karakter terdiri dari
satu byte (8 bits) yang dapat berarti angka, huruf, atau simbol. Urutan dan penempatan
dari NC word dalam part program harus mengikuti aturan tertentu yang dinamakan tape
format atau program format.
NC word adalah koleksi dari karakter-karakter yang tersusun dalam cara tertentu yang
mengakibatkan suatu pergerakan tertentu yang dilakukan oleh mesin NC. NC word selalu
dimulai dengan huruf address yang diikuti oleh harga numerik. Tabel 1.3 memperlihatkan
daftar tujuh grup dari NC word.
Tabel 1.3 NC Words
No NC Word Description Typical Examples
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Dimension words
Arc Center words
Feed words
Preparatory words
Miscellaneous words
Spindel words
Tool words
Specify coordinates of a tool path
Indicate coordinates of an arc center
Specify the feed rate of machining
Specity command modes, the information of the blokck to be executed
Indicated control modes such as program stop, spindel rotation, tool change, coolant, end of program, etc.
Specify spindel rotation speed in RPM.
Indicate the tool number to be selected
X 10.5 Y4.5 Z-1.0
I3.0 J1.5 or R3.5
F15.0
G90 G1 G2 G43
M0M3M6M7M30
S3000
T5
1.16 Preparatory Words
Istilah preparatory dalam NC berarti menyiapkan kontrol sistem supaya siap untuk
melaksanakn informasi yang datang pada instruksi block berikut. Fungsi preparatory
dilambangkan dalam sebuah program dalam words address G dan diikuti dua digit.
Fungsi preparatory juga disebut G-codes dan hanya untuk kontrol mode operasi tertentu.
Pada halaman berikut di tabel 1.4 terdapat delapan grup G-kode yang sering
dipergunakan dalam mesin milling CNC dan berikut pada tabel 1.5 merupakan daftar G-
kode untuk mesin bubut CNC.
19
Tabel 1.4. G-Codes for Milling Command
Group G-code Function and commandStatement Illustration
Tool Motion
G00
G01
G02
G03
Rapid traverse G00 Xx Yy Zz Linier interpolation G01 Xx Yy Zz Ff Circular interpolation G02 Xx Yy Ii Jj G02 Xx Zz Ii Kk G02 Yy Zz Jj Kk Circular interpolation G03 Xx Yy Ii Jj G03 Xx Zz Ii Kk G03 Yy Zz Jj Kk
Plan selection
G17
G18
G19
XY-plane selection ZX-plane selection YZ-plane selection
Unit selection
G20 or
G70 G21 or
G71
Inch unit selection G20 or G70 Metric unit selection G21 or G71
Offset and conpensation
G40
G41
G42
Cutter diameter conpensa-tion cancel G40 G0 (or G1) Xx Yx Cutter diameter conpensation left G41 G0 (or G1) Xx Yx Dd Cutter diameter conpensation left G42 G0 (or G1) Xx Yx Dd
Length conpensation
G43
Tool length offset G43 Hh
Positioning system
G90
G91
Absolute positioning system G90 Xx Yy Zz Incremental positioning system G90 Xx Yy Zz
20
Tabel 1.4 (Lanjutan) Command
Group G-code Function and commandStatement Illustration
Feed unit selection
G94
G95
Feed per-minute system G94 Ft Feed per revolution system G95 Ff
Work Coordinate Definition
G92
G54
Absolute zero setting G92 Xx Yy Zz Work coordinate setting G54 Xx Yy Zz
Fixed cycles selection
G80
G81 G89
Fixed cycle cancel Fixed cycle G99/G98 G8 Xx Yy Zz Rz Ff
Qq Pp
Tabel 1.5 G-codes for Turning Command
Group G-code Function and commandStatement Illustration
Tool motion
G00
G02 G03
Rapid traverse G0 Xx Zz Linier Interpolation G01 Xx Zz Ff Circular interpolation direction a. IJK method
G02 Xx Zz Ii Kk G03 Xx Zz Ii Kk
b. R-method G02 Xx Zz Rr G02 Xx Zz Rr
Work coordinate definition
G50 or G92 in some
controls
Work zero setting G50 Xx Zz
Unit selection
G20/G70
G21/G71
Inch unit selection Metric unit selection
21
Tabel (lanjutan) Command
Group G-code Function and commandStatement Illustration
Spindle speed control
G50
G96
G97
• Maximum spindle speed
G50 Ss in rpm • Constant surface speed
setting G96 Ss in fpm
• Fixed spindle speed G97 Ss in rpm
Feed unit selection
G98
G99
Feed per minute Feed per rvolution
Tool nose radius compensation
G40
G41
G42
Tool nose radius compensation cancel G40 G0/G1 Xx Zz Tool nose radius compensation left G41 G0/G1 Xx Zz Txxxx Tool nose radius compensation right G42 G0/G1 Xx Zz Txxxx
Fixed cycles
Single cycle Multi pass cycle
G90 G94
G71 G72
Generate one pass of four toolpath moves Generate multi pass of four toolpath moves
1.17 Miscellaneous Words
Fungsi miscellaneous mempergunakan address huruf M yang diikuti oleh dua digit.
Fungsi ini melakukan satu grup instruksi seperti on/off cair pendingin, on/off spindel,
pergantian pahat, berhenti program atau akhir program. Fungsi miscellaneous yang biasa
ditulis sebagai functions atau M-functions. Tabel 1.6 meperlihatkan fungsi M yang umum
dipergunakan pada mesin milling dan bubut.
22
Tabel 1.6. Miscellaneous Functions Function
Group M-
functionFunction and command
Statement Illustration Program stop
M00
M01
Program stop Optional stop
Spindle control
M03
M04
M05
Spindle on (rotation in clockwise direction) Spindle on (rotation in counter-clockwise direction) Spindle off
Tool change
M07
Tool change to the specified tool number Txxxx M06
Coolant control
M07
M08
M09
Coolant on (midst) Coolant on (fload) Coolant off
End of program
M02
M30
End of program and tape rewind End of program and memory return
1.18 NC functional blocks
Kontrol NC mengeksekusi secara seluruh NC words yang ada dalam satu blok.
Untuk itu, NC blocks disusun sesuai dengan tugas. Tabel 1.7 memberikan beberapa
fungsi blok yang umum dipergunakan dalam part programming.
23
Table 1.7 CNC functional blocks
Function block Explanation Typical Examples
1. Safety feature 2. Coordinate system setting 3. Tool length offset 4. Tool motion 5. Cutter diameter
compensation 6. Fixed cycle 7. Tool change 8. Spindle control Reference point return Program end
Set the control to proper operating modes at the beginning of a part program. This block is also used after a tool change Define work zero point Offset the difference beteen the programmed tool legth and the actual tool legth Generate tool paths to machine the workpiece Offset the cutter a specified direction by given amount of distance Generate a series of tool path to perform hole operation Select a tool and cause a tool change Command spindle rotation speed and direction Return the tool to the machine home position Specify the end of part program
G90 G80 G40 G17 G92 Xx Yy Zz G54 G43 Hh G0 Xx Yy Zz G1 Xx Yy Zz G2/G3 Xx Yy Zz G41/G42 Xx Yy Hh/Dd G40 Xx Yy G8_Xx Yy Zz Rr Ff Tt M6 Ss M3/M4 M5 G91 G28 Z0 G91 G28 Y0 M2 M30
1.19 NC Programming Methods
Metode part programming dibagi menjadi dua kategori pemrograman manual dan
computer-assisted programming. Dalam metode manual meng-input kode instruksi ke
dalam kontrol dengan tape-punching unit, via manual data input (MDI) mode on dari unit
CNC atau menggunakan komputer dengan text editor.
Metode pemprograman dengan bantuan komputer mempergunakan komputer untuk
membantu secara otomatis menghasilkan tool path untuk memproduksi suatu bagian,
metode ini dapat muncul dalam tiga bentuk :
• NC processor language (APT, Compact II, etc)
• CAD/CAM NC software system
• Conversational programming software as part of the CNC unit
Mempergunakan bahasa NC processor untuk mennghasilkan part program secara
perlahan-lahan diganti oleh CAD/CAM, software. Lebih dari sepertiga dari perencana-an
mempergunakan software sistem CAD/CAM untuk menghasilkan part program.
24
Cara ini digunakan secara luas dan akhirnya menjadi metode utama pemrograman NC.
Yang dimaksud pemrograman konvensional ialah pemrogram iteraktif dipergunakan
dalam sperlima dari perencanaan. Tipe software program yang disediakan oleh unit
builder CNC dan merupakan bagian dari unit CNC. Metode ini cukup memuaskan untuk
pemprograman kerja yang sederhana.
25
BAB 2. SISTEM PENGONTROLAN CNC
Pengontrolan CNC dapat disebut sebagai salah satu point-to-point system (sistem
dari titik ke titik) atau a continous path system (sistem perjalanan secara kontinyu).
Pengontrolan point-to-point (PTP) menggerakkan tool ke titik program, secara umum di
dalam pergerakan yang cepat tanpa menyinggung benda kerja. Jika titik program telah
tercapai, permesinan akan dijalankan pada sumbu Z.
Sistem PTP dapat juga disebut sebagai sistem posisi karena penempatan tool
path dari sistem ini secara umum tidak dapat dikontrol. Tergantung pada tipe
pengontrolan, gerakan tool PTP (gambar) dapat dilaksanakan dengan satu diantara tiga
cara, yaitu :
• Axial path (gambar 1.1a)
• 45o line path (gambar 1.1b)
• Linear path (gambar 1.1c)
Gambar 1.1. PTP tool path
Sistem PTP adalah jenis yang sering dipakai dalam mesin drilling, punch presses,
spot welders dimana membutuhkan penempatan posisi di dalam bagan XY di dalam
mode penggerakan yang cepat ketika menjalankan mesin ke sumbu Z (lihat gambar 1.4).
Sistem pengontrolan PTP ini lebih murah dan mudah dalam pengontrolan struktur
pergerakan. Juga mudah untuk dikendalikan.
Gambar 1.2. Pengaplikasian dari Sistem PTP
26
Sistem kontrol path secara kontinui juga disebut dengan contouring system
(sistem pembayangan). Sistem contoiuring ini mampu mensinkronisasikan dua atau lebih
penggerak aksial untuk menghasilkan sebuah jejak (path) perintah. Tergantung dari tipe
pengontrolan, sistem contouring ini dapat merupakan satu dari empat tipe-tipe ini yaitu :
2-D contouring, 2½-D contouring, 3-D contouring, dan 4-D contouring.
2.1 Pengontrolan Countouring
2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D
Sistem contouring 2-D mengimplementasikan tool path linier dan tool path
lingkaran di dalam dua bidang sumbu (XY) (pada gambar 1.3). Sumbu ketiga (Z)
terkontrol secara bebas dari dua sumbu lain. Pembayangan (contouring) dapat
diimplementasikan hanya pada satu bidang saja, yaitu pada bidang XY (di dalam sistem
2D). Dengan kata lain, sistem contouring 2-D dapat mensinkronisasikan pemakanan
hanya di dalam dua sumbu secara serentak atau bersamaan. Di dalam praktek,
pemakanan kedalaman yang diinginkan di dalam sumbu Z harus sudah dibuat sebelum
pembayangan (contouring) di dalam bidang XY.
Gambar 1.3. Sistem Contouring 2-D
2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D
Di dalam sistem contouring 2½-D, dua dari tiga sumbu dapat terkontrol secara
serentak atau bersamaan. Dengan demikin, pembayangan (contouring) dapat
diimplementasikan baik di dalam sumbu XY, sumbu ZX, atau sumbu YZ. Di dalam
praktek, pemakanan dapat dikerjakan dalam satu dari ketiga sumbu, kemudian diikuti
dengan contouring di dalam bidang dua sumbu. Gambar 1.4. menunjukkan contouring di
dalam bidang ZX dan bidang YZ.
27
Gambar 1.4. Sistem Contouring 2½-D
2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D
Sistem contouring 3-D mampu mesinkronisasikan tiga sumbu secara bersama-an
untuk menghasilkan tool path lingkaran di dalam ruang 3-D. Sistem ini dapat digunakan
untuk menghasilkan permukaan 3-D seperti ditunjukkan pada gambar 1.5.
Gambar 1.5. Sistem Contouring 3-D
2.1.4 Pengontrolan contouring 4-D
Beberapa kontrol melengkapi kontrol aksial tambahan untuk sistem kontrol 3 aksial
yang teratur. Secara umum kontrol aksial yang keempat adalah sumbu putar, dimana
digunakan untuk mengindeks tabel putar (rotary). Gambar 1.6. menunjukkan contoh
contouring 4-D.
Gambar 1.6. Sistem Contouring 4-D
28
2.2 Sistem Drive CNC
Sistem perjalanan CNC dapat berupa tipe open loop (loop terbuka) atau tipe close
loop (loop tertutup). Perbedan utama diantara kesua sistem bergantung kepada apakah
sistem itu memiliki feedback loop (loop umpan balik) untuk meyakinkan keakurasian dari
sistem performansinya.
2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System)
Di dalam sistem pengendali (drive) loop terbuka tidak menggunakan loop umpan
balik (feedback loop). Peran motor penggerak pada kontrol perintah dari unit kontrol
mesin/machine control unit (MCU). Sistem cuma mengasumsikan meja mesin akan
mencapai posisi target. Tiada jalan lain bagi MCU untuk mengetahui aktual performansi
dari sistem. Sistem loop terbuka sangat sensitif untuk memuatkan tahanan. Posisi dan
kecepatan kesalahan (error) dapat muncul ketika tahanan pemotongan yang berat saling
bertemu. Gambar 2.1. menunjukkan sistem pengendali CNC dari loop terbuka. Sistem
pengendali loop terbuka seringkali digunakan di dalam sistem PTP dimana tool pemotong
tidak menyinggung dengan benda kerja saat pengambilan posisi. Sistem ini juga
digunakan di dalam mesin pemotong beban ringan. Sistem terbuka lebih murah, tetapi
cenderung memberikan perlawanan terhadap beban ketika proses permesinan.
Gambar 2.1. Sistem pengendali loop terbuka
29
2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System)
Dengan sistem pengendali loop tertutup, sub-sistem umpan balik (feedback sub-
systems) digunakan untuk mengawasi pengeluaran (output) aktual dan mengoreksi
perbedaan terjadi antara sistem performansi yang diinginkan dan sistem performansi
yang aktual. Sub-sistem umpan balik dapat dibedakan, yaitu tipe analog atau tipe digital.
Sistem analog mengukur variasi fisik seperti posisi dan kecepatan dalam level tegangan.
Tachometers biasa digunakan untuk mengukur kecepatan, ketika memutuskan untuk
pemosisian.
Gambar 2.2. Sistem Closed Loop (Loop Tertutup) tipe Analog
Ada dua macam loop umpan balik di sistem pengendali CNC. Loop posisi dan loop
kecepatan (gambar 2.2). Loop posisi adalah bagian luar loop yang terdiri dari komparator,
sirkuit amplifier, dan resolver interface. Di dalam pengoperasian, komparator menerima
sinyal referensi dari kontrol CNC dan posisi kesalahan yang ada. Komparator
menghasilkan sinyal kesalahan dan memberikan sinyal kepada amplifier menggerakkan
servo motor untuk mengoreksi kesalahan.
Gambar 2.3. Sistem Closed Loop (Loop Tertutup) tipe digital
30
Velocity Loop (loop kecepatan) adalah sub loop dari posisi loop. Terdiri dari
komparator, sirkuit amplifier, tachometer terikat oleh leadscrew atau servo motor, dan
tachometer interface.
Digital feedback systems (sistem umpan balik digital) digunakan seperti digital
tranduser posisi untuk mengukur (gambar 2.3). Encoder adalah digital tranduser posisi
yang populer. Counter up-down (naik-turun) dan converter digital-to-analog digunakan
pada komparator dan amplifier. Loop kecepatan di dalam sistem digital feedback sama
seperti yang terdapat pada sistem feedback analog.
31
BAB 3. CNC INTERPOLATION
Kontrol CNC menggunakan beberapa bagian dari interpolasi untuk menentukan
kontur (contour) tool path. Interpolasi adalah produksi beberapa data point intermediate
(titik tengah) di atara posisi koordinat yang diberikan. Titik interpolasi digunakan oleh
beberapa tipe kontrol CNC interpolasi.
Dua fungsi utama yang disediakan oleh interpolator adalah :
• Mengolah posisi koordinat intermediate sepanjang path program.
• Mengolah kecepatan aksial sumbu individu sepanjang path contour
Kontrol CNC dilengkapi oleh lima kemungkinan tipe dari interpolasi :
• Linear interpolation (interpolasi linier)
• Circular interpolation (interpolasi lingkaran)
• Helical interpolation (interpolasi helical)
• Parabolic interpolation (interpolasi parabolik)
• Cubic interpolation (intepolasi kubik)
Semua kontrol CNC masa kini dilengkapi dengan interpolasi linier, lingkaran, dan
helikal; sangat sedikit digunakan kontrol dengan interpolasi parabolik dan kubik.
3.1 Linier Interpolation
Interpolasi linier menggerakkan tool dari titik mulai menuju target sepanjang garis
lurus. Interpolasi linier dan digunakan di dalam bidang 2-D atau bidang 3-D. Ini digunakan
dalam dua kategori aplikasi; machine lines/garis mesin (gambar 3.1), approximate
irregular curves (gambar 3.2) dan surfaces/permukaan (gambar 3.3).
Gambar 3.1. Straight Line Cutting (pemotongan garis lurus)
32
Gambar 3.2. Cutting Ireegular Curve
Gambar 3.3. Surface Cutting
3.2 Circulator Interpolation
Circular interplation merupakan program untuk memotong busur lingkaran (circular
arc) di dalam satu dari ketiga prinsip bidang (bidang XY, bidang ZX, bidang YZ) pada
gambar 3.4.
Gambar 3.4. Circular interpolation
3.3 Helical Interpolation
Interpolasi helical mengkombinasikan dua sumbu interpolasi lingkaran dan
interpolasi linier dalam tiga sumbu. Hal ini dapat digunakan dengan mengikuti tiga
konfigurasi :
• Busur lingkaran dalam bidang XY dan interpolasi linier dalam sumbu Z (gambar 3.5a).
• Busur lingkaran dalam bidang ZX dan interpolasi linier dalam sumbu Y (gambar 3.5b).
• Busur lingkaran dalam bidang YZ dan interpolasi linier dalam sumbu X (gambar 3.5c).
33
Gambar 3.5. Helical Interpolation
3.4 Parabolic Interpolation
Interpolasi parabolik menggunakan tiga titik non-collinear seperti menunjukkan
kurva bentukyang bebas (gambar 3.7). Ini secara umum digunakan mold dan pembuatan
die (die making) dimana dirancang dengan bentuk yang bebas, dibandingkan dengan
menentukan ketajaman dengan teliti, adalah lebih baik. Penggunaan dua atau lebih
interpolasi parabolik yang berurutan dapat mendekati order curves yang tertinggi (gambar
3.6). Keuntungan dari menggunakan interpolasi parabolik adalah mereduksi point
program sebanyak 50 kali, yang diperlukan oleh mode interpolasi linier. Pada order curve
yang tertinggi
Gambar 3.6. Interpolasi parabolik
Gambar. 3.7. Interpolasi parabolic dari
order kurva tertinggi
3.5 Cubic Interpolation
Interpolasi kubik merata-ratakan permukaan yang terdiri dari 3 order geometri. Hal
ini memerlukan pergerakan tiga sumbu pada machine complex shapes seperti pada sheet
metal dies pada automobil
34
BAB 4. SYSTEM KOORDINAT
Tujuan 1. Mengetahui sistem koordinat dan penentuan sumbu
2. Mengetahui dan memahami cara menentukan titik nol
4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin
Standar EIA-267-B menunjukan standar 14 sumbu untuk menggambarkan garis
lurus dan gerakan putar dari mesin CNC. Ini termasuk sembilan sumbu lurus dan lima
sumbu putar. Kesembilan sumbu lurus dibagi menjadi tiga kelompok: (gambar 4.1)
• Sumbu lurus primer (X,Y dan Z)
• Sumbu lurus sekunder (U,V dan W)
• Sumbu lurus tersier (P, Q dan R)
Gambar 4.1. Sembilan sumbu lurus
Gambar 4.2. Lima sumbu putar
Sumbu utama (primer) X,Y dan Z ditempatkan pada meja luncur primer. Sumbu
sekunder (U,V dan W) ditambahkan pada sumbu utama untuk menetapkan gerakan dari
peluncur gerak sekunder atau spindel. Dengan hal serupa, sumbu tersier (P,Q dan R)
digunakan untuk mewakili gerakan lurus dari peluncur ketiga atau spindel.
Kelima sumbu putar terdiri dari 3 sumbu putar utama (A,B dan C) dan dua sumbu
khusus (D dan E) (gambar 4.3). Didefinisinya adalah :
• Sumbu A : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer X
• Sumbu B : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer Y
• Sumbu C : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer Z
• Sumbu D : Gerakan putar sekitar sumbu lurus manapun
• Sumbu E : Gerakan putar sekitar sumbu lurus manapun
35
4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin
Sumbu mesin dirancang menurut “kaidah tangan kanan”. Ketika jari jempol tangan
kanan menunjuk ke arah positif sumbu X, jari telunjuk menunjuk ke arah positif sumbu Y,
dan jari tengah menunjuk ke arah positif sumbu Z. Gambar 4.4 menunjukkan kaidah
tangan kanan diaplikasikan pada mesin vertikal dan gambar 4.5 pada mesin horisontal.
Gambar 4.4. Kaidah tangan kanan Mesin
vertikal
Gambar 4.5. Kaidah tangan kanan Mesin
horisontal
4.3 Arah Sumbu Mesin
Kontrol mesin CNC menggunakan tanda positif (+) dan tanda negatif (-) untuk
menyatakan arah gerakan dari sumbu mesin. Di bawah ini adalah definisi dari arah-arak
tersebut :
• Arah +Z : ini adalah arah yang menambah jarak antara benda kerja dan tool
pemotong
• Arah –Z : Adalah lawan dari arah +Z.
• Arah +X : a. Pada mesin vertikal, adalah arah ke kanan ketika diamati dari spindel
menuju kolom pendukung. B. Pada mesin horisontal, menunjukkan ke kanan ketika
diamati dari arah spindel menuju benda kerja.
• Arah –X : Adalah lawan dari arah +X
• Arah +Y : Menurut kaidah tangan kanan : ketika jempol menuju ke arah +X dan jari
tengah menunjuk ke arah +Z, jari telunjuk menunjuk ke arah +Y.
• Arah –Y : Lawan dari arah +Y
36
4.4 Referensi Titik Nol
Referensi titik nol adalah dasar atau titik mulai yang dipilih sebagai referensi untuk
menghitung koordinat dari titik-titik lain. Referensi titik nol juga disebut titik-titik nol (zero
point). Kontrol mesin CNC menggunakan empat jenis referensi titik nol untuk
memudahkan program dari tool path :
• Titik nol mesin (machien zero point)
• Referensi titik balik (reference return point)
• Titik nol kerja (work zero point)
• Program titik nol (program zero point)
4.5 Titik Nol Mesin
Tititk nol mesin adalah asal dari sistem koordinat mesin. Disetel oleh pembuat
(manufaktur) perkakas mesin dan tidak bisa diubah.
Titik nol mesin dilambangkan dengan M dan diwakili dengan simbol :
Lokasi titik nol mesin bervariasi dari para manufaktur, titik nol mesin biasa terletak
ditengah permukaan akhir spindel (gambar 4.6). Pada mesin milling, titik nol mesin
biasanya terletak pada batas ekstrim dari tiap lintasan sumbu (gambar 4.7).
Gambar 4.6. Titik Nol Mesin Turning
Gambar 4.7. Titik Nol Mesin Milling
Secara umum titik nol mesin tidak digunakan langsung sebagai titik referensi untuk
menulis bagian program. Titik nol mesin ini bisa digunakan untuk tiga aplikasi sebagai
beriikut :
1. Setup awal mesin
2. Sebagai titik referensi untuk titik referensi lain, misal; referensi titik balik, titik nol kerja
dan titik nol program.
3. Sebagai penggantian posisi tool.
37
4.6 Referensi Titik Balik
Referensi titik balik adalah lokasi dimana meja mesin atau kembali spindel.
disingkat dengan huruf R dan diwakili dengan simbol :
Beberapa kontrol mesin CNC memperbolehkan sampai dengan empat referensi
titik balik. Secara umum, titik nol mesin disetel sebagai titik balik pertama pada mesin
milling (gambar 4.8). Titik balik kedua, ketiga, dan keempat ditetapkan dengan menyetel
harga parameter koordinat. Dan juga bisa disetel pada lokasi yang sesuai dengan
pekerjaan terselubung (work envelope) pada mesin bubut (turning). Pada mesin bubut,
titik balik terletak pada titik paling akhir dari pekerjaan terselubung (gambar 4.9).
Gambar 4.8. Referensi Titik Balik Mesin Milling
Gambar 4.9. Referensi Titik Balik Mesin Turning
Lokasi dari titik referensi pertama secara tepat ditetapkan dahulu pada tiap sumbu
gerak dalam hubungan dengan titik nol mesin. Karena itu, digunakan untuk kalibrasi dan
regulasi dari sistem pengukuran dari meja luncur dan spindel.Titik referensi digunakan
dalam empat situasi, yaitu :
1. Ketika kontrol diaktifkan, semua sumbu selalu diposisikan pada titik balik referensi
untuk kalibrasi sistem pengukuran.
2. Mesin harus diulang posisikan pada titik balik referensi untuk ulang penetapan harga
koordinat actual, misal dalam situasi kehilangan data posisi sekarang karena listrik
atau operasi mesin yang salah.
3. Semua sumbu harus ditarik kembali ketitik referensi sebelum tool yang diganti bisa
dipakai.
4. Pada akhir bagian program, semua sumbu harus ditarik kembali ke titik balik referensi
untuk mereset sistem kontrol untuk perjalanan sebuah bagian program yang baru.
38
4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point)
Titik nol kerja adalah awal dari sistem koordinat dari sumbu benda kerja. Titik nol
kerja ini digunakan untuk menetapkan sistem koordinat kerja di dalam hubungan dengan
titik nol mesin. Titik nol kerja secara umum berhubungan dengan titik setup, karena titik
nol kerja ini merupakan lokasi peletakan benda kerja di atas meja mesin. Beberapa
kontrol CNC memperbolehkan bermacam-macam titik nol kerja di dalam satu setup mesin
atau pengoperasian. Titik nol kerja diberi label W
Gambar 4.10. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Turning
Titik nol kerja dapat dipilih oleh programer pada semua lokasi yang lebih tepat
dalam pengerjaan dari mesin. Hal ini memperbolehkan programer untuk menempatkan
titik nol kerja pada posisi yang lebih mudah dan lebih teratur di dalam benda kerja.
Gambar 4.10 menunjukkan dua metode umum dari pemilihan titik nol kerja untuk proses
turning dan gambar 4.11 menunjukkan contoh milling.
Gambar 4.11. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Milling
4.8 Program Titik Nol
Program titik nol merupakan bagian awal dari suatu pemograman. Program titik
nol ini dipergunakan untuk menentukan lokasi semua titik yang lain di dalam bagian
program. Oleh karena itu, harus dipilih terlebih dahulu sebelum program yang lain
dijalankan. Program titik nol diberi label P.
Titik nol program secara umum diikuti dengan titik nol kerja. Bagaimanapun,
program titik nol ini dapat menentukan lokasi pada posisi yang tepat. Pada gambar 4.12
menunjukkan bahwa situasi dari program titik nol dan titik nol kerja saling bertepatan dan
pada gambar 4.13 menunjukkan bila kedua saling terpisah.
39
Gambar 4.12. Program Titik Nol dan titik Nol Kerja Berimpit
Gambar 4.13. Program Titik Nol dan Titik Nol Kerja Terpisah
Hal ini memungkinkan untuk menetapkan bermacam-macam program titik nol
untuk memberikan fasilitas pemograman benda kerja dengan komplek. Program titik nol
pertama adalah program nol (program zero) dan program titik nol kedua dan semua titik –
titik yang saling berhubungan disebut dengan titik nol lokal (lokal zero point). Gambar
4.14 menunjukkan pemakaian dua titik nol untuk penulisan bagian program.
Gambar 4.14. Multiple Program Titik Nol
4.9 Sistem Posisi
Penggunakan sistem posisi untuk penetapkan lokasi dari titik posisi dalam benda
kerja dimana tool pemotong sedang bergerak. Dua metode dari sistem posisi yang
digunakand dalam program NC, yaitu:
- Sistem posisi absolut
- Sistem posisi incremental
4.9.1 Sistem posisi absolut
Selalu terpikir bahwa data dimensi semua posisi berasal dari referensi titik tertentu
dalam sistem posisi absolut. Kenyataan dari titik ini adalah program titik nol. Sistem posisi
40
absolut terkadang menunjukan sebagai sistem referensi posisi. Gambar 4.15
menunjukkan contoh penggunaan sistem posisi absolute
Gambar 4.15. Sistem Posisi Absolut
4.9.2 Sistem posisi inkremental
Ketika menggunakan sistem posisi inkremental, data dimensi dari titik selalu
menunjukkan kepada titik sebelum bergerak. Setiap posisi dihitung dari posisi terdahulu,
sistem koordinat berubah dari titik ke titik. Beberapa tambahan penting dalam sistem
posisi inkremental, yaitu :
a. Program titik nol digunakan sebagai titik referensi hanya untuk program titik awal.
b. Tanda (+) dan (-) digunakan untuk menunjukan hubungan gerakan tool meskipun titik
hanya berlokasi pada kuadran pertama.
c. Urutan posisi dari tool path mempengaruhi dimensi data dari titik. Hal ini ditunjukan
pada gambar 4.16
a. searah jarum jam b. Berlawan arah jarum jam
Gambar 4.16. Sistem Posisi Inkremental
41
BAB 5. FUNDAMENTAL PEMESINAN
Tujuan:
1. Memahami proses permesinan yang dilakukan mesin milling dan turning CNC.
2. Mengetahui material dan karateristik perkakas potong yang digunakan mesin CNC
3. Mengetahui perkakas potong dan sistem perkakas untuk mesin CNC.
4. Mengetahui standarisasi pahat sisipan berdasarkan sistem ANSI dan ISO, serta
macam-macam holder digunakan
5.1 Proses Milling CNC
Mesin milling CNC dan pusat permesinan secara umum melakukan enam6 jenis
proses pemesinan :
• Facing
• Profilling
• Pocketing
• Stol cutting
• Hole cutting
• 3D surface machining
Tabel 5.1 mengilustrasikan enam tipe dari proses pemesinan pada halaman berikut.
5.2 Proses Turning CNC
Mesin turning CNC dan pusat turning bisa melakukan sepuluh jenis proses pemesinan:
• Facing
• Profilling
• Drilling
• Threading
• Cutting off
• Turning
• Groving
• Borning
• Chamfering
• Milling
Semua proses pemesinan turning di atas terilustrasi dalam Table 5.2 pada halam berikut
ini.
42
Tabel 5.1. Milling Proccesses
Tipe proses Perkakas Ilustrasi 1. Facing:
Menghasilkan permukaan yang rata
Face mill, untuk permukaan yang luas End mill, untuk permukaan yang kecil
2. Profilling
Membuat bagian berbentuk
End mill
3. Pocketing Membuang permukaan material pada dengan batasan tertutup
End mill
4. Slot cutting
Membuat beberapa variasi alur
End mill
5. Hole machining
a. Drilling
Drill
b. Countersinking
Countersink tool
c. Counterboring
Counterbore tool
43
Tabel 5.1 (lanjutan)
Tipe proses Perkakas Ilustrasi d. Boring
Boring tool
e. Tapping
Tap
f. Reaming
Memhasilkan permukaan lubang yang halus dan presisi
Reamer
6. 3-D surface Memotong berbagi variasi bentuk permukaan
Ball-end mill
Tabel 5.2. Turning Proccesses
Tipe proses Perkakas Ilustrasi
1. Facing: meratakan permukaan a. Meratakan permukaan ke arah titik
pusat b. Meratakan permukaan pada tepi
benda
2. Turning: bubut memanjang a. Bubut memanjang lurus b. Bubut miring (tirus)
3. Profilling: bubut luar dengan bentuk
Facing tool
Turning tool
Profiling tool
44
Tabel 5.1 (lanjutan)
Tipe proses Perkakas Ilustrasi
4. Grooving: membuat alur
a. Membuat alur pada sisi memanjang
b. Membuat alur pada permukaan
rata
5. Drilling: membuat lubang pada sumbu mesin
6. Threading: membuat berbagai macam
ulir a. Ulir luar
b. Ulir dalam 7. Boring
Menghasilkan lubang menjang dan bentuk melingkar
8. Chamfering Membuat tirus pada bagian pojok yang tajam
9. Cutting off Memisahkan bendakerja dengan material kerja
10. Milling Membuat alur dan pemukaan
Grooving tool
Drill
Threading tool
Boring tool Chamfering tool Cut-of tool End mill
45
5.3 Bahan Perkakas Potong
5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong.
Tiga hal penting yang harus dimiliki perkakas potong:
1. ketahanan pakai (tahan terhadap berbagai mekanisme pemakaian)
2. kuletan (kemampuan untuk menyerap energi dan mengatasi deformasi plastik tanpa
patah di bawah tekanan).
3. Hot hardness (kemampuan untuk menahan tegangan dan mempertahankan
kekerasan dan efisiensi pemotongan pada suhu tinggi)
5.3.2 Material perkakas potong
Perkakas potong yang biasa dipakai untuk mesin CNC adalah High Speed Steel
(HSS), tungsten carbide, cermets, ceramics dan polycrystalline. Tabel di bawah
menunjukan karkteristik dan aplikasi perkakas di atas.
Tabel 5.3. Karateristik dan Aplikasi dari Berbagai Macam Material Perkakas Potong
HSS
Lebih liat dari karbida Pemesinan kecepatan rendah, dan pemotong-an terputus-putus
Biaya rendah daripada karbida, umur pahat lebih panjang, sangat bagus untuk permukaan akhir
Uncoated Carbide
Sangat liat, ketahanan aus tepi sangat baik
Pengerjaan kasar sampai pengerjaan akhir semua material termasuk besi, baja, stainless steel, high temperature alloy, non ferrous metals dan non-metallic materials
Kecepatan potong lebih tinggi daripada HSS dan lebih liat dari pada coated carbide
PVD coated carbide
Sangat liat, bagus terhadap ketahanan perubahan panas, kekuatan tepi menahan sangat tinggi. Sangat baik menahan laju pertumbuhan BUE
Pemesinan baja, high temperature alloys, stainless steel, difficult to machine material, aluminium, carbon and alloy steels.
Dimunkinkan kecepatan ditingkatkan lebih 15% jika dibandingkan dengan uncoated dengan tidak kehilangan umur pahat
Cermet Ketahanan terhadap aus, kejutan dan panas sangat baik
Pengerjaan akhir pada malleable cast iron, carbon steels alloy steels, stainless steel, and aluminium
umur pahat lebih 20 kali dari convebtional carbide grade
Ceramics (alumina base)
Sangat keras, ketahanan terhadap keausan kimia sangat baik
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir kecepatan tinggi pada cast iron dan baja
Lebih baik pada pemesian lebih tingg
Ceramics (silicon base)
Sangat keras dan tahan terhadap perubahan temperatur
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir cast iron
Kecepatan pemesinan di atas 5000 sfm dan lebih
Polycrystalline Diamond (PVD)
Kekerasan intan plus toughnss , ketahanan aus sangat bai
Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir on aluminium dan material lunak
Lebih baik 30 kali daripada carbaide, yang setara silicon aluminium tinggi
Cubic born Nitride (CBN)
Keras, ketahanan aus kejutan sangat baik
Pemesinan kecepatan tinggi pada material hardened ferrous 50Rc – 65Rc (480 – 740Bhn)
Biaya alternative bia dibandingkan dengan grinding
46
5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO
5.3.3.1 Sistem ANSI
Sistem klasisfikasi carbide ANSI diperkenalkan oleh industri otomotif Amerika dan
secara umum dipakai di Amerika. Seringkali juga disebut C-system Amerika, karena
diawali dengan huruf C dari nomor 1 sampai 8 untuk menandai penggolongan carbide.
Tabel 5.5. ISO Carbide Clasification System
Symbol and
color
Broad material categories to
be cut Class Application
Characteristics
of cutting of carbide
P (Blue)
Ferrous metals with long chips
M
(Yellow)
Ferrous metals with long and short chips Non ferrous metal
K
(Red)
Ferrous metals with short chips Non ferrous metal Nonmetalic material
47
Tabel 5.4. ANSI Carbide Clasification System
Class Class Material to be cut Application Characteristic
Of cutting Of carbide
C1 Tungsten
Cast iron, nonferrous metals, and nonmetallics
Roughing cuts
C2 Tungsten General-purpose
C3 Tungsten Finishing
C4 Tungsten Roughing cuts
C5 Tungsten
Steel and steel alloy
Tungsten
C6 Titanium General-purpose
C7 Tungsten Titanium and Tantalum in varying amounts
Finishing
C8 Fine finishing
Perkakas carbide digolongkan dalam dua kategori utama. Kategori pertama terbuat dari
straight tungsten carbides (kelas 1 sampai 4), yang bersifat keras dan berumur tinggi.
Perkakas tersebut sangat baik untuk proses pemesinan baja tempa, logam non besi dan
beberapa material non logam yang lunak.
Kategori kedua (kelas 6 sampai 8) termasuk kombinasi tungsten dan tantakum atau
titanium carbide, yang biasa digunakan untuk proses pemesinan baja. Kelas ini tahan
terhadap cratering yang merupakan masalah serius bila tungsten carbide digunakan pada
pemesinan baja.
5.3.3.2 Sistem ISO
Sistem ISO (International Organization for Standardization) yang didasarkan pada
standar ISO 513-1975 LE) yang digunakan secara luas di Eropa dan dikategorikan dalam
tiga kategori yaitu : P, M dan K.
- Kategori P untuk proses permesinan logam besi dengan geram yang penjang.
- Kategori M untukj proses permesinan :
1. Logam besi dengan geram yang panjang dan pendek
2. Logam non besi
- Kategori K untuk proses permesinan :
1. Logam besi dengan geram pendek
2. Logam non besi
3. Material non logam
48
Tabel 5.6. Hubungan antara ANSI dan ISO sistem klasifikasi Carbide
Carbide grade
ISO P01 P05 P10 P20 P25 P30 P40 P50 M10 M20 M30 M40 K01 K05 K10 K20 K30 K40
ANSI C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1
Increasing taoughness
Increasing hardness
Tabel 5.6. menunjukkan hubungan antara sistem ISO dan sistem ANSI. Catatan
bahwa sistem penunjukkan ISO dan ANSI untuk berbagai jenis dan golongan perkakas
potong tidak presisi. Sistem itu cuma belaku sebagai petunjuk umum dalam pemilihan
perkakas potong untuk aplikasi khusus. Pengguna perkakas itu kebanyakan menetapkan
sistem klasifikasi sendiri dengan golongan ANSI dan ISO yang setara untuk produk itu
sendiri.
5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong
Pemilihan bahan perkakas potong yang cocok untuk aplikasi proses pemesinan
yang khusus dapat menghasilkan keuntungan yang signifikan termasuk peningkatan
produktivitas, peningkatan kualitas dan pengurangan biaya. Faktor-faktor berikut ini harus
dipertimbangkan secara matang untuk memilih bahan perkakas potong :
1. Tipe dari material yang akan dimesin (tipe ferrous atau non-ferrous) PIlih tingkat C5 – C8 untuk material baja Pilih tingkat C1 – C4 untuk besi tuang, logam non ferro, dan material non-metallic
2. Tipe pemesinan: Roughing General purpose Finishing Precision boring dan fine finishing
C1 untuk material bukan baja C5 untuk material baja C2 untuk material bukan baja C6 untuk material baja C3 untuk material bukan baja C7 untuk material baja C4 untuk material bukan baja C8 untuk material baja
49
Gambar 5.1 Kecepatan Potong terhadap Material Pahat untuk
5.4 Perkakas untuk Milling
Sisem peralatan yang biasa dipakai untuk proses permesinan terdiri dari 4
komponen utama : automatic tool changer, toolholders, adaptors dan cutting tools
(perkakas-perkakas pemotongan). Setiap sistim perkakas untuk mesin CNC harus
memenuhi 3 syarat :
- Mampu menyimpan perkakas yang bermacam-macm
- Penggantian perkakas secara otomatis untuk mempersingkat waktu
- penggantian perkakas.
5.4.1 Automatic Tool Changer
Automatic Tool Changer (ATC) merupakan fasilitas untuk mengganti perkakas
potong secara baik, di dalam maupun di luar poros mesin. Perkakas disimpan di dalam
Automatic Magazine dimana merupakan tempat penyimpanan berbagai bagian dari
perkakas mesin. Perkakas dapat dipilih dan diganti dengan kontrol dari program.Gambar
5.2 menunjukkan mesin dengan penggerak rantai dengan automatic tool changer.
50
Gambar 5.2 Automatic Tool Changer tipe rantai
5.4.2 Toolholders Toolholders dipakai sebagai fasilitas untuk pemegang dan mengganti jarak dari
perkakas pemotong dari dalam dan luar dari poros secara otomatis. Toolholders terdiri
dari lima komponen dasar :
1. Tapered shank
2. Flange
3. Retention krob
4. Opposed slots
5. Adaptor
Gambar 5.3 Toolholder
5.4.2.1 Tapered shank
Tapered shank dengan toolholders ke poros. Standars ANSI menjelaskan 6
ukuran taper shank dasar termasuk #30, #35, #40, #45, #50, dan #60. Mesin yang lebih
besar menggunakan toolholders yang meiliki jumlah shank taper lebih banyak. Taper dari
shank dibuat sampai 3,5 in/ft (atau dengan ratio 7:24).
Taper Shank No. Type of Machine
#60 #50 #40 #30
Mesin sangat besar Mesin ukuran sedang (20 s/d 50 HP) Mesin ukuran kecil Mesin ukuran sangat kecil
51
5.4.2.2 Type flens
Flens memungkinkan toolholder untuk dicengkram oleh cengkeram perkakas atau
poros mesin. Ada 2 jenis yang biasa digunakan yaitu type V – flens dan BT – flens. V-
flens biasa disebut sebagai caterpilar V-flens. Mereka menggunakan ulir dengan ukuran
inchi untuk tombol resensi yang dipakai untuk memegang perkakas pemotong dengan
ukuran inchi BT-flens mempunyai ulir metris dengan tombol resensi tetapi adaptor dapat
dirancang untuk mengakomodasi perkakas pemotong dengan ukuran inchi yang
bermacam-macam. BT flens holders banyak dipakai dimesin buatan Jepang dan Eropa.
Gambar 5.4 V-flange dan BT
Gambar 5.5 Retention knob
5.4.2.3 Retention knob (Tombol Resensi)
Tombol resensi memungkinkan batang pengunci poros untuk menarik toolholders
secara halus ke poros & melepaskan toolholder secara otomatis tombol resensi dibuat
dengan berbagai ukuran dan jenis. Mereka tidak harus digantikan. Pemakaian tombol
resensi dikhususkan untuk manufaktur perkakas pemesinan. Lihat gambar 2.5.
5.4.2.4 Adaptor
Adaptor dirancang dengan berbagai cinfigurasi untuk mengakomodasi jenis dan
ukuran perkakas pemotongan yang berlainan. Toolholder biasa diberi nama sesuai
dengan tipe adaptor. Yang biasa menggunakan adaptor : end mill holders, face mill
holders, top holders, collet holders, boring bor holders, morse laper holders, jacob loper
holders dan straight shank holders.
5.5 Sistem Perkakas untuk Turning
Sistem perkakas untuk turning terdiri dari 6 komponen dasar :
1. Turret head
2. Mounting blocks
3. Mounting plates
4. Tool holders
52
5. Sleeves and sockets
6. Inserts or cutting tools
Gambar 5.6 Sistem Perkakas untuk Mesin Milling
53
Gambar 5.7 Sistem Perkakas untuk Mesin Bubut
54
Mesin perkakas menyediakan 6 samapi 12 sistem peralatan yang dapat dinomori
secara otomatis oleh kontrol. Tergantung dari jenis perkakas pemotongan digunakan
dudukan pelat/dudukan blok. Dibutuhkan untuk menyambungkan perkakas pemotong ke
mesin perkakas. Umumnya, perkakas untuk OD turning dan operasi facing menggunakan
dudukan pelat perkakas untuk mengebor menggunakan dudukan blok. Biasanya lengan
atu socket dibutuhkan untuk memungkinkan ukuran perkakas virus yang berbeda.
Gambar menunjukkan 12 stasion turret head dengan berbagai perkakas-perkakas
pemotongan. Beberapa pusat turning memberi 3 sumbu kontrol secara simultah (X, Z dan
orientasi poros angular). Sumbu poros dikombinasikan dengan rotasi perkakas yang
memungkinkan mesin untuk membubut, mengebor, menggurdi, milling, ngetop dan
ngeream. Lembaran kerja dengan berbagai arah dalam penyetelan satu mesin.
Pusat sumbu bubut memiliki 3 sumbu kontrol yang secara simultan, dimana
memungkinkan mesin untuk merotasi perkakas dan sering diferensikan untuk milling dan
bubut.
Gambar 5.8 12-station Turred Head Gambar 5.9 Turred pada Mill Turn
5.6 Identifikasi insert dan seleksi
Insert yang bisa diberi indeks digunakan secara luas pada mesin-mesin CNC.
Mereka dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan standar (gambar 5.10). Standar
ANSI menyediakan sebuah sistem identifikasi untuk menggambarkan ciri-ciri dari insert
identifikasi tersebut terdiri lebih dari 10 kode simbol. Setiap kode mendefinisikan sebuah
ciri-ciri dari insert (gambar 5.11). 7 simbol yang pertama adalah bersifat
55
Gambar 5. 11 Sistem indentifikasi Pahat sisipan
56
perintah, 2 simbol berikut adalah fakultasi (boleh memilih), dan simbol yang terakhir
adalah untuk penggunaan pengusaha pabrik. Standar ISO secara mendasar mengikuti
standard ANSI, kembali ditetapkan dalam milimeter.
Gambar 5.10 Macam-macam Bentuk Pahat Sisipan
5.6.1 Pemilihan insert
Berbagai macam faktor harus dipertimbangkan dengan hati-hati dalam pemilihan
spesifikasi aplikasi. Faktor yang mempengaruhi antara lain bentuk insert, ukuran insert,
dan pemutus tatal (chip).
5.6.1.1 Bentuk insert
Bentuk Insert dibuat dari berbagai bentuk, mempengaruhi kekuatan insert, sudut insert,
jumlah maksimum dari sudut potong yang tersedia, konsumsi daya, keserbagunanya.
Makin besar sudut insert, makin kuat insert tersebut. Sebuah round insert adalah yang
terkuat, dimana 35o diamond insert dalah jenis yang paling lemah.
Insert dengan sisi yang lebih banyak menyediakan jumlah sudut potong yang lebih
banyak pula. Sebuah bentuk insert diagonal memiliki 6 sudut potong, dimana sebuah
bentuk triangle hanya dilengkapi 3 sudut. Sudut potong dari insert tersebut dengan zero
cleance adalah dua kali dari sudut non zero clearance. Zero clearance meiliki insert
triangle, misalnya punya 6 kemungkinan sudut.
Macam-macam insert yang sering digunakan dalam aplikasi termasuk :
80o diamond shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing
55o diamond shape = untuk turning OD, profiling dan baring ID
35o diamond shape = untuk proflig OD, profling ID
60o shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing
Road shape = untuk turning OD, baring ID
5.6.1.2 Dimensi pahat sisipan
Tiga dimensi yang digunakan untuk menggantikan ukuran insert adalah inscribed
Circle (IC), Thichiness (T) dan Nose Radius (R).
57
a. bentuk triangle b. bentuk 80o diamond
Gambar 5.12 Dimensi Pahat Sisipan
pemilihan yang digunakan. Aturan pada kedalam maksimum pematangan yang
digunakan. Aturan pemotongannya adalah bahwa pengambilan sudut potong maksimum
ialah satu setengah kali panjang sudut insert bundar dan persegi seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 5.13 panjang sudut potong dari insert yang biasanya digunakan bisa
dihitung dengan rumus yang diberikan di tabel 5.7.
Gambar 5.13 Dimensi IC dan Panjang Tepi Potong
Tabel 5.7. Panjang sudut potong dari berbagai macam bentuk insert.
Bentuk Sisipan Panjang Tepi Potong
Square L = IC
Round L = IC
Triangle L = 1,732 IC
80O diamond L = 1,015 IC
55O diamond L = 1,221 IC
35O diamond L = 1,744 IC
58
5.6.1.3 Ketebalan pahat sisipan
Faktor-faktor yang mempengaruhi ketebalan pemilihan pahat sisipan adalah
kesepatan pemakaian dan pengambilan sudut potong. Nomograph yang ditujukan di
Gambar 5.14 menyediakan suatu pentunjuk referensi untuk pemilihan ketebalan insert
untuk menemukan kekuatan/tegangan yang dibutuhkan. untuk menggunakan garfik
numerik ini, hubungkan satu garis diantara kecepatan pemakaian yang dipilih dan
pengambilan sudut potong maksimum yang akurat. Garis ini menghubungkan garis
ketebalan inserts yang teratur. Dua skala yang diberikan pada garis ketebalan inserts,
satu untuk pemotongan biasa dan ynag lainnya untuk pemotongan bessela.
Gambar 5.14 Nomograp Feed terhadap Ketebalan Pahat Sisipan
5.6.2 Daerah nose radius pahat sisipan
Pemilihan daerah insert nose untuk suatu operasi pasti ditentukan oleh dua faktor,
kecepatan pemakaian dan permukaan akhir yang dibutuhkan permukaan akhri (atau
kekasaran) biasanya dilukiskan/digambarkan pada harga aritmethic average (AA) atau
harga root mean square (RMS) figure 2.15 menyediakan sebuah nomograph untuk
pemilihan daerah insert nose teratur yang berdasarkan pemakaian yang diberikan dan
permukaan akhir yang dibutuhkan baik dalam harga AA atau RMS.
Ikuti langkah-langkah berikut untuk memilih daerah nose dengan menggunakan
nomograph :
1. tempatkan permukaan akhir yang diperlukan (AA atau RMS) pada garis vertikal.
2. Ikuti garis horisontal yang menghubungkan permukaan akhir yang dibutuhkan ke titik
diamond garis tersebut berhubungan dengan garis diagonal yang menggambarkan
kecepatan pemakaian.
59
3. Proyeksikan sebuah garis dari titik ini ke bagian bawah menuju skala daerah nose.
4. Jika garis ini jatuh diantara dua harga/nilai, pilih harga yang lebih besar.
5. Jika tidak tersedia daerah nose yang menghasilkan permukaan akhir yang
dibutuhkan, kurangi kecepatan pemakaian.
Gambar 5.15 Nomograp Surface Finished terhadap Nouse Radius
5.6.3 Pemutus geram
Ikuti dua petunjuk berikut saat memilih pemutus geram (chip breaker) yang teratur :
a. Tidak ada chip breaker yang diperlihatkan uantuk
• Pemotongan bessela
• Turning material getas seperti besi tuang
b. Pemutus geram dibutuhkan untuk turning material yang keras dan berserat
seperti baja, aluminium, dan material non logam.
5.7 Toolholders
Standart ANSI untuk sistem identifikasi insert diberikan pada figure 2.16 pada
halamn berikut sistem identifikasi ANSI menggambarkan ciri berikut dari sebuah insert
toolholders.
1. Clamping method
2. Insert shape
3. Holder style
4. Rake angle
5. Hand of tool
60
6. Shank size
7. Insert IC size
8. Qualified condotion
Sebuah insert toolholders didesain secara specifik untuk memeriksa hanya satu
bentuk dan satu ukuran insert, maka adalah penting untuk memilih toolholders insert yang
tepat untuk pekerjaan tertentu. Ada 5 faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan
insert toolholders yaitu :
1. holder style
2. insert shape dan size
3. rake angle
4. shank size
5. hand of tool
Lead angle mementukan jenis dari insert toolholders. Lead angle juga mengacu
pada sisi sudut potong. Hal ini tersebut dibentuk antara sudut sisi potong dan satu dari
sumbu prinsip/dasar (figure 5.16) 3 jenis lead angle adalah negatif lead, zero lead angle
dan positif lead angle (figure 5.17).
Gambar 5.16 Difinisi dari Lead Angles
Gambar 5.17. Tiga tipe dari Lead Angles
61
Gambar 5.18 Sistem Indentifikasi Holder dengan Pahat Sisipan
62
Sudut lain yang penting untuk dipertimbangkan dalam pemilihan tipe
toolholder adalah sudut profil. Sudut profile adalah sudut slope maksimum dimana
kombinasi insert dan toolholder bisa menghasilkan profilling (figure 2.19). Suatu
sudut profile bisa dihitung :
Profil angle = 90o + lead angle – insert angle
Dalam praktek, profil sudut maksimum diproduksi paling sedikit 2o lebih kecil
daripada sudut profil yang diperhitungkan.
Gambar 5.19 Pemegang dan Pahat Sisipan untuk Bubut Profil
5.8 Sistem Indentifikasi Boring Bar
Sebuah sistem identifikasi boring bar sebenarnya sama dengan toolholders
biasa perbedaan utama adalah bahwa kode komposisi bahkan pada permulaan
kode identifikasi. Komposisi bar mengindikasikan bahwa material berada pada
boring bar. Dua material boring bar umum adalah baja/steel (s) dan karbon/casbide
(C) posisi yang keenam dan ketujuh menerangkan batang dengan bagian
melintang untuk toolholders biasa, dan mereka digunakan untuk menumpukkan
diameter bar untuk boring bars.
Pemilihan dari batang penyebar untuk aplikasi spesifik tergantung pada 7
faktor berikut :
1. Bar composition
2. Boring bar style
3. Minimum bore diameter
4. Bar diameter
5. Insert shape and size
6. Hand type
7. Rake angle
Tabel 6.1. pada dua halaman berikut menyajikan daftar kombinasi toolholders styles
dan insert yang biasa digunakan di industri. Juga termasuk aplikasi khas mereka.
63
BAB 6. PARAMETER PEMESINAN
Tujuan :
1. Memilih parameter permesinan untuk beraneka ragam proses permesinan.
2. Menyediakan petunjuk-petunjuk yang berguna untuk berbagai proses permesinan.
Tiga variabel yang menyatakan efisiensi dari proses permesinan adalah kecepatan
pemotongan, kecepatan pemakanan, dan kedalaman potong. Ketiga variabel di atas
dikenal sebagai parameter permesinan. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam
memilih parameter pemesinan :
• Kapasitas pengoperasian mesin pemotong
• Kemampuan dan kekuatan dari spindel mesin
• Kemampuan mesin terhadap material
• Keuletan/keelastisitas dari bahan-bahan
6.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Spindel
Kecepatan potong atau dikenal juga kecepatan permukaan adalah kecepatan
pada ujung benda yang melewati permukaan pada benda kerja. Kecepatan potong dapat
dinyatakan dalam dua rumus berikut :
Gambar 6.1 Drilling Gambar 6.2 Milling
metrik)sataun dalam (MPM1000
..
inch)satuan dalam (FPM12
..
NDCS
NDCS
π
π
=
=
dimana
CS = kecepatan potong pada permukaan bidang kerja, feet/minute
(fpm) atau meter/minute (mpm).
64
D = diameter dari benda kerja, dipakai juga pada diameter alat kerja
dan benda kerja, dalam inch/mm
N = putaran (rpm)
Dalam proses penggurdian (gambar 6.1) dan freis (gambar 6.2), diameter dari
yang berputar dapat disebut diameter pemotong. Dalam proses pembubutan, diameter
tersebut mereprestasikan diameter luar dari benda kerja.
Kecepatan potong permukaan pada material adalah proses permesinan yang
menghasilkan dan secara normal didapat pada buku dan permesinan atau didapat pula
dari pengalaman. Dapat menggunakan nilai kecepatan potong permukaan untuk mencari
pecepatan spindle dengan menggunakan dua rumus berikut :
metrik)satuan (dalam..1000
inch)satun (dalam..12
DCSN
DCSN
π
π
=
=
dimana
N = kecepatan putaran dalam rpm
Gambar 6.5. Seleksi penunjuk pemasangan holder
6.2 Kecepatan Pemakanan
Pemakanan adalah perpindahan mesin pemotong yang terjadi pada arah
pemotong. Sedangkan kecepatan pemakanan adalah kecepatan pemakanan yang secara
normal dispesifikasikan oleh tiga unit berikut :
• Pemakanan per-mata pada roda gigi
• Pemakanan per-satu putaran
• Penakanan per-satu menit
Kecepatan pemakanan dianjurkan oleh buku referensi atau manufaktur alat-alat
potong yang secara normal diberikan dalam pemakanan per-mata gigi. Bagaimanapun,
pemakanan telah diprogram di dalam unit-unit dari pemakanan per-satu
putaran/pemakanan per-satu menit.
65
Tabel 6.1 Pemilihan Pemegang Pahat Sisipan
Pola operasi Ilustrasi pemegang Corak pemegang
Bentuk sisipan Applikasi
L --5O
C
80O diamond
• OD Turning • Facing
J
--3O
D
55O diamond
• OD Turning • Profilling with a max
of 30O profile angle
J
--3O
V
35O diamond
• OD Turning Profilling with a max of 50O profile angle
T
V
35O diamond
• Turning and under
cutting
F --0O
T
60O
• Facing with square
shoulder cutting
N
R
round
• Profiling
J
--3O
T
60O
• OD turning with
square shoulder cutting
D 45O
T
90O Square
• OD turning facing
G 0O
R
round
• OD turning facing
L 5O
C
80O diamond
• Straight surface and
boring profiles positive
66
Tabel 6.1 (Lanjutan)
Pola operasi Ilustrasi pemegang Corak pemegang
Bentuk sisipan Applikasi
L --5O
C
80O diamond
• OD Turning • Facing
J
--3O
D
55O diamond
• Boring internal
profiles with the max profile angle of 30O
J
--3O
V
35O diamond
• Boring internal
profiles with the max profile angle of 50O
L
--5O
V
35O diamond
• Back boring internal
profile
Vertical
Threading insert
• External threads
cutting
Horizontal
Threading insert
• Internal threads
cutting
Vertical
Grooving insert
• External grooves
cutting
Horizontal
Grooving insert
• Internal grooves
cutting
Rumus berikut digunakan untuk kecepatan pemakanan dari pemakanan per-mata
gigi menuju per-satu putaran per-satu menit :
ff =ftp . T
fm = ff . N
fm = ft . T . N
Dimana:
ftp = pemakanan per-satu putaran (unit : IPR atau MMPR)
67
ft = pemakanan per-gigi (unit : IPT atau MMPR)
fm = pemakanan per-menit (unit : IPM atau MMPR)
T = jumlah gigi (atau flute) dari pemotong
N = RPM
6.3 Kedalaman Pemotongan
Kedalaman pemotongan adalah jarak masuk dari pemotong ke benda kerja dan
diukur pada arah tegak lurus terhadap arah gerak pemotong. Kedalaman pemotongan
dapat dibedakan menjadi dua: kemampuan daya spindel dan kekakuan dari perkakas
mesin.
6.4 Kecepatan Pelepasan Material
Kecepatan pelepasan material (material removal rate) dihitung dalam perpindahan
material per-satu waktu dinyatakan secara normal pada kubik inch per-menit atau kubik
mm per-menit. Rumus-rumus yang digunakan untuk menghitung material romoval rate
sebagai berikut:
6.4.1 Untuk gurdi
4... 2 NfDMRR rπ
=
dimana
MRR = nilai pemotongan material
D = diameter bor
Fr = kecepatan pemotongan
N = kecepatan spindle, rpm
6.4.2 Untuk freis
MRR = W . H . fm
dimana
W = lebar pemotongan
H = kedalaman pemotongan
Fm = kecepatan pemakan, inch/menit
6.4.3 Untuk bubut
4.)...( 22 NfdDMRR rπ
=
dimana:
68
D = diameter luar benda kerja
d = diameter setelah pemotongan
fr = kecepatan pemakanan (IPR)
N = putaran per menit
6.5 Persyaratan Kekuatan
Penting untuk diketahui persyaratan kekuatan yang dibutuhkan pada mesin kerja
di dalam proses permesinan terhadap benda kerja. Persyaratan yang dibutuhkan pada
proses permesinan tidak dapat melebihi/melampaui dari nilai kekuatan pada jarum mesin.
Konsepnya adalah untuk menghitung kekuatan yang dibutuhkan untuk memproses suatu
benda kerja. Besar kekuatan yang dibutuhkan untuk memotong satu kubik inch per menit
dari material tertentu disebut Unit Horsepower (UPH). Hal di atas dinyatakan secara
eksperiman dan dikembangkan untuk kebutuhan praktis. Daya kuda yang dikehendaki
dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:
HP = UPH . MRR . C
dimana:
HP = daya kuda yang dikehendaki pemotong
UHP = unit daya kuda
MRR = nilai pemotong material
C = faktor koreksi pemakanan
Tabel 6.2 dan 6.3 menerangkan daya kuda untuk variasi penggurdian material.
Tabel 6.4 dan 6.5 di halaman berikut memberi keterangan daya kuda untuk freis, dan
operasi pembubutan.
Tabel 6.2. Daya kuda yang dikehendaki untuk penggurdian baja AISI 1112 Drill
Size (in) Feed, ipr
0,001 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,013 0,016 0,020 0,025 0,030
1/8 1,63 1,63 1,22 1,22 -- -- -- -- -- -- --
¼ 1,43 1,32 1,17 1,02 0,94 0,86 -- -- -- -- --
3/8 1,40 1,22 1,09 1,02 0,91 0,85 -- -- -- -- --
½ 1,38 1,07 1,03 0,98 0,86 0,83 0,78 0,75 0,71 -- --
¾ 1,36 1,13 1,02 0,94 0,90 0,86 0,78 0,74 0,70 -- --
1 1,27 1,08 0,99 0,89 0,83 0,82 0,74 0,72 0,70 0,66 --
1¼ 1,22 1,06 0,92 0,87 0,80 0,77 0,72 0,69 0,65 0,62 --
1½ 1,24 1,02 0,88 0,83 0,78 0,74 0,70 0,67 0,62 0,59 --
1¾ 1,25 1,04 0,85 0,83 0,78 0,71 0,70 0,65 0,62 0,58 --
2 1,18 0,99 0,88 0,80 0,76 0,70 0,66 0,64 0,61 0,57 0,55
2½ -- -- -- -- 0,71 0,67 0,63 0,61 0,54 0,56 0,53
3 -- -- -- -- -- -- -- 0,61 0,57 0,52 0,52
69
Tabel 6.3. Pendekatan Faktor Perubah untuk Daya Kuda yang Dikehendaki untuk Menggurdi Material Lain.
Material Faktor
AISI 1020 1,6 AISI 1035 1,3 1,99% C Tool Steel 1,7 AISI 3150 1,6 Gray cast iron 0,5 Molleable Iron 0,6 Stainless steel
AISI 416 free-machining martensitic 1,2 AISI 303 free-machining autenitic 1,6 AISI 304 austenitic 1,8 17-7 Pit precipitation- hardened austentic 2,0
4340 steel heat-trated To 240.000 – 260.00 psi 2,3
Tabel 6.4. Unit daya kuda untuk freis
Material UHP Material UHP Magnesium Aluminium Copper Brass Bronze Molleable iron Cast iron
Ferrite Pearlitic Chilled
Steel Up to 150 BHN 300 BHN 400BHN 500 BHN
0,25 0,25 0,50 0,40 0,50 1,00
0,70 1,00 0,70
1,40 1,70 2,00 2,50
Stainless Free machining Other
Titanium Under 100.000 psi 100.000 – 135.000 psi 135.000 and over
High-tensile alloys 180.000 – 220.000 psi 220.000 – 260.000 psi 260.000 – 300.000 psi
High-temperature alloy Ferritic low alloy Austenitic alloy Nickel-based alloys Cobalt-based alloys
1,00 1,70
1,30 1,70 2,50
2,00 2,50 3,30
1,70 2,00 2,50 2,50
Koreksi pemakanan, faktor C digunakan untuk mengimbangi efek dari daya karena
tingkat pemakanan yang tinggi memerlukan daya lebih sedikit. Gambar 6.6. Menunjukkan
faktor koreksi pemakanan.
Gambar 6.6 Faktor Koreksi Pemakanan
70
Tabel 6.5. Unit Daya Kuda untuk Membubut Berbagai Material
a. Ferrous Metal and Alloys
Material Hardness (BHN)
150 - 175 176 - 200 201 - 250 251 - 300 301 - 350 351 - 400 Unit Horsepower (UHP)
AISI 1010-1025 1030-1055 1060-1095 1112-1120 1314-1340 1330-1350 2015-2115 2315-2335 2340-2350 2512-2515 3115-3130 3160-3450 4130-4345 4615-4820 5120-5150 52100 6115-6140 6145-6195
Plan cast iron Alloy cast iron Molleable cast iron Cast steel
0,58 0,58
0,50 0,42
0,67 0,54
0,50 0,50
0,46 0,46
0,46
0,30 0,30 0,42 0,62
0,67 0,67
0,46 0,67
0,58 0,50 0,58 0,58 0,50 0,46 0,50 0,50 0,58 0,54 0,70 0,33 0,42
0,67
0,80 0,75
0,50 0,75
0,62 0,58 0,67 0,70 0,62 0,58 0,58 0,62 0,67 0,67 0,83 0,42 0,52
0,80
0,96 0,88
0,92
0,75 0,70 0,80 0,83 0,75 0,70 0,70 0,75 0,83 0,83 1,00 0,50
1,00
1,10 0,92 0,83 0,92 1,00 0,87 0,83 0,83 0,87 1,00 1,00 1,20
1,00
1,00 1,00 0,87 1,00 1,30
b. High-temperature Alloys
Material BHN UHP Material BHN UHP Material BHN UHPA286 A286 Chromology Chromology
165 285 200 310
0,82 0,93 0,78 1,18
Hostalloy B Inco 700 Inco 702 M-252 M-252
230 300 230 230 310
1,10 1,12 1,10 1,10 1,20
Ti-150A U-500 4340 4340
340 375 200 340
0,65 1,10 0,78 0,93
c. Nonferrous Metal and Alloys
Material UHP Material UHP Material UHP Brass
Hard Medium Soft Free machining
0,83 0,50 0,33 0,25
Bronze Hard Medium Soft
Copper
0,83 0,50 0,33 0,90
Aluminium Cast Hard
Monel Zinc (die cast)
0,25 0,33 1,00 0,25
Penyesuaian sudut penting seperti di bawah : Jika alat potong dengan sudut utama Mereduksi pemakanan yang sebenarnya dari jumlah dan
penggunaan faktor koreksi untuk pemakanan yang baik
30o
45o
60o
10%
30%
50%
Jika kedalaman pemakanan lebih kecil dari radius ujung.
30%
Efisisensi dari mesin harus dapat dipertimbangkan. Jika kalkulasi daya yang diperlukan
karena daya digunakan untuk mengatasi pergeseran dari mesin.
Rumus untuk perhitungan daya yang digunakan pada motor penggerak spindle
adalah :
EcHpHp .
=
dimana
71
Hp = Daya yang digunakan pada spindle motor
E = Efisiensi mesin
6.6 Face Milling
Perataan permukaan (face milling) biasa digunakan dalam dua situasi.
1. Dimana jumlah materi yang besar harus dipindahkan dalam waktu yang singkat.
2. Permukaan akhir yang baik sangat diperlukan.
6.6.1 Ukuran perkakas potong
• Jika mungkin diameter efektif, yang lebih besar digunakan untuk memperpendek
waktu pemesinan. Semakin besar diameter permukaan rata untuk diolah maka
semakin besar diameter efektif yang digunakan.
• Tinggi perkakas potong menentukan maksimum kedalaman potong. Kedalaman
potong akan lebih kecil dari tinggi pemotong.
6.6.2 Pemilihan lebar pemotongan
Pemilihan lebar pemotongan
ditentukan oleh dua pertimbangan yaitu
umur alat dan efisiensi mesin. Semakin
besar lebar potong, semakin pendek umur
perkakas maka semakin baik efisiensi
mesin. Sudut singgung (engage angle)
adalah sudut antara permukaan terhadap
sudut luar. (Gambar 6.7) sering digunakan
untuk menghubungkan lebar potongan
dengan umur alat.
Gambar 6.7 Engage Angle
Gambar 6.8 Hubungan antara ratio W/D terhadap sudut singgung
72
Gambar 6.8. Memperlihatkan hubungan antara ratio dari W/D terhadap sudut singgung.
Jarak sudut singgung dari 0-180O tergantung pada jumlah lebar pemotongan. Sudut
singgung adalah 180O untuk W/D = 1 Sudut makan adalah 90O untuk W/D = 0,5
Gambar 6.9 Grafik Umur perkakas potong terhadap sudut singgung
Gambar 6.9. Memperlihatkan efek antara sudut singgung terhadap umur alat.Umur alat
berkurang efek antara sudut singgung melebihi 105o. Juga dengan catatan hubungan
antara umur alat dan sudut singgung bervariasi dari satu material terhadap material yang
lain. Mengikuti dua ketentuan yang digunakan untuk menentukan lebar maksimum
potongan dalam milling permukaan.
W = (0,6) D (untuk milling permukaan baja)
W = (0,75) D (untuk milling permukaan besi tuang)
dimana
W = lebar potongan
D = Diameter permukaan yang di-milling
Kedalaman maksimal pemotongan yang paling sering dari operasi milling permukaan
adalah 0,1 inch dan ratio pemakaman adalah kira-kira 0,-1 – 0,1 inch/putaran.
6.7 End Milling
End mills dapat digunakan untuk membentuk lima tipa operasional yaitu :
• Milling loncat/gelombang
• Milling sekeliling bahu
• Milling lobang
• Milling kantong
• Milling permukaan
Tabel 6.6. Operasional End Mills
73
Operation
type
Feature Application Illustration
1. Plunge
milling
Repeatly plunge to predetermined depth
retracts, then advances and plunges
again. The maximum cutting force acts in
the axial (Z) direction where the machine
is strongest
Rapidly remove large
quantity of material
2. Peripheral
shoulder
milling
Uses end mill’s to produce side edges
shoulders or step
The maximum width of
cutter engagement is
3D/4 where D is the
cutter diameter 3. Slot milling Uses cutter’s side edges to produce blind
slot and through slot
To cut various forms of
slots
4. Pocket
milling
Takes a zig zag or spiral out pattern of
cuts in sequence
To produce deep cavity
5. Profile
milling
Take the cutter along a predetermined
counter
To machine part profiles
that consist of a series
of line and arcs
6.7.1 Pemilihan end mills
End mills terdiri dari berbagai bentuk, konfigurasi,jumlah flut (flutes) dan tipe pusat
end mill. End mills tersedia dalam tiga bentuk yaitu:
• end mills padat
• end mills dengan ujung karbid
• end mills dengan pahat sisipan
End mills padat terbuat dari high speed steel (HSS) atau sintered carbide pada kedua
ujung atau salah satu ujung. End mills ujung karbida mempunyai lapisan karbida yang
keras terdapat pada badan perkakas potong yang digunakan untuk membentuk sisi
potong. Dalam aplikasi dengan mesin CNC End mills menggunakan pahat sisipan paling
luas digunakan.
End mills terbuat dari bermacam-macam konfigurasi. Termasuk end mills lurus
untuk maksud aplikasi dengan keperluan umum; end mills permukaan bergelombang
untuk operasi kasar; end mills bola untuk permesinan akhir; cetakan dan permukaan dan
shell end mills untuk menghasilkan lubang yang dalam, bahu atau bentuk profile.
74
Gambar 6.10. Various forms of end mills
End mills mempunyai dua, tiga, empat atau lebih flut yang digunakan untuk
membuang geram. Semakin sedikit jumlah alur berarti semakin besar kantong
pemotongan.
Pusat ujung dari end mills dapat dibedakan manjadi dua tipe yaitu: center cutting
(pemotong pusat) dan center hole. End mills dengan tipe pemotong pusat mempunyai
satu atau dua ujung sisi potong yang diperpanjang sampai melewati pusat dari pemotong,
Gambar 6.11 Tipe Center Cutting Gambar 6.12 Tipe Center Hole
jadi pemotongan tersebut dapat digunakan untuk pemotongan keperluan cepat. Dengan
tipe pusat lubang tidak ada sisa sisi potong, pemotongan samping secara luas dari pusat
potong dimana hal ini tidak dapat digunakan untuk membuat pengerjaan cepat.
6.7.2 Kriteria pemilihan end mills
Kriteria dapat digunakan untuk memilih end mills untuk aplikasi yang sebenarnya.
1. Gunakan end mills dengan sudut helix 30o untuk aplikasi khusus. Gunakan sudut helic
40-45O dan 15o dari sudut aksial helix dari end face untuk pengerjaan pemotongan
yang berat.
2. Gunakan end mills with wave-shaped untuk pengerjaan pemotongan kasar di sisi
samping dan untuk melepasan geram dengan cepat.
3. Pilih end mills dengan jumlah flut yang kecil untuk pemotongan kasar karena
menyediakan ruang pemotongan yang lebih besar. Perkakas dengan jumlah flut yang
banyak digunakan untuk finishing proses
75
4. Memilih perkakas end mill dengan type ujung pemotongan pusat untuk pemotongan
yang terus-menerus. Perkakas dengan lubang dipusat hanya bisa memotong sisi saja.
6.8 Milling dengan End Ball Mills
Sebuah ball end mills, juga dikenal sebagai spherical end mill atau ball nose end
mill, memiliki sebuah ujung yang berbentuk setengan linngkaran. Ball end mills sangat
digunakan dalam proses pengecoran, pencetakan dan benda kerja dengan permukaan
yang komplek di bidang otomotif, kapal terbang dan industri pertahanan.
Diameter efektif adalah faktor utama dalam penghitungan kebutuhan kecepatan
spindel. Diameter efektif didefinisikan sebagai diameter pemotong aktual pada kedalaman
axial pemotongan (lihat gambar 6.13). diameter efektif dipengaruhi oleh dua parameter :
jari-jari dan kedalaman axial potong.
Diameter efektif dapat dihitung dari :
[ ]1222 )(2 HRRDE −−=
dimana :
DE = diameter efektif
R = jari-jari alat
H = kedalaman axial pemotongan
Jari-jari efektif menggantikan jari-jari potong saat menghitung kecepatan potong untuk ball
end milling, sehingga menjadi :
12.. NDCS Eπ
=
dimana :
DE = diameter efektif (in.)
SC = cutting speed (feet/minute)
N = kecepatan rotasi (putaran/minute)
Gambar 6.13 Diameter Efektif
76
Saat sebuah perkakas potong dengan ujung tidak datar, seperti ball end mill,
digunakan untuk permukaan yang memiliki pola yang zigzag, sebuah daerah yang tidak
terpotong terbentuk di antara dua potongan. Tinggi dari potongan yang tidak diinginkan ini
disebut tinggi sisa.
Gambar 6.14 Uncut Region
Tinggi sisa dapat dihitung dari :
[ ]
[ ]1222
1222
)(2
atau
)2/(
C
C
HRRS
SRRH
−−=
−−=
dimana :
Hc = tinggi sisa (in.)
R = Jari-jari alat (in.)
S = Nilai stepover di antara dua jalan pemotongan (in)
6.9 Operasi Drilling
Drilling (gurdi) adalah proses untuk membuat lubang atau membesarkan lubang
yang sudah ada. Drilling yang biasa digunakan meliputi : gurdi, meperbesar lubang dan
memperdalam lubang.
6.9.1 Faktor yang diperhatikan dalam proses gurdi
6.9.1.1 kondisi awal lubang bagian awal lubang bisa memiliki satu dari tiga bentuk ini:
• lubang hasil cor atau lubang hasil pengerasan yang mana dimensi lubang sudah
terbentuk. Lubang ini dapat dibentuk dengan menggunakan ukuran yang benar dari
drill atau sebuah end mill dengan dua flut.
77
• Lubang yang belum digurdi pada lubang yang sudah ada, dengan diameter besar
yang normal, telah digurdi dengan drill yang kecil. Penggurdian akhir terbentuk
dengan menggunakan drill sesuai dengan ukuran yang benar.
• Penggurdian lubang pada bagian yang baru bisa membutuhkan lebih dari satu drill
tergantung pada ukuran, akurasi, dan kekasaran permukaan lubang.
6.9.1.2 Akurasi yang diperlukan dari lubang
Menggunakan gurdi untuk membuat lubang yang lebih besar dengan pusat lubang
yang dipindahkan. Pembesaran lubang dan run-out adalah dua parameter dalam
mengukur akurasi lubang. Saat dibutuhkan keakuratan lubang, dalam hal diameter dan
run-out, adalah anatar + 0,005 in, sebuah titik pusat gurdi dibutuhkan untuk menempatkan
pusal lubang.
6.9.1.3 Ukuran lubang
Diameter lubang mengatur kebutuhan gurdi untuk membuat lubang. Secara
umum, diameter 1 in, digunakan sebagai dimensi kritis. Hanya satu gurdi dibutuhkan
untuk segala ukuran lubang yang lebih kecil dari diameter 1 in. untuk gurdi sebuah lubang
¼ in, misal, membutuhkan dua gurdi, pertama di-gurdi dengan sebuah drill 3/8 in, dan
kemudian peng-gurdi-an akhir dengan drill ¼ in. untuk membuat ukuran akhir.
6.9.1.4 Kedalaman lubang
Hanya satu lintasan gurdi dibutuhkan untuk peng-gurdi-an lubang yang dangkal.
Semakin dalam lubang, peck drilling (gurdi bertahap) digunakan untuk membersihkan
serpihan dan menghindari beban. Peck drilling direkomendasikan saat kedalaman lubang
bertambah besar lebih dari tiga atau empat kali lipat dari diameter gurdi. Kedalaman dari
masing-masing peck berkisar dari ½ sampai 1½ kali diameter gurdi, tergantung dari
formasi serpihan dan sekitar pertemuan kerusakan gurdi.
6.9.2 Keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan
Saat peng-gurdi-an dengan mesin NC, perkakas bergerak dengan cepat ke tingkat
referensi (R) dan kemudian bergerak ke benda kerja sampai mencapai bawah lubang.
Tiga jarak harus ditentukan secara hati-hati untuk mengoptimalkan penggunaan NC :
keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan (gambar 6.15)
78
Gambar 6.15. Jarak Peng-gurdi-an
6.9.2.1 Jarak aman
Jarak aman dihitung dari titik referensi (R) ke permukaan kerja dan harus sedekat
mungkin untuk meningkatkan efisiensi NC. Jarak aman ditentukan oleh kondisi
permukaan dan dihitung berdasarkan :
Ls = 0,15 in. (atau 4 mm) untuk coran rata, dan permukaan mesin
Ls = 0,2 in. (atau 5 mm) untuk permukaan kasar.
6.9.2.2 Jarak tepi gurdi
Titik sudut ditentukan 118o dan 59o di masing-masing sisi dari garis tengah. Jarak
tepi gurdi dihitung berdasarkan :
( )
DL
DL
L
oL
3,0
atau
59tan2
=
=
dimana:
D = diameter drill (in. atau mm)
LL = jarak tepi drill (in. atau mm)
6.9.2.3 Jarak Penekanan
Jarak penekanan adalah toleransi yang mengatur gurdi untuk bergerak ke
kedalaman ekstra untuk melepaskan serpihan geram dihasilkan selama gurdi melakukan
penekanan ke lubang. Secara umum, jarak penekanan sama dengan jarak aman, yaitu:
Ls = 0,15 in. (atau 4 mm) untuk coran rata, dan permukaan mesin
Ls = 0,2 in. (atau 5 mm) untuk permukaan kasar.
Jarak peng-gurdi-an dari lubang yang tersembunyi terdiri dari tiga komponen; jarak aman,
kedalaman diameter penuh, dan kedalaman tepi gurdi (gambar 6.15a).
LDS LLLL ++=
79
dimana:
L = jarak peng-gurdi-an
LS = jarak aman
LD = kedalaman drill pada diameter penuh
LL = kedalaman tepi gurdi
Jarak drilling untuk lubang yang mengalami sesuatu adalah jumlah dari empat komponen
(gambar 6.15b) dan dapat dihitung dengan persamaan:
LPDS LLLLL +++=
dimana:
LD = kedalaman lubang
LL = jarak penekanan
6.10 Operasi Peluasan Lubang
Peluasan lubang (boring) adalah proses permesinan yang presisi untuk
meproduksi lubang bagian dalam dengan melepaskan logam menggunakan perkakas
bermata potong tunggal atau perkakas bermata potong banyak. Penggunaan yang biasa
untuk peluasan lubang termasuk pembesaran atau finishing dari lubang yang sudah ada.
Operasi peluasan lubang dapat dikatagorikan dua tipe, terdiri dari: satu tahapan dan
(gambar 6.16) dan banyak tahapan (gambar 6.17).
Gambar 6.16 Operasi Satu Tingkat Boring
Boring dan Chamfering Boring Bertingkat Dua
Boring Tiga Tingkat dan Champering Spade Drilling and Boring
Gambar 6.17 Operasi Serentak Bertingkat untuk Boring
80
Pemegang perkakas boring dari ukuran dan tipe yang bervariasi. Tipe yang paling
sering adalah pemegang yang bulat dengan satu sisi potong ditempatkan di ujung batang
pemegang untuk melakukan operasi peluasan satu diameter. Rasio dari lebar diameter
batang (L/D) adalah ukuran utama dari kemampuan peluasan terhadap batang
pemegang. Sebagai aturan yang umum, sebuah rasio L/D dari 4-5 akan menjadikan
pemesinan stabil pada kondisi normal peluasan lubang. Chatter (getaran) akan terjadi jika
rasio ini lebih dari 5. Secara nyata, chatter merupakan hasil dari difleksi batang perkakas
potong yang merupakan sumber dari perlawanan gaya potong. Semakin besar
perlawanan gaya potong, semakin besar difleksi hasil. Pada sejumlah aplikasi kritis,
difleksi ini harus dijaga diantara batas yang diizinkan.
6.10.1 Seleksi Feel dan Kedalaman Pemotongan
Seleksi feed dan kedalaman pemotngan tergantung dari faktor berikut ini :
1. Difleksi harus tidak melebihi 0,001 in. (atau 0,02 mm)
2. Gunakan formula,
F = (8.H.R) ½, Untuk menentukan feed untuk kekasaran permukaan yang
dibutuhkan
,
dimana :
H = kekasaran permukaan (in.)
R = jari-jari hidung alat (in.)
F = feed (in./rev
3. Kedalaman pemotongan untuk perluasan lubang kasar berkisar anatar 0,04 – 0,24 in.
(1-6 mm). Gunakan 0,02-0,04 in. (0,5-1 mm) untuk finishing perluasan lubang.
6.11 Operasi Penguliran
Penguliran (tapping) adalah proses yang menggunakan tap untuk membuat ulir
dalam pada lubang yang telah ada dengan menggunakan kombinasi aksial dan gerakan
berputar. Mesin fries CNC menggunakan hand tap, spiral-pointed tap, spiral-fluted tap,
dan metric tap untuk memotong ulir lurus.
6.11.1 Pemilihan tap
Untuk membuat ulir dalam pada mesin CNC digunakan beberapa tipe tap. Tabel
6.8 pada halaman berikut berisi ringkasan beberapa macam tipe tap dan aplikasi.
6.11.2 Pemilihan tap drill
Tap drill (gurdi tap) digunakan untuk membuat uilir dalam yang berdiameter minor.
Persentase dari pasangan ulir, atau tinggi ulir, merupakan faktor penting dalam
81
menentukan ukuran gurdi tap. Gambar 6.18 menunjukkan definisi persentasi tinggi ulir.
Tabel 6.7 berisi ukuran persentase tinggi ulir untuk aplikasi umum dari kelas 1B dan 2B.
Gambar 6.18 Difinisi Persentase Tinggi Ulir
Tabel 6.7. Persentase tinggi ulir untuk berbagai tipe ulir
Ukuran Ulir Tinggi Ulir
#0 to #12
¼ to ½:”
½ to 1”
1 to 2”
53 to 65
64 to 66,5
64 to 67
66 to 71
Perlu dicatat bahwa makin keras material, makin sedikit persentase ulir yang dapat
dihasilkan. Diperlukan pendekatan untuk memperbesar persentase tersebut.
Diameter lubang bor sekrup dapat dihitung secara kasar dengan menggunakan rumus :
D = DM – P
Dimana D = diameter lubang bor sekrup
DM = diameter luar bor sekrup
P = jarak antara ulir
Rumus di bawah ini digunakan untuk menghitung ukuran tap gurdi ketika
persentase tinggi ulir dianggap sebagai :
6.11.2.1 Unified threads :
100..2 QHDD M −=
H = 0,6495 P
P = 1/N
Atau D = DM – 0,01299 x (Q/N)
Dimana D = ukuran diameter tap gurdi ()
DM = diameter luar ulir sekrup
82
H = tinggi ulir
P = jarak antara ulir
Q = persentase tinggi ulir
N = jumlah ulir per in.
Tabel 6.8. Tipe dan Aplikasi Tapping
Tipe bor Hal penting Aplikasi Gambar
Hand Tap 1. Taper Tapa
Mempunyai 8-10
ulir bertepi miring
Untuk membuat ulir pada
lubang yang dalam, menge-
bor menembus lubang.
2. Plug Tap Mempunyai 3-5 ulir
bertepi miring
Mengebor menembus
lubang, merupakan aplikasi
umum pengeboramn
3. Bootoming
Tap
Hanya punya 1 ulir
bertepi miring
Mengebor lubang buntu
sampai batas panjang ulir
cacat diperbolehkan. Untuk
membuat ulir pada lubang
buntu sejauh mungkin di-
gunakan taper atau plug tap.
Spiral Pointed tap Mempunyai alur
spiral di sebelah kiri
pada titik yang men-
dorong chip mele-
wati bor. Lebih ke-
ras dari pada bor
yang konvensional.
Tahanan potong
rendah.
Mengekor lubang pendek
pada baja lunak baja tahan
karat yang chipnya tidak
mudah pecah. Menghasilkan
ketelitian tinggi.
Spiral-flute tap 1. Spiral flute
tap
Mempunyai alur
berpilin sebelah
kanan dengan
sudut pilin berkisar
antara 25o-35o
untuk meningkatkan
aksi pengangkatan
mengeluarkan chip
kembali.
Mengebor lubang buntu
pada chip yang harus di-
keluarkan kembali melalui
ujung lubang.
2. Fast spiral
Flute tap
Sudut pilin 45o-60o
untuk meningkatkan
aksi pengangkatan
mengeluarkan chip
kembali.
Mengebor lubang buntu
yang dalam pada material
untuk mengahasilkan bagian
-bagian chip panjang.
83
6.11.2.2 Metric Threads :
100..2 QHDD M −=
H = 0,6403 P
Atau D = DM – 0,01281 P.Q
6.11.3 Kedalaman Lubang Tap
Kedalaman lubang tap harus cukup agar tap dapat membuat ulir sesuai dengan
kedalaman yang diinginkan. Dalam penguliran lubang, kedalaman lubang tersebut
merupakan jumlah dari empat jarak, yaitu panjang ulir, pengurangan panjang, panjang
ruang sisa, dan panjang ujung gurdi (gambar 6.19).
L = L1 + Ld + Lc + Lt
Lt = 0,3 D
Dimana: L = kedalaman lubang tap
L1 = panjang ulir
Ld = pengurangan panjang
(jarak anatar ulir 1-2)
Lc = panjang ruang sisa
Lt = panjang ujung gurdi
D = diameter tap gurdi
Gambar 6.19 Penampang Hasil Gurdi
6.12 Turning Operation
Pembubutan adalah proses permesinan yang penting untuk membuat profil luar
dan profil dalam dan meratakan permukaan pada mesin bubut. Beberapa faktor penting
dalam operasi pembubutan dibahas dalam bab ini, meliputi pemakanan, kedalaman
pemotongan, kesalahan hasil dari luar pusat pemotong, dan pemutus geram.
6.12.1 Pemilihan pemakanan dan kerataan permukaan
Pemakanan merupakan salah satu faktor penting dalam menentukan efisiensi
permesinan. Pemilihan pemakanan untuk pembubutan terutama dipengaruhi oleh
ketidakrataan permukaan. Rumus teoritis untuk menghitung ketidakrataan tersebut adalah
(gambar 6.20):
H + R – (R2 – (F/2)2)½
Dimana H = ketidakrataan permukaan (in. atau mm)
R = tool nose radius (in. atau mm)
F = pemakanan (in./rev atau mm/rev)
84
Gambar 6.20 Geometri Permukaan Hasil Pemotongan
Persamaan di atas dapat diperluas menjadi :
H2 – 2RH = -F2/4
Jika nilai H sangat kecil, bentuk H2 dapat diabaikan dan persamaannya menjadi
RFH8
2
=
atau F = (8RH)½
Ketidakrataan permukaan dapat diperbaiki dengan mengurangi kecepatan
pemakanan atau memperbesar tool nose radius (R). Disarankan untuk menggunakan R
yang besar untuk mendapatkan kerataan permukaan yang lebih baik dari pada
memperkecil kecepatan pemakanan karena dikhawatirkan geram akan tertimbun pada
ujung sisipan dan menyebabkan kehancuran permukaan sisipan jika digunakan
pemakanan yang terlalu kecil.
6.12.2 Kedalaman pemotongan dan lenturan
Kedalaman pemotongan yang biasa digunakan untuk meratakan semua material
adalah 0,15 ini. (4mm), kecuali untuk baja tahan karat yang menggunakan kedalaman 0,1 in.
Pemotongan yang lebih dalam membutuhkan tenaga pemotongan yang lebih besar.
Tenaga yang melawan pemotongan tersebut menyebabkan pekerjaan pemotongan
menyimpang. Penyimpangan ini menghasilkan chartter (getaran) ketika bendakerja
berputar pada kecepatan yang relatif tinggi. Jika penyimpangan lebih besar dari 0,001 ini.
(atau 0,02 mm), chatter dapat menyebabkan kerataan permukaan tidak tercapai.
6.12.3 Kesalahan hasil dari luar pusat pemotong
Dalam banyak kasus, pada operasi pembubutan lebih disukai bila ujung pemotong
berada tepat di tengah. Diameter bubut lebih besar daripada dimensi pada program jika
diameter ujung pemotong merupakan resultan dapat dihitung dari :
∆X = (X2 + Y2) ½ - X
dimana ∆X = jumlah kesalahan
X = titik program koordinat X
Y = jumlah ordinat pusat
85
Gambar 6.21 Posisi Pahat terhadap Titik Pusat Mesin
6.12.4 Pemutus geram (Chip breaker)
Geram harus dibagi dalam beberapa bagian menjadi kumparan-kumparan kecil
untuk memudahkan pemindahan benda kerja dan pemotong. Ketika bubut merapuhkan
material, seperti besi tuang dan pemotong yang berselang-seling, maka geram secara
otomatis akan pecah atau terbagi menjadi beberapa bagian, jadi pemutus geram tidak
diperlukan. Pemutus geram automatis mempotong geram. Pemutus geram dapat tampil
dalam berbagai bentuk. Gambar 6.22 memperlihatkan prinsip dasar sebuah chip breaker.
Jari-jari teoritis bagian ditentukan oleh dua variabel, yaitu lebar pemutus geram
(W) dan kedalaman pemutus geram (H), dan dihitung menggunakan hubungan antara
dua segitiga yang sama yaitu ABD dan ACB.
ADAB
ABAC
=
Jika AC = 2R, AD = H, dan AB = (H2 + W2) ½
Maka, 2RH = H2 + W2 atau 22
2 HH
WR +=
dimana W = lebar chip breaker
H = kedalaman chip breaker
R = jari-jari bagian chip
Ukuran geram yang aktual dipengaruhi oleh pemakanan yang digunakan dalam
pemotongan. Pemakanan yang besar menyebabkan geram mudah dipecah/dibagi
menjadi beberapa bagian, sedangkan pemakanan yang kecil memberikan efek yang kecil
dalam pemecahan chip.
Gambar 6.22 Pemutus Geram
86
BAB 7. PEMROGRAMAN BUBUT
Banyak proses pemesinan yang dapat dilakukan pada mesin bubut CNC lathe.
Berbagai macam operasi ini meliputi pembubutan kasar (luar dan dalam) pembubutan
finishing (luar dan dalam) facing, turning, profilling, grooving, drilling, boring, threading,
chamfering, cutting off. Tiap operasi memerlukan cutting tool yang sesuai dengan proses
7.1 Sistem koordinat
Kebanyakan part yang akan dimesin dengan bubut CNC adalah simetris terhadap
sumbu Z. Oleh karena itu hanya dibutuhkan setengah dari bagian untuk dibuat. Teknik yang
digunakan untuk membuat dan mengedit geometri bentuk yaitu: Hanya ada dua sumbu (X
dan Z), arah horisontal diwakili dengan sumbu Z dan arah vertikal oleh sumbu X.
Kontrol CNC untuk bubut menggunakan dua sumbu dasar. Sumbu dan arah untuk
dua sumbu bubut digambarkan pada gambar 7.1. Sumbu Z paralel dengan sumbu spindel
sedangkan sumbu X tegak lurus dengan sumbu Z. Arah penunjukan dari sumbu X dan
sumbu Z dapat dilihat pada keterangan berikut.
+Z Eretan memanjang bergerak menjauhi spindel head.
-Z Eretan memanjang bergerak menuju spindel head.
+X Eretan melintang bergerak menjauhi sumbu spindel.
-X Eretan melintang bergerak menuju sumbu spindel.
Gambar 7.1 sistem koordinat dari CNC lathe
7.1.1 Sistem koordinat tangan kiri
Turret diletakkan pada bagian dari garis tengah spindel (Z axis) dilihat pada arah
sumbu spindel dari headstock ke tailstock (gambar 7.1a). bubut CNC kebanyakan
menggunakan sistem koordinat tangan kiri ini.
7.1.2 Sistem koordinat tangan kanan
Turret diletakkan pada bagian kanan dari garis tengah spindel dilihat dari arah
headstock ke tailstock (gambar 7.1 b). CNC lathe desktop banyak menggunakan sistem
koordinat tangan kanan in.
87
7.1.3 Selection of Program Zero (Origin)
Titik awal dari program harus ditentukan lebih dahulu sebelum part geometry
dibuat. Ada dua cara yang dapat dipakai unuk memilih program zero dari kerja bubut yaitu
diletakkan pada permukaan ujung kanan dari part (gambar 7.2a) dan pada permukaan
chuck (gambar 7.2) Pada latihan biasanya digunakan permukaan ujung kanan dari part
sebagai program origin (titik awal program).
Gambar 7.2 Penentuan Program Nol
7.1.4 Dimensi radius dan diameter
Dimensi dari arah X dapat dibedakan menjadi dua cara yaitu berdasarkan dimensi
radius dan diameter. Digunakan awalan X untuk menandakan radius value input dan
huruf D untuk menandakan diameter value input. Tabel 7.1 menunjukkan koordinat value
dari point tertentu dari part yang ditunjukan pada gambar 7.3.
19.3 Dimensi Radius dan Diameter
Tabel 7.1 Dimensi radius dan dimensi
Titik Sumbu X Sumbu Z Radius Diameter 0
A
B
C
D
E
F
0
X0,5
X0,5
X0,75
X0,75
X1,25
X1,25
0
D1,0
D1.0
D1.5
D1.5
D2.5
D2.5
0
0
-1.0
-1.0
-2.0
-2.0
-3.0
7.2 Pemilihan pahat untuk bubut
Perkakas bubut terdiri dari dua komponen: pahat dan pemegang. Secara umum
yang dipakai pada CNC adalah jenis sisipan karbida kecuali mata bor dan mata tap.
Kedua sisipan karbida dan pemegang telah di standarisasi oleh ANSI dan ISO.
Beberapa tipe perkakas bubut:
88
7.2.1 Perkakas pengasaran (roughing)
Pada proses pengasaran diperlukan perkakas yang kuat dan tangguh, karena
pada proses ini perkakas mengalami beban pemotongan yang besar. Perkakas
pengasaran ini terdiri dari dua bagian yaitu:
1. Sisipan :C (80° diamond) shape or D (55° diamond) shape
2. Pemegang : J (-3° lead angle) style or L (-5°lead angle) style
Gambar dibawah menunjukkan bentuknya:
Gambar 7.4 Perkakas Pengasaran
7.2.2 Perkakas pengerjaan akhir (finishing)
Pengerjaan akhir secara umum menggunakan perkakas yang berbeda dengan
perkakas yang digunakan pada saat pengerjaan pengasaran. Perkakas pengerjaan akhir
ini terdiri dari:
1. Sisipan : D (55° diamond) shape or V (35°dimond) shape
2. Pemegang : J (-3° lead angle) style or L (-5° lead angle) style
Gambar dibawah menunjukkan bentuk perkakas pengerjaan akhir:
Gambar 7.5 Perkakas Pengerjaan Akhir
7.2.3 Perkakas peluasan lubang (boring)
Perkakas untuk pengasaran dan pengerjaan akhir pada peluasan lubang sama
dengan yang digunakan proses di atas. Perbedaan hanya pada pemegang pahat sisipan
di klem pada arah sumbu Z, sedangkan pada turning (pembubutan luar) di klem pada
arah sumbu X.
89
Gambar 7.6 Perkakas Peluasan Lubang
7.2.4 Perkakas perataan permukaan (facing)
Pada proses pengerjaan perataan permukaan tidak diperlukan perkakas yang
khusus untuk proses ini. Perkakas untuk pengerjaan pengasaran dan pengerjaan akhir
dapat digunakan untuk proses perataan permukaan.
7.2.5 Perkakas untuk operasi yang lain
Pada pemilihan perkakas potong seperti penguliran (threading),peng-alur-an
(grooving), peng-gurdi-an (drilling), tapping, dan lain-lain. Prinsip dasar perkakas telah
dijelaskan terdahulu. Spesifikasi lain seperti bentuk ulir, ukuran diameter, ukuran alur,
memberikan informasi untuk memilih perkakas potong yang sesuai.
7.3 Tool Hand Type
Indentifikasi perkakas potong sangat diperlukan dalam penentuan perkakas yang
akan digunakan dalam suatu proses pemesinan. Perkakas potong pada bubut dibagi
menjadi tiga jenis: perkakas tangan kanan (right-hand), perkakas netral (neutral), dan
perkakas tangan kiri (left-hand).
Gambar 7.7 Jenis Perkakas
Hal yang membedakan adalah arah potong. Perkakas tangan kanan digunakan
untuk memotong benda ke kanan, perkakas tangan kiri memotong ke kiri (sistim koordinat
mesin adalah sistem koordinat tangan kiri. Contoh seperti pada gambar:
Gambar 7.8 Arah Pemotongan Kordinat Tangan Kiri
90
Perkakas netral dapat memotong pada kedua arah. Pada mesin yang
menggunakan koordinat tangan kanan, maka jenis pahat kebalikan dari yang diatas.
Mesin bubut meja miring (slant-bed) sering menggunakan sistem koordinat tangan kiri
Gambar 7. 9 Arah Pemotongan Kordinat Tangan Kanan
7.4 Difinisi Perkakas
7.4.1 Nomor perkakas dan nomor penggeseran
7.4.1.1 Nomor perkakas (tool number)
Variabel ini digunakan untuk output dari nomor perkakas pada part program.
Sebagai contoh, nomor 5 akan memberikan perintah nomor perkakas T5 pada part
program. Nomor perkakas mewakili posisi perkakas pahat di turret atau tool magasin.
Posisi nomor perkakas adalah dari nomor 6 sampai 24 tergantung dari ukuran mesin dan
jumlah dari turret.
7.4.1.2 Nomor pergeseran (offset number)
Variabel ini meng-ouput sebuah nomor pergeseran perkakas ke part program.
Nomor pergeseran perkakas ini biasa digunakan bersamaan dengan nomor perkakas
dalam bentuk Txxxx. Nomor penggeseran (offset number) dapat berbeda dari nomor
perkakas (tool number) sebagai contoh T0105
Tabel 7.2 Nomor pergeseran
Offset number
Offset value in X axis (OFX)
Offset value in Z axis (OFZ)
Tool nose radius comp. value
(OFR)
Direction of imaginary tool nose (OFT)
01 02
0 0.15
0 0.05
0.032 0.016
1 1
Nomor perkakas (tool number) dan nomor penggeseran (offset number) biasa
menggunakan kode T pada part program. Kode T diikuti dengan empat digit angka, yang
terbagi menjadi dua group, tiap group terdiri dari dua digit angka. Group pertama
mengindikasikan nomor perkakas dan yang kedua adalah nomor penggeseran, seperti
dicontohkan berikut ini:
Contoh: perintah T0101 mengindikasikan bahwa
perkakas yang digunakan pada posisi nomor 01, dan
informasi perkakas disimpan di offset register #01
91
7.4.2 Offset Register Parameters Setting
Perkakas potong dipasang pada posisi yang spesifik di turret (magazine). Tiap
posisi diberi nomor, dan tiap perkakas diidentifikasikan oleh nomor turret. Jika suatu
perintah diberikan pada nomor tersebut maka perkakas akan berpindah ke tempat dimana
siap melakukan pemotongan. Nomor yang kedua berfungsi untuk memberikan informasi
dimensi dan tool feature. Informasi ini disimpan di offset register pada mesin CNC.
Offset register berisikan:
• offset number
• offset value in X axis (OFX)
• offset value in Z axis (OFZ)
• tool nose redius compensation value (OFR)
• direction of imaginary tool nose (OFT)
Gambar 7.7 menggambarkan informasi di atas:Gambar 7.10 Posisi penggeseran
7.4.3 Nose radius
Perkaka untuk bubut (turning) dibuat kecil dengan hidung membulat pada tool tip
untuk menambah kekuatan dari tip, memperpanjang umur pahat, mengurangi konsentrasi
tegangan, membantu mengurangi panas dan menghasilkan permukaan yang halus.
Hidung membulat yang kecil ini sering disebut sebagai hidung pahat dan
radiusnya disebut radius hidung pahat (gambar 7.11). Tool nose radius yang sering
digunakan untuk turning adalah 1/64, 1/32, 3/64 dan 1/16 in.
Gambar 7.11 Hidung Pahat Gambar 7.12 Hidung Pahat Khayalan
Hidung pahat khayalan ini sering digunakan sebagai titik referensi untuk program
toolpath. Hal ini ditentukan sebagai titik pertemuan dari dua garis yang bersinggungan
pada hidung pahat dan sejajar dengan sumbu X dan Z (gambar 7.12). Kegunaan dari
hidung pahat khayalan ini adalah untuk membuat toolpath yang tepat pada taper dan path
yang melingkar tergantung pada orientasi dari vektor pemotongan.Untuk radius hidung
pahat yang sangat kecil maka cutter path error dapat diabaikan.Untuk radius hidung pahat
yang besar maka efek dari cutting path error harus diperhatikan. Kesalahan dari cutting
path error ini dapat dikompensasikan dengan menggunakan TNR compensation
command yang diatur dengan cutter compensation dalam control parameter.
92
7.4.4 Imaginary tool nose
Imaginary tool nose sering kali digunakan sebagai titik reference untuk
programming tool path. Ini ditentukan dari titik perpotongan antara dua buah garis yang
menyinggung tool nose dan paralel pada sumbu X dan Z.Arah dari imaginary tool nose
diindikasikan oleh angka antara 1 - 8, yang tiap nomor mewakili arah tool nose (Fig 7.13).
Arah ini digambarkan oleh tool nose center melalui imaginary tool nose
.
Gambar 7.13 Macam Perkakas Potong
Gambar 7.14 Arah Tool Nose
7.4.5 Orientation (arah dari hidung pahat khayalan)
Tool orientation ditandai dengan nomor dari 1 sampai 8 dengan tiap nomor
mewakili vektor hidung pahat. Vektor ini dipandang dari tengah hidung pahat ke hidung
pahat khayalan. Nomor 1 sampai 4 menandakan vektor dari hidung pahat sebagai yang
pertama, kedua, ketiga dan keempat dari kuadran (gambar 7.15). Pemegang pahat
(toolholders) dipandang dari arah X. Nomor 5 samapi 8 digunakan untuk menentukan
facing tool dalam empat kuadran (gambar 7.16). Facing tools memiliki toolholders yang
paralel terhadap sumbu Z.
Gambar 7.15 Orientasi dari turning tool
Gambar 7.16 Orientasi dari facing too
93
Gambar 7.17 menunjukkan beberapa turning tools yang digunakan dalam the slant
bed lathes yang menggunakan sistem koordinat tangan kiri (left handed coordinate
system). Gambar 7.18 adalah untuk standard bed lathes yang menggunakan sistem
koordinat tangan kanan (right handed coordinate system).
Gambar 7.17 Typical slant bed lathe tools
Gambar 7.18 Standard bed lathe tools
7.4.6 Cutter compensation
Konpensasi perkakas potong i dapat dipilih dari pilihan berikut : Off, kiri atau
kanan. Hasilnya adalah tool nose radius (TNR) compensation command pada part
program. Hubungan antara kedua hal tersebut adalah :
Off → G40 (TNR off)
Left → G41 (TNR left)
Right → G42 (TNR right)
Cutter compensation ini dibutuhkan ketika melakukan proses turning untuk slope
surface atau curved surface. Gambar 7.19 menggambarkan kesalahan posisi pada posisi
turning untuk slope surface dan curved surface tanpa menggunakan TNR compensation
yang benar.
Gambar 7.19 Kesalahan Gerak Potong pada Slope Surfaces and Circular Arcs.
94
Status dari parameter ini tidak akan mempengaruhi toolpath yang ditampilkan
pada layar komputer. Hal ini hanya akan menambah TNR compensation command pada
program. Tool vector dan tool nose radius pada offset registers haruslah ditentukan
secara benar pada CNC control untuk membuat TNR command bekerja dengan baik.
Parameter ini dapat dipilih dari pilihan berikut ini : off, kiri atau kanan. Hal ini
digunakan untuk menentukan sisi mana dari cutter yang di-offset dalam arah dari cutting
contour. Efek pada toolpath dapat dilihat pada gambar 7.20
Gambar 7.20 Gerakan Pahat Potong yang Dikompensasi
Pemilihan yang tepat pada cutter compensation command tergantung atas
dua faktor yaitu operation type dan chaining direction. Tabel 19.3 menampilkan
compensation command untuk banyak kasus.
Tabel 7.3 Kompensasi dan Arah Potong
Jenis pengerjaan Arah pemotongan Perintah
konpensasi Ilustrasi gerakan pahat
OD turning (roughing and finishing)
Dari kanan ke kiri
Kanan
Dari kiri ke kanan
Kiri
Facing
Gerak ke dalam
Kiri
Gerak ke luar
Kanan
I.D Boring
Dari kanan ke kiri
Kiri
Dari kiri ke kanan
Kanan
Drilling
Off
95
7.4.7 Sudut perkakas potong
Parameter ini mengindikasikan sudut dari tool. Sudut ini terbentuk antara ujung
pahat sisipan dan arah pemotongan. Sudut ini ditentukan oleh dua faktor: lead angle dan
insert angle. Definisi, lead angle dapat positif ataupun negatif, insert angle adalah sudut
yang asli dari insert.
Gambar 7.21 Relief Angle
Gambar 7.22 Lead Angle
Rumus yang dipakai untuk menentukan relief angle :
Relief angle = 90° + Lead angle – Insert angle
Contoh: relief angle yang ditunjukkan gambar dibawah ini :
Relief angle = 90 + (-3) – 55 = 32°
Gambar 7.23 Realief Angle 32 deg
Relief angle = 90 + (-5) – 35 = 50°
Gambar 7.4 Realief Angle 50 deg
7.4.8 Machining parameters
7.4.8.1 Kedalaman potong (depth of cut)
Kedalaman potong menentukan dari jumlah pemotongan dari tiap gerak pahat.
Jarak ini diukur dalam arah tegak lurus terhadap arah pemotongan (gambar 7.24).
Arah Z
Arah X
Gambar 7.24 Kedalaman Potong
96
7.4.8.2 Kecepatan potong (cutting speed)
Ketiga perintah NC ini digunakan dalam bubut untuk mengontrol kecepatan spindel:
G50 Ss putaran spindel maksimum in rpm
G96 Ss Kecepatan permukaan konstan in ft/min atau m/min
G97 Ss putaran spindel konstan in rpm
Kecepatan permukaan konstan (constant surface speed) digunakan dalam bubut,
peluasan lubang dan peng-alur-an, sedangkan putaran spindel konstan (constant spindle
speed) digunakan dalam gurdi dan threading. Batas kecepatan maksimum harus
ditentukan ketika Kecepatan permukaan konstan (constant surface speed) digunakan.
Gambar 7.25 menunjukkan bagaimana kedua perintah G50 dan G96 bekerja bersama
untuk menyediakan kontrol kecepatan yang sesuai.
Gambar 7.25 Kontrol kecepatan spindel
7.4.8.3 Jarak pemakanan (feedrate)
Jarak pemakanan yang digunakan dalam bubut biasa dipakai dalam unit mm atau
inchi per-putaran. Dua feedrate dapat ditentukan dari roughing parameter ini, fast feedrate
dan slow feedrate.Feedrate unit dapat diubah-ubah baik dalam bentuk inci per putaran
atau inci per menit.
7.4.8.4 Stock
Parameter stock ini menentukan dimensi material yang akan disisakan pada arah X
dan Z untuk pengerjaan akhir (gambar 7.26). Walaupun nilai negatif dapat juga dipakai tapi
diharapkan hanya nilai positif yang digunakan agar dapat dihasilkan gerakan pahat yang
benar. Pengisian nilai negatif mengakibatkan hasil yang tidak akurat seperti gambar 7.27
Gambar 7.26 Stock pada arah X dan Z
Gambar 7.27 Nilai Negatif untuk stock arah Z
97
7.4.9 Miscellaneous
Tiga miscellaneous parameter: pendingin, nomor program dan urutan nomor
(sequence number).
7.4.9.1 Pendingin
Pendingin (coolant) parameter dapat dipilih dari tiga pilihan berikut yaitu off, flood
atau mist (lihat gambar di bawah ini). Pemilihan dari parameter ini akan berhubungan
dengan perintah kontrol pendinginan pada part program seperti ditunjukkan berikut.
Off → M09
Flood →M08
MIST →M07
7.4.9.2 Nomor program (program number)
Parameter ini dapat menggunakan nomor antara 0 sampai 2.147.483.647 untuk
ditugaskan sebagai nomor program post processor variable. Nomor program ini dapat
dilihat pada keluaran dari part program sebagai identitas.
7.4.9.3 Urutan nomor
Dua parameter, dimulai dari urutan nomor (sequence number) dan incremental
digunakan untuk mengatur urutan nomor pada NC part program.
7.4.10 Pemosisian Perkakas potong
Ada tiga parameter yang dapat digunakan untuk menentukan awalan dan akhiran
dari pola gerakan perkakas dari tiap jalur potong: home position, jalur masuk (entry
vector) dan jalur keluar (retraction vector).
7.4.10.1 Home position
Parameter ini menentukan posisi lanjutan untuk pahat agar bergerak sebelum
kembali ke titik balik referensi. Hal ini dapat juga digunakan sebagai tempat untuk
mengganti pahat.
7.4.10.2 Jalur masuk
Parameter ini menentukan pola gerakan perkakas pahat untuk masuk ke part dari
tiap pemotongan. Hal ini ditentukan oleh dua komponen jalur yaitu komponen X dan
komponen Z. Nilai positif maupun negatif dapat digunakan. Gambar 7.28 menunjukkan
beberapa contoh yang menggunakan jalur pemasukan dalam O.D turning dan I.D. boring.
Kecepatan dari pahat yang bergerak sepanjang jalur pemasukan (entry vector) dapat
diatur pada rapid rate atau feedrate mode.
98
Gambar 7.28 Jalur Masuk
7.4.10.3 Jalur keluar
Parameter ini menentukan bagaimana pahat menarik diri dari part pada akhir dari
tiap jalur pemotongan. Hal ini terdiri dari dua komponen. Beberapa contoh diberikan pada
gambar 7.29. Kecepatan dari pahat yang bergerak sepanjang jalur keluar dapat diatur
pada rapid rate atau feedrate mode.
Gambar 7.29 Jalur Keluar
7.4.11 Rough Module
Rough module membuat sebuah set dari toolpath untuk pengasaran dari part
sampai mendekati profil untuk finishing cut. Modul ini biasa dipakai untuk diameter luar
(O.D) roughing (gambar 7.30a), diameter dalam (i.D) roughing (gambar 7.30b) dan face
roughing (gambar 7.30c).
Gambar 7.30 Roughing toolpaths (courtesy of CNC Software, Inc)
7.4.11.1 Rough spesific parameters
Sebagai tambahan pada common parameter, rough module memiliki tiga parameter
yang unik : Overlap amount = 0.0100
Roughing angle = 0.0000
Fast feedrate = 0.0000
Slow feedrate = 0.0000 inches/rev
99
7.5 Cycle Parameters
Beberapa control bubut CNC menyediakan sebuah grup of canned cycles untuk
membuat gerakan perkakas potong untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir. Kontrol ini
merupakan Fanuc-based dan kontrol lain yang kompatibel. Tujuan utama dari penggunaan
canned cycles adalah untuk memperpendek part program dan waktu pemrograman.Kontrol
berbasis bubut Fanuc terdapat empat pengerjaan kasar (roughing) dan pengerjaan akhir
(finishing) cycles untuk dimasukkan ke dalam part program :
G70 : Finish Cycle
G71 : Roughing turning cycle
G72 : Rough facing cycle
G73 : Contour repeating cycle
7.5.1 Rough turning cycle (G71)
Ini digunakan untuk pengerjaan kasar part menjadi ukuran yang sedikit lebih besar
dari ukuran yang diinginkan sebagai persiapan untuk pengerjaan akhir. Cycle ini
menggunakan satu atau dua blok perintah untuk program G71.
One-block format :
Two-block format :
Gambar 7.31 menunjukkan pola gerakan perkakas potong yang dibuat menggunakan
perintah G71.
7.5.2 Rough facing cycle (G72)
Rough facing cycle G72 memiliki toolpath pattern yang sama dengan G71 kecuali
arah pemotongan utamanya adalah paralel dengan sumbu X seperti gambar 7.32
One-block format : G72 Pp Qq Dd Uu Ww Ff
Two-block format : G72 Ww Rr
G72 Pp Qq Uu Ww Ff
100
Gambar 7.31 Rough turning cycle (G71)
Gambar 7.32 Rough facing cycle (G72)
7.5.3 Contour repeating cycle (G73)
Countour repeating cycle (G73) membuat sebuah cutter paths yang akan bergerak
terus menerus (berulang) bersama dengan part contour selama waktu yang dibutuhkan.
Tiap repeating (pengulangan) path menggerakkan perkakas potong ke finished contour
yang diinginkan seperti gambar 7.33
Pada saat part telah hampir selesai seperti casting atau forging maka roughing cuts
dibutuhkan. Finish module dapat langsung digunakan untuk membuat bentuk akhir
(gambar 7.34).
Gambar 7.33 Countour Repeating Cycle Gambar 7.34 Produk Tuangan
One-block format :
G73 Pp Qq Uu Ww Rr Ff
Rr : jumlah pengulangan kontur
Two-block format :
G73 Ui Wk Rr
G73 Pp Qq Uu Ww Ff
Uu : jarak penarikan pada arah sumbu X
Ww : jarak penarikan pada arah sumbu X
7.5.4 Finish cycle (G70)
Finish cycle dapat dianggap sebagai sebuah single-pass contouring cycle. Hal ini
harus digunakan dengan satu atau dua roughing cycles (G71 atau G72). Perintah G70
101
selalu diprogram setelah roughing cycle.
Perintah ini mengindikasikan bahwa hanya
satu sequence number untuk cycle start box
and cycle ending block dan memiliki format
sebagai berikut:
G70 Pp Qq
Gambar 7.35 Finishing Cycle
7.5.5 Contoh part program G71 dan G70
Buat gerakan perkakas potong pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir dengan
perintah canned cycle untuk memotong part pada gambar 7.36.
Gambar 7.36 Dimensioned Part dan Part Geometry
Menggunakan finish module untuk membuat sebuah part program untuk gerakan
perkakas potong pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir.
102
7.5.6 Groove cycle
Groove cycle digunakan untuk membuat gerakan perkakas potong untuk
memasukkan pekakas potong ke dalam material untuk pengasaran benda kerja.
Hanya ada satu unik parameter yang tersedia untuk groove cycle : arah pemotongan.
Arah pemotongan tegak digunakan dalam stock grooving dan arah pemotngan horizontal
digunakan untuk face grooving (gambar 7.37).
Gambar 7.37 Stock and face grooving
Cara menentukan gerakan perkakas untuk pengaluran. Dua batas, batas dalam dan
batas luar, diperlukan untuk menentukan grooving toolpath. Batas dalam adalah bagian
part contour yang diinginkan untuk dibuat. Batas luar menentukan plunging start position
(posisi pemasukan awal) dan retracting end position (posisi penarikan akhir) dari setiap
plunging cut. Gambar 7.38 menunjukkan beberapa contoh dari OD dan ID grooving.
Gambar 7.38 OD and ID grooving
G74 dan G75 canned cycles dapat digunakan untuk pengaluran dan peng-gurdi-an. G74
canned cycle digunakan untuk ID grooving dan G74 digunakan untuk OD grooving. Dua
canned cycles ini memiliki bentuk sebagai berikut :
One-block format :
Two-block format :
103
7.5.7 Cutting a groove
Gunakan grooving tool (#13) dalam tool library untuk memotong sebuah groove
(gambar 7.39). Grooving tool ini, yang ditunjukkan pada gambar 7.40, memiliki lebar
0.125 “ dengan radius 0.003 “ pada kedua ujungnya.
Gambar 7.39 Geometri Alur Gambar 7.40 Grooving Tool
Membuat grooving toolpath dengan canned cycle command G74.
Gunakan groove geometry dan tool yang digunakan pada contoh terdahulu untuk
membuat perintah gerakan perkakas potong pengaluran.
104
7.5.8 Thread cycle
Thread cycle ini digunakan
untuk membuat gerakan perkakas
potong untuk memotong berbagai
bentuk ulir termasuk pemotongan ulir
luar, ulir dalam dan lain-lain. Tiga
informasi harus ditentukan untuk
menentukan kontur geometri untuk
pemotongan ulir: diameter mayor,
diameter minor dan panjang ulir. Gambar 7.41 Thread cycle
7.5.8.1 Kedalaman ulir (thread depth)
Kedalaman ulir berbeda tergantung dari bentuk ulir, seri ulir dan kelas ulir.
Gunakan buku-buku elemen mesin sebagai referensi untuk mendapatkan ukuran ulir yang
akurat. Rumus yang dgunakan untuk menghitung tinggi ulir dan diameter minor untuk dua
seri ulir, UNC dan UNF dapat dilihat sebagai berikut :
UNC Threads : External threads :
Thread height h = 0.5952 P
Minor diameter d = D – 1.1904 P
dimana: h = thread height
P = thread pitch
D = major diameter
D = minor diameter
Internal threads :
Thread height h = 0.54125 P
Minor diameter d = D – 1.0825 P
UNF Threads : External threads :
Thread height h = 0.599 P
Minor diameter d = D – 1.198 P
Internal threads :
Thread height = 0.54125 P
Minor diameter d = D – 1.0824 P
105
Contoh 1.
Hitunglah thread heght dan minor diameter dari ke tiga UNC thread:
Contoh 2.
Hitunglah thread heght dan minor diameter dari ke tiga UNF thread:
Kedalaman dari ulir adalah setengah dari perbedaan antara diameter mayor dan diameter
minor. Jumlah yang dibutuhkan untuk threading ditentukan oleh tiga faktor yaitu jumlah
pemotongan pertama, jumlah pemotongan akhir dan kedalaman dari ulir.
7.5.8.2 Aceleration length dan deceleration length
Untuk membuat ulir yang akurat, acceleration length dan deceleration length harus
ditambahkan pada awal dan akhir dari threading path (gambar 7.42).
Gambar 7.42 Acceleration Length dan Deceleration Length
Cara menentukan acceleration length dan deceleration length.
Rumus yang dapat digunakan untuk acceleration length (LA) dan deceleration length (LD) :
106
60LNTLD =
LA = - ( 1 + ln a ) x LD
dimana :
L : thread lead (in)
N : spindle speed (RPM)
T : time constant of the servo system
(T = 0.33s, 0.05 s, 0.067 s, 0.1 s with 0.067 s being most common)
a : thread accuracy (a=dL/L)
dL : error in thread lead
ln : natural log
7.5.8.3 Threading cycle type
Ada tiga threading cycle yang biasa digunakan: G32, G92 dan G76. G32 adalah
perintah single-pass threading dan biasa digunakan dengan kode G00 untuk
menyelesaikan threading cycle. Gambar 7.43 memeperlihatkan toolpath dengan G32.
G92 code biasa digunakan sebagai sebuah box threading cycle karena membuat
empat gerakan perkakas potong yang berbentuk kotak (gambar 7.44). G92 digunakan
untuk mengurangi jumlah part program.
Gambar 7.43 Threading Toll Path
Gambar 7.44 Box Threading Cycle
G76 adalah automatic threading cycle. Kode ini membuat beberapa threading
passes untuk pemotongan sebuah ulir. Gambar 7.45 memperlihatkan hal tersebut.
Gambar 7.45 Automatic Threading Cycle
Tidak semua control bubut CNC memiliki Perintah G92 dan G76 threading.
107
Proyek 7
Cutting external thread
Gunakan thread module untuk memotong ulir luar 1-8 UNC seperti dalam gambar
19.85. Threading tool yang digunakan adalah #16 dalam tool library.
Gambar 7.46 Geometri Produk External Threading
108
Proyek 8
Cutting internal thread
Gunakan thread module untuk membuat part program untuk memotong ulir dalam
1/8-12-UNF
Gambar 7.47 Geometri Produk Internal Threading
109
7.5.9 Drill cycle
Drill cycle digunakan untuk membuat perintah canned cycle untuk drilling, boring
dan tapping. Drilling parameter dibagi menjadi lima grup yaitu cycle type, X-coordinate
control, Z-coordinate control, peck drilling parameter dan dwell.
7.5.9.1 Cycle type
Delapan fixed cycle yang tersedia pada bubut CNC termasuk drill, peck drill, chip break,
tap, bore1, bore 2. Tabel berikut berisi tentang featur dan command untuk cycle type ini.
Tabel 7.4 Cycle Type dan Toolpath Pattent
Cycle type G-code Toolpath pattent Application
Drill / counter drill G81 Xx Yy Zz Rr Ff G81 no dwell G82 with dwell
Drilling holes
Peack drill G83 both with/ no dwell
Drilling deep hole
Chip breaker G73 with/no dwell
Drilling deep hole
Tap G84
Tapping internal thread
Bore # 1 G85 – no dwell G89 – with dwell
Feed – in and feed out
Bore # 2 G86 – no/with dwell
Feed – in and feed out
7.5.9.2 Kontrol Koordinat
Dua parameter yang digunakan untuk mengontrol x-coordinate adalah drill
diameter dan X drill position. X drill position parameter digunakan untuk menentukan X-
coordinate value dimana operasi drill dilakukan. Biasanya, drilling dilakukan pada tengah
part yang memiliki X-coordinate 0. Z-coordinate value dibutuhkan dalam penentuan
toolpath pattern dari fixed hole depth (gambar 7.48).
Initial height : Z level dimana tool akan bergerak secara rapid dari suatu posisi ke tengah lubang pada posisi ini
Reference height : Level dimana feed berubah dari rapid menjadi programmed rate.
Hole depth : Z-coordinate nilai dari bawah lubang.
110
Gambar 7.48 Toolpath Pattern dari Fixed Hole Depth
7.6 Proyek
Part yang akan dimesin diperlihatkan pada gambar 7.49. Anggap bahwa bahan
baku memiliki ukuran φ4.0 x 4.05. Part geometry yang digunakan untuk membuat toolpath
diberikan dalam gambar 19.4b.
Gambar 7.49 Geometri Produk 1
Buat sebuah part geometry seperti gambar 7.50a. Part geometry yang digunakan
untuk membuat toolpath digambarkan pada gambar 7.50b. Pada contoh ini kita
menggunakan metode lain untuk membuat contour dari part. Disini digunakan multiple-
line command.
Gambar 19.14 Geometri Produk 2
111
Gambar 19.20a menunjukkan sebuah part dengan lubang dalam (internal bore).
Profil geometri yang digunakan untuk proyek ini digambarkan dalam gambar 19.20b.
Gambar 19.20 Geometri produk 3
112
BAB 8. PEMROGRAMAN MILLING
8.1 Cutter Compensation
Cutter Compensation menempatkan pahat dengan jarak tertentu dari sisi
pola/gambar pada program. Cutter compensation dapat ditentukan dengan Cutter
Diameter Compensation (CDC) atau Cutter Radius Compensation (CRC), yang
diaplikasinya:
1. Memungkinkan pemrogram untuk menyiapkan pahat yang diperlukan dengan
referensi titik koordinat benda kerja secara langsung.
2. Memungkinkan menggunakan pahat yang berbeda-beda diameternya tanpa merubah
program.
3. Mengkompensasi perbedaan ukuran pahat karena aus,perubahan karena diasah,
atau pelapisan pahat.
4. Menyediakan untuk melakukan pemakanan kasar dan finishing (memperhalus) pada
program yang sama dengan cara membedakan jaraknya saja.
Cutter Compensation dapat digunakan pilihan
• Tool left : dioffset ke kiri dari pola program G41 Dd
• Tool right : dioffset ke kanan dari pola program G42 Dd
• Tool off : tanpa offset G40 Dd
Dimana d adalah nomor diameter offset, yang nilai offset tersimpan pada mesin CNC.
Gambar 1.1 Gerakan Perkakas Potong Aktual
Gambar 1.2 Gerakan Perkakas Potong dengan Kompensasi
113
8.2 Tooling Information
Tool Reference, informasi ini terdiri dari: tool number, diameter offset number, length
offset, cutter diameter dan corner radius.
1. Tool Number, mengidikasikan nomor tool yang dipilih, Nomornya menunjukkan
nomor tool. Contoh: nomor 2 adalah untuk perintah T2 M6 pada part program.
2. Diameter Offset, menentukan kode/nomor dimana nilai cutter compensation disimpan
dalam mesin,contoh: angka 25 untuk
kode D25. Parameter ini digunakan
jika cutter compensation di set ke kiri
atau ke kanan.
3. Length Offset, menentukan kode/
nomor dimana harga offset disimpan
pada mesin, contoh: angka 5 untuk
H5. Nilai cutter length offset adalah
jarak antara ujung pahat dengan
reference benda kerja. Gambar 1.3 Jarak antara Ujung Pahat
8.3 Machining Parameter
8.3.1 Difinisi dalam pemrograman
Difinisi yang digunakan sering digunakan dalam pemrograman terdiri dari:
1. Stock allowance, kelonggaran yang diberikan pada waktu proses pengasaran dan
diselanjutkan untuk finihing.
Gambar 1.4 Stock Allowance
2. Feed, digunakan dua tipe pemakanan: feed rate, untuk arah gerak sumbu X Y dan
plunge rate, untuk arah gerak sumbu Z
3. Spindle Speed, menentukan kecepatan putar pada spindel mesin (rpm)
4. Rapid Depth, untuk gerakan cepat tanpa pemotongan arah gerak terhadap sumbu Z,
yang terdiri dari sumbu Z negatif untuk mencapai koordinat yang diinginkan, sumbu Z
positif untuk gerakan setelah pemotongan.
5. Depth cuts, jumlah pemakanan untuk pengasaran dan finishing pada sumbu Z.
114
Gambar 1.5 Rapid Depth
Gambar 1.6 Depth cuts
8.3.2 Coordinate Setting
Kontorl milling CNC menggunakan tiga buah parameter untuk menentukan
koordinat benda kerja dari part program, yaitu home position, tool origin, dan tool plane
8.3.2.1 Home Position
Parameter ini menentukan titik perantara
sebelum pahat kembali ke home mesin, dan fungsi ini
dapat mencegah pahat menabrak benda kerja,
karena gerakan di bagi menjadi dua blok yaitu
mengerakkan sumbu Z dahulu lalu sumbu X dan
sumbu Y. Contoh: untuk koordinat (X1.0 Y1.0 Z2.0)
maka perintahnya menjadi:
G91 G28 Z2.0
G91 G28 X1.0 Y1.0
Gambar 1.7 Titik Refrensi
Perintah ini digunakan pada saat :
1. Pergantian pahat
2. Akhir program
8.3.2.2 Tool Origin
Pada kontrol mesin terdapat tiga macam penentuan titik referensi atau titik nol-nol:
1. Sistem koordinat yang secara otomatis di set oleh sistem
2. Sistem koordinat yang ditentukan sesuai dengan geometeri benda
3. Tool origin, menentukan titik koordinat baru sesuai letak perkakas
8.3.2.3 Tool Plane
Digunakan untuk memilih bidang kerja yang akan dikerjakan, terdapat tiga macam
yaitu X-Y plane, Z-X plane, Y-Z plane yang sama dengan program G17, G18, G19 pada
program NC.
115
Gambar 1.8 Work Plane
8.3.3 Toolpath
Menentukan jumlah nilai pengasaran dan penghalusan. Penentuan spasi pada
pengasaran ditentukan dari ukuran diameter pahat, yang biasa adalah 60% sampai
dengan 70% dari diameter pahat. Jumlah pengasaran ditentukan dengan cara membagi
antara material yang akan dibuang dengan spasi atau jarak pengasaran.
Contohnya jika material yang akan dibuang adalah 1,25” dan spasi pengasaran adalah
0,7” (asumsi diameter pahat yang dipakai adalah 1” ), maka jumlah pengasaran adalah
1,25 / 0,7 = 2. Gambar dibawah ini akan menerangkan contoh diatas,
Number of roughing cuts = 2
Roughing cut spacing = 0,25
Number of finish passes = 2
Finishing passes spacing = 0,05
Gambar 1.9 Toolpath
Contoh:
Kedalaman pemotongan arah sumbu Z adalah 1”, material yang dipakai adalah besi cor
dengan ukuran lebih ¼ “ dari ukuran gambar ke tiap sumbunya.
Gambar 1.10 Geometri Produk 1
0 100
N5 G90 G80 G40 G0
N10 T1 M6
N15 G54 G0 X-6.975 Y-2
N20 S1500M3
N25 G43 H1 Z.5 M08
N30 G1 Z-.35 F20.0
N35 X-6.475 F15.0
N40 G3 X-5.475 Y-1. R1.
N45 G1 Y0.
N975 G2 X-2.625 Y-.25 R.375
N980 G1 Y-1.
N985 G2 X-3. Y-1.375 R.375
N990 G1 X-5.
N995 G2 X-5.375 Y-1. R.375
N1000 G3 X-6.375 Y0.R1.
N1005 G1 X-6.875
N1010 G0 Z.5 F0.0
N1015 G91 G28 Z0 M5 M09
N1020 G28 X0. Y0.
N1025 M30
%
116
Latihan
Material hanya memerlukan finishing saja.
Kedalaman pemotongan terhadap sumbu Z
adalah 0,5 “
Gambar 1.11 Geometri Produk 2
Contouring an open profile while changing
Z-depth. Kedalaman pemotongan arah
sumbu Z bervariasi dari A ke B dan E ke F.
Sebuah gerakan “ramping” ditambahkan
pada titik B dan F untuk merubah
kedalaman arah sumbu Z
Gambar 1.12 Geometri Produk 3
8.4 Cutting Methods
8.4.1 Zig-zag
Arah gerakan ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Orientasi ditentukan oleh
roughing angle yang juga menentukan titik awal dari pocketing toolpath . Sudut
pemotongan (cutting angle) diukur dari sumbu X positif dan bernilai positif jika arah CCW
dan negatif jika CW
Gambar 1.13 Gerak Pemotongan Zig-zag
117
Gambar 1.14 Sudur Pemotongan
8.4.2 Metode Spiral
Pemotongan dimulai dari titik tengah pocket dan bergerak memutar keluar disebut
spiral keluar. Sedangkan pemotongan dimulai dari titik terluar pocket dan bergerak
memutar ke dalam disebut spiral masuk.
Gambar 1.15 Metode spiral keluar
Gambar 1.16 Metode spiral Masuk
8.5 Pemesinan
Kegunaan dari parameter ini adalah untuk menentukan parameter NC yang
terpisah pada saat melakukan finishing. Parameter ini digunakan pada saat:
1. Finish cut menggunakan pahat yang berbeda. (finishing dan roughing menggunakan
pahat yang berbeda).
2. Finishing dan roughing menggunakan pahat pahat yang sama tetapi berbeda
feedrate, cutting speed, spindle speed, dan cutter compensation untuk finishing.
Gambar 1.17 Comventional and Climb Milling
118
Gambar 1.18 Arah Gerakan Potong
Latihan (1) rroughing pada permukaan atas benda
kerja,
(2) countering dengan kedalaman 0,25”
(3) Material yang digunakan adalah berbentuk
balok yang tepinya telah dilakukan proses
permesinan, dan ketebalannya adalah
1,00” Gambar 1.19 Geometri Produk 1
Pada latihan ini, (1) rroughing pada
permukaan atas benda kerja, (2) pocketing
internal profile dengan island yang
berbentuk lingkaran yang berada di tengah-
tengah, dan (3) pocket a circular profile.
Material yang digunakan adalah berbentuk
balok yang tepinya telah dilakukan proses
permesinan, dan ketebalannya adalah 1,05”. Gambar 1.20 Geometri Produk 1
119
8.6 Drill Cycle
Drill cycle ini digunakan untuk melakukan proses-proses seperti : drilling, boring,
dan tapping.
8.6.1 Z-depth,
• Initial height : pahat berpindah letak pada titik pusat lubang yang telah ditentukan.
• Reference height : pahat bergerak turun secara cepat
• Z-depth : pahat bergerak turun untuk pengeboran secara absolut atau inkremental.
Gambar 1.21 Drilling Refrence
Nilai Z negatif bila dasar lubang adalah di bawah titik referensie, dan positif bila
dasar lubang di atas titik referensi. Nilai Z dapat dimasukkan secara incremental maupun
absolut, Pada pilihan nilai incremental Z diukur, dan titik yang dipilih ke dasar lubang.
pemilihan nilai absolut Z selalu diukur dari titik nol sumbu Z ke dasar lubang.
Gambar 1.22 Incremental Mode
Gambar 1.23 Absolute Mode
120
8.6.2 Cycle Mode
Tabel 1.1 Jenis-jenis Cycle Mode:
Cycle Type NC Command Example Applications
Drill 1. Dwell = 0
2. Dwell = 0
G81
G82
G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0
G28 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.5 F15.0
Drilling atau counterboring lubang yang
kedalamannya lebih kecil dari tiga kali
diameter cutter.
Peck drill G83 G83 X1.0 Y1.0 Z-3.0 Q.7 R.2 F15.0
Drilling lubang yang
dalam(kedalamannya > 3x diameter
cutter), khususnya bila geram susah
keluar.
Chip break G73 G73 X1.0 Y1.0 Z-3.0 Q.7 R.2 F15.0
Drilling lubang yang
dalam(kedalamannya > 3x diameter
cutter)
Tap G84 G84 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F50.0
Tapping ulir kanan dalam.
Bore #1 1. Dwell = 0
2. Dwell = 0
G85
G89
G85 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0
G89 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0
Boring lubang dengan feed-in dan feed
out.
Bore #2 G86 G86 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0
Boring lubang dengan feed-in, spindle
stop, rapid out.
Proses operasi dari perintah drilling atau boring adalah:
1. Bergerak cepat ke titik pusat lubang dengan nilai Z tertentu.
2. Bergerak cepat arah sumbu Z ke ketinggian referensi.
3. Bergerak meng-gurdi dengan nilai Z tertentu ke dasar lubang.
4. Dwell (jeda) pada lubang pada waktu yang periodik.
5. Menarik ke atas ke dalam titik ketinggian referensi.
Gambar 1.24 Drilling Cycle
121
Untuk meng-gurdi pada lobang yang dalam, terdapat dua metode: Peck drilling dan Chip
break. Kedua perintah ini digunakan jika kedalaman lubang lebih besar dari 3x diameter
cutter.
Gambar 1.25 Peack and Chip Break Drilling
Proses operasi dari peck drilling:
1. Bergerak cepat ke titik pusat lubang dengan harga Z tertentu.
2. Bergerak cepat arah sumbu Z ke ketinggian reference.
3. Bergerak mengebor dengan jarak peck distance.
4. Bergerak cepat menarik bor keluar lubang dengan harga Z tertentu.
5. Bergerak turun cepat ke titik kedalaman terakhir
6. Bergerak mengebor dengan jarak peck distance
7. Mengulang langkah 4-6 sampai kedalaman yang diinginkan.
Contoh Drilling the peck cycle to drill 24
deep holes Kedalaman lubang adalah
1.75”, yang mana lebih besar dari 3x
diameter lubang.
Gambar 1.26 Geometri Produk 1
122
Part program sebuah benda yang
ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Proses permesinannya terdiri dari
contouring dan drilling.
Gambar 1.27 Geometri Produk 2
N106 S2000 M3
N108 G43 H1 Z.5 M08
N110 G1 Z-.5 F7.5
N112 G41 Y6.5 F10.0 D21
N114 X10.5
N116 Y-.5
N118 X-.5
N120 G40
N122 G0 Z.5 F7.5
N124 G91 G28 Z0 M5 M09
N126 G28 X0 Y0
N128 T2 M6
N130 G90 G80 G40 G00
N132 G54 G0 X2. Y3.
N134 S1000 M3
N136 G43 H2 Z1. M08
N138 G98 G81 X2. Y3. Z-1. R.2 F7.5
N140 X8.
N142 G91 G28 Z0 M5 M09
N144 G28 X0 Y0
N146 M30
%
Latihan Drilling and tapping 6 holes. Benda
kerja mempunyai 6 lubang ulir 9/16 –
12 , dengan diameter mata bor adalah
31/64 “.
Gambar 1.28 Geometri Produk 3
Drilling and boring four holes. Pada latihan ini adalah pekerjaan
pengeboran dan penghalusan pada
bekas lubang yang berjumlah empat
buah lubang, dengan diameter bor
adalah ¾” dan boring tool berdiameter
7/8 “. Benda kerja dapat dilihat pada
gambar di bawah ini.
Gambar 1.29 Geometri Produk 4
123
Contoh Proses permesinan yang dilakukan
terdiri dari contouring, drilling, dan
tapping.