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
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
1
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
2
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
3
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 4
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
5
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
6
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.
7
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
8
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 departemendepartemn. •
NC shop management
•
NC part progamming
•
Tool and fixture design
•
Machine maintenance
•
NC machine operation
9
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
10
Tabel 1.1 (Lanjutan) Jabatan
Tanggung jawab
Keahlian yang diperlukan
Pendidikan/Pengalama n
- 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
Part programmer
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 :
11
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
12
•
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
13
•
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
14
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 15
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
1. Dimension a. Primary linier dimension X Y Z
b.
c.
d.
e.
Primary X motion dimensions Primary Y motion dimensions Primary Zmotion dimensions
Secondary linier dimension U V W
Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis
Tertiory linier dimensions P Q R
Third dimension parallel to X axis Third dimension parallel to Y axis Third dimension parallel to Z axis
Primary rotary dimensions A B C
Angular dimension parallel to X axis Angular dimension parallel to Y axis Angular dimension parallel to Z axis
Specialrotary dimensions D E
Illustration
Angular dimension around a special axis or line Angular dimension around a special axis or line
2. Arc center I J K
X dimension for circular arc center Y dimension for circular arc center Zdimension for circular arc center
16
Tabel 1.2. Lanjutan Deskripsi
Address type
Ilustrasi
3. Feed F E D
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)
4. Thread pitches U V W
Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis
P
Thread pitch in the X axis
Q
Thread pitch in the Y axis
R
Thread pitch in the Z axis
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
G00, G01, G02, and G03 G17, G18 and G19 G40, G41 dan G42
(see table 1.4 dan 1.5) G43 – G49 G80 – g89 G20 (G70) and G21 (G71) G90 dan G91 G92, G54 – G59
6. Miscelloneous function MXX a. b. c. d. e.
M00 and M01 M02 and M30 M03, M04 and M05 M06 M07, M08 and M09
Program stop End of program Spindle rotation Tool change Coolant control
A preparotary functions is defined by the address G followed by two digit to specify the control mode of the operation.
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)
7. Other function N
Sequence number of program block
S
Spindle speed function
T
Tool function
17
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 karakterkarakter 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.
Dimension words
Specify coordinates of a tool path
X 10.5 Y4.5 Z-1.0
2.
Arc Center words
Indicate coordinates of an arc center
I3.0 J1.5 or R3.5
3.
Feed words
Specify the feed rate of machining
F15.0
4.
Preparatory words
Specity command modes, the information of the blokck to be executed
G90 G1 G2 G43
5.
Miscellaneous words
Indicated control modes such as program stop, spindel rotation, tool change, coolant, end of program, etc.
M0M3M6M7M30
6.
Spindel words
Specify spindel rotation speed in RPM.
S3000
7.
Tool words
Indicate the tool number to be selected
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 Gkode untuk mesin bubut CNC.
18
Tabel 1.4. G-Codes for Milling Command Group
G-code
Function and command Statement
G00
Rapid traverse G00 Xx Yy Zz
G01
Linier interpolation G01 Xx Yy Zz Ff
G02
Circular interpolation G02 Xx Yy Ii Jj G02 Xx Zz Ii Kk G02 Yy Zz Jj Kk
G03
Circular interpolation G03 Xx Yy Ii Jj G03 Xx Zz Ii Kk G03 Yy Zz Jj Kk
G17
XY-plane selection
G18
ZX-plane selection
G19
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
Tool Motion
Illustration
Plan selection
G41
G42
Cutter diameter conpensation 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
Absolute positioning system G90 Xx Yy Zz
G91
Incremental positioning system G90 Xx Yy Zz
19
Tabel 1.4 (Lanjutan) Command Group Feed unit selection
Work Coordinate Definition
Fixed cycles selection
G-code
Function and command Statement
G94
Feed per-minute system G94 Ft
G95
Feed per revolution system G95 Ff
G92
Absolute zero setting G92 Xx Yy Zz
G54
Work coordinate setting G54 Xx Yy Zz
G80
Fixed cycle cancel
G81 G89
Fixed cycle G99/G98 G8 Xx Yy Zz Rz Ff Qq Pp
Illustration
Tabel 1.5 G-codes for Turning Command Group Tool motion
G-code G00
Function and command Statement
Illustration
Rapid traverse G0 Xx Zz
Linier Interpolation G01 Xx Zz Ff G02 G03
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
Inch unit selection
G21/G71
Metric unit selection
20
Tabel (lanjutan) Command Group Spindle speed control
G50 G96
G97
Feed per minute
G99
Feed per rvolution
G40
Tool nose radius compensation cancel G40 G0/G1 Xx Zz
G41
Tool nose radius compensation left G41 G0/G1 Xx Zz Txxxx
G42
Tool nose radius compensation right G42 G0/G1 Xx Zz Txxxx
Fixed cycles Single cycle
G90 G94
Generate one pass of four toolpath moves
Multi pass cycle
G71 G72
Generate multi pass of four toolpath moves
Tool nose radius compensation
Illustration
• Maximum spindle speed G50 Ss in rpm • Constant surface speed setting G96 Ss in fpm • Fixed spindle speed G97 Ss in rpm
G98
Feed unit selection
1.17
Function and command Statement
G-code
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.
21
Tabel 1.6. Miscellaneous Functions Function Group Program stop
Spindle control
Mfunction
Function and command Statement
M00
Program stop
M01
Optional stop
M03
Spindle on (rotation in clockwise direction)
M04
Spindle on (rotation in counter-clockwise direction)
M05
Spindle off
M07
Tool change to the specified tool number Txxxx M06
M07
Coolant on (midst)
M08
Coolant on (fload)
M09
Coolant off
M02
End of program and tape rewind
M30
End of program and memory return
Illustration
Tool change
Coolant control
End of program
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.
22
Table 1.7 CNC functional blocks Function block
Explanation
Typical Examples
1. Safety feature
Set the control to proper operating modes at the beginning of a part program. This block is also used after a tool change
G90 G80 G40 G17
2. Coordinate system setting
Define work zero point
G92 Xx Yy Zz G54
3. Tool length offset
Offset the difference beteen the programmed tool legth and the actual tool legth
G43 Hh
4. Tool motion
Generate tool paths to machine the workpiece
G0 Xx Yy Zz G1 Xx Yy Zz G2/G3 Xx Yy Zz
5. Cutter diameter compensation
Offset the cutter a specified direction by given amount of distance
G41/G42 Xx Yy Hh/Dd G40 Xx Yy
6. Fixed cycle
Generate a series of tool path to perform hole operation
G8_Xx Yy Zz Rr Ff
7. Tool change
Select a tool and cause a tool change
Tt M6
8. Spindle control
Command spindle rotation speed and direction
Ss M3/M4 M5
Reference point return
Return the tool to the machine home position
G91 G28 Z0 G91 G28 Y0
Program end
Specify the end of part program
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. 23
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.
24
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 25
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. 26
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 27
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
28
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
29
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.
30
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)
31
Gambar 3.2. Cutting Ireegular Curve
3.2
Gambar 3.3. Surface Cutting
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).
32
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
33
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 34
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
Gambar 4.5. Kaidah tangan kanan Mesin
vertikal
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 35
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.
36
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.
37
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.
38
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
39
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
40
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. 41
Tabel 5.1. Milling Proccesses Tipe proses 1. Facing: Menghasilkan permukaan yang rata
Perkakas
Ilustrasi
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.
Counterbore tool
Counterboring
42
Tabel 5.1 (lanjutan) Tipe proses
Perkakas
d. Boring
Boring tool
e. Tapping
Tap
f.
Reamer
Reaming Memhasilkan permukaan lubang yang halus dan presisi
6. 3-D surface Memotong berbagi permukaan
Ilustrasi
Ball-end mill variasi
bentuk
Tabel 5.2. Turning Proccesses Tipe proses
Perkakas
1. Facing: meratakan permukaan a. Meratakan permukaan ke arah titik pusat b. Meratakan permukaan pada tepi benda
Facing tool
Ilustrasi
2. Turning: bubut memanjang a. Bubut memanjang lurus Turning tool b. Bubut miring (tirus)
3. Profilling: bubut luar dengan bentuk
Profiling tool
43
Tabel 5.1 (lanjutan) Tipe proses
Perkakas
Ilustrasi
4. Grooving: membuat alur a. Membuat alur pada sisi memanjang Grooving tool b. Membuat alur pada permukaan rata
5. Drilling: membuat lubang pada sumbu mesin
6. Threading: membuat berbagai macam ulir a. Ulir luar
Drill
Threading tool
b. Ulir dalam
7. Boring Menghasilkan lubang menjang dan bentuk melingkar
Boring tool
8. Chamfering Membuat tirus pada bagian pojok yang tajam
Chamfering tool
9. Cutting off Memisahkan bendakerja dengan material kerja
Cut-of tool
10. Milling Membuat alur dan pemukaan
End mill
44
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
Uncoated Carbide
Sangat liat, ketahanan aus tepi sangat baik
PVD coated carbide
Sangat liat, bagus terhadap ketahanan perubahan panas, kekuatan tepi menahan sangat tinggi. Sangat baik menahan laju pertumbuhan BUE Ketahanan terhadap aus, kejutan dan panas sangat baik
Pengerjaan kasar sampai pengerjaan akhir semua material termasuk besi, baja, stainless steel, high temperature alloy, non ferrous metals dan nonmetallic materials Pemesinan baja, high temperature alloys, stainless steel, difficult to machine material, aluminium, carbon and alloy steels. Pengerjaan akhir pada malleable cast iron, carbon steels alloy steels, stainless steel, and aluminium Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir kecepatan tinggi pada cast iron dan baja Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir cast iron Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir on aluminium dan material lunak Pemesinan kecepatan tinggi pada material hardened ferrous 50Rc – 65Rc (480 – 740Bhn)
Cermet
Ceramics (alumina base)
Sangat keras, ketahanan terhadap keausan kimia sangat baik
Ceramics (silicon base) Polycrystalline Diamond (PVD)
Sangat keras dan tahan terhadap perubahan temperatur Kekerasan intan plus toughnss , ketahanan aus sangat bai
Cubic born Nitride (CBN)
Keras, ketahanan aus kejutan sangat baik
Biaya rendah daripada karbida, umur pahat lebih panjang, sangat bagus untuk permukaan akhir Kecepatan potong lebih tinggi daripada HSS dan lebih liat dari pada coated carbide
Dimunkinkan kecepatan ditingkatkan lebih 15% jika dibandingkan dengan uncoated dengan tidak kehilangan umur pahat umur pahat lebih 20 kali dari convebtional carbide grade
Lebih baik pada pemesian lebih tingg
Kecepatan pemesinan di atas 5000 sfm dan lebih Lebih baik 30 kali daripada carbaide, yang setara silicon aluminium tinggi Biaya alternative bia dibandingkan dengan grinding
45
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
P (Blue)
Ferrous metals with long chips
M (Yellow)
Ferrous metals with long and short chips
Characteristics Class
Application of cutting
of carbide
Non ferrous metal
K (Red)
Ferrous metals with short chips Non ferrous metal Nonmetalic material
46
Tabel 5.4. ANSI Carbide Clasification System Class
Class
Material to be cut
Application Roughing cuts
C1
Tungsten
C2
Tungsten
C3
Tungsten
C4
Tungsten
Roughing cuts
C5
Tungsten
Tungsten
C6
Titanium
C7
Tungsten Titanium and Tantalum in varying amounts
C8
Characteristic Of cutting Of carbide
Cast iron, nonferrous metals, and nonmetallics
Steel and steel alloy
General-purpose Finishing
General-purpose Finishing 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
47
Tabel 5.6. Hubungan antara ANSI dan ISO sistem klasifikasi Carbide Carbide grade ISO ANSI
P01 P05 P10 P20 P25 P30 P40 P50 M10 M20 M30 M40 C8
C7
C6
K01 K05
C5
C4
K10 K20 K30 K40 C3
C2
C1
Increasing taoughness Î Í 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
C1 untuk material bukan baja C5 untuk material baja
General purpose
C2 untuk material bukan baja C6 untuk material baja
Finishing
C3 untuk material bukan baja C7 untuk material baja
Precision boring fine finishing
dan C4 untuk material bukan baja C8 untuk material baja
48
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.
49
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. #60 #50 #40 #30
Type of Machine Mesin sangat besar Mesin ukuran sedang (20 s/d 50 HP) Mesin ukuran kecil Mesin ukuran sangat kecil
50
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. Vflens 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 51
5.
Sleeves and sockets
6.
Inserts or cutting tools
Gambar 5.6 Sistem Perkakas untuk Mesin Milling
52
Gambar 5.7 Sistem Perkakas untuk Mesin Bubut 53
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
5.6
Gambar 5.9 Turred pada Mill Turn
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
54
Gambar 5. 11 Sistem indentifikasi Pahat sisipan 55
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 o
= untuk turning OD, baring ID, dan facing
55 diamond shape
= untuk turning OD, profiling dan baring ID
35o diamond shape
= untuk proflig OD, profling ID
o
60 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).
56
b. bentuk 80o diamond
a. bentuk triangle
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
O
80 diamond
L = 1,015 IC
55O diamond
L = 1,221 IC
O
35 diamond
L = 1,744 IC
57
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.
58
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 59
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
60
Gambar 5.18 Sistem Indentifikasi Holder dengan Pahat Sisipan 61
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.
62
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
CS =
π .D.N
12 π .D.N CS = 1000
Gambar 6.2 Milling
(FPM dalam satuan inch) (MPM dalam sataun metrik)
dimana CS
= kecepatan potong pada permukaan bidang kerja, feet/minute (fpm) atau meter/minute (mpm).
63
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 :
12.CS π .D 1000.CS N= π .D
N=
(dalam satun inch) (dalam satuan metrik)
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. 64
Tabel 6.1 Pemilihan Pemegang Pahat Sisipan Pola operasi
Ilustrasi pemegang
Corak Bentuk pemegang sisipan
L --5O
J --3O
J --3O
T
C 80O
Applikasi • OD Turning • Facing
diamond
D 55O diamond
V 35O diamond
V 35O
• OD Turning • Profilling with a max O of 30 profile angle
• OD Turning Profilling with a max of O 50 profile angle
• Turning and under cutting
diamond
F --0O
T 60O
R N
J --3O
• Facing with square shoulder cutting
• Profiling
round
T 60O
• OD turning with square shoulder cutting
T 90O
• OD turning facing
D 45O
Square
G 0O
round
L 5O
C 80O
R
diamond
• OD turning facing
• Straight surface and boring profiles positive
65
Tabel 6.1 (Lanjutan) Pola operasi
Ilustrasi pemegang
Corak Bentuk pemegang sisipan C 80O
L --5O
diamond
J --3O
D 55O diamond
J --3O
L --5O
Applikasi • OD Turning • Facing
• Boring internal profiles with the max profile angle of 30O
diamond
• Boring internal profiles with the max profile angle of 50O
V 35O
• Back boring internal profile
V 35O
diamond
Vertical
Threading insert
Horizontal
Threading insert
Vertical
Grooving insert
Horizontal
Grooving insert
• External threads cutting
• Internal threads cutting
• External grooves cutting
• 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) 66
6.3
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
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
MRR =
π .D 2 . f r .N 4
dimana
6.4.2
MRR
= nilai pemotongan material
D
= diameter bor
Fr
= kecepatan pemotongan
N
= kecepatan spindle, rpm
Untuk freis MRR = W . H . fm dimana
6.4.3
W
= lebar pemotongan
H
= kedalaman pemotongan
Fm
= kecepatan pemakan, inch/menit
Untuk bubut
MRR =
π .( D 2 .d 2 ). f r .N 4
dimana: 67
6.5
D
= diameter luar benda kerja
d
= diameter setelah pemotongan
fr
= kecepatan pemakanan (IPR)
N
= putaran per menit
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)
0,001
0,002
0,004
0,006
0,008
0,010
0,013
1/8
1,63
1,63
1,22
1,22
--
--
--
--
--
--
--
Feed, ipr 0,016 0,020 0,025
0,030
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
68
Tabel 6.3. Pendekatan Faktor Perubah untuk Daya Kuda yang Dikehendaki untuk Menggurdi Material Lain. Material
Faktor
AISI 1020 AISI 1035 1,99% C Tool Steel AISI 3150 Gray cast iron Molleable Iron Stainless steel AISI 416 free-machining martensitic AISI 303 free-machining autenitic AISI 304 austenitic 17-7 Pit precipitation- hardened austentic 4340 steel heat-trated To 240.000 – 260.00 psi
1,6 1,3 1,7 1,6 0,5 0,6 1,2 1,6 1,8 2,0 2,3
Tabel 6.4. Unit daya kuda untuk freis Material Magnesium Aluminium Copper Brass Bronze Molleable iron Cast iron Ferrite Pearlitic Chilled Steel Up to 150 BHN 300 BHN 400BHN 500 BHN
UHP
Material
0,25 0,25 0,50 0,40 0,50 1,00
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
0,70 1,00 0,70 1,40 1,70 2,00 2,50
UHP 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
69
Tabel 6.5. Unit Daya Kuda untuk Membubut Berbagai Material a.
Ferrous Metal and Alloys
Material
150 - 175
176 - 200
0,58 0,58
0,67 0,67
Hardness (BHN) 201 - 250 251 - 300 Unit Horsepower (UHP)
301 - 350
351 - 400
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
b.
0,67 0,54 0,50 0,50
0,46 0,46 0,46 0,30 0,30 0,42 0,62
0,96 0,88
0,46 0,67
0,50 0,75
0,92
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
0,62 0,58 0,67 0,70 0,62 0,58 0,58 0,62 0,67 0,67 0,83 0,42 0,52
0,67
0,80
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
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
1,00 1,00 0,87 1,00 1,30
High-temperature Alloys
Material A286 A286 Chromology Chromology
c.
0,50 0,42
0,80 0,75
BHN
UHP
165 285 200 310
0,82 0,93 0,78 1,18
Material Hostalloy B Inco 700 Inco 702 M-252 M-252
BHN
UHP
230 300 230 230 310
1,10 1,12 1,10 1,10 1,20
Material Ti-150A U-500 4340 4340
BHN
UHP
340 375 200 340
0,65 1,10 0,78 0,93
Nonferrous Metal and Alloys Material
UHP
Brass Hard Medium Soft Free machining
0,83 0,50 0,33 0,25
Material Bronze Hard Medium Soft Copper
UHP 0,83 0,50 0,33 0,90
Material Aluminium Cast Hard Monel Zinc (die cast)
UHP 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
o
10%
45o
30%
o
50%
30
60
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 :
Hp =
Hp . c E
dimana
70
6.6
Hp
= Daya yang digunakan pada spindle motor
E
= Efisiensi mesin
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 71
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 72
Operation
Feature
Application
Illustration
type 1. Plunge milling
Repeatly plunge to predetermined depth
Rapidly
retracts, then
quantity of material
advances
and
plunges
remove
large
again. The maximum cutting force acts in the axial (Z) direction where the machine is strongest 2. Peripheral shoulder
Uses end mill’s to produce side edges
The maximum width of
shoulders or step
cutter
milling
engagement
is
3D/4 where D is the cutter diameter
3. Slot milling
4. Pocket milling
5. Profile milling
Uses cutter’s side edges to produce blind
To cut various forms of
slot and through slot
slots
Takes a zig zag or spiral out pattern of
To produce deep cavity
cuts in sequence
Take the cutter along a predetermined
To machine part profiles
counter
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.
73
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
74
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 :
[
DE = 2 R 2 − ( R − H ) 2
]
12
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 :
CS =
π .DE .N 12
dimana : DE = diameter efektif (in.) SC = cutting speed (feet/minute) N = kecepatan rotasi (putaran/minute)
Gambar 6.13 Diameter Efektif
75
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 :
[
H C = R − R 2 − ( S / 2) 2
]
12
atau
[
S = 2 R 2 − ( R − H C )2
]
12
dimana : Hc = tinggi sisa (in.) R = Jari-jari alat (in.) S
6.9
= Nilai stepover di antara dua jalan pemotongan (in)
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.
76
•
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)
77
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 :
LL =
D 2 tan 59o
(
)
atau LL = 0,3 D 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).
L = LS + LD + LL
78
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:
L = LS + LD + LP + LL dimana:
6.10
LD
= kedalaman lubang
LL
= jarak penekanan
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 Tiga Tingkat dan Champering
Boring Bertingkat Dua
Spade Drilling and Boring
Gambar 6.17 Operasi Serentak Bertingkat untuk Boring 79
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 80
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
53 to 65
¼ to ½:”
64 to 66,5
½ to 1”
64 to 67
1 to 2”
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 DM
= diameter lubang bor sekrup
= 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 :
D = DM −
2.H .Q 100
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 81
H P
= tinggi ulir
= jarak antara ulir Q
= persentase tinggi ulir
N
= jumlah ulir per in.
Tabel 6.8. Tipe dan Aplikasi Tapping Tipe bor Hand Tap 1. Taper Tapa
Hal penting
Aplikasi
Mempunyai 8-10
Untuk membuat ulir pada
ulir bertepi miring
lubang yang dalam, menge-
Gambar
bor menembus lubang. 2. Plug Tap
Mempunyai 3-5 ulir
Mengebor menembus
bertepi miring
lubang, merupakan aplikasi umum pengeboramn
3. Bootoming Tap
Hanya punya 1 ulir
Mengebor lubang buntu
bertepi miring
sampai batas panjang ulir cacat diperbolehkan. Untuk membuat ulir pada lubang buntu sejauh mungkin digunakan taper atau plug tap.
Spiral Pointed tap
Mempunyai alur
Mengekor lubang pendek
spiral di sebelah kiri
pada baja lunak baja tahan
pada titik yang men-
karat yang chipnya tidak
dorong chip mele-
mudah pecah. Menghasilkan
wati bor. Lebih ke-
ketelitian tinggi.
ras dari pada bor yang konvensional. Tahanan potong rendah.
Spiral-flute tap 1. Spiral flute tap
Mempunyai alur
Mengebor lubang buntu
berpilin sebelah
pada chip yang harus di-
kanan dengan
keluarkan kembali melalui
sudut pilin berkisar
ujung lubang.
o
antara 25 -35
o
untuk meningkatkan aksi pengangkatan mengeluarkan chip kembali. 2.
Fast spiral
Sudut pilin 45o-60o
Mengebor lubang buntu
Flute tap
untuk meningkatkan
yang dalam pada material
aksi pengangkatan
untuk mengahasilkan bagian
mengeluarkan chip
-bagian chip panjang.
kembali.
82
6.11.2.2 Metric Threads :
D = DM −
2.H .Q 100
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)
83
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
H = atau
F2 8R
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
84
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.
AC AB = AB AD Jika AC = 2R, AD = H, dan AB = (H2 + W2) ½ Maka, 2RH = H2 + W2 atau
R=
W2 H + 2H 2
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 85
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. 86
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.
Tabel 7.1 Dimensi radius dan dimensi Titik
Sumbu X Radius Diameter
Sumbu Z
0
0
0
0
A
X0,5
D1,0
0
B
X0,5
D1.0
-1.0
C
X0,75
D1.5
-1.0
D
X0,75
D1.5
-2.0
E
X1,25
D2.5
-2.0
F
X1,25
D2.5
-3.0
19.3 Dimensi Radius dan Diameter
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: 87
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. 88
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 89
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
90
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. 91
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
7.4.5
Gambar 7.14 Arah Tool Nose
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
92
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 7.4.6
Gambar 7.18 Standard bed lathe tools
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. 93
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 OD turning (roughing and finishing)
Facing
I.D Boring
Drilling
Arah pemotongan
Perintah konpensasi
Dari kanan ke kiri
Kanan
Dari kiri ke kanan
Kiri
Gerak ke dalam
Kiri
Gerak ke luar
Kanan
Dari kanan ke kiri
Kiri
Dari kiri ke kanan
Kanan
Ilustrasi gerakan pahat
Off
94
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 7.22 Lead Angle
Gambar 7.21 Relief 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 7.4.8
Relief angle = 90 + (-5) – 35 = 50°
Gambar 7.4 Realief Angle 50 deg
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 X
Arah Z Gambar 7.24 Kedalaman Potong
95
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 96
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.
97
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
98
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
99
Gambar 7.31 Rough turning cycle (G71) 7.5.3
Gambar 7.32 Rough facing cycle (G72)
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
7.5.4
Uu
: jarak penarikan pada arah sumbu X
Ww
: jarak penarikan pada arah sumbu X
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
100
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: Gambar 7.35 Finishing Cycle
G70 Pp Qq 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.
101
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 :
102
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.
103
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
104
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) :
105
LD =
LNT 60
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.
106
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
107
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
108
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 hole
deep
Chip breaker
G73 with/no dwell
Drilling hole
deep
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 Xcoordinate 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.
109
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 multipleline command.
Gambar 19.14 Geometri Produk 2 110
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
111
BAB 8. 8.1
PEMROGRAMAN MILLING
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
•
Tool right : dioffset ke kanan dari pola program
G42 Dd
•
Tool off
G40 Dd
: dioffset ke kiri dari pola program
: tanpa offset
G41 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
112
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.
8.3
Gambar 1.3 Jarak antara Ujung Pahat
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.
113
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.
114
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
N980 G1 Y-1.
N5 G90 G80 G40 G0
N985 G2 X-3. Y-1.375 R.375
N10 T1 M6
N990 G1 X-5.
N15 G54 G0 X-6.975 Y-2
N995 G2 X-5.375 Y-1. R.375
N20 S1500M3
N1000 G3 X-6.375 Y0.R1.
N25 G43 H1 Z.5 M08
N1005 G1 X-6.875
N30 G1 Z-.35 F20.0
N1010 G0 Z.5 F0.0
N35 X-6.475 F15.0
N1015 G91 G28 Z0 M5 M09
N40 G3 X-5.475 Y-1. R1.
N1020 G28 X0. Y0.
N45 G1 Y0.
N1025 M30
N975 G2 X-2.625 Y-.25 R.375
%
115
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 8.4.1
Cutting Methods 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
116
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
8.5
Gambar 1.16 Metode spiral Masuk
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 117
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 tengahtengah, 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
118
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
119
8.6.2
Cycle Mode
Tabel 1.1 Jenis-jenis Cycle Mode: Cycle Type
NC Command
Example
Drill 1. Dwell = 0
G81
2.
G82
G28 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.5 F15.0
G83
G83 X1.0 Y1.0 Z-3.0 Q.7 R.2 F15.0
Dwell = 0
Peck drill
G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0
Applications Drilling atau counterboring lubang yang kedalamannya lebih kecil dari tiga kali diameter cutter. 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
Bore #1 1. Dwell = 0
G85
G85 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0
2.
G89
G89 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0
G86
G86 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0
Dwell = 0
Bore #2
Tapping ulir kanan dalam. Boring lubang dengan feed-in dan feed out.
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
120
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 1 121
Part program sebuah benda yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
N106 S2000 M3 N108 G43 H1 Z.5 M08 N110 G1 Z-.5 F7.5
Proses permesinannya terdiri dari
N112 G41 Y6.5 F10.0 D21
contouring dan drilling.
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
Gambar 1.27 Geometri Produk 2
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
122
Contoh Proses permesinan yang
dilakukan
terdiri dari contouring, drilling, dan tapping.
123
