untar teknologi cnc -...

Untar

Teknologi CNC Disadur dari Mastercam Book for Windows

Rosehan Yahuza

KATA PENGANTAR

Mata kuliah Teknoligi CNC adalah mata kuliah wajib ,pada Jurusan Teknik Mesin

Universitas Tarumanagara. Pembuatan diktat dengan menyadur buku asli berjudul

“Mastercam Book for Window” by Dr.S.C. Jonathan Lin and Dr. F.C. Tony Shine. Isi buku

dicuplik berdasarkan kebutuhan dengan bahasa yang disesuaikan. Tujuan dari

pembuatan diktat ini untuk meningkatkan motivasi belajar dan memahami materi dari

Teknologi CNC.

Buku diktat ini dibuat dengan segala kekurangan, diharapkan pembaca dapat

memberikan masukan yang positif agar buku ini dapat mudah dipahami baik bahasa

maupun materi dari diktat

Akhir kata penulis mengucapkan banyak terima kasih atas bantuan teman-teman yang

turut membantu dan memotivasi penulisan diktat kuliah ini.

Jakarta, Februari 2010

Penulis,

Rosehan Yahuza

1

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR ISI ............................................................................................................ .....1

BAB 1. DASAR PEMPROGRAMAN CNC ................................................................... 6

1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC ........................................... 6 1.1.1 Numerical Control .................................................................................... 6

1.1.2 Computer Numerical Control ................................................................... 7

1.1.3 Direct Numerical Control .......................................................................... 7

1.1.4 Distributive Numerical Control ................................................................. 8

1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC ............................................ 9

1.3 Operasi NC .............................................................................................. 9

1.4 Kesempatan berkarir ............................................................................. 10

1.5 Part Program ......................................................................................... 11

1.6 Bagian dari Sistem CNC ........................................................................ 12

1.7 Program input device ............................................................................. 12

1.8 Machine control unit .............................................................................. 12

1.9 Drive system .......................................................................................... 13

1.10 Machine tool .......................................................................................... 13

1.11 Feedback system .................................................................................. 13

1.12 Aplikasi dan mesin CNC ........................................................................ 13

1.13 Coding System ...................................................................................... 15

1.14 NC Addresses ....................................................................................... 16

1.15 NC Words .............................................................................................. 18

1.16 Preparatory Words ................................................................................ 18

1.17 Miscellaneous Words ............................................................................ 21

1.18 NC functional blocks .............................................................................. 22

1.19 NC Programming Methods .................................................................... 23

BAB 2. SISTEM PENGONTROLAN CNC .................................................................. 25

2.1 Pengontrolan Countouring ..................................................................... 26 2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D ................................................................. 26

2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D ............................................................. 26

2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D ................................................................. 27

2.1.4 Pengontrolan contouring 4-D ................................................................. 27

2.2 Sistem Drive CNC ................................................................................. 28

2

2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System) .......................................... 28

2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System) ........................................ 29

BAB 3. CNC INTERPOLATION .................................................................................. 31

3.1 Linier Interpolation ................................................................................. 31

3.2 Circulator Interpolation .......................................................................... 32

3.3 Helical Interpolation ............................................................................... 32

3.4 Parabolic Interpolation ........................................................................... 33

3.5 Cubic Interpolation ................................................................................. 33

BAB 4. SYSTEM KOORDINAT .................................................................................. 34

4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin ................................................... 34

4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin ................................................................... 35

4.3 Arah Sumbu Mesin ................................................................................ 35

4.4 Referensi Titik Nol ................................................................................. 36

4.5 Titik Nol Mesin ....................................................................................... 36

4.6 Referensi Titik Balik ............................................................................... 37

4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point) ........................................................... 38

4.8 Program Titik Nol ................................................................................... 38

4.9 Sistem Posisi ......................................................................................... 39 4.9.1 Sistem posisi absolut ............................................................................. 39

4.9.2 Sistem posisi inkremental ...................................................................... 40

BAB 5. FUNDAMENTAL PEMESINAN ...................................................................... 41

5.1 Proses Milling CNC ............................................................................... 41

5.2 Proses Turning CNC ............................................................................. 41

5.3 Bahan Perkakas Potong ........................................................................ 45 5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong. ...................... 45

5.3.2 Material perkakas potong ...................................................................... 45

5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO ............................. 46

5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong ......................................................... 48

5.4 Perkakas untuk Milling ........................................................................... 49 5.4.1 Automatic Tool Changer ........................................................................ 49

5.4.2 Toolholders ............................................................................................ 50

5.5 Sistem Perkakas untuk Turning ............................................................. 51

5.6 Identifikasi insert dan seleksi ................................................................. 54 5.6.1 Pemilihan insert ..................................................................................... 56

5.6.2 Daerah nose radius pahat sisipan ......................................................... 58

5.6.3 Pemutus geram ..................................................................................... 59

3

5.7 Toolholders ............................................................................................ 59

5.8 Sistem Indentifikasi Boring Bar .............................................................. 62

BAB 6. PARAMETER PEMESINAN ........................................................................... 63

6.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Spindel ........................................... 63

6.2 Kecepatan Pemakanan ......................................................................... 64

6.3 Kedalaman Pemotongan ....................................................................... 67

6.4 Kecepatan Pelepasan Material .............................................................. 67 6.4.1 Untuk gurdi ............................................................................................ 67

6.4.2 Untuk freis ............................................................................................. 67

6.4.3 Untuk bubut ........................................................................................... 67

6.5 Persyaratan Kekuatan ........................................................................... 68

6.6 Face Milling ........................................................................................... 71 6.6.1 Ukuran perkakas potong ........................................................................ 71

6.6.2 Pemilihan lebar pemotongan ................................................................. 71

6.7 End Milling ............................................................................................. 72 6.7.1 Pemilihan end mills ................................................................................ 73

6.7.2 Kriteria pemilihan end mills .................................................................... 74

6.8 Milling dengan End Ball Mills ................................................................. 75

6.9 Operasi Drilling ...................................................................................... 76 6.9.1 Faktor yang diperhatikan dalam proses gurdi ........................................ 76

6.9.2 Keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan ......................................... 77

6.10 Operasi Peluasan Lubang ..................................................................... 79 6.10.1 Seleksi Feel dan Kedalaman Pemotongan ........................................ 80

6.11 Operasi Penguliran ................................................................................ 80 6.11.1 Pemilihan tap ..................................................................................... 80

6.11.2 Pemilihan tap drill .............................................................................. 80

6.11.3 Kedalaman Lubang Tap .................................................................... 83

6.12 Turning Operation .................................................................................. 83 6.12.1 Pemilihan pemakanan dan kerataan permukaan ............................... 83

6.12.2 Kedalaman pemotongan dan lenturan ............................................... 84

6.12.3 Kesalahan hasil dari luar pusat pemotong ......................................... 84

6.12.4 Pemutus geram (Chip breaker) ......................................................... 85

BAB 7. PEMROGRAMAN BUBUT ............................................................................. 86

7.1 Sistem koordinat .................................................................................... 86 7.1.1 Sistem koordinat tangan kiri .................................................................. 86

7.1.2 Sistem koordinat tangan kanan ............................................................. 86

7.1.3 Selection of Program Zero (Origin) ........................................................ 87

4

7.1.4 Dimensi radius dan diameter ................................................................. 87

7.2 Pemilihan pahat untuk bubut ................................................................. 87 7.2.1 Perkakas pengasaran (roughing) ........................................................... 88

7.2.2 Perkakas pengerjaan akhir (finishing) .................................................... 88

7.2.3 Perkakas peluasan lubang (boring) ....................................................... 88

7.2.4 Perkakas perataan permukaan (facing) ................................................. 89

7.2.5 Perkakas untuk operasi yang lain .......................................................... 89

7.3 Tool Hand Type ..................................................................................... 89

7.4 Difinisi Perkakas .................................................................................... 90 7.4.1 Nomor perkakas dan nomor penggeseran ............................................. 90

7.4.2 Offset Register Parameters Setting ....................................................... 91

7.4.3 Nose radius ........................................................................................... 91

7.4.4 Imaginary tool nose ............................................................................... 92

7.4.5 Orientation (arah dari hidung pahat khayalan) ....................................... 92

7.4.6 Cutter compensation .............................................................................. 93

7.4.7 Sudut perkakas potong .......................................................................... 95

7.4.8 Machining parameters ........................................................................... 95

7.4.9 Miscellaneous ........................................................................................ 97

7.4.10 Pemosisian Perkakas potong ............................................................ 97

7.4.11 Rough Module ................................................................................... 98

7.5 Cycle Parameters .................................................................................. 99 7.5.1 Rough turning cycle (G71) ..................................................................... 99

7.5.2 Rough facing cycle (G72) ...................................................................... 99

7.5.3 Contour repeating cycle (G73) ............................................................. 100

7.5.4 Finish cycle (G70) ................................................................................ 100

7.5.5 Contoh part program G71 dan G70 ..................................................... 101

7.5.6 Groove cycle ........................................................................................ 102

7.5.7 Cutting a groove .................................................................................. 103

7.5.8 Thread cycle ........................................................................................ 104

7.5.9 Drill cycle ............................................................................................. 109

7.6 Proyek ................................................................................................. 110

BAB 8. PEMROGRAMAN MILLING ......................................................................... 112

8.1 Cutter Compensation ........................................................................... 112

8.2 Tooling Information .............................................................................. 113

8.3 Machining Parameter .......................................................................... 113 8.3.1 Difinisi dalam pemrograman ................................................................ 113

8.3.2 Coordinate Setting ............................................................................... 114

8.3.3 Toolpath .............................................................................................. 115

8.4 Cutting Methods .................................................................................. 116

5

8.4.1 Zig-zag ................................................................................................ 116

8.4.2 Metode Spiral ...................................................................................... 117

8.5 Pemesinan ........................................................................................... 117

8.6 Drill Cycle ............................................................................................ 119 8.6.1 Z-depth, ............................................................................................... 119

8.6.2 Cycle Mode.......................................................................................... 120

6

BAB 1. DASAR PEMPROGRAMAN CNC

Tujuan

1. Pengertian dari konsep dasar yang digunakan pada program dan pengoperasian

CNC.

2. Mengetahui kesempatan kerja yang mengunakan NC.

3. Mengetahui kata-kata yang digunakan pada program NC.

4. Mempelajari mesin dan petunjuk proses pada CNC.

5. Mengetahui bermacam-macam petunjuk titik nol pada program CNC.

1.1 Apakah yang dimaksud NC, CNC dan DNC

Empat batasan yang sering digunakan dalam penjabaran teknologi dibahas dalam

buku ini :

• Numerical Control (NC)

• Direct Numerical Control (DNC)

• Computer Numerical Control (CNC)

• Distributive Numerical Control (DNC)

1.1.1 Numerical Control

Adalah teknik yang digunakan untuk mengontrol alat dan proses pada mesin

dengan menggunakan perintah kode. NC mengontrol penggunaan instruksi tersebut dan

meterjemahkan ke dalam dua tipe sinyal kontrol: sinyal kontrol gerak dan sinyal kontrol

berganti-ganti. (Gambar 1.1).

Gambar 1.1. Kontrol Numerik

Sinyal kontrol gerak adalah barisan dari rangkaian pulsa elektronik yang

digunakan untuk mengontrol posisi dan kecepatan meja mesin dan spindel. Setiap pulsa

7

mengaktifkan gerakan dari suatu unit penjang dasar (basic length-Unit/BLU) yang

menambah ukuran minimum dari sistem kontrol NC yaitu 0,001 inch (atau 0,01 mm),

sementara pada kontrol CNC modern, pemecahan penambahan dapat mencapai 0,0001

inch (atau 0,001 mm). Jumlah pulsa yang ditransmisikan pada setiap poros menentukan

penambahan posisi dan frekuensi pulsa tersebut mengatur kecepatan poros.

Fungsi kontrol berganti-ganti adalah menyetel sinyal on/off pada perkakas untuk

mengontrol kecepatan dan arah dari putaran spindel, kontrol dari sistem pendingin,

pemilihan alat potong, penjepitan dan pelepasan otomatis, dan sebagainya.

NC sering ditunjukkan pada generasi lama dari teknologi pengontrolan angka.

Sistem NC kontrol hard-wired yang digunakan adalah implementasi dari perangkat keras

elektronik berdasarkan teknologi sirkuit digital.

1.1.2 Computer Numerical Control

Adalah sistem pengontrolan angka sesuai dengan keinginan, program yang

disediakan telah dimasukkan pada pengontrolan untuk menjalankan fungsi dasar pada

sistem soft-wired NC, sebab sering kali fungsi kontrol menggunakan program kontrol

perangkat lunak (Control Software Programs). Semua kontrol angka pada mesin buatan

pabrik sejak tahun 1970-an merupakan tipe CNC. Sinyal kontrol sistem CNC

menggunakan perintah binari. Setiap perintah terdiri dari angka pasti dalam bits, 32 bits

atau 64 bits sering digunakan setiap bits dari data terdiri dari satu gerakan BLU dapat

diwakilkan 1 sampai 232 = 4.294.967.296 posisis poros yang berbeda. Pada pemecahan

sistem, control : BLU = 0,0001 inch, angka ini mewakilkan sampai 429.969 inch. Gerakan

yang mungkin yaitu lebih dari cukup untuk semua tipe aplikasi yang digunakan.

1.1.3 Direct Numerical Control

Menggunakan sebagian komputer untuk kontrol secara serentak pada suatu grup

dari alat mesin NC. Bagian utama yang dikerjakan pada komputer adalah memprogram

dan mengedit bagian program sesuai dengan penurunan bagian pada mesin NC. Ide dari

Direct Numerical Control dimulai pada pertengahan tahun 1970 di Cincinnati Milacron and

General Electric. Pada tahun 1970 sekitar enam vendor memasarkan sistem DNC.

DNC tidak digunakan secara luas pada industri utama karena dua alasan. Industri

tidak dapat menanggung pengeluaran setiap angka utama komputer yang dapat

mengeluarkan dana hingga mencapai satu juta dolar. Alasan lain adalah pengenalan

CNC pada tahun 1970-an. Kapasitas memori yang ditawarkan dan menarik kepandaian

dari perangkat dalam yang menyebabkan penghematan dan menggeser keinginan untuk

menggunakan sistem DNC.

8

Gambar 1.2. Direct Numerical Control

1.1.4 Distributive Numerical Control

Konsep utama dari menggunakan Network untuk mengkoordinasi pengoperasian

suatu grup dari alat mesin DNC. Tampilan dari sistem DNC ini mulai digunakan pada awal

tahun 1980-an dan berkembang seiring dengan perkembangan komputer dan teknologi

komunikasi saat ini banyak mesin CNC yang menggunakan

Gambar 1.3. Distributive Numerical Control

robot, kontrol program logik dan banyak kontrol komputer yang digabungkan dalam

sistem DNC untuk membuat sistem produksi pabrik otomatis dikerjakan

9

1.2 Keuntungan dan Batas dari Teknologi CNC

Keuntungan utama dari penggunaan teknologi CNC adalah mengurangi biaya

produksi, meningkatkan kualitas produk, dan fasilitas perencanaan dan pengoltrolan

produksi. Keuntungan tersebut dapat direalisasikan melalui sembilan produksi :

• Meningkatkan produksi

• Mengurangi biaya produksi

• Fasilitas dan operasi mesin yang beragam

• Membuktikan perencanaan dan kontrol produksi

• Fasilitas dari otomatis yang fleksibel

• Ketepatan yang tinggi dan pengulangan

• Mengurangi biaya operasi tidak langusng

• Fleksibilitas yang lebih besar

• Batas rendah kemampuan operator yang dibutuhkan.

Tiga pokok timbal balik dari penggunaan teknologi CNC mencakup : penanaman modal

pertama yang tinggi, kebutuhan pemeliharaannya tinggi, dan tidak mengeluarkan biaya

efektif untuk pekerjaan produksi rendah.

1.3 Operasi NC

Struktur organisasi implementasi operasi numerik control berbeda-beda di dalam

industri. Semakin besar suatu operasi semakin diperlukan pengorganisasian. Fungsi yang

ditemukan di dalam suatu grup CNC aladah sama tanpa memandang besar atau kecil

grup tersebut perbedaannya hanya terdapat pada cara fungsi tersebut dilaksanakan.

Pada bengkel kecil mungkin hanya memiliki satu atau dua orang dalam melakukan

seluruh fungsi dari mesin NC, sedangkan pada operasi menengah dan besar akan

pembagian tugas (fungsi) ke dalam grup-grup atau menugaskan mereka ke departemen-

departemn.

• NC shop management

• NC part progamming

• Tool and fixture design

• Machine maintenance

• NC machine operation

10

Gambar 1.4. NC/CNC operations

1.4 Kesempatan berkarir

Terdapat tiga ratus lowongan kerja yang berhubungan dengan NC untuk

menservis 170.000 mesin NC/CNC di industri Amerika pada tahun 1995. Perminataan

akan tenaga kerja yang berhubungan dengan NC meningkat dengan pesat sejalan

dengan industri bergerak menuju automated manufacturing. Jenis pekerjaan yang

berhubungan dengan NC ialah manager NC atau supervisor, proses planner, part

programmer, tool designer, tool maker, machine setup person, machine operator atau

maintenance person. Tanggung jawab utama, skill yang diperlukan atau pendidikan dan

pengalaman untuk setiap jenis pekerjaan tercantum pada tabel 1.1.

Tabel 1.1 Jenjang karir CNC

Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalaman

NC Manager Atau supervisor

- Pengawasi operasi NC - Meng-hire personal NC,

training, tgas kerja - Mengkoordinator dengan

departemen lain - Mengevaluasi dan memperoleh

mesin perkakas CNC baru dan CAD/CAM software

- Keahlian managen - Pengetahuan pemesinan - Pemrograman NC dan

pengoperasian

- Setaraf S1 4 tahun dengan beberapa tahun pengalam manufaktur

Perancang proses - Menentukan proses pemesinan yang akan digunakan dan urutan proses dan pada mesin apa

- Memilih pahat dan pemegang benda kerja dan perkakas bantu

- Menyiapkan lembaran operasi dan perkakas

- Pengetahuan menyeluruh dari machining, perkakas, dan kemampuan peralatan

- Memiliki latarbelakang yang baik pada manufaktur dan CNC

- Minimal D2, lebih diutamakan S1

11

Tabel 1.1 (Lanjutan)

Jabatan Tanggung jawab Keahlian yang diperlukan Pendidikan/Pengalama

n

Part programmer - Mempersiapkan part

program - Menyiapkan dokumen NC

terutam intruksi setup - Bila diperlukan, mengetahui

rencana proses

- Menguasai dengan bai pada matemati, geometrid an trigonometri

- Mengetahui kondisi suaramesin

- Kemampuan membaca blue-print

- Ketetrapilan computer - Penggunaan software

CAD/CAM

- D2 atau tamatan sekolah teknik atas

Tool designer - Memilih tool yang standar - Merancang perkakas dengan

tujuan khusus

- Menguasai dengan baik peletakan dan pengetahuan tentang penjepitan

- Pengetahuan dari pembentukan perkakas

- Memahami dari perkakas standar dan perkakas bantu

- Minimal D2 dengan pengalaman perkakas dan mesin perkakas, lebih diutamakan S1

Tool maker - Merakit dan meneset perkakas standar

- Membuat perkakas dengan tujuan khusus

- Memperbaki perkakas yang mengalami kerusakan

- Sangat ahli pada pemesinan - Pengetahuan tentang CNC - Menyusun dan membuat

perkakas

- 4 tahun masapemagangan program

Machine setup person

- Memasang perkakas bantu dan perkakas potong pada mesin

- Koordinat mesin - Menghitung dan memasukan

offset dan nilai kompensasi - Memperbaiki kesalahan pada

perkakas dan program - Mensimulasikan program tanpa

benda kerja

- Menguasai dengan baik tentang pemesinan dan perkakas

- Mengerti part program dan machine functions

- Ahli mesin berpengalaman secara intensip pengetahuan CNC

Machine operator - Bongkar pasang bendakerja - Memperhatikan perkembangan

pemesinan - Inpeksi bagian finishing - Pemeriksaan reguler

- Pengetahuan secara umum dari pemesianan

- Tamatan sekolah teknik, atau setingakat dengan bidang yang sama, mahasiswa

1.5 Part Program

Part program suatu kode instruksi, diperlukan untuk memproduksi suatu bagian.

Program ini mengendalikan pergerakan dari mesin tool (pahat) dan kontrol on/off dari

fungsi tambahan seperti putaran spindel dan cairan pendingin. Suatu kode instruksi terdiri

dari huruf-huruf, angka-angka dan simbol-simbol yang tersusun dalam format fungsi blok

seperti contoh berikut ini :

12

1.6 Bagian dari Sistem CNC

Terdapat enam bagian pokok dalam sistem CNC :

• System Part Program

• Program input device

• Machine control unit

• Drive system

• Machine tool

• Feedback

Gambar 1.5 Bagian dari Sistem CNC

1.7 Program input device

Program input device adalah mekanisme untuk memasukkan part program ke

dalam kontrol CNC. Ada tiga macam program input device yaitu : punch tape reader,

magnetic tape reader dan computer via-RS232-C Communication.

1.8 Machine control unit

Machine control unit (MCU) adalah jantung dari sistem CNC, MCU melakukan

fungsi-fungsi berikut ini :

• Membaca kode instruksi

• Menterjemahkan kode instruksi

13

• Melaksanakan interpolalisasi (lurus, lingkar, dan heliks) untuk menghasilkan

perintah pergerakan sumbu.

• Meneruskan perintah pergerakan sumbu ke amplifier circuit untuk menggerakkan

mekanisme sumbu.

• Menerima sinyal umpan balik dan kecepatan dari setiap pergerakan sumbu.

Melaksanakan kontrol fungsi tambahan seperti menyalakan atau mematikan

cairan pendinginan atau spindel dan pergantian bahan.

1.9 Drive system

Suatu drive system terdiri dari amplifier circuit, drive motors dan ball lead-screws.

MCU memberi sinyal kontrol (posisi dan kecepatan) setiap sumbu ke amplifier circuit.

Sinyal dari kontrol untuk menghidupkan drive motors yang memutar ball lead-screws ke

posisi meja mesin.

1.10 Machine tool

Kontrol CNC mengendalikan berbagai jenis pahat, meskipun ada beberapa tipe

(cara) dalam mengendalikan pahat, kontrol CNC selalu memiliki slide table dan

pengendalian kecepatan dan posisi spindel. Meja mesin dikendalikan dalam arah sumbu

X dan Y dan spindel bergerak sejajar dengan sumbu Z.

1.11 Feedback system

Feedback system diartikan sebagai pengukuran. Feedback sistem

mempergunakan tranduser (pengubah) posisi dan kecepatan untuk memonitor secara

terus-menerus posisi dari pahat setiap saat. MCU menggunakan perbedaan antara sinyal

referensi dan sinyal umpan balik untuk menghasilkan sinyal kontrol untuk memperbaiki

kesalahan posisi dan kecepatan.

1.12 Aplikasi dan mesin CNC

Teklnologi CNC sudah berhasil dipakai pada hampir setiap segi dari produksi pabrik

industri. Aplikasi ini dapat diklasifikasikan dalam lima kategori :

Mesin yang dikontrol oleh CNC dapat diklarifikasikan dalam delapan kategori berikut:

• Pemotongan bahan

• Gerinda

• Pengerjaan mesin

14

• Fabrikasi

• Aplikasi kebutuhan khusus

• CNC mills and machining centers

• CNC lathes and turning centers

• CNC EDMs

• CNC grinding machine

• CNC fabrication machine (laser, plasma, electron, of frame)

• CNC fabrication machines (sheet metal punch press, bending machine, or press

brake)

• CNC welding machines

• CNC coordinate measuring machine

Gambar 1.6. CNC Milling machine

Gambar 1.7. CNC Turning machine

15

1.13 Coding System

Terdapat dua sistem kode yang digunakan dalam kontrol CNC/NC yaitu standar

EIA dan ASCII. Sistem kode EIA dikembangkan oleh EIA standard 244-B. Kode ini

digunakan secara luas di Amerika Utara sebelum kode ASCII dikembangkan. Hole pattern

dari kode EIA terdapat pada kolom bagian kiri pada gambar 1.8.

ASCII merupakan singkatan dari American Standard Code for Infomation Intercharger.

ASCII berhubungan dengan kode yang biasa disimbolkan karakter umum pada keyboard.

Kode ASCII untuk pita berlubang dikembangkan oleh RS-358-B standard. Kode ASCII

adalah kode ISO hole pattern dari kode ASCII pada kolom kanan pada gambar 1.8.

Gambar 1.8.Sistem pengkodean NC dengan EIA dan ASCII

16

1.14 NC Addresses

Addresses ialah huruf pertama pada setiap kata yang mendefinisikan maksud atau

tujuan dari data numerik. Addresses yang dipergunakan dalam pemrograman NC telah

dijelaskan oleh ANSI’s EIA RS-274-B standard. Sebagian besar huruf yang dipergunakan

memiliki fungsi sendiri tapi ada juga huruf yang memiliki dua fungsi. NC Addresses

diklasifikasikan ke dalam tujuh grup sesuai dengan fungsi, pada tabel 1.2.

Tabel 1.2. NC Addresses

Address type Description Illustration 1. Dimension

a. Primary linier dimension X Y Z

b. Secondary linier dimension U V W

c. Tertiory linier dimensions P Q R

d. Primary rotary dimensions A B C

e. Specialrotary dimensions D

E

2. Arc center I J K

Primary X motion dimensions Primary Y motion dimensions Primary Zmotion dimensions Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis Third dimension parallel to X axis Third dimension parallel to Y axis Third dimension parallel to Z axis Angular dimension parallel to X axis Angular dimension parallel to Y axis Angular dimension parallel to Z axis Angular dimension around a special axis or line Angular dimension around a special axis or line X dimension for circular arc center Y dimension for circular arc center Zdimension for circular arc center

17

Tabel 1.2. Lanjutan

Address type Deskripsi Ilustrasi 3. Feed

F

E

D

4. Thread pitches U V W

P

Q

R

5. Preparotary GXX

a. Motion commands b. Plane selection command c. Cutter compensation

commands d. Tool length offset command e. Fixed cyrcle command f. Unit selection command g. Positioning system

commands h. Coordinate system setting

commands

6. Miscelloneous function MXX

a. Program stop b. End of program c. Spindle rotation d. Tool change e. Coolant control

7. Other function

N

S

T

Primary feed function (applied to the main slide table) Secondary feed function (applied to the main slide table) Third feed function (applied to the main slide table) Secondary dimension parallel to X axis Secondary dimension parallel to Y axis Secondary dimension parallel to Z axis Thread pitch in the X axis Thread pitch in the Y axis Thread pitch in the Z axis G00, G01, G02, and G03 G17, G18 and G19 G40, G41 dan G42 G43 – G49 G80 – g89 G20 (G70) and G21 (G71) G90 dan G91 G92, G54 – G59 M00 and M01 M02 and M30 M03, M04 and M05 M06 M07, M08 and M09 Sequence number of program block Spindle speed function Tool function

A preparotary functions is defined by the address G followed by two digit to specify the control mode of the operation. (see table 1.4 dan 1.5) A miscellaneous function is defined by the address M follow by two digits to specify the type of machine control (see table 1.6 for detai)

18

1.15 NC Words

NC part program ialah kode instruksi yang terorganisir ke dalam fungsional block.

Setiap block terdiri dari satu atau lebih NC word. NC word ialah koleksi dari karakter-

karakter yang dimulai dengan address yang diikuti oleh angka. Setiap karakter terdiri dari

satu byte (8 bits) yang dapat berarti angka, huruf, atau simbol. Urutan dan penempatan

dari NC word dalam part program harus mengikuti aturan tertentu yang dinamakan tape

format atau program format.

NC word adalah koleksi dari karakter-karakter yang tersusun dalam cara tertentu yang

mengakibatkan suatu pergerakan tertentu yang dilakukan oleh mesin NC. NC word selalu

dimulai dengan huruf address yang diikuti oleh harga numerik. Tabel 1.3 memperlihatkan

daftar tujuh grup dari NC word.

Tabel 1.3 NC Words

No NC Word Description Typical Examples

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Dimension words

Arc Center words

Feed words

Preparatory words

Miscellaneous words

Spindel words

Tool words

Specify coordinates of a tool path

Indicate coordinates of an arc center

Specify the feed rate of machining

Specity command modes, the information of the blokck to be executed

Indicated control modes such as program stop, spindel rotation, tool change, coolant, end of program, etc.

Specify spindel rotation speed in RPM.

Indicate the tool number to be selected

X 10.5 Y4.5 Z-1.0

I3.0 J1.5 or R3.5

F15.0

G90 G1 G2 G43

M0M3M6M7M30

S3000

T5

1.16 Preparatory Words

Istilah preparatory dalam NC berarti menyiapkan kontrol sistem supaya siap untuk

melaksanakn informasi yang datang pada instruksi block berikut. Fungsi preparatory

dilambangkan dalam sebuah program dalam words address G dan diikuti dua digit.

Fungsi preparatory juga disebut G-codes dan hanya untuk kontrol mode operasi tertentu.

Pada halaman berikut di tabel 1.4 terdapat delapan grup G-kode yang sering

dipergunakan dalam mesin milling CNC dan berikut pada tabel 1.5 merupakan daftar G-

kode untuk mesin bubut CNC.

19

Tabel 1.4. G-Codes for Milling Command

Group G-code Function and commandStatement Illustration

Tool Motion

G00

G01

G02

G03

Rapid traverse G00 Xx Yy Zz Linier interpolation G01 Xx Yy Zz Ff Circular interpolation G02 Xx Yy Ii Jj G02 Xx Zz Ii Kk G02 Yy Zz Jj Kk Circular interpolation G03 Xx Yy Ii Jj G03 Xx Zz Ii Kk G03 Yy Zz Jj Kk

Plan selection

G17

G18

G19

XY-plane selection ZX-plane selection YZ-plane selection

Unit selection

G20 or

G70 G21 or

G71

Inch unit selection G20 or G70 Metric unit selection G21 or G71

Offset and conpensation

G40

G41

G42

Cutter diameter conpensa-tion cancel G40 G0 (or G1) Xx Yx Cutter diameter conpensation left G41 G0 (or G1) Xx Yx Dd Cutter diameter conpensation left G42 G0 (or G1) Xx Yx Dd

Length conpensation

G43

Tool length offset G43 Hh

Positioning system

G90

G91

Absolute positioning system G90 Xx Yy Zz Incremental positioning system G90 Xx Yy Zz

20

Tabel 1.4 (Lanjutan) Command


Feed unit selection

G94

G95

Feed per-minute system G94 Ft Feed per revolution system G95 Ff

Work Coordinate Definition

G92

G54

Absolute zero setting G92 Xx Yy Zz Work coordinate setting G54 Xx Yy Zz

Fixed cycles selection

G80

G81 G89

Fixed cycle cancel Fixed cycle G99/G98 G8 Xx Yy Zz Rz Ff

Qq Pp

Tabel 1.5 G-codes for Turning Command


Tool motion

G00

G02 G03

Rapid traverse G0 Xx Zz Linier Interpolation G01 Xx Zz Ff Circular interpolation direction a. IJK method

G02 Xx Zz Ii Kk G03 Xx Zz Ii Kk

b. R-method G02 Xx Zz Rr G02 Xx Zz Rr

Work coordinate definition

G50 or G92 in some

controls

Work zero setting G50 Xx Zz

Unit selection

G20/G70

G21/G71

Inch unit selection Metric unit selection

21

Tabel (lanjutan) Command


Spindle speed control

G50

G96

G97

• Maximum spindle speed

G50 Ss in rpm • Constant surface speed

setting G96 Ss in fpm

• Fixed spindle speed G97 Ss in rpm

Feed unit selection

G98

G99

Feed per minute Feed per rvolution

Tool nose radius compensation

G40

G41

G42

Tool nose radius compensation cancel G40 G0/G1 Xx Zz Tool nose radius compensation left G41 G0/G1 Xx Zz Txxxx Tool nose radius compensation right G42 G0/G1 Xx Zz Txxxx

Fixed cycles

Single cycle Multi pass cycle

G90 G94

G71 G72

Generate one pass of four toolpath moves Generate multi pass of four toolpath moves

1.17 Miscellaneous Words

Fungsi miscellaneous mempergunakan address huruf M yang diikuti oleh dua digit.

Fungsi ini melakukan satu grup instruksi seperti on/off cair pendingin, on/off spindel,

pergantian pahat, berhenti program atau akhir program. Fungsi miscellaneous yang biasa

ditulis sebagai functions atau M-functions. Tabel 1.6 meperlihatkan fungsi M yang umum

dipergunakan pada mesin milling dan bubut.

22

Tabel 1.6. Miscellaneous Functions Function

Group M-

functionFunction and command

Statement Illustration Program stop

M00

M01

Program stop Optional stop

Spindle control

M03

M04

M05

Spindle on (rotation in clockwise direction) Spindle on (rotation in counter-clockwise direction) Spindle off

Tool change

M07

Tool change to the specified tool number Txxxx M06

Coolant control

M07

M08

M09

Coolant on (midst) Coolant on (fload) Coolant off

End of program

M02

M30

End of program and tape rewind End of program and memory return

1.18 NC functional blocks

Kontrol NC mengeksekusi secara seluruh NC words yang ada dalam satu blok.

Untuk itu, NC blocks disusun sesuai dengan tugas. Tabel 1.7 memberikan beberapa

fungsi blok yang umum dipergunakan dalam part programming.

23

Table 1.7 CNC functional blocks

Function block Explanation Typical Examples

1. Safety feature 2. Coordinate system setting 3. Tool length offset 4. Tool motion 5. Cutter diameter

compensation 6. Fixed cycle 7. Tool change 8. Spindle control Reference point return Program end

Set the control to proper operating modes at the beginning of a part program. This block is also used after a tool change Define work zero point Offset the difference beteen the programmed tool legth and the actual tool legth Generate tool paths to machine the workpiece Offset the cutter a specified direction by given amount of distance Generate a series of tool path to perform hole operation Select a tool and cause a tool change Command spindle rotation speed and direction Return the tool to the machine home position Specify the end of part program

G90 G80 G40 G17 G92 Xx Yy Zz G54 G43 Hh G0 Xx Yy Zz G1 Xx Yy Zz G2/G3 Xx Yy Zz G41/G42 Xx Yy Hh/Dd G40 Xx Yy G8_Xx Yy Zz Rr Ff Tt M6 Ss M3/M4 M5 G91 G28 Z0 G91 G28 Y0 M2 M30

1.19 NC Programming Methods

Metode part programming dibagi menjadi dua kategori pemrograman manual dan

computer-assisted programming. Dalam metode manual meng-input kode instruksi ke

dalam kontrol dengan tape-punching unit, via manual data input (MDI) mode on dari unit

CNC atau menggunakan komputer dengan text editor.

Metode pemprograman dengan bantuan komputer mempergunakan komputer untuk

membantu secara otomatis menghasilkan tool path untuk memproduksi suatu bagian,

metode ini dapat muncul dalam tiga bentuk :

• NC processor language (APT, Compact II, etc)

• CAD/CAM NC software system

• Conversational programming software as part of the CNC unit

Mempergunakan bahasa NC processor untuk mennghasilkan part program secara

perlahan-lahan diganti oleh CAD/CAM, software. Lebih dari sepertiga dari perencana-an

mempergunakan software sistem CAD/CAM untuk menghasilkan part program.

24

Cara ini digunakan secara luas dan akhirnya menjadi metode utama pemrograman NC.

Yang dimaksud pemrograman konvensional ialah pemrogram iteraktif dipergunakan

dalam sperlima dari perencanaan. Tipe software program yang disediakan oleh unit

builder CNC dan merupakan bagian dari unit CNC. Metode ini cukup memuaskan untuk

pemprograman kerja yang sederhana.

25

BAB 2. SISTEM PENGONTROLAN CNC

Pengontrolan CNC dapat disebut sebagai salah satu point-to-point system (sistem

dari titik ke titik) atau a continous path system (sistem perjalanan secara kontinyu).

Pengontrolan point-to-point (PTP) menggerakkan tool ke titik program, secara umum di

dalam pergerakan yang cepat tanpa menyinggung benda kerja. Jika titik program telah

tercapai, permesinan akan dijalankan pada sumbu Z.

Sistem PTP dapat juga disebut sebagai sistem posisi karena penempatan tool

path dari sistem ini secara umum tidak dapat dikontrol. Tergantung pada tipe

pengontrolan, gerakan tool PTP (gambar) dapat dilaksanakan dengan satu diantara tiga

cara, yaitu :

• Axial path (gambar 1.1a)

• 45o line path (gambar 1.1b)

• Linear path (gambar 1.1c)

Gambar 1.1. PTP tool path

Sistem PTP adalah jenis yang sering dipakai dalam mesin drilling, punch presses,

spot welders dimana membutuhkan penempatan posisi di dalam bagan XY di dalam

mode penggerakan yang cepat ketika menjalankan mesin ke sumbu Z (lihat gambar 1.4).

Sistem pengontrolan PTP ini lebih murah dan mudah dalam pengontrolan struktur

pergerakan. Juga mudah untuk dikendalikan.

Gambar 1.2. Pengaplikasian dari Sistem PTP

26

Sistem kontrol path secara kontinui juga disebut dengan contouring system

(sistem pembayangan). Sistem contoiuring ini mampu mensinkronisasikan dua atau lebih

penggerak aksial untuk menghasilkan sebuah jejak (path) perintah. Tergantung dari tipe

pengontrolan, sistem contouring ini dapat merupakan satu dari empat tipe-tipe ini yaitu :

2-D contouring, 2½-D contouring, 3-D contouring, dan 4-D contouring.

2.1 Pengontrolan Countouring

2.1.1 Pengontrolal Contouring 2-D

Sistem contouring 2-D mengimplementasikan tool path linier dan tool path

lingkaran di dalam dua bidang sumbu (XY) (pada gambar 1.3). Sumbu ketiga (Z)

terkontrol secara bebas dari dua sumbu lain. Pembayangan (contouring) dapat

diimplementasikan hanya pada satu bidang saja, yaitu pada bidang XY (di dalam sistem

2D). Dengan kata lain, sistem contouring 2-D dapat mensinkronisasikan pemakanan

hanya di dalam dua sumbu secara serentak atau bersamaan. Di dalam praktek,

pemakanan kedalaman yang diinginkan di dalam sumbu Z harus sudah dibuat sebelum

pembayangan (contouring) di dalam bidang XY.

Gambar 1.3. Sistem Contouring 2-D

2.1.2 Pengontrolan Contouring 2½-D

Di dalam sistem contouring 2½-D, dua dari tiga sumbu dapat terkontrol secara

serentak atau bersamaan. Dengan demikin, pembayangan (contouring) dapat

diimplementasikan baik di dalam sumbu XY, sumbu ZX, atau sumbu YZ. Di dalam

praktek, pemakanan dapat dikerjakan dalam satu dari ketiga sumbu, kemudian diikuti

dengan contouring di dalam bidang dua sumbu. Gambar 1.4. menunjukkan contouring di

dalam bidang ZX dan bidang YZ.

27

Gambar 1.4. Sistem Contouring 2½-D

2.1.3 Pengontrolan contouring 3-D

Sistem contouring 3-D mampu mesinkronisasikan tiga sumbu secara bersama-an

untuk menghasilkan tool path lingkaran di dalam ruang 3-D. Sistem ini dapat digunakan

untuk menghasilkan permukaan 3-D seperti ditunjukkan pada gambar 1.5.


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.


28

2.2 Sistem Drive CNC

Sistem perjalanan CNC dapat berupa tipe open loop (loop terbuka) atau tipe close

loop (loop tertutup). Perbedan utama diantara kesua sistem bergantung kepada apakah

sistem itu memiliki feedback loop (loop umpan balik) untuk meyakinkan keakurasian dari

sistem performansinya.

2.2.1 Sistem Loop Terbuka (Close Loop System)

Di dalam sistem pengendali (drive) loop terbuka tidak menggunakan loop umpan

balik (feedback loop). Peran motor penggerak pada kontrol perintah dari unit kontrol

mesin/machine control unit (MCU). Sistem cuma mengasumsikan meja mesin akan

mencapai posisi target. Tiada jalan lain bagi MCU untuk mengetahui aktual performansi

dari sistem. Sistem loop terbuka sangat sensitif untuk memuatkan tahanan. Posisi dan

kecepatan kesalahan (error) dapat muncul ketika tahanan pemotongan yang berat saling

bertemu. Gambar 2.1. menunjukkan sistem pengendali CNC dari loop terbuka. Sistem

pengendali loop terbuka seringkali digunakan di dalam sistem PTP dimana tool pemotong

tidak menyinggung dengan benda kerja saat pengambilan posisi. Sistem ini juga

digunakan di dalam mesin pemotong beban ringan. Sistem terbuka lebih murah, tetapi

cenderung memberikan perlawanan terhadap beban ketika proses permesinan.

Gambar 2.1. Sistem pengendali loop terbuka

29

2.2.2 Sistem Loop Tertutup (Closed Loop System)

Dengan sistem pengendali loop tertutup, sub-sistem umpan balik (feedback sub-

systems) digunakan untuk mengawasi pengeluaran (output) aktual dan mengoreksi

perbedaan terjadi antara sistem performansi yang diinginkan dan sistem performansi

yang aktual. Sub-sistem umpan balik dapat dibedakan, yaitu tipe analog atau tipe digital.

Sistem analog mengukur variasi fisik seperti posisi dan kecepatan dalam level tegangan.

Tachometers biasa digunakan untuk mengukur kecepatan, ketika memutuskan untuk

pemosisian.

Gambar 2.2. Sistem Closed Loop (Loop Tertutup) tipe Analog

Ada dua macam loop umpan balik di sistem pengendali CNC. Loop posisi dan loop

kecepatan (gambar 2.2). Loop posisi adalah bagian luar loop yang terdiri dari komparator,

sirkuit amplifier, dan resolver interface. Di dalam pengoperasian, komparator menerima

sinyal referensi dari kontrol CNC dan posisi kesalahan yang ada. Komparator

menghasilkan sinyal kesalahan dan memberikan sinyal kepada amplifier menggerakkan

servo motor untuk mengoreksi kesalahan.

Gambar 2.3. Sistem Closed Loop (Loop Tertutup) tipe digital

30

Velocity Loop (loop kecepatan) adalah sub loop dari posisi loop. Terdiri dari

komparator, sirkuit amplifier, tachometer terikat oleh leadscrew atau servo motor, dan

tachometer interface.

Digital feedback systems (sistem umpan balik digital) digunakan seperti digital

tranduser posisi untuk mengukur (gambar 2.3). Encoder adalah digital tranduser posisi

yang populer. Counter up-down (naik-turun) dan converter digital-to-analog digunakan

pada komparator dan amplifier. Loop kecepatan di dalam sistem digital feedback sama

seperti yang terdapat pada sistem feedback analog.

31

BAB 3. CNC INTERPOLATION

Kontrol CNC menggunakan beberapa bagian dari interpolasi untuk menentukan

kontur (contour) tool path. Interpolasi adalah produksi beberapa data point intermediate

(titik tengah) di atara posisi koordinat yang diberikan. Titik interpolasi digunakan oleh

beberapa tipe kontrol CNC interpolasi.

Dua fungsi utama yang disediakan oleh interpolator adalah :

• Mengolah posisi koordinat intermediate sepanjang path program.

• Mengolah kecepatan aksial sumbu individu sepanjang path contour

Kontrol CNC dilengkapi oleh lima kemungkinan tipe dari interpolasi :

• Linear interpolation (interpolasi linier)

• Circular interpolation (interpolasi lingkaran)

• Helical interpolation (interpolasi helical)

• Parabolic interpolation (interpolasi parabolik)

• Cubic interpolation (intepolasi kubik)

Semua kontrol CNC masa kini dilengkapi dengan interpolasi linier, lingkaran, dan

helikal; sangat sedikit digunakan kontrol dengan interpolasi parabolik dan kubik.

3.1 Linier Interpolation

Interpolasi linier menggerakkan tool dari titik mulai menuju target sepanjang garis

lurus. Interpolasi linier dan digunakan di dalam bidang 2-D atau bidang 3-D. Ini digunakan

dalam dua kategori aplikasi; machine lines/garis mesin (gambar 3.1), approximate

irregular curves (gambar 3.2) dan surfaces/permukaan (gambar 3.3).

Gambar 3.1. Straight Line Cutting (pemotongan garis lurus)

32

Gambar 3.2. Cutting Ireegular Curve

Gambar 3.3. Surface Cutting

3.2 Circulator Interpolation

Circular interplation merupakan program untuk memotong busur lingkaran (circular

arc) di dalam satu dari ketiga prinsip bidang (bidang XY, bidang ZX, bidang YZ) pada

gambar 3.4.

Gambar 3.4. Circular interpolation

3.3 Helical Interpolation

Interpolasi helical mengkombinasikan dua sumbu interpolasi lingkaran dan

interpolasi linier dalam tiga sumbu. Hal ini dapat digunakan dengan mengikuti tiga

konfigurasi :

• Busur lingkaran dalam bidang XY dan interpolasi linier dalam sumbu Z (gambar 3.5a).

• Busur lingkaran dalam bidang ZX dan interpolasi linier dalam sumbu Y (gambar 3.5b).

• Busur lingkaran dalam bidang YZ dan interpolasi linier dalam sumbu X (gambar 3.5c).

33

Gambar 3.5. Helical Interpolation

3.4 Parabolic Interpolation

Interpolasi parabolik menggunakan tiga titik non-collinear seperti menunjukkan

kurva bentukyang bebas (gambar 3.7). Ini secara umum digunakan mold dan pembuatan

die (die making) dimana dirancang dengan bentuk yang bebas, dibandingkan dengan

menentukan ketajaman dengan teliti, adalah lebih baik. Penggunaan dua atau lebih

interpolasi parabolik yang berurutan dapat mendekati order curves yang tertinggi (gambar

3.6). Keuntungan dari menggunakan interpolasi parabolik adalah mereduksi point

program sebanyak 50 kali, yang diperlukan oleh mode interpolasi linier. Pada order curve

yang tertinggi

Gambar 3.6. Interpolasi parabolik

Gambar. 3.7. Interpolasi parabolic dari

order kurva tertinggi

3.5 Cubic Interpolation

Interpolasi kubik merata-ratakan permukaan yang terdiri dari 3 order geometri. Hal

ini memerlukan pergerakan tiga sumbu pada machine complex shapes seperti pada sheet

metal dies pada automobil

34

BAB 4. SYSTEM KOORDINAT

Tujuan 1. Mengetahui sistem koordinat dan penentuan sumbu

2. Mengetahui dan memahami cara menentukan titik nol

4.1 Arah dan Penunjukkan Sumbu Mesin

Standar EIA-267-B menunjukan standar 14 sumbu untuk menggambarkan garis

lurus dan gerakan putar dari mesin CNC. Ini termasuk sembilan sumbu lurus dan lima

sumbu putar. Kesembilan sumbu lurus dibagi menjadi tiga kelompok: (gambar 4.1)

• Sumbu lurus primer (X,Y dan Z)

• Sumbu lurus sekunder (U,V dan W)

• Sumbu lurus tersier (P, Q dan R)

Gambar 4.1. Sembilan sumbu lurus

Gambar 4.2. Lima sumbu putar

Sumbu utama (primer) X,Y dan Z ditempatkan pada meja luncur primer. Sumbu

sekunder (U,V dan W) ditambahkan pada sumbu utama untuk menetapkan gerakan dari

peluncur gerak sekunder atau spindel. Dengan hal serupa, sumbu tersier (P,Q dan R)

digunakan untuk mewakili gerakan lurus dari peluncur ketiga atau spindel.

Kelima sumbu putar terdiri dari 3 sumbu putar utama (A,B dan C) dan dua sumbu

khusus (D dan E) (gambar 4.3). Didefinisinya adalah :

• Sumbu A : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer X

• Sumbu B : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer Y

• Sumbu C : Gerakan putar sekitar sumbu lurus primer Z

• Sumbu D : Gerakan putar sekitar sumbu lurus manapun

• Sumbu E : Gerakan putar sekitar sumbu lurus manapun

35

4.2 Penunjukkan Sumbu Mesin

Sumbu mesin dirancang menurut “kaidah tangan kanan”. Ketika jari jempol tangan

kanan menunjuk ke arah positif sumbu X, jari telunjuk menunjuk ke arah positif sumbu Y,

dan jari tengah menunjuk ke arah positif sumbu Z. Gambar 4.4 menunjukkan kaidah

tangan kanan diaplikasikan pada mesin vertikal dan gambar 4.5 pada mesin horisontal.

Gambar 4.4. Kaidah tangan kanan Mesin

vertikal

Gambar 4.5. Kaidah tangan kanan Mesin

horisontal

4.3 Arah Sumbu Mesin

Kontrol mesin CNC menggunakan tanda positif (+) dan tanda negatif (-) untuk

menyatakan arah gerakan dari sumbu mesin. Di bawah ini adalah definisi dari arah-arak

tersebut :

• Arah +Z : ini adalah arah yang menambah jarak antara benda kerja dan tool

pemotong

• Arah –Z : Adalah lawan dari arah +Z.

• Arah +X : a. Pada mesin vertikal, adalah arah ke kanan ketika diamati dari spindel

menuju kolom pendukung. B. Pada mesin horisontal, menunjukkan ke kanan ketika

diamati dari arah spindel menuju benda kerja.

• Arah –X : Adalah lawan dari arah +X

• Arah +Y : Menurut kaidah tangan kanan : ketika jempol menuju ke arah +X dan jari

tengah menunjuk ke arah +Z, jari telunjuk menunjuk ke arah +Y.

• Arah –Y : Lawan dari arah +Y

36

4.4 Referensi Titik Nol

Referensi titik nol adalah dasar atau titik mulai yang dipilih sebagai referensi untuk

menghitung koordinat dari titik-titik lain. Referensi titik nol juga disebut titik-titik nol (zero

point). Kontrol mesin CNC menggunakan empat jenis referensi titik nol untuk

memudahkan program dari tool path :

• Titik nol mesin (machien zero point)

• Referensi titik balik (reference return point)

• Titik nol kerja (work zero point)

• Program titik nol (program zero point)

4.5 Titik Nol Mesin

Tititk nol mesin adalah asal dari sistem koordinat mesin. Disetel oleh pembuat

(manufaktur) perkakas mesin dan tidak bisa diubah.

Titik nol mesin dilambangkan dengan M dan diwakili dengan simbol :

Lokasi titik nol mesin bervariasi dari para manufaktur, titik nol mesin biasa terletak

ditengah permukaan akhir spindel (gambar 4.6). Pada mesin milling, titik nol mesin

biasanya terletak pada batas ekstrim dari tiap lintasan sumbu (gambar 4.7).

Gambar 4.6. Titik Nol Mesin Turning

Gambar 4.7. Titik Nol Mesin Milling

Secara umum titik nol mesin tidak digunakan langsung sebagai titik referensi untuk

menulis bagian program. Titik nol mesin ini bisa digunakan untuk tiga aplikasi sebagai

beriikut :

1. Setup awal mesin

2. Sebagai titik referensi untuk titik referensi lain, misal; referensi titik balik, titik nol kerja

dan titik nol program.

3. Sebagai penggantian posisi tool.

37

4.6 Referensi Titik Balik

Referensi titik balik adalah lokasi dimana meja mesin atau kembali spindel.

disingkat dengan huruf R dan diwakili dengan simbol :

Beberapa kontrol mesin CNC memperbolehkan sampai dengan empat referensi

titik balik. Secara umum, titik nol mesin disetel sebagai titik balik pertama pada mesin

milling (gambar 4.8). Titik balik kedua, ketiga, dan keempat ditetapkan dengan menyetel

harga parameter koordinat. Dan juga bisa disetel pada lokasi yang sesuai dengan

pekerjaan terselubung (work envelope) pada mesin bubut (turning). Pada mesin bubut,

titik balik terletak pada titik paling akhir dari pekerjaan terselubung (gambar 4.9).

Gambar 4.8. Referensi Titik Balik Mesin Milling

Gambar 4.9. Referensi Titik Balik Mesin Turning

Lokasi dari titik referensi pertama secara tepat ditetapkan dahulu pada tiap sumbu

gerak dalam hubungan dengan titik nol mesin. Karena itu, digunakan untuk kalibrasi dan

regulasi dari sistem pengukuran dari meja luncur dan spindel.Titik referensi digunakan

dalam empat situasi, yaitu :

1. Ketika kontrol diaktifkan, semua sumbu selalu diposisikan pada titik balik referensi

untuk kalibrasi sistem pengukuran.

2. Mesin harus diulang posisikan pada titik balik referensi untuk ulang penetapan harga

koordinat actual, misal dalam situasi kehilangan data posisi sekarang karena listrik

atau operasi mesin yang salah.

3. Semua sumbu harus ditarik kembali ketitik referensi sebelum tool yang diganti bisa

dipakai.

4. Pada akhir bagian program, semua sumbu harus ditarik kembali ke titik balik referensi

untuk mereset sistem kontrol untuk perjalanan sebuah bagian program yang baru.

38

4.7 Titik Nol Kerja (Work Zero Point)

Titik nol kerja adalah awal dari sistem koordinat dari sumbu benda kerja. Titik nol

kerja ini digunakan untuk menetapkan sistem koordinat kerja di dalam hubungan dengan

titik nol mesin. Titik nol kerja secara umum berhubungan dengan titik setup, karena titik

nol kerja ini merupakan lokasi peletakan benda kerja di atas meja mesin. Beberapa

kontrol CNC memperbolehkan bermacam-macam titik nol kerja di dalam satu setup mesin

atau pengoperasian. Titik nol kerja diberi label W

Gambar 4.10. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Turning

Titik nol kerja dapat dipilih oleh programer pada semua lokasi yang lebih tepat

dalam pengerjaan dari mesin. Hal ini memperbolehkan programer untuk menempatkan

titik nol kerja pada posisi yang lebih mudah dan lebih teratur di dalam benda kerja.

Gambar 4.10 menunjukkan dua metode umum dari pemilihan titik nol kerja untuk proses

turning dan gambar 4.11 menunjukkan contoh milling.

Gambar 4.11. Pemilihan Titik Nol Kerja pada Proses Milling

4.8 Program Titik Nol

Program titik nol merupakan bagian awal dari suatu pemograman. Program titik

nol ini dipergunakan untuk menentukan lokasi semua titik yang lain di dalam bagian

program. Oleh karena itu, harus dipilih terlebih dahulu sebelum program yang lain

dijalankan. Program titik nol diberi label P.

Titik nol program secara umum diikuti dengan titik nol kerja. Bagaimanapun,

program titik nol ini dapat menentukan lokasi pada posisi yang tepat. Pada gambar 4.12

menunjukkan bahwa situasi dari program titik nol dan titik nol kerja saling bertepatan dan

pada gambar 4.13 menunjukkan bila kedua saling terpisah.

39

Gambar 4.12. Program Titik Nol dan titik Nol Kerja Berimpit

Gambar 4.13. Program Titik Nol dan Titik Nol Kerja Terpisah

Hal ini memungkinkan untuk menetapkan bermacam-macam program titik nol

untuk memberikan fasilitas pemograman benda kerja dengan komplek. Program titik nol

pertama adalah program nol (program zero) dan program titik nol kedua dan semua titik –

titik yang saling berhubungan disebut dengan titik nol lokal (lokal zero point). Gambar

4.14 menunjukkan pemakaian dua titik nol untuk penulisan bagian program.

Gambar 4.14. Multiple Program Titik Nol

4.9 Sistem Posisi

Penggunakan sistem posisi untuk penetapkan lokasi dari titik posisi dalam benda

kerja dimana tool pemotong sedang bergerak. Dua metode dari sistem posisi yang

digunakand dalam program NC, yaitu:

- Sistem posisi absolut

- Sistem posisi incremental

4.9.1 Sistem posisi absolut

Selalu terpikir bahwa data dimensi semua posisi berasal dari referensi titik tertentu

dalam sistem posisi absolut. Kenyataan dari titik ini adalah program titik nol. Sistem posisi

40

absolut terkadang menunjukan sebagai sistem referensi posisi. Gambar 4.15

menunjukkan contoh penggunaan sistem posisi absolute

Gambar 4.15. Sistem Posisi Absolut

4.9.2 Sistem posisi inkremental

Ketika menggunakan sistem posisi inkremental, data dimensi dari titik selalu

menunjukkan kepada titik sebelum bergerak. Setiap posisi dihitung dari posisi terdahulu,

sistem koordinat berubah dari titik ke titik. Beberapa tambahan penting dalam sistem

posisi inkremental, yaitu :

a. Program titik nol digunakan sebagai titik referensi hanya untuk program titik awal.

b. Tanda (+) dan (-) digunakan untuk menunjukan hubungan gerakan tool meskipun titik

hanya berlokasi pada kuadran pertama.

c. Urutan posisi dari tool path mempengaruhi dimensi data dari titik. Hal ini ditunjukan

pada gambar 4.16

a. searah jarum jam b. Berlawan arah jarum jam

Gambar 4.16. Sistem Posisi Inkremental

41

BAB 5. FUNDAMENTAL PEMESINAN

Tujuan:

1. Memahami proses permesinan yang dilakukan mesin milling dan turning CNC.

2. Mengetahui material dan karateristik perkakas potong yang digunakan mesin CNC

3. Mengetahui perkakas potong dan sistem perkakas untuk mesin CNC.

4. Mengetahui standarisasi pahat sisipan berdasarkan sistem ANSI dan ISO, serta

macam-macam holder digunakan

5.1 Proses Milling CNC

Mesin milling CNC dan pusat permesinan secara umum melakukan enam6 jenis

proses pemesinan :

• Facing

• Profilling

• Pocketing

• Stol cutting

• Hole cutting

• 3D surface machining

Tabel 5.1 mengilustrasikan enam tipe dari proses pemesinan pada halaman berikut.

5.2 Proses Turning CNC

Mesin turning CNC dan pusat turning bisa melakukan sepuluh jenis proses pemesinan:

• Facing

• Profilling

• Drilling

• Threading

• Cutting off

• Turning

• Groving

• Borning

• Chamfering

• Milling

Semua proses pemesinan turning di atas terilustrasi dalam Table 5.2 pada halam berikut

ini.

42

Tabel 5.1. Milling Proccesses

Tipe proses Perkakas Ilustrasi 1. Facing:

Menghasilkan permukaan yang rata

Face mill, untuk permukaan yang luas End mill, untuk permukaan yang kecil

2. Profilling

Membuat bagian berbentuk

End mill

3. Pocketing Membuang permukaan material pada dengan batasan tertutup

End mill

4. Slot cutting

Membuat beberapa variasi alur

End mill

5. Hole machining

a. Drilling

Drill

b. Countersinking

Countersink tool

c. Counterboring

Counterbore tool

43

Tabel 5.1 (lanjutan)

Tipe proses Perkakas Ilustrasi d. Boring

Boring tool

e. Tapping

Tap

f. Reaming

Memhasilkan permukaan lubang yang halus dan presisi

Reamer

6. 3-D surface Memotong berbagi variasi bentuk permukaan

Ball-end mill

Tabel 5.2. Turning Proccesses

Tipe proses Perkakas Ilustrasi

1. Facing: meratakan permukaan a. Meratakan permukaan ke arah titik

pusat b. Meratakan permukaan pada tepi

benda

2. Turning: bubut memanjang a. Bubut memanjang lurus b. Bubut miring (tirus)

3. Profilling: bubut luar dengan bentuk

Facing tool

Turning tool

Profiling tool

44

Tabel 5.1 (lanjutan)

Tipe proses Perkakas Ilustrasi

4. Grooving: membuat alur

a. Membuat alur pada sisi memanjang

b. Membuat alur pada permukaan

rata

5. Drilling: membuat lubang pada sumbu mesin

6. Threading: membuat berbagai macam

ulir a. Ulir luar

b. Ulir dalam 7. Boring

Menghasilkan lubang menjang dan bentuk melingkar

8. Chamfering Membuat tirus pada bagian pojok yang tajam

9. Cutting off Memisahkan bendakerja dengan material kerja

10. Milling Membuat alur dan pemukaan

Grooving tool

Drill

Threading tool

Boring tool Chamfering tool Cut-of tool End mill

45

5.3 Bahan Perkakas Potong

5.3.1 Properti yang dibutuhkan untuk bahan perkakas potong.

Tiga hal penting yang harus dimiliki perkakas potong:

1. ketahanan pakai (tahan terhadap berbagai mekanisme pemakaian)

2. kuletan (kemampuan untuk menyerap energi dan mengatasi deformasi plastik tanpa

patah di bawah tekanan).

3. Hot hardness (kemampuan untuk menahan tegangan dan mempertahankan

kekerasan dan efisiensi pemotongan pada suhu tinggi)

5.3.2 Material perkakas potong

Perkakas potong yang biasa dipakai untuk mesin CNC adalah High Speed Steel

(HSS), tungsten carbide, cermets, ceramics dan polycrystalline. Tabel di bawah

menunjukan karkteristik dan aplikasi perkakas di atas.

Tabel 5.3. Karateristik dan Aplikasi dari Berbagai Macam Material Perkakas Potong

HSS

Lebih liat dari karbida Pemesinan kecepatan rendah, dan pemotong-an terputus-putus

Biaya rendah daripada karbida, umur pahat lebih panjang, sangat bagus untuk permukaan akhir

Uncoated Carbide

Sangat liat, ketahanan aus tepi sangat baik

Pengerjaan kasar sampai pengerjaan akhir semua material termasuk besi, baja, stainless steel, high temperature alloy, non ferrous metals dan non-metallic materials

Kecepatan potong lebih tinggi daripada HSS dan lebih liat dari pada coated carbide

PVD coated carbide

Sangat liat, bagus terhadap ketahanan perubahan panas, kekuatan tepi menahan sangat tinggi. Sangat baik menahan laju pertumbuhan BUE

Pemesinan baja, high temperature alloys, stainless steel, difficult to machine material, aluminium, carbon and alloy steels.

Dimunkinkan kecepatan ditingkatkan lebih 15% jika dibandingkan dengan uncoated dengan tidak kehilangan umur pahat

Cermet Ketahanan terhadap aus, kejutan dan panas sangat baik

Pengerjaan akhir pada malleable cast iron, carbon steels alloy steels, stainless steel, and aluminium

umur pahat lebih 20 kali dari convebtional carbide grade

Ceramics (alumina base)

Sangat keras, ketahanan terhadap keausan kimia sangat baik

Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir kecepatan tinggi pada cast iron dan baja

Lebih baik pada pemesian lebih tingg

Ceramics (silicon base)

Sangat keras dan tahan terhadap perubahan temperatur

Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir cast iron

Kecepatan pemesinan di atas 5000 sfm dan lebih

Polycrystalline Diamond (PVD)

Kekerasan intan plus toughnss , ketahanan aus sangat bai

Untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir on aluminium dan material lunak

Lebih baik 30 kali daripada carbaide, yang setara silicon aluminium tinggi

Cubic born Nitride (CBN)

Keras, ketahanan aus kejutan sangat baik

Pemesinan kecepatan tinggi pada material hardened ferrous 50Rc – 65Rc (480 – 740Bhn)

Biaya alternative bia dibandingkan dengan grinding

46

5.3.3 Klasifikasi mutu karbaid berdasarkan ANSI dan ISO

5.3.3.1 Sistem ANSI

Sistem klasisfikasi carbide ANSI diperkenalkan oleh industri otomotif Amerika dan

secara umum dipakai di Amerika. Seringkali juga disebut C-system Amerika, karena

diawali dengan huruf C dari nomor 1 sampai 8 untuk menandai penggolongan carbide.

Tabel 5.5. ISO Carbide Clasification System

Symbol and

color

Broad material categories to

be cut Class Application

Characteristics

of cutting of carbide

P (Blue)

Ferrous metals with long chips

M

(Yellow)

Ferrous metals with long and short chips Non ferrous metal

K

(Red)

Ferrous metals with short chips Non ferrous metal Nonmetalic material

47

Tabel 5.4. ANSI Carbide Clasification System

Class Class Material to be cut Application Characteristic

Of cutting Of carbide

C1 Tungsten

Cast iron, nonferrous metals, and nonmetallics

Roughing cuts

C2 Tungsten General-purpose

C3 Tungsten Finishing

C4 Tungsten Roughing cuts

C5 Tungsten

Steel and steel alloy

Tungsten

C6 Titanium General-purpose

C7 Tungsten Titanium and Tantalum in varying amounts

Finishing

C8 Fine finishing

Perkakas carbide digolongkan dalam dua kategori utama. Kategori pertama terbuat dari

straight tungsten carbides (kelas 1 sampai 4), yang bersifat keras dan berumur tinggi.

Perkakas tersebut sangat baik untuk proses pemesinan baja tempa, logam non besi dan

beberapa material non logam yang lunak.

Kategori kedua (kelas 6 sampai 8) termasuk kombinasi tungsten dan tantakum atau

titanium carbide, yang biasa digunakan untuk proses pemesinan baja. Kelas ini tahan

terhadap cratering yang merupakan masalah serius bila tungsten carbide digunakan pada

pemesinan baja.

5.3.3.2 Sistem ISO

Sistem ISO (International Organization for Standardization) yang didasarkan pada

standar ISO 513-1975 LE) yang digunakan secara luas di Eropa dan dikategorikan dalam

tiga kategori yaitu : P, M dan K.

- Kategori P untuk proses permesinan logam besi dengan geram yang penjang.

- Kategori M untukj proses permesinan :

1. Logam besi dengan geram yang panjang dan pendek

2. Logam non besi

- Kategori K untuk proses permesinan :

1. Logam besi dengan geram pendek

2. Logam non besi

3. Material non logam

48

Tabel 5.6. Hubungan antara ANSI dan ISO sistem klasifikasi Carbide

Carbide grade

ISO P01 P05 P10 P20 P25 P30 P40 P50 M10 M20 M30 M40 K01 K05 K10 K20 K30 K40

ANSI C8 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1

Increasing taoughness

Increasing hardness

Tabel 5.6. menunjukkan hubungan antara sistem ISO dan sistem ANSI. Catatan

bahwa sistem penunjukkan ISO dan ANSI untuk berbagai jenis dan golongan perkakas

potong tidak presisi. Sistem itu cuma belaku sebagai petunjuk umum dalam pemilihan

perkakas potong untuk aplikasi khusus. Pengguna perkakas itu kebanyakan menetapkan

sistem klasifikasi sendiri dengan golongan ANSI dan ISO yang setara untuk produk itu

sendiri.

5.3.4 Pemilihan bahan perkakas potong

Pemilihan bahan perkakas potong yang cocok untuk aplikasi proses pemesinan

yang khusus dapat menghasilkan keuntungan yang signifikan termasuk peningkatan

produktivitas, peningkatan kualitas dan pengurangan biaya. Faktor-faktor berikut ini harus

dipertimbangkan secara matang untuk memilih bahan perkakas potong :

1. Tipe dari material yang akan dimesin (tipe ferrous atau non-ferrous) PIlih tingkat C5 – C8 untuk material baja Pilih tingkat C1 – C4 untuk besi tuang, logam non ferro, dan material non-metallic

2. Tipe pemesinan: Roughing General purpose Finishing Precision boring dan fine finishing

C1 untuk material bukan baja C5 untuk material baja C2 untuk material bukan baja C6 untuk material baja C3 untuk material bukan baja C7 untuk material baja C4 untuk material bukan baja C8 untuk material baja

49

Gambar 5.1 Kecepatan Potong terhadap Material Pahat untuk

5.4 Perkakas untuk Milling

Sisem peralatan yang biasa dipakai untuk proses permesinan terdiri dari 4

komponen utama : automatic tool changer, toolholders, adaptors dan cutting tools

(perkakas-perkakas pemotongan). Setiap sistim perkakas untuk mesin CNC harus

memenuhi 3 syarat :

- Mampu menyimpan perkakas yang bermacam-macm

- Penggantian perkakas secara otomatis untuk mempersingkat waktu

- penggantian perkakas.

5.4.1 Automatic Tool Changer

Automatic Tool Changer (ATC) merupakan fasilitas untuk mengganti perkakas

potong secara baik, di dalam maupun di luar poros mesin. Perkakas disimpan di dalam

Automatic Magazine dimana merupakan tempat penyimpanan berbagai bagian dari

perkakas mesin. Perkakas dapat dipilih dan diganti dengan kontrol dari program.Gambar

5.2 menunjukkan mesin dengan penggerak rantai dengan automatic tool changer.

50

Gambar 5.2 Automatic Tool Changer tipe rantai

5.4.2 Toolholders Toolholders dipakai sebagai fasilitas untuk pemegang dan mengganti jarak dari

perkakas pemotong dari dalam dan luar dari poros secara otomatis. Toolholders terdiri

dari lima komponen dasar :

1. Tapered shank

2. Flange

3. Retention krob

4. Opposed slots

5. Adaptor

Gambar 5.3 Toolholder

5.4.2.1 Tapered shank

Tapered shank dengan toolholders ke poros. Standars ANSI menjelaskan 6

ukuran taper shank dasar termasuk #30, #35, #40, #45, #50, dan #60. Mesin yang lebih

besar menggunakan toolholders yang meiliki jumlah shank taper lebih banyak. Taper dari

shank dibuat sampai 3,5 in/ft (atau dengan ratio 7:24).

Taper Shank No. Type of Machine

#60 #50 #40 #30

Mesin sangat besar Mesin ukuran sedang (20 s/d 50 HP) Mesin ukuran kecil Mesin ukuran sangat kecil

51

5.4.2.2 Type flens

Flens memungkinkan toolholder untuk dicengkram oleh cengkeram perkakas atau

poros mesin. Ada 2 jenis yang biasa digunakan yaitu type V – flens dan BT – flens. V-

flens biasa disebut sebagai caterpilar V-flens. Mereka menggunakan ulir dengan ukuran

inchi untuk tombol resensi yang dipakai untuk memegang perkakas pemotong dengan

ukuran inchi BT-flens mempunyai ulir metris dengan tombol resensi tetapi adaptor dapat

dirancang untuk mengakomodasi perkakas pemotong dengan ukuran inchi yang

bermacam-macam. BT flens holders banyak dipakai dimesin buatan Jepang dan Eropa.

Gambar 5.4 V-flange dan BT

Gambar 5.5 Retention knob

5.4.2.3 Retention knob (Tombol Resensi)

Tombol resensi memungkinkan batang pengunci poros untuk menarik toolholders

secara halus ke poros & melepaskan toolholder secara otomatis tombol resensi dibuat

dengan berbagai ukuran dan jenis. Mereka tidak harus digantikan. Pemakaian tombol

resensi dikhususkan untuk manufaktur perkakas pemesinan. Lihat gambar 2.5.

5.4.2.4 Adaptor

Adaptor dirancang dengan berbagai cinfigurasi untuk mengakomodasi jenis dan

ukuran perkakas pemotongan yang berlainan. Toolholder biasa diberi nama sesuai

dengan tipe adaptor. Yang biasa menggunakan adaptor : end mill holders, face mill

holders, top holders, collet holders, boring bor holders, morse laper holders, jacob loper

holders dan straight shank holders.

5.5 Sistem Perkakas untuk Turning

Sistem perkakas untuk turning terdiri dari 6 komponen dasar :

1. Turret head

2. Mounting blocks

3. Mounting plates

4. Tool holders

52

5. Sleeves and sockets

6. Inserts or cutting tools

Gambar 5.6 Sistem Perkakas untuk Mesin Milling

53

Gambar 5.7 Sistem Perkakas untuk Mesin Bubut

54

Mesin perkakas menyediakan 6 samapi 12 sistem peralatan yang dapat dinomori

secara otomatis oleh kontrol. Tergantung dari jenis perkakas pemotongan digunakan

dudukan pelat/dudukan blok. Dibutuhkan untuk menyambungkan perkakas pemotong ke

mesin perkakas. Umumnya, perkakas untuk OD turning dan operasi facing menggunakan

dudukan pelat perkakas untuk mengebor menggunakan dudukan blok. Biasanya lengan

atu socket dibutuhkan untuk memungkinkan ukuran perkakas virus yang berbeda.

Gambar menunjukkan 12 stasion turret head dengan berbagai perkakas-perkakas

pemotongan. Beberapa pusat turning memberi 3 sumbu kontrol secara simultah (X, Z dan

orientasi poros angular). Sumbu poros dikombinasikan dengan rotasi perkakas yang

memungkinkan mesin untuk membubut, mengebor, menggurdi, milling, ngetop dan

ngeream. Lembaran kerja dengan berbagai arah dalam penyetelan satu mesin.

Pusat sumbu bubut memiliki 3 sumbu kontrol yang secara simultan, dimana

memungkinkan mesin untuk merotasi perkakas dan sering diferensikan untuk milling dan

bubut.

Gambar 5.8 12-station Turred Head Gambar 5.9 Turred pada Mill Turn

5.6 Identifikasi insert dan seleksi

Insert yang bisa diberi indeks digunakan secara luas pada mesin-mesin CNC.

Mereka dibuat dengan bermacam-macam bentuk dan standar (gambar 5.10). Standar

ANSI menyediakan sebuah sistem identifikasi untuk menggambarkan ciri-ciri dari insert

identifikasi tersebut terdiri lebih dari 10 kode simbol. Setiap kode mendefinisikan sebuah

ciri-ciri dari insert (gambar 5.11). 7 simbol yang pertama adalah bersifat

55

Gambar 5. 11 Sistem indentifikasi Pahat sisipan

56

perintah, 2 simbol berikut adalah fakultasi (boleh memilih), dan simbol yang terakhir

adalah untuk penggunaan pengusaha pabrik. Standar ISO secara mendasar mengikuti

standard ANSI, kembali ditetapkan dalam milimeter.

Gambar 5.10 Macam-macam Bentuk Pahat Sisipan

5.6.1 Pemilihan insert

Berbagai macam faktor harus dipertimbangkan dengan hati-hati dalam pemilihan

spesifikasi aplikasi. Faktor yang mempengaruhi antara lain bentuk insert, ukuran insert,

dan pemutus tatal (chip).

5.6.1.1 Bentuk insert

Bentuk Insert dibuat dari berbagai bentuk, mempengaruhi kekuatan insert, sudut insert,

jumlah maksimum dari sudut potong yang tersedia, konsumsi daya, keserbagunanya.

Makin besar sudut insert, makin kuat insert tersebut. Sebuah round insert adalah yang

terkuat, dimana 35o diamond insert dalah jenis yang paling lemah.

Insert dengan sisi yang lebih banyak menyediakan jumlah sudut potong yang lebih

banyak pula. Sebuah bentuk insert diagonal memiliki 6 sudut potong, dimana sebuah

bentuk triangle hanya dilengkapi 3 sudut. Sudut potong dari insert tersebut dengan zero

cleance adalah dua kali dari sudut non zero clearance. Zero clearance meiliki insert

triangle, misalnya punya 6 kemungkinan sudut.

Macam-macam insert yang sering digunakan dalam aplikasi termasuk :

80o diamond shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing

55o diamond shape = untuk turning OD, profiling dan baring ID

35o diamond shape = untuk proflig OD, profling ID

60o shape = untuk turning OD, baring ID, dan facing

Road shape = untuk turning OD, baring ID

5.6.1.2 Dimensi pahat sisipan

Tiga dimensi yang digunakan untuk menggantikan ukuran insert adalah inscribed

Circle (IC), Thichiness (T) dan Nose Radius (R).

57

a. bentuk triangle b. bentuk 80o diamond

Gambar 5.12 Dimensi Pahat Sisipan

pemilihan yang digunakan. Aturan pada kedalam maksimum pematangan yang

digunakan. Aturan pemotongannya adalah bahwa pengambilan sudut potong maksimum

ialah satu setengah kali panjang sudut insert bundar dan persegi seperti yang ditunjukkan

pada Gambar 5.13 panjang sudut potong dari insert yang biasanya digunakan bisa

dihitung dengan rumus yang diberikan di tabel 5.7.

Gambar 5.13 Dimensi IC dan Panjang Tepi Potong

Tabel 5.7. Panjang sudut potong dari berbagai macam bentuk insert.

Bentuk Sisipan Panjang Tepi Potong

Square L = IC

Round L = IC

Triangle L = 1,732 IC

80O diamond L = 1,015 IC



58

5.6.1.3 Ketebalan pahat sisipan

Faktor-faktor yang mempengaruhi ketebalan pemilihan pahat sisipan adalah

kesepatan pemakaian dan pengambilan sudut potong. Nomograph yang ditujukan di

Gambar 5.14 menyediakan suatu pentunjuk referensi untuk pemilihan ketebalan insert

untuk menemukan kekuatan/tegangan yang dibutuhkan. untuk menggunakan garfik

numerik ini, hubungkan satu garis diantara kecepatan pemakaian yang dipilih dan

pengambilan sudut potong maksimum yang akurat. Garis ini menghubungkan garis

ketebalan inserts yang teratur. Dua skala yang diberikan pada garis ketebalan inserts,

satu untuk pemotongan biasa dan ynag lainnya untuk pemotongan bessela.

Gambar 5.14 Nomograp Feed terhadap Ketebalan Pahat Sisipan

5.6.2 Daerah nose radius pahat sisipan

Pemilihan daerah insert nose untuk suatu operasi pasti ditentukan oleh dua faktor,

kecepatan pemakaian dan permukaan akhir yang dibutuhkan permukaan akhri (atau

kekasaran) biasanya dilukiskan/digambarkan pada harga aritmethic average (AA) atau

harga root mean square (RMS) figure 2.15 menyediakan sebuah nomograph untuk

pemilihan daerah insert nose teratur yang berdasarkan pemakaian yang diberikan dan

permukaan akhir yang dibutuhkan baik dalam harga AA atau RMS.

Ikuti langkah-langkah berikut untuk memilih daerah nose dengan menggunakan

nomograph :

1. tempatkan permukaan akhir yang diperlukan (AA atau RMS) pada garis vertikal.

2. Ikuti garis horisontal yang menghubungkan permukaan akhir yang dibutuhkan ke titik

diamond garis tersebut berhubungan dengan garis diagonal yang menggambarkan

kecepatan pemakaian.

59

3. Proyeksikan sebuah garis dari titik ini ke bagian bawah menuju skala daerah nose.

4. Jika garis ini jatuh diantara dua harga/nilai, pilih harga yang lebih besar.

5. Jika tidak tersedia daerah nose yang menghasilkan permukaan akhir yang

dibutuhkan, kurangi kecepatan pemakaian.

Gambar 5.15 Nomograp Surface Finished terhadap Nouse Radius

5.6.3 Pemutus geram

Ikuti dua petunjuk berikut saat memilih pemutus geram (chip breaker) yang teratur :

a. Tidak ada chip breaker yang diperlihatkan uantuk

• Pemotongan bessela

• Turning material getas seperti besi tuang

b. Pemutus geram dibutuhkan untuk turning material yang keras dan berserat

seperti baja, aluminium, dan material non logam.

5.7 Toolholders

Standart ANSI untuk sistem identifikasi insert diberikan pada figure 2.16 pada

halamn berikut sistem identifikasi ANSI menggambarkan ciri berikut dari sebuah insert

toolholders.

1. Clamping method

2. Insert shape

3. Holder style

4. Rake angle

5. Hand of tool

60

6. Shank size

7. Insert IC size

8. Qualified condotion

Sebuah insert toolholders didesain secara specifik untuk memeriksa hanya satu

bentuk dan satu ukuran insert, maka adalah penting untuk memilih toolholders insert yang

tepat untuk pekerjaan tertentu. Ada 5 faktor yang harus dipertimbangkan dalam pemilihan

insert toolholders yaitu :

1. holder style

2. insert shape dan size

3. rake angle

4. shank size

5. hand of tool

Lead angle mementukan jenis dari insert toolholders. Lead angle juga mengacu

pada sisi sudut potong. Hal ini tersebut dibentuk antara sudut sisi potong dan satu dari

sumbu prinsip/dasar (figure 5.16) 3 jenis lead angle adalah negatif lead, zero lead angle

dan positif lead angle (figure 5.17).

Gambar 5.16 Difinisi dari Lead Angles

Gambar 5.17. Tiga tipe dari Lead Angles

61

Gambar 5.18 Sistem Indentifikasi Holder dengan Pahat Sisipan

62

Sudut lain yang penting untuk dipertimbangkan dalam pemilihan tipe

toolholder adalah sudut profil. Sudut profile adalah sudut slope maksimum dimana

kombinasi insert dan toolholder bisa menghasilkan profilling (figure 2.19). Suatu

sudut profile bisa dihitung :

Profil angle = 90o + lead angle – insert angle

Dalam praktek, profil sudut maksimum diproduksi paling sedikit 2o lebih kecil

daripada sudut profil yang diperhitungkan.

Gambar 5.19 Pemegang dan Pahat Sisipan untuk Bubut Profil

5.8 Sistem Indentifikasi Boring Bar

Sebuah sistem identifikasi boring bar sebenarnya sama dengan toolholders

biasa perbedaan utama adalah bahwa kode komposisi bahkan pada permulaan

kode identifikasi. Komposisi bar mengindikasikan bahwa material berada pada

boring bar. Dua material boring bar umum adalah baja/steel (s) dan karbon/casbide

(C) posisi yang keenam dan ketujuh menerangkan batang dengan bagian

melintang untuk toolholders biasa, dan mereka digunakan untuk menumpukkan

diameter bar untuk boring bars.

Pemilihan dari batang penyebar untuk aplikasi spesifik tergantung pada 7

faktor berikut :

1. Bar composition

2. Boring bar style

3. Minimum bore diameter

4. Bar diameter

5. Insert shape and size

6. Hand type

7. Rake angle

Tabel 6.1. pada dua halaman berikut menyajikan daftar kombinasi toolholders styles

dan insert yang biasa digunakan di industri. Juga termasuk aplikasi khas mereka.

63

BAB 6. PARAMETER PEMESINAN

Tujuan :

1. Memilih parameter permesinan untuk beraneka ragam proses permesinan.

2. Menyediakan petunjuk-petunjuk yang berguna untuk berbagai proses permesinan.

Tiga variabel yang menyatakan efisiensi dari proses permesinan adalah kecepatan

pemotongan, kecepatan pemakanan, dan kedalaman potong. Ketiga variabel di atas

dikenal sebagai parameter permesinan. Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam

memilih parameter pemesinan :

• Kapasitas pengoperasian mesin pemotong

• Kemampuan dan kekuatan dari spindel mesin

• Kemampuan mesin terhadap material

• Keuletan/keelastisitas dari bahan-bahan

6.1 Kecepatan Potong dan Kecepatan Spindel

Kecepatan potong atau dikenal juga kecepatan permukaan adalah kecepatan

pada ujung benda yang melewati permukaan pada benda kerja. Kecepatan potong dapat

dinyatakan dalam dua rumus berikut :

Gambar 6.1 Drilling Gambar 6.2 Milling

metrik)sataun dalam (MPM1000

..

inch)satuan dalam (FPM12

..

NDCS

NDCS

π

π

=

=

dimana

CS = kecepatan potong pada permukaan bidang kerja, feet/minute

(fpm) atau meter/minute (mpm).

64

D = diameter dari benda kerja, dipakai juga pada diameter alat kerja

dan benda kerja, dalam inch/mm

N = putaran (rpm)

Dalam proses penggurdian (gambar 6.1) dan freis (gambar 6.2), diameter dari

yang berputar dapat disebut diameter pemotong. Dalam proses pembubutan, diameter

tersebut mereprestasikan diameter luar dari benda kerja.

Kecepatan potong permukaan pada material adalah proses permesinan yang

menghasilkan dan secara normal didapat pada buku dan permesinan atau didapat pula

dari pengalaman. Dapat menggunakan nilai kecepatan potong permukaan untuk mencari

pecepatan spindle dengan menggunakan dua rumus berikut :

metrik)satuan (dalam..1000

inch)satun (dalam..12

DCSN

DCSN

π

π

=

=

dimana

N = kecepatan putaran dalam rpm

Gambar 6.5. Seleksi penunjuk pemasangan holder

6.2 Kecepatan Pemakanan

Pemakanan adalah perpindahan mesin pemotong yang terjadi pada arah

pemotong. Sedangkan kecepatan pemakanan adalah kecepatan pemakanan yang secara

normal dispesifikasikan oleh tiga unit berikut :

• Pemakanan per-mata pada roda gigi

• Pemakanan per-satu putaran

• Penakanan per-satu menit

Kecepatan pemakanan dianjurkan oleh buku referensi atau manufaktur alat-alat

potong yang secara normal diberikan dalam pemakanan per-mata gigi. Bagaimanapun,

pemakanan telah diprogram di dalam unit-unit dari pemakanan per-satu

putaran/pemakanan per-satu menit.

65

Tabel 6.1 Pemilihan Pemegang Pahat Sisipan

Pola operasi Ilustrasi pemegang Corak pemegang

Bentuk sisipan Applikasi

L --5O

C

80O diamond

• OD Turning • Facing

J

--3O

D

55O diamond

• OD Turning • Profilling with a max

of 30O profile angle

J

--3O

V

35O diamond

• OD Turning Profilling with a max of 50O profile angle

T

V

35O diamond

• Turning and under

cutting

F --0O

T

60O

• Facing with square

shoulder cutting

N

R

round

• Profiling

J

--3O

T

60O

• OD turning with

square shoulder cutting

D 45O

T

90O Square

• OD turning facing

G 0O

R

round

• OD turning facing

L 5O

C

80O diamond

• Straight surface and

boring profiles positive

66

Tabel 6.1 (Lanjutan)

Pola operasi Ilustrasi pemegang Corak pemegang

Bentuk sisipan Applikasi

L --5O

C

80O diamond

• OD Turning • Facing

J

--3O

D

55O diamond

• Boring internal

profiles with the max profile angle of 30O

J

--3O

V

35O diamond

• Boring internal

profiles with the max profile angle of 50O

L

--5O

V

35O diamond

• Back boring internal

profile

Vertical

Threading insert

• External threads

cutting

Horizontal

Threading insert

• Internal threads

cutting

Vertical

Grooving insert

• External grooves

cutting

Horizontal

Grooving insert

• Internal grooves

cutting

Rumus berikut digunakan untuk kecepatan pemakanan dari pemakanan per-mata

gigi menuju per-satu putaran per-satu menit :

ff =ftp . T

fm = ff . N

fm = ft . T . N

Dimana:

ftp = pemakanan per-satu putaran (unit : IPR atau MMPR)

67

ft = pemakanan per-gigi (unit : IPT atau MMPR)

fm = pemakanan per-menit (unit : IPM atau MMPR)

T = jumlah gigi (atau flute) dari pemotong

N = RPM

6.3 Kedalaman Pemotongan

Kedalaman pemotongan adalah jarak masuk dari pemotong ke benda kerja dan

diukur pada arah tegak lurus terhadap arah gerak pemotong. Kedalaman pemotongan

dapat dibedakan menjadi dua: kemampuan daya spindel dan kekakuan dari perkakas

mesin.

6.4 Kecepatan Pelepasan Material

Kecepatan pelepasan material (material removal rate) dihitung dalam perpindahan

material per-satu waktu dinyatakan secara normal pada kubik inch per-menit atau kubik

mm per-menit. Rumus-rumus yang digunakan untuk menghitung material romoval rate

sebagai berikut:

6.4.1 Untuk gurdi

4... 2 NfDMRR rπ

=

dimana

MRR = nilai pemotongan material

D = diameter bor

Fr = kecepatan pemotongan

N = kecepatan spindle, rpm

6.4.2 Untuk freis

MRR = W . H . fm

dimana

W = lebar pemotongan

H = kedalaman pemotongan

Fm = kecepatan pemakan, inch/menit

6.4.3 Untuk bubut

4.)...( 22 NfdDMRR rπ

=

dimana:

68

D = diameter luar benda kerja

d = diameter setelah pemotongan

fr = kecepatan pemakanan (IPR)

N = putaran per menit

6.5 Persyaratan Kekuatan

Penting untuk diketahui persyaratan kekuatan yang dibutuhkan pada mesin kerja

di dalam proses permesinan terhadap benda kerja. Persyaratan yang dibutuhkan pada

proses permesinan tidak dapat melebihi/melampaui dari nilai kekuatan pada jarum mesin.

Konsepnya adalah untuk menghitung kekuatan yang dibutuhkan untuk memproses suatu

benda kerja. Besar kekuatan yang dibutuhkan untuk memotong satu kubik inch per menit

dari material tertentu disebut Unit Horsepower (UPH). Hal di atas dinyatakan secara

eksperiman dan dikembangkan untuk kebutuhan praktis. Daya kuda yang dikehendaki

dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut:

HP = UPH . MRR . C

dimana:

HP = daya kuda yang dikehendaki pemotong

UHP = unit daya kuda

MRR = nilai pemotong material

C = faktor koreksi pemakanan

Tabel 6.2 dan 6.3 menerangkan daya kuda untuk variasi penggurdian material.

Tabel 6.4 dan 6.5 di halaman berikut memberi keterangan daya kuda untuk freis, dan

operasi pembubutan.

Tabel 6.2. Daya kuda yang dikehendaki untuk penggurdian baja AISI 1112 Drill

Size (in) Feed, ipr

0,001 0,002 0,004 0,006 0,008 0,010 0,013 0,016 0,020 0,025 0,030

1/8 1,63 1,63 1,22 1,22 -- -- -- -- -- -- --

¼ 1,43 1,32 1,17 1,02 0,94 0,86 -- -- -- -- --

3/8 1,40 1,22 1,09 1,02 0,91 0,85 -- -- -- -- --

½ 1,38 1,07 1,03 0,98 0,86 0,83 0,78 0,75 0,71 -- --

¾ 1,36 1,13 1,02 0,94 0,90 0,86 0,78 0,74 0,70 -- --

1 1,27 1,08 0,99 0,89 0,83 0,82 0,74 0,72 0,70 0,66 --

1¼ 1,22 1,06 0,92 0,87 0,80 0,77 0,72 0,69 0,65 0,62 --

1½ 1,24 1,02 0,88 0,83 0,78 0,74 0,70 0,67 0,62 0,59 --

1¾ 1,25 1,04 0,85 0,83 0,78 0,71 0,70 0,65 0,62 0,58 --

2 1,18 0,99 0,88 0,80 0,76 0,70 0,66 0,64 0,61 0,57 0,55

2½ -- -- -- -- 0,71 0,67 0,63 0,61 0,54 0,56 0,53

3 -- -- -- -- -- -- -- 0,61 0,57 0,52 0,52

69

Tabel 6.3. Pendekatan Faktor Perubah untuk Daya Kuda yang Dikehendaki untuk Menggurdi Material Lain.

Material Faktor

AISI 1020 1,6 AISI 1035 1,3 1,99% C Tool Steel 1,7 AISI 3150 1,6 Gray cast iron 0,5 Molleable Iron 0,6 Stainless steel

AISI 416 free-machining martensitic 1,2 AISI 303 free-machining autenitic 1,6 AISI 304 austenitic 1,8 17-7 Pit precipitation- hardened austentic 2,0

4340 steel heat-trated To 240.000 – 260.00 psi 2,3

Tabel 6.4. Unit daya kuda untuk freis

Material UHP Material UHP Magnesium Aluminium Copper Brass Bronze Molleable iron Cast iron

Ferrite Pearlitic Chilled

Steel Up to 150 BHN 300 BHN 400BHN 500 BHN

0,25 0,25 0,50 0,40 0,50 1,00

0,70 1,00 0,70

1,40 1,70 2,00 2,50

Stainless Free machining Other

Titanium Under 100.000 psi 100.000 – 135.000 psi 135.000 and over

High-tensile alloys 180.000 – 220.000 psi 220.000 – 260.000 psi 260.000 – 300.000 psi

High-temperature alloy Ferritic low alloy Austenitic alloy Nickel-based alloys Cobalt-based alloys

1,00 1,70

1,30 1,70 2,50

2,00 2,50 3,30

1,70 2,00 2,50 2,50

Koreksi pemakanan, faktor C digunakan untuk mengimbangi efek dari daya karena

tingkat pemakanan yang tinggi memerlukan daya lebih sedikit. Gambar 6.6. Menunjukkan

faktor koreksi pemakanan.

Gambar 6.6 Faktor Koreksi Pemakanan

70

Tabel 6.5. Unit Daya Kuda untuk Membubut Berbagai Material

a. Ferrous Metal and Alloys

Material Hardness (BHN)

150 - 175 176 - 200 201 - 250 251 - 300 301 - 350 351 - 400 Unit Horsepower (UHP)

AISI 1010-1025 1030-1055 1060-1095 1112-1120 1314-1340 1330-1350 2015-2115 2315-2335 2340-2350 2512-2515 3115-3130 3160-3450 4130-4345 4615-4820 5120-5150 52100 6115-6140 6145-6195

Plan cast iron Alloy cast iron Molleable cast iron Cast steel

0,58 0,58

0,50 0,42

0,67 0,54

0,50 0,50

0,46 0,46

0,46

0,30 0,30 0,42 0,62

0,67 0,67

0,46 0,67

0,58 0,50 0,58 0,58 0,50 0,46 0,50 0,50 0,58 0,54 0,70 0,33 0,42

0,67

0,80 0,75

0,50 0,75

0,62 0,58 0,67 0,70 0,62 0,58 0,58 0,62 0,67 0,67 0,83 0,42 0,52

0,80

0,96 0,88

0,92

0,75 0,70 0,80 0,83 0,75 0,70 0,70 0,75 0,83 0,83 1,00 0,50

1,00

1,10 0,92 0,83 0,92 1,00 0,87 0,83 0,83 0,87 1,00 1,00 1,20

1,00

1,00 1,00 0,87 1,00 1,30

b. High-temperature Alloys

Material BHN UHP Material BHN UHP Material BHN UHPA286 A286 Chromology Chromology

165 285 200 310

0,82 0,93 0,78 1,18

Hostalloy B Inco 700 Inco 702 M-252 M-252

230 300 230 230 310

1,10 1,12 1,10 1,10 1,20

Ti-150A U-500 4340 4340

340 375 200 340

0,65 1,10 0,78 0,93

c. Nonferrous Metal and Alloys

Material UHP Material UHP Material UHP Brass

Hard Medium Soft Free machining

0,83 0,50 0,33 0,25

Bronze Hard Medium Soft

Copper

0,83 0,50 0,33 0,90

Aluminium Cast Hard

Monel Zinc (die cast)

0,25 0,33 1,00 0,25

Penyesuaian sudut penting seperti di bawah : Jika alat potong dengan sudut utama Mereduksi pemakanan yang sebenarnya dari jumlah dan

penggunaan faktor koreksi untuk pemakanan yang baik

30o

45o

60o

10%

30%

50%

Jika kedalaman pemakanan lebih kecil dari radius ujung.

30%

Efisisensi dari mesin harus dapat dipertimbangkan. Jika kalkulasi daya yang diperlukan

karena daya digunakan untuk mengatasi pergeseran dari mesin.

Rumus untuk perhitungan daya yang digunakan pada motor penggerak spindle

adalah :

EcHpHp .

=

dimana

71

Hp = Daya yang digunakan pada spindle motor

E = Efisiensi mesin

6.6 Face Milling

Perataan permukaan (face milling) biasa digunakan dalam dua situasi.

1. Dimana jumlah materi yang besar harus dipindahkan dalam waktu yang singkat.

2. Permukaan akhir yang baik sangat diperlukan.

6.6.1 Ukuran perkakas potong

• Jika mungkin diameter efektif, yang lebih besar digunakan untuk memperpendek

waktu pemesinan. Semakin besar diameter permukaan rata untuk diolah maka

semakin besar diameter efektif yang digunakan.

• Tinggi perkakas potong menentukan maksimum kedalaman potong. Kedalaman

potong akan lebih kecil dari tinggi pemotong.

6.6.2 Pemilihan lebar pemotongan

Pemilihan lebar pemotongan

ditentukan oleh dua pertimbangan yaitu

umur alat dan efisiensi mesin. Semakin

besar lebar potong, semakin pendek umur

perkakas maka semakin baik efisiensi

mesin. Sudut singgung (engage angle)

adalah sudut antara permukaan terhadap

sudut luar. (Gambar 6.7) sering digunakan

untuk menghubungkan lebar potongan

dengan umur alat.

Gambar 6.7 Engage Angle

Gambar 6.8 Hubungan antara ratio W/D terhadap sudut singgung

72

Gambar 6.8. Memperlihatkan hubungan antara ratio dari W/D terhadap sudut singgung.

Jarak sudut singgung dari 0-180O tergantung pada jumlah lebar pemotongan. Sudut

singgung adalah 180O untuk W/D = 1 Sudut makan adalah 90O untuk W/D = 0,5

Gambar 6.9 Grafik Umur perkakas potong terhadap sudut singgung

Gambar 6.9. Memperlihatkan efek antara sudut singgung terhadap umur alat.Umur alat

berkurang efek antara sudut singgung melebihi 105o. Juga dengan catatan hubungan

antara umur alat dan sudut singgung bervariasi dari satu material terhadap material yang

lain. Mengikuti dua ketentuan yang digunakan untuk menentukan lebar maksimum

potongan dalam milling permukaan.

W = (0,6) D (untuk milling permukaan baja)

W = (0,75) D (untuk milling permukaan besi tuang)

dimana

W = lebar potongan

D = Diameter permukaan yang di-milling

Kedalaman maksimal pemotongan yang paling sering dari operasi milling permukaan

adalah 0,1 inch dan ratio pemakaman adalah kira-kira 0,-1 – 0,1 inch/putaran.

6.7 End Milling

End mills dapat digunakan untuk membentuk lima tipa operasional yaitu :

• Milling loncat/gelombang

• Milling sekeliling bahu

• Milling lobang

• Milling kantong

• Milling permukaan

Tabel 6.6. Operasional End Mills

73

Operation

type

Feature Application Illustration

1. Plunge

milling

Repeatly plunge to predetermined depth

retracts, then advances and plunges

again. The maximum cutting force acts in

the axial (Z) direction where the machine

is strongest

Rapidly remove large

quantity of material

2. Peripheral

shoulder

milling

Uses end mill’s to produce side edges

shoulders or step

The maximum width of

cutter engagement is

3D/4 where D is the

cutter diameter 3. Slot milling Uses cutter’s side edges to produce blind

slot and through slot

To cut various forms of

slots

4. Pocket

milling

Takes a zig zag or spiral out pattern of

cuts in sequence

To produce deep cavity

5. Profile

milling

Take the cutter along a predetermined

counter

To machine part profiles

that consist of a series

of line and arcs

6.7.1 Pemilihan end mills

End mills terdiri dari berbagai bentuk, konfigurasi,jumlah flut (flutes) dan tipe pusat

end mill. End mills tersedia dalam tiga bentuk yaitu:

• end mills padat

• end mills dengan ujung karbid

• end mills dengan pahat sisipan

End mills padat terbuat dari high speed steel (HSS) atau sintered carbide pada kedua

ujung atau salah satu ujung. End mills ujung karbida mempunyai lapisan karbida yang

keras terdapat pada badan perkakas potong yang digunakan untuk membentuk sisi

potong. Dalam aplikasi dengan mesin CNC End mills menggunakan pahat sisipan paling

luas digunakan.

End mills terbuat dari bermacam-macam konfigurasi. Termasuk end mills lurus

untuk maksud aplikasi dengan keperluan umum; end mills permukaan bergelombang

untuk operasi kasar; end mills bola untuk permesinan akhir; cetakan dan permukaan dan

shell end mills untuk menghasilkan lubang yang dalam, bahu atau bentuk profile.

74

Gambar 6.10. Various forms of end mills

End mills mempunyai dua, tiga, empat atau lebih flut yang digunakan untuk

membuang geram. Semakin sedikit jumlah alur berarti semakin besar kantong

pemotongan.

Pusat ujung dari end mills dapat dibedakan manjadi dua tipe yaitu: center cutting

(pemotong pusat) dan center hole. End mills dengan tipe pemotong pusat mempunyai

satu atau dua ujung sisi potong yang diperpanjang sampai melewati pusat dari pemotong,

Gambar 6.11 Tipe Center Cutting Gambar 6.12 Tipe Center Hole

jadi pemotongan tersebut dapat digunakan untuk pemotongan keperluan cepat. Dengan

tipe pusat lubang tidak ada sisa sisi potong, pemotongan samping secara luas dari pusat

potong dimana hal ini tidak dapat digunakan untuk membuat pengerjaan cepat.

6.7.2 Kriteria pemilihan end mills

Kriteria dapat digunakan untuk memilih end mills untuk aplikasi yang sebenarnya.

1. Gunakan end mills dengan sudut helix 30o untuk aplikasi khusus. Gunakan sudut helic

40-45O dan 15o dari sudut aksial helix dari end face untuk pengerjaan pemotongan

yang berat.

2. Gunakan end mills with wave-shaped untuk pengerjaan pemotongan kasar di sisi

samping dan untuk melepasan geram dengan cepat.

3. Pilih end mills dengan jumlah flut yang kecil untuk pemotongan kasar karena

menyediakan ruang pemotongan yang lebih besar. Perkakas dengan jumlah flut yang

banyak digunakan untuk finishing proses

75

4. Memilih perkakas end mill dengan type ujung pemotongan pusat untuk pemotongan

yang terus-menerus. Perkakas dengan lubang dipusat hanya bisa memotong sisi saja.

6.8 Milling dengan End Ball Mills

Sebuah ball end mills, juga dikenal sebagai spherical end mill atau ball nose end

mill, memiliki sebuah ujung yang berbentuk setengan linngkaran. Ball end mills sangat

digunakan dalam proses pengecoran, pencetakan dan benda kerja dengan permukaan

yang komplek di bidang otomotif, kapal terbang dan industri pertahanan.

Diameter efektif adalah faktor utama dalam penghitungan kebutuhan kecepatan

spindel. Diameter efektif didefinisikan sebagai diameter pemotong aktual pada kedalaman

axial pemotongan (lihat gambar 6.13). diameter efektif dipengaruhi oleh dua parameter :

jari-jari dan kedalaman axial potong.

Diameter efektif dapat dihitung dari :

[ ]1222 )(2 HRRDE −−=

dimana :

DE = diameter efektif

R = jari-jari alat

H = kedalaman axial pemotongan

Jari-jari efektif menggantikan jari-jari potong saat menghitung kecepatan potong untuk ball

end milling, sehingga menjadi :

12.. NDCS Eπ

=

dimana :

DE = diameter efektif (in.)

SC = cutting speed (feet/minute)

N = kecepatan rotasi (putaran/minute)

Gambar 6.13 Diameter Efektif

76

Saat sebuah perkakas potong dengan ujung tidak datar, seperti ball end mill,

digunakan untuk permukaan yang memiliki pola yang zigzag, sebuah daerah yang tidak

terpotong terbentuk di antara dua potongan. Tinggi dari potongan yang tidak diinginkan ini

disebut tinggi sisa.

Gambar 6.14 Uncut Region

Tinggi sisa dapat dihitung dari :

[ ]

[ ]1222

1222

)(2

atau

)2/(

C

C

HRRS

SRRH

−−=

−−=

dimana :

Hc = tinggi sisa (in.)

R = Jari-jari alat (in.)

S = Nilai stepover di antara dua jalan pemotongan (in)

6.9 Operasi Drilling

Drilling (gurdi) adalah proses untuk membuat lubang atau membesarkan lubang

yang sudah ada. Drilling yang biasa digunakan meliputi : gurdi, meperbesar lubang dan

memperdalam lubang.

6.9.1 Faktor yang diperhatikan dalam proses gurdi

6.9.1.1 kondisi awal lubang bagian awal lubang bisa memiliki satu dari tiga bentuk ini:

• lubang hasil cor atau lubang hasil pengerasan yang mana dimensi lubang sudah

terbentuk. Lubang ini dapat dibentuk dengan menggunakan ukuran yang benar dari

drill atau sebuah end mill dengan dua flut.

77

• Lubang yang belum digurdi pada lubang yang sudah ada, dengan diameter besar

yang normal, telah digurdi dengan drill yang kecil. Penggurdian akhir terbentuk

dengan menggunakan drill sesuai dengan ukuran yang benar.

• Penggurdian lubang pada bagian yang baru bisa membutuhkan lebih dari satu drill

tergantung pada ukuran, akurasi, dan kekasaran permukaan lubang.

6.9.1.2 Akurasi yang diperlukan dari lubang

Menggunakan gurdi untuk membuat lubang yang lebih besar dengan pusat lubang

yang dipindahkan. Pembesaran lubang dan run-out adalah dua parameter dalam

mengukur akurasi lubang. Saat dibutuhkan keakuratan lubang, dalam hal diameter dan

run-out, adalah anatar + 0,005 in, sebuah titik pusat gurdi dibutuhkan untuk menempatkan

pusal lubang.

6.9.1.3 Ukuran lubang

Diameter lubang mengatur kebutuhan gurdi untuk membuat lubang. Secara

umum, diameter 1 in, digunakan sebagai dimensi kritis. Hanya satu gurdi dibutuhkan

untuk segala ukuran lubang yang lebih kecil dari diameter 1 in. untuk gurdi sebuah lubang

¼ in, misal, membutuhkan dua gurdi, pertama di-gurdi dengan sebuah drill 3/8 in, dan

kemudian peng-gurdi-an akhir dengan drill ¼ in. untuk membuat ukuran akhir.

6.9.1.4 Kedalaman lubang

Hanya satu lintasan gurdi dibutuhkan untuk peng-gurdi-an lubang yang dangkal.

Semakin dalam lubang, peck drilling (gurdi bertahap) digunakan untuk membersihkan

serpihan dan menghindari beban. Peck drilling direkomendasikan saat kedalaman lubang

bertambah besar lebih dari tiga atau empat kali lipat dari diameter gurdi. Kedalaman dari

masing-masing peck berkisar dari ½ sampai 1½ kali diameter gurdi, tergantung dari

formasi serpihan dan sekitar pertemuan kerusakan gurdi.

6.9.2 Keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan

Saat peng-gurdi-an dengan mesin NC, perkakas bergerak dengan cepat ke tingkat

referensi (R) dan kemudian bergerak ke benda kerja sampai mencapai bawah lubang.

Tiga jarak harus ditentukan secara hati-hati untuk mengoptimalkan penggunaan NC :

keamanan, tepi gurdi, dan jarak penekanan (gambar 6.15)

78

Gambar 6.15. Jarak Peng-gurdi-an

6.9.2.1 Jarak aman

Jarak aman dihitung dari titik referensi (R) ke permukaan kerja dan harus sedekat

mungkin untuk meningkatkan efisiensi NC. Jarak aman ditentukan oleh kondisi

permukaan dan dihitung berdasarkan :

Ls = 0,15 in. (atau 4 mm) untuk coran rata, dan permukaan mesin

Ls = 0,2 in. (atau 5 mm) untuk permukaan kasar.

6.9.2.2 Jarak tepi gurdi

Titik sudut ditentukan 118o dan 59o di masing-masing sisi dari garis tengah. Jarak

tepi gurdi dihitung berdasarkan :

( )

DL

DL

L

oL

3,0

atau

59tan2

=

=

dimana:

D = diameter drill (in. atau mm)

LL = jarak tepi drill (in. atau mm)

6.9.2.3 Jarak Penekanan

Jarak penekanan adalah toleransi yang mengatur gurdi untuk bergerak ke

kedalaman ekstra untuk melepaskan serpihan geram dihasilkan selama gurdi melakukan

penekanan ke lubang. Secara umum, jarak penekanan sama dengan jarak aman, yaitu:

Ls = 0,15 in. (atau 4 mm) untuk coran rata, dan permukaan mesin

Ls = 0,2 in. (atau 5 mm) untuk permukaan kasar.

Jarak peng-gurdi-an dari lubang yang tersembunyi terdiri dari tiga komponen; jarak aman,

kedalaman diameter penuh, dan kedalaman tepi gurdi (gambar 6.15a).

LDS LLLL ++=

79

dimana:

L = jarak peng-gurdi-an

LS = jarak aman

LD = kedalaman drill pada diameter penuh

LL = kedalaman tepi gurdi

Jarak drilling untuk lubang yang mengalami sesuatu adalah jumlah dari empat komponen

(gambar 6.15b) dan dapat dihitung dengan persamaan:

LPDS LLLLL +++=

dimana:

LD = kedalaman lubang

LL = jarak penekanan

6.10 Operasi Peluasan Lubang

Peluasan lubang (boring) adalah proses permesinan yang presisi untuk

meproduksi lubang bagian dalam dengan melepaskan logam menggunakan perkakas

bermata potong tunggal atau perkakas bermata potong banyak. Penggunaan yang biasa

untuk peluasan lubang termasuk pembesaran atau finishing dari lubang yang sudah ada.

Operasi peluasan lubang dapat dikatagorikan dua tipe, terdiri dari: satu tahapan dan

(gambar 6.16) dan banyak tahapan (gambar 6.17).

Gambar 6.16 Operasi Satu Tingkat Boring

Boring dan Chamfering Boring Bertingkat Dua

Boring Tiga Tingkat dan Champering Spade Drilling and Boring

Gambar 6.17 Operasi Serentak Bertingkat untuk Boring

80

Pemegang perkakas boring dari ukuran dan tipe yang bervariasi. Tipe yang paling

sering adalah pemegang yang bulat dengan satu sisi potong ditempatkan di ujung batang

pemegang untuk melakukan operasi peluasan satu diameter. Rasio dari lebar diameter

batang (L/D) adalah ukuran utama dari kemampuan peluasan terhadap batang

pemegang. Sebagai aturan yang umum, sebuah rasio L/D dari 4-5 akan menjadikan

pemesinan stabil pada kondisi normal peluasan lubang. Chatter (getaran) akan terjadi jika

rasio ini lebih dari 5. Secara nyata, chatter merupakan hasil dari difleksi batang perkakas

potong yang merupakan sumber dari perlawanan gaya potong. Semakin besar

perlawanan gaya potong, semakin besar difleksi hasil. Pada sejumlah aplikasi kritis,

difleksi ini harus dijaga diantara batas yang diizinkan.

6.10.1 Seleksi Feel dan Kedalaman Pemotongan

Seleksi feed dan kedalaman pemotngan tergantung dari faktor berikut ini :

1. Difleksi harus tidak melebihi 0,001 in. (atau 0,02 mm)

2. Gunakan formula,

F = (8.H.R) ½, Untuk menentukan feed untuk kekasaran permukaan yang

dibutuhkan

,

dimana :

H = kekasaran permukaan (in.)

R = jari-jari hidung alat (in.)

F = feed (in./rev

3. Kedalaman pemotongan untuk perluasan lubang kasar berkisar anatar 0,04 – 0,24 in.

(1-6 mm). Gunakan 0,02-0,04 in. (0,5-1 mm) untuk finishing perluasan lubang.

6.11 Operasi Penguliran

Penguliran (tapping) adalah proses yang menggunakan tap untuk membuat ulir

dalam pada lubang yang telah ada dengan menggunakan kombinasi aksial dan gerakan

berputar. Mesin fries CNC menggunakan hand tap, spiral-pointed tap, spiral-fluted tap,

dan metric tap untuk memotong ulir lurus.

6.11.1 Pemilihan tap

Untuk membuat ulir dalam pada mesin CNC digunakan beberapa tipe tap. Tabel

6.8 pada halaman berikut berisi ringkasan beberapa macam tipe tap dan aplikasi.

6.11.2 Pemilihan tap drill

Tap drill (gurdi tap) digunakan untuk membuat uilir dalam yang berdiameter minor.

Persentase dari pasangan ulir, atau tinggi ulir, merupakan faktor penting dalam

81

menentukan ukuran gurdi tap. Gambar 6.18 menunjukkan definisi persentasi tinggi ulir.

Tabel 6.7 berisi ukuran persentase tinggi ulir untuk aplikasi umum dari kelas 1B dan 2B.

Gambar 6.18 Difinisi Persentase Tinggi Ulir

Tabel 6.7. Persentase tinggi ulir untuk berbagai tipe ulir

Ukuran Ulir Tinggi Ulir

#0 to #12

¼ to ½:”

½ to 1”

1 to 2”

53 to 65

64 to 66,5

64 to 67

66 to 71

Perlu dicatat bahwa makin keras material, makin sedikit persentase ulir yang dapat

dihasilkan. Diperlukan pendekatan untuk memperbesar persentase tersebut.

Diameter lubang bor sekrup dapat dihitung secara kasar dengan menggunakan rumus :

D = DM – P

Dimana D = diameter lubang bor sekrup

DM = diameter luar bor sekrup

P = jarak antara ulir

Rumus di bawah ini digunakan untuk menghitung ukuran tap gurdi ketika

persentase tinggi ulir dianggap sebagai :

6.11.2.1 Unified threads :

100..2 QHDD M −=

H = 0,6495 P

P = 1/N

Atau D = DM – 0,01299 x (Q/N)

Dimana D = ukuran diameter tap gurdi ()

DM = diameter luar ulir sekrup

82

H = tinggi ulir

P = jarak antara ulir

Q = persentase tinggi ulir

N = jumlah ulir per in.

Tabel 6.8. Tipe dan Aplikasi Tapping

Tipe bor Hal penting Aplikasi Gambar

Hand Tap 1. Taper Tapa

Mempunyai 8-10

ulir bertepi miring

Untuk membuat ulir pada

lubang yang dalam, menge-

bor menembus lubang.

2. Plug Tap Mempunyai 3-5 ulir

bertepi miring

Mengebor menembus

lubang, merupakan aplikasi

umum pengeboramn

3. Bootoming

Tap

Hanya punya 1 ulir

bertepi miring

Mengebor lubang buntu

sampai batas panjang ulir

cacat diperbolehkan. Untuk

membuat ulir pada lubang

buntu sejauh mungkin di-

gunakan taper atau plug tap.

Spiral Pointed tap Mempunyai alur

spiral di sebelah kiri

pada titik yang men-

dorong chip mele-

wati bor. Lebih ke-

ras dari pada bor

yang konvensional.

Tahanan potong

rendah.

Mengekor lubang pendek

pada baja lunak baja tahan

karat yang chipnya tidak

mudah pecah. Menghasilkan

ketelitian tinggi.

Spiral-flute tap 1. Spiral flute

tap

Mempunyai alur

berpilin sebelah

kanan dengan

sudut pilin berkisar

antara 25o-35o

untuk meningkatkan

aksi pengangkatan

mengeluarkan chip

kembali.


pada chip yang harus di-

keluarkan kembali melalui

ujung lubang.

2. Fast spiral

Flute tap

Sudut pilin 45o-60o

untuk meningkatkan

aksi pengangkatan

mengeluarkan chip

kembali.


yang dalam pada material

untuk mengahasilkan bagian

-bagian chip panjang.

83

6.11.2.2 Metric Threads :

100..2 QHDD M −=

H = 0,6403 P

Atau D = DM – 0,01281 P.Q

6.11.3 Kedalaman Lubang Tap

Kedalaman lubang tap harus cukup agar tap dapat membuat ulir sesuai dengan

kedalaman yang diinginkan. Dalam penguliran lubang, kedalaman lubang tersebut

merupakan jumlah dari empat jarak, yaitu panjang ulir, pengurangan panjang, panjang

ruang sisa, dan panjang ujung gurdi (gambar 6.19).

L = L1 + Ld + Lc + Lt

Lt = 0,3 D

Dimana: L = kedalaman lubang tap

L1 = panjang ulir

Ld = pengurangan panjang

(jarak anatar ulir 1-2)

Lc = panjang ruang sisa

Lt = panjang ujung gurdi

D = diameter tap gurdi

Gambar 6.19 Penampang Hasil Gurdi

6.12 Turning Operation

Pembubutan adalah proses permesinan yang penting untuk membuat profil luar

dan profil dalam dan meratakan permukaan pada mesin bubut. Beberapa faktor penting

dalam operasi pembubutan dibahas dalam bab ini, meliputi pemakanan, kedalaman

pemotongan, kesalahan hasil dari luar pusat pemotong, dan pemutus geram.

6.12.1 Pemilihan pemakanan dan kerataan permukaan

Pemakanan merupakan salah satu faktor penting dalam menentukan efisiensi

permesinan. Pemilihan pemakanan untuk pembubutan terutama dipengaruhi oleh

ketidakrataan permukaan. Rumus teoritis untuk menghitung ketidakrataan tersebut adalah

(gambar 6.20):

H + R – (R2 – (F/2)2)½

Dimana H = ketidakrataan permukaan (in. atau mm)

R = tool nose radius (in. atau mm)

F = pemakanan (in./rev atau mm/rev)

84

Gambar 6.20 Geometri Permukaan Hasil Pemotongan

Persamaan di atas dapat diperluas menjadi :

H2 – 2RH = -F2/4

Jika nilai H sangat kecil, bentuk H2 dapat diabaikan dan persamaannya menjadi

RFH8

2

=

atau F = (8RH)½

Ketidakrataan permukaan dapat diperbaiki dengan mengurangi kecepatan

pemakanan atau memperbesar tool nose radius (R). Disarankan untuk menggunakan R

yang besar untuk mendapatkan kerataan permukaan yang lebih baik dari pada

memperkecil kecepatan pemakanan karena dikhawatirkan geram akan tertimbun pada

ujung sisipan dan menyebabkan kehancuran permukaan sisipan jika digunakan

pemakanan yang terlalu kecil.

6.12.2 Kedalaman pemotongan dan lenturan

Kedalaman pemotongan yang biasa digunakan untuk meratakan semua material

adalah 0,15 ini. (4mm), kecuali untuk baja tahan karat yang menggunakan kedalaman 0,1 in.

Pemotongan yang lebih dalam membutuhkan tenaga pemotongan yang lebih besar.

Tenaga yang melawan pemotongan tersebut menyebabkan pekerjaan pemotongan

menyimpang. Penyimpangan ini menghasilkan chartter (getaran) ketika bendakerja

berputar pada kecepatan yang relatif tinggi. Jika penyimpangan lebih besar dari 0,001 ini.

(atau 0,02 mm), chatter dapat menyebabkan kerataan permukaan tidak tercapai.

6.12.3 Kesalahan hasil dari luar pusat pemotong

Dalam banyak kasus, pada operasi pembubutan lebih disukai bila ujung pemotong

berada tepat di tengah. Diameter bubut lebih besar daripada dimensi pada program jika

diameter ujung pemotong merupakan resultan dapat dihitung dari :

∆X = (X2 + Y2) ½ - X

dimana ∆X = jumlah kesalahan

X = titik program koordinat X

Y = jumlah ordinat pusat

85

Gambar 6.21 Posisi Pahat terhadap Titik Pusat Mesin

6.12.4 Pemutus geram (Chip breaker)

Geram harus dibagi dalam beberapa bagian menjadi kumparan-kumparan kecil

untuk memudahkan pemindahan benda kerja dan pemotong. Ketika bubut merapuhkan

material, seperti besi tuang dan pemotong yang berselang-seling, maka geram secara

otomatis akan pecah atau terbagi menjadi beberapa bagian, jadi pemutus geram tidak

diperlukan. Pemutus geram automatis mempotong geram. Pemutus geram dapat tampil

dalam berbagai bentuk. Gambar 6.22 memperlihatkan prinsip dasar sebuah chip breaker.

Jari-jari teoritis bagian ditentukan oleh dua variabel, yaitu lebar pemutus geram

(W) dan kedalaman pemutus geram (H), dan dihitung menggunakan hubungan antara

dua segitiga yang sama yaitu ABD dan ACB.

ADAB

ABAC

=

Jika AC = 2R, AD = H, dan AB = (H2 + W2) ½

Maka, 2RH = H2 + W2 atau 22

2 HH

WR +=

dimana W = lebar chip breaker

H = kedalaman chip breaker

R = jari-jari bagian chip

Ukuran geram yang aktual dipengaruhi oleh pemakanan yang digunakan dalam

pemotongan. Pemakanan yang besar menyebabkan geram mudah dipecah/dibagi

menjadi beberapa bagian, sedangkan pemakanan yang kecil memberikan efek yang kecil

dalam pemecahan chip.

Gambar 6.22 Pemutus Geram

86

BAB 7. PEMROGRAMAN BUBUT

Banyak proses pemesinan yang dapat dilakukan pada mesin bubut CNC lathe.

Berbagai macam operasi ini meliputi pembubutan kasar (luar dan dalam) pembubutan

finishing (luar dan dalam) facing, turning, profilling, grooving, drilling, boring, threading,

chamfering, cutting off. Tiap operasi memerlukan cutting tool yang sesuai dengan proses

7.1 Sistem koordinat

Kebanyakan part yang akan dimesin dengan bubut CNC adalah simetris terhadap

sumbu Z. Oleh karena itu hanya dibutuhkan setengah dari bagian untuk dibuat. Teknik yang

digunakan untuk membuat dan mengedit geometri bentuk yaitu: Hanya ada dua sumbu (X

dan Z), arah horisontal diwakili dengan sumbu Z dan arah vertikal oleh sumbu X.

Kontrol CNC untuk bubut menggunakan dua sumbu dasar. Sumbu dan arah untuk

dua sumbu bubut digambarkan pada gambar 7.1. Sumbu Z paralel dengan sumbu spindel

sedangkan sumbu X tegak lurus dengan sumbu Z. Arah penunjukan dari sumbu X dan

sumbu Z dapat dilihat pada keterangan berikut.

+Z Eretan memanjang bergerak menjauhi spindel head.

-Z Eretan memanjang bergerak menuju spindel head.

+X Eretan melintang bergerak menjauhi sumbu spindel.

-X Eretan melintang bergerak menuju sumbu spindel.

Gambar 7.1 sistem koordinat dari CNC lathe

7.1.1 Sistem koordinat tangan kiri

Turret diletakkan pada bagian dari garis tengah spindel (Z axis) dilihat pada arah

sumbu spindel dari headstock ke tailstock (gambar 7.1a). bubut CNC kebanyakan

menggunakan sistem koordinat tangan kiri ini.

7.1.2 Sistem koordinat tangan kanan

Turret diletakkan pada bagian kanan dari garis tengah spindel dilihat dari arah

headstock ke tailstock (gambar 7.1 b). CNC lathe desktop banyak menggunakan sistem

koordinat tangan kanan in.

87

7.1.3 Selection of Program Zero (Origin)

Titik awal dari program harus ditentukan lebih dahulu sebelum part geometry

dibuat. Ada dua cara yang dapat dipakai unuk memilih program zero dari kerja bubut yaitu

diletakkan pada permukaan ujung kanan dari part (gambar 7.2a) dan pada permukaan

chuck (gambar 7.2) Pada latihan biasanya digunakan permukaan ujung kanan dari part

sebagai program origin (titik awal program).

Gambar 7.2 Penentuan Program Nol

7.1.4 Dimensi radius dan diameter

Dimensi dari arah X dapat dibedakan menjadi dua cara yaitu berdasarkan dimensi

radius dan diameter. Digunakan awalan X untuk menandakan radius value input dan

huruf D untuk menandakan diameter value input. Tabel 7.1 menunjukkan koordinat value

dari point tertentu dari part yang ditunjukan pada gambar 7.3.

19.3 Dimensi Radius dan Diameter

Tabel 7.1 Dimensi radius dan dimensi

Titik Sumbu X Sumbu Z Radius Diameter 0

A

B

C

D

E

F

0

X0,5

X0,5

X0,75

X0,75

X1,25

X1,25

0

D1,0

D1.0

D1.5

D1.5

D2.5

D2.5

0

0

-1.0

-1.0

-2.0

-2.0

-3.0

7.2 Pemilihan pahat untuk bubut

Perkakas bubut terdiri dari dua komponen: pahat dan pemegang. Secara umum

yang dipakai pada CNC adalah jenis sisipan karbida kecuali mata bor dan mata tap.

Kedua sisipan karbida dan pemegang telah di standarisasi oleh ANSI dan ISO.

Beberapa tipe perkakas bubut:

88

7.2.1 Perkakas pengasaran (roughing)

Pada proses pengasaran diperlukan perkakas yang kuat dan tangguh, karena

pada proses ini perkakas mengalami beban pemotongan yang besar. Perkakas

pengasaran ini terdiri dari dua bagian yaitu:

1. Sisipan :C (80° diamond) shape or D (55° diamond) shape

2. Pemegang : J (-3° lead angle) style or L (-5°lead angle) style

Gambar dibawah menunjukkan bentuknya:

Gambar 7.4 Perkakas Pengasaran

7.2.2 Perkakas pengerjaan akhir (finishing)

Pengerjaan akhir secara umum menggunakan perkakas yang berbeda dengan

perkakas yang digunakan pada saat pengerjaan pengasaran. Perkakas pengerjaan akhir

ini terdiri dari:

1. Sisipan : D (55° diamond) shape or V (35°dimond) shape

2. Pemegang : J (-3° lead angle) style or L (-5° lead angle) style

Gambar dibawah menunjukkan bentuk perkakas pengerjaan akhir:

Gambar 7.5 Perkakas Pengerjaan Akhir

7.2.3 Perkakas peluasan lubang (boring)

Perkakas untuk pengasaran dan pengerjaan akhir pada peluasan lubang sama

dengan yang digunakan proses di atas. Perbedaan hanya pada pemegang pahat sisipan

di klem pada arah sumbu Z, sedangkan pada turning (pembubutan luar) di klem pada

arah sumbu X.

89

Gambar 7.6 Perkakas Peluasan Lubang

7.2.4 Perkakas perataan permukaan (facing)

Pada proses pengerjaan perataan permukaan tidak diperlukan perkakas yang

khusus untuk proses ini. Perkakas untuk pengerjaan pengasaran dan pengerjaan akhir

dapat digunakan untuk proses perataan permukaan.

7.2.5 Perkakas untuk operasi yang lain

Pada pemilihan perkakas potong seperti penguliran (threading),peng-alur-an

(grooving), peng-gurdi-an (drilling), tapping, dan lain-lain. Prinsip dasar perkakas telah

dijelaskan terdahulu. Spesifikasi lain seperti bentuk ulir, ukuran diameter, ukuran alur,

memberikan informasi untuk memilih perkakas potong yang sesuai.

7.3 Tool Hand Type

Indentifikasi perkakas potong sangat diperlukan dalam penentuan perkakas yang

akan digunakan dalam suatu proses pemesinan. Perkakas potong pada bubut dibagi

menjadi tiga jenis: perkakas tangan kanan (right-hand), perkakas netral (neutral), dan

perkakas tangan kiri (left-hand).

Gambar 7.7 Jenis Perkakas

Hal yang membedakan adalah arah potong. Perkakas tangan kanan digunakan

untuk memotong benda ke kanan, perkakas tangan kiri memotong ke kiri (sistim koordinat

mesin adalah sistem koordinat tangan kiri. Contoh seperti pada gambar:

Gambar 7.8 Arah Pemotongan Kordinat Tangan Kiri

90

Perkakas netral dapat memotong pada kedua arah. Pada mesin yang

menggunakan koordinat tangan kanan, maka jenis pahat kebalikan dari yang diatas.

Mesin bubut meja miring (slant-bed) sering menggunakan sistem koordinat tangan kiri

Gambar 7. 9 Arah Pemotongan Kordinat Tangan Kanan

7.4 Difinisi Perkakas

7.4.1 Nomor perkakas dan nomor penggeseran

7.4.1.1 Nomor perkakas (tool number)

Variabel ini digunakan untuk output dari nomor perkakas pada part program.

Sebagai contoh, nomor 5 akan memberikan perintah nomor perkakas T5 pada part

program. Nomor perkakas mewakili posisi perkakas pahat di turret atau tool magasin.

Posisi nomor perkakas adalah dari nomor 6 sampai 24 tergantung dari ukuran mesin dan

jumlah dari turret.

7.4.1.2 Nomor pergeseran (offset number)

Variabel ini meng-ouput sebuah nomor pergeseran perkakas ke part program.

Nomor pergeseran perkakas ini biasa digunakan bersamaan dengan nomor perkakas

dalam bentuk Txxxx. Nomor penggeseran (offset number) dapat berbeda dari nomor

perkakas (tool number) sebagai contoh T0105

Tabel 7.2 Nomor pergeseran

Offset number

Offset value in X axis (OFX)

Offset value in Z axis (OFZ)

Tool nose radius comp. value

(OFR)

Direction of imaginary tool nose (OFT)

01 02

0 0.15

0 0.05

0.032 0.016

1 1

Nomor perkakas (tool number) dan nomor penggeseran (offset number) biasa

menggunakan kode T pada part program. Kode T diikuti dengan empat digit angka, yang

terbagi menjadi dua group, tiap group terdiri dari dua digit angka. Group pertama

mengindikasikan nomor perkakas dan yang kedua adalah nomor penggeseran, seperti

dicontohkan berikut ini:

Contoh: perintah T0101 mengindikasikan bahwa

perkakas yang digunakan pada posisi nomor 01, dan

informasi perkakas disimpan di offset register #01

91

7.4.2 Offset Register Parameters Setting

Perkakas potong dipasang pada posisi yang spesifik di turret (magazine). Tiap

posisi diberi nomor, dan tiap perkakas diidentifikasikan oleh nomor turret. Jika suatu

perintah diberikan pada nomor tersebut maka perkakas akan berpindah ke tempat dimana

siap melakukan pemotongan. Nomor yang kedua berfungsi untuk memberikan informasi

dimensi dan tool feature. Informasi ini disimpan di offset register pada mesin CNC.

Offset register berisikan:

• offset number

• offset value in X axis (OFX)

• offset value in Z axis (OFZ)

• tool nose redius compensation value (OFR)

• direction of imaginary tool nose (OFT)

Gambar 7.7 menggambarkan informasi di atas:Gambar 7.10 Posisi penggeseran

7.4.3 Nose radius

Perkaka untuk bubut (turning) dibuat kecil dengan hidung membulat pada tool tip

untuk menambah kekuatan dari tip, memperpanjang umur pahat, mengurangi konsentrasi

tegangan, membantu mengurangi panas dan menghasilkan permukaan yang halus.

Hidung membulat yang kecil ini sering disebut sebagai hidung pahat dan

radiusnya disebut radius hidung pahat (gambar 7.11). Tool nose radius yang sering

digunakan untuk turning adalah 1/64, 1/32, 3/64 dan 1/16 in.

Gambar 7.11 Hidung Pahat Gambar 7.12 Hidung Pahat Khayalan

Hidung pahat khayalan ini sering digunakan sebagai titik referensi untuk program

toolpath. Hal ini ditentukan sebagai titik pertemuan dari dua garis yang bersinggungan

pada hidung pahat dan sejajar dengan sumbu X dan Z (gambar 7.12). Kegunaan dari

hidung pahat khayalan ini adalah untuk membuat toolpath yang tepat pada taper dan path

yang melingkar tergantung pada orientasi dari vektor pemotongan.Untuk radius hidung

pahat yang sangat kecil maka cutter path error dapat diabaikan.Untuk radius hidung pahat

yang besar maka efek dari cutting path error harus diperhatikan. Kesalahan dari cutting

path error ini dapat dikompensasikan dengan menggunakan TNR compensation

command yang diatur dengan cutter compensation dalam control parameter.

92

7.4.4 Imaginary tool nose

Imaginary tool nose sering kali digunakan sebagai titik reference untuk

programming tool path. Ini ditentukan dari titik perpotongan antara dua buah garis yang

menyinggung tool nose dan paralel pada sumbu X dan Z.Arah dari imaginary tool nose

diindikasikan oleh angka antara 1 - 8, yang tiap nomor mewakili arah tool nose (Fig 7.13).

Arah ini digambarkan oleh tool nose center melalui imaginary tool nose

.

Gambar 7.13 Macam Perkakas Potong

Gambar 7.14 Arah Tool Nose

7.4.5 Orientation (arah dari hidung pahat khayalan)

Tool orientation ditandai dengan nomor dari 1 sampai 8 dengan tiap nomor

mewakili vektor hidung pahat. Vektor ini dipandang dari tengah hidung pahat ke hidung

pahat khayalan. Nomor 1 sampai 4 menandakan vektor dari hidung pahat sebagai yang

pertama, kedua, ketiga dan keempat dari kuadran (gambar 7.15). Pemegang pahat

(toolholders) dipandang dari arah X. Nomor 5 samapi 8 digunakan untuk menentukan

facing tool dalam empat kuadran (gambar 7.16). Facing tools memiliki toolholders yang

paralel terhadap sumbu Z.

Gambar 7.15 Orientasi dari turning tool

Gambar 7.16 Orientasi dari facing too

93

Gambar 7.17 menunjukkan beberapa turning tools yang digunakan dalam the slant

bed lathes yang menggunakan sistem koordinat tangan kiri (left handed coordinate

system). Gambar 7.18 adalah untuk standard bed lathes yang menggunakan sistem

koordinat tangan kanan (right handed coordinate system).

Gambar 7.17 Typical slant bed lathe tools

Gambar 7.18 Standard bed lathe tools

7.4.6 Cutter compensation

Konpensasi perkakas potong i dapat dipilih dari pilihan berikut : Off, kiri atau

kanan. Hasilnya adalah tool nose radius (TNR) compensation command pada part

program. Hubungan antara kedua hal tersebut adalah :

Off → G40 (TNR off)

Left → G41 (TNR left)

Right → G42 (TNR right)

Cutter compensation ini dibutuhkan ketika melakukan proses turning untuk slope

surface atau curved surface. Gambar 7.19 menggambarkan kesalahan posisi pada posisi

turning untuk slope surface dan curved surface tanpa menggunakan TNR compensation

yang benar.

Gambar 7.19 Kesalahan Gerak Potong pada Slope Surfaces and Circular Arcs.

94

Status dari parameter ini tidak akan mempengaruhi toolpath yang ditampilkan

pada layar komputer. Hal ini hanya akan menambah TNR compensation command pada

program. Tool vector dan tool nose radius pada offset registers haruslah ditentukan

secara benar pada CNC control untuk membuat TNR command bekerja dengan baik.

Parameter ini dapat dipilih dari pilihan berikut ini : off, kiri atau kanan. Hal ini

digunakan untuk menentukan sisi mana dari cutter yang di-offset dalam arah dari cutting

contour. Efek pada toolpath dapat dilihat pada gambar 7.20

Gambar 7.20 Gerakan Pahat Potong yang Dikompensasi

Pemilihan yang tepat pada cutter compensation command tergantung atas

dua faktor yaitu operation type dan chaining direction. Tabel 19.3 menampilkan

compensation command untuk banyak kasus.

Tabel 7.3 Kompensasi dan Arah Potong

Jenis pengerjaan Arah pemotongan Perintah

konpensasi Ilustrasi gerakan pahat

OD turning (roughing and finishing)

Dari kanan ke kiri

Kanan

Dari kiri ke kanan

Kiri

Facing

Gerak ke dalam

Kiri

Gerak ke luar

Kanan

I.D Boring

Dari kanan ke kiri

Kiri

Dari kiri ke kanan

Kanan

Drilling

Off

95

7.4.7 Sudut perkakas potong

Parameter ini mengindikasikan sudut dari tool. Sudut ini terbentuk antara ujung

pahat sisipan dan arah pemotongan. Sudut ini ditentukan oleh dua faktor: lead angle dan

insert angle. Definisi, lead angle dapat positif ataupun negatif, insert angle adalah sudut

yang asli dari insert.

Gambar 7.21 Relief Angle

Gambar 7.22 Lead Angle

Rumus yang dipakai untuk menentukan relief angle :

Relief angle = 90° + Lead angle – Insert angle

Contoh: relief angle yang ditunjukkan gambar dibawah ini :

Relief angle = 90 + (-3) – 55 = 32°

Gambar 7.23 Realief Angle 32 deg

Relief angle = 90 + (-5) – 35 = 50°

Gambar 7.4 Realief Angle 50 deg

7.4.8 Machining parameters

7.4.8.1 Kedalaman potong (depth of cut)

Kedalaman potong menentukan dari jumlah pemotongan dari tiap gerak pahat.

Jarak ini diukur dalam arah tegak lurus terhadap arah pemotongan (gambar 7.24).

Arah Z

Arah X

Gambar 7.24 Kedalaman Potong

96

7.4.8.2 Kecepatan potong (cutting speed)

Ketiga perintah NC ini digunakan dalam bubut untuk mengontrol kecepatan spindel:

G50 Ss putaran spindel maksimum in rpm

G96 Ss Kecepatan permukaan konstan in ft/min atau m/min

G97 Ss putaran spindel konstan in rpm

Kecepatan permukaan konstan (constant surface speed) digunakan dalam bubut,

peluasan lubang dan peng-alur-an, sedangkan putaran spindel konstan (constant spindle

speed) digunakan dalam gurdi dan threading. Batas kecepatan maksimum harus

ditentukan ketika Kecepatan permukaan konstan (constant surface speed) digunakan.

Gambar 7.25 menunjukkan bagaimana kedua perintah G50 dan G96 bekerja bersama

untuk menyediakan kontrol kecepatan yang sesuai.

Gambar 7.25 Kontrol kecepatan spindel

7.4.8.3 Jarak pemakanan (feedrate)

Jarak pemakanan yang digunakan dalam bubut biasa dipakai dalam unit mm atau

inchi per-putaran. Dua feedrate dapat ditentukan dari roughing parameter ini, fast feedrate

dan slow feedrate.Feedrate unit dapat diubah-ubah baik dalam bentuk inci per putaran

atau inci per menit.

7.4.8.4 Stock

Parameter stock ini menentukan dimensi material yang akan disisakan pada arah X

dan Z untuk pengerjaan akhir (gambar 7.26). Walaupun nilai negatif dapat juga dipakai tapi

diharapkan hanya nilai positif yang digunakan agar dapat dihasilkan gerakan pahat yang

benar. Pengisian nilai negatif mengakibatkan hasil yang tidak akurat seperti gambar 7.27

Gambar 7.26 Stock pada arah X dan Z

Gambar 7.27 Nilai Negatif untuk stock arah Z

97

7.4.9 Miscellaneous

Tiga miscellaneous parameter: pendingin, nomor program dan urutan nomor

(sequence number).

7.4.9.1 Pendingin

Pendingin (coolant) parameter dapat dipilih dari tiga pilihan berikut yaitu off, flood

atau mist (lihat gambar di bawah ini). Pemilihan dari parameter ini akan berhubungan

dengan perintah kontrol pendinginan pada part program seperti ditunjukkan berikut.

Off → M09

Flood →M08

MIST →M07

7.4.9.2 Nomor program (program number)

Parameter ini dapat menggunakan nomor antara 0 sampai 2.147.483.647 untuk

ditugaskan sebagai nomor program post processor variable. Nomor program ini dapat

dilihat pada keluaran dari part program sebagai identitas.

7.4.9.3 Urutan nomor

Dua parameter, dimulai dari urutan nomor (sequence number) dan incremental

digunakan untuk mengatur urutan nomor pada NC part program.

7.4.10 Pemosisian Perkakas potong

Ada tiga parameter yang dapat digunakan untuk menentukan awalan dan akhiran

dari pola gerakan perkakas dari tiap jalur potong: home position, jalur masuk (entry

vector) dan jalur keluar (retraction vector).

7.4.10.1 Home position

Parameter ini menentukan posisi lanjutan untuk pahat agar bergerak sebelum

kembali ke titik balik referensi. Hal ini dapat juga digunakan sebagai tempat untuk

mengganti pahat.

7.4.10.2 Jalur masuk

Parameter ini menentukan pola gerakan perkakas pahat untuk masuk ke part dari

tiap pemotongan. Hal ini ditentukan oleh dua komponen jalur yaitu komponen X dan

komponen Z. Nilai positif maupun negatif dapat digunakan. Gambar 7.28 menunjukkan

beberapa contoh yang menggunakan jalur pemasukan dalam O.D turning dan I.D. boring.

Kecepatan dari pahat yang bergerak sepanjang jalur pemasukan (entry vector) dapat

diatur pada rapid rate atau feedrate mode.

98

Gambar 7.28 Jalur Masuk

7.4.10.3 Jalur keluar

Parameter ini menentukan bagaimana pahat menarik diri dari part pada akhir dari

tiap jalur pemotongan. Hal ini terdiri dari dua komponen. Beberapa contoh diberikan pada

gambar 7.29. Kecepatan dari pahat yang bergerak sepanjang jalur keluar dapat diatur

pada rapid rate atau feedrate mode.

Gambar 7.29 Jalur Keluar

7.4.11 Rough Module

Rough module membuat sebuah set dari toolpath untuk pengasaran dari part

sampai mendekati profil untuk finishing cut. Modul ini biasa dipakai untuk diameter luar

(O.D) roughing (gambar 7.30a), diameter dalam (i.D) roughing (gambar 7.30b) dan face

roughing (gambar 7.30c).

Gambar 7.30 Roughing toolpaths (courtesy of CNC Software, Inc)

7.4.11.1 Rough spesific parameters

Sebagai tambahan pada common parameter, rough module memiliki tiga parameter

yang unik : Overlap amount = 0.0100

Roughing angle = 0.0000

Fast feedrate = 0.0000

Slow feedrate = 0.0000 inches/rev

99

7.5 Cycle Parameters

Beberapa control bubut CNC menyediakan sebuah grup of canned cycles untuk

membuat gerakan perkakas potong untuk pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir. Kontrol ini

merupakan Fanuc-based dan kontrol lain yang kompatibel. Tujuan utama dari penggunaan

canned cycles adalah untuk memperpendek part program dan waktu pemrograman.Kontrol

berbasis bubut Fanuc terdapat empat pengerjaan kasar (roughing) dan pengerjaan akhir

(finishing) cycles untuk dimasukkan ke dalam part program :

G70 : Finish Cycle

G71 : Roughing turning cycle

G72 : Rough facing cycle

G73 : Contour repeating cycle

7.5.1 Rough turning cycle (G71)

Ini digunakan untuk pengerjaan kasar part menjadi ukuran yang sedikit lebih besar

dari ukuran yang diinginkan sebagai persiapan untuk pengerjaan akhir. Cycle ini

menggunakan satu atau dua blok perintah untuk program G71.

One-block format :

Two-block format :

Gambar 7.31 menunjukkan pola gerakan perkakas potong yang dibuat menggunakan

perintah G71.

7.5.2 Rough facing cycle (G72)

Rough facing cycle G72 memiliki toolpath pattern yang sama dengan G71 kecuali

arah pemotongan utamanya adalah paralel dengan sumbu X seperti gambar 7.32

One-block format : G72 Pp Qq Dd Uu Ww Ff

Two-block format : G72 Ww Rr

G72 Pp Qq Uu Ww Ff

100

Gambar 7.31 Rough turning cycle (G71)

Gambar 7.32 Rough facing cycle (G72)

7.5.3 Contour repeating cycle (G73)

Countour repeating cycle (G73) membuat sebuah cutter paths yang akan bergerak

terus menerus (berulang) bersama dengan part contour selama waktu yang dibutuhkan.

Tiap repeating (pengulangan) path menggerakkan perkakas potong ke finished contour

yang diinginkan seperti gambar 7.33

Pada saat part telah hampir selesai seperti casting atau forging maka roughing cuts

dibutuhkan. Finish module dapat langsung digunakan untuk membuat bentuk akhir

(gambar 7.34).

Gambar 7.33 Countour Repeating Cycle Gambar 7.34 Produk Tuangan

One-block format :

G73 Pp Qq Uu Ww Rr Ff

Rr : jumlah pengulangan kontur

Two-block format :

G73 Ui Wk Rr

G73 Pp Qq Uu Ww Ff

Uu : jarak penarikan pada arah sumbu X

Ww : jarak penarikan pada arah sumbu X

7.5.4 Finish cycle (G70)

Finish cycle dapat dianggap sebagai sebuah single-pass contouring cycle. Hal ini

harus digunakan dengan satu atau dua roughing cycles (G71 atau G72). Perintah G70

101

selalu diprogram setelah roughing cycle.

Perintah ini mengindikasikan bahwa hanya

satu sequence number untuk cycle start box

and cycle ending block dan memiliki format

sebagai berikut:

G70 Pp Qq

Gambar 7.35 Finishing Cycle

7.5.5 Contoh part program G71 dan G70

Buat gerakan perkakas potong pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir dengan

perintah canned cycle untuk memotong part pada gambar 7.36.

Gambar 7.36 Dimensioned Part dan Part Geometry

Menggunakan finish module untuk membuat sebuah part program untuk gerakan

perkakas potong pengerjaan kasar dan pengerjaan akhir.

102

7.5.6 Groove cycle

Groove cycle digunakan untuk membuat gerakan perkakas potong untuk

memasukkan pekakas potong ke dalam material untuk pengasaran benda kerja.

Hanya ada satu unik parameter yang tersedia untuk groove cycle : arah pemotongan.

Arah pemotongan tegak digunakan dalam stock grooving dan arah pemotngan horizontal

digunakan untuk face grooving (gambar 7.37).

Gambar 7.37 Stock and face grooving

Cara menentukan gerakan perkakas untuk pengaluran. Dua batas, batas dalam dan

batas luar, diperlukan untuk menentukan grooving toolpath. Batas dalam adalah bagian

part contour yang diinginkan untuk dibuat. Batas luar menentukan plunging start position

(posisi pemasukan awal) dan retracting end position (posisi penarikan akhir) dari setiap

plunging cut. Gambar 7.38 menunjukkan beberapa contoh dari OD dan ID grooving.

Gambar 7.38 OD and ID grooving

G74 dan G75 canned cycles dapat digunakan untuk pengaluran dan peng-gurdi-an. G74

canned cycle digunakan untuk ID grooving dan G74 digunakan untuk OD grooving. Dua

canned cycles ini memiliki bentuk sebagai berikut :

One-block format :

Two-block format :

103

7.5.7 Cutting a groove

Gunakan grooving tool (#13) dalam tool library untuk memotong sebuah groove

(gambar 7.39). Grooving tool ini, yang ditunjukkan pada gambar 7.40, memiliki lebar

0.125 “ dengan radius 0.003 “ pada kedua ujungnya.

Gambar 7.39 Geometri Alur Gambar 7.40 Grooving Tool

Membuat grooving toolpath dengan canned cycle command G74.

Gunakan groove geometry dan tool yang digunakan pada contoh terdahulu untuk

membuat perintah gerakan perkakas potong pengaluran.

104

7.5.8 Thread cycle

Thread cycle ini digunakan

untuk membuat gerakan perkakas

potong untuk memotong berbagai

bentuk ulir termasuk pemotongan ulir

luar, ulir dalam dan lain-lain. Tiga

informasi harus ditentukan untuk

menentukan kontur geometri untuk

pemotongan ulir: diameter mayor,

diameter minor dan panjang ulir. Gambar 7.41 Thread cycle

7.5.8.1 Kedalaman ulir (thread depth)

Kedalaman ulir berbeda tergantung dari bentuk ulir, seri ulir dan kelas ulir.

Gunakan buku-buku elemen mesin sebagai referensi untuk mendapatkan ukuran ulir yang

akurat. Rumus yang dgunakan untuk menghitung tinggi ulir dan diameter minor untuk dua

seri ulir, UNC dan UNF dapat dilihat sebagai berikut :

UNC Threads : External threads :

Thread height h = 0.5952 P

Minor diameter d = D – 1.1904 P

dimana: h = thread height

P = thread pitch

D = major diameter

D = minor diameter

Internal threads :



UNF Threads : External threads :



Internal threads :

Thread height = 0.54125 P


105

Contoh 1.

Hitunglah thread heght dan minor diameter dari ke tiga UNC thread:

Contoh 2.

Hitunglah thread heght dan minor diameter dari ke tiga UNF thread:

Kedalaman dari ulir adalah setengah dari perbedaan antara diameter mayor dan diameter

minor. Jumlah yang dibutuhkan untuk threading ditentukan oleh tiga faktor yaitu jumlah

pemotongan pertama, jumlah pemotongan akhir dan kedalaman dari ulir.

7.5.8.2 Aceleration length dan deceleration length

Untuk membuat ulir yang akurat, acceleration length dan deceleration length harus

ditambahkan pada awal dan akhir dari threading path (gambar 7.42).

Gambar 7.42 Acceleration Length dan Deceleration Length

Cara menentukan acceleration length dan deceleration length.

Rumus yang dapat digunakan untuk acceleration length (LA) dan deceleration length (LD) :

106

60LNTLD =

LA = - ( 1 + ln a ) x LD

dimana :

L : thread lead (in)

N : spindle speed (RPM)

T : time constant of the servo system

(T = 0.33s, 0.05 s, 0.067 s, 0.1 s with 0.067 s being most common)

a : thread accuracy (a=dL/L)

dL : error in thread lead

ln : natural log

7.5.8.3 Threading cycle type

Ada tiga threading cycle yang biasa digunakan: G32, G92 dan G76. G32 adalah

perintah single-pass threading dan biasa digunakan dengan kode G00 untuk

menyelesaikan threading cycle. Gambar 7.43 memeperlihatkan toolpath dengan G32.

G92 code biasa digunakan sebagai sebuah box threading cycle karena membuat

empat gerakan perkakas potong yang berbentuk kotak (gambar 7.44). G92 digunakan

untuk mengurangi jumlah part program.

Gambar 7.43 Threading Toll Path

Gambar 7.44 Box Threading Cycle

G76 adalah automatic threading cycle. Kode ini membuat beberapa threading

passes untuk pemotongan sebuah ulir. Gambar 7.45 memperlihatkan hal tersebut.

Gambar 7.45 Automatic Threading Cycle

Tidak semua control bubut CNC memiliki Perintah G92 dan G76 threading.

107

Proyek 7

Cutting external thread

Gunakan thread module untuk memotong ulir luar 1-8 UNC seperti dalam gambar

19.85. Threading tool yang digunakan adalah #16 dalam tool library.

Gambar 7.46 Geometri Produk External Threading

108

Proyek 8

Cutting internal thread

Gunakan thread module untuk membuat part program untuk memotong ulir dalam

1/8-12-UNF

Gambar 7.47 Geometri Produk Internal Threading

109

7.5.9 Drill cycle

Drill cycle digunakan untuk membuat perintah canned cycle untuk drilling, boring

dan tapping. Drilling parameter dibagi menjadi lima grup yaitu cycle type, X-coordinate

control, Z-coordinate control, peck drilling parameter dan dwell.

7.5.9.1 Cycle type

Delapan fixed cycle yang tersedia pada bubut CNC termasuk drill, peck drill, chip break,

tap, bore1, bore 2. Tabel berikut berisi tentang featur dan command untuk cycle type ini.

Tabel 7.4 Cycle Type dan Toolpath Pattent

Cycle type G-code Toolpath pattent Application

Drill / counter drill G81 Xx Yy Zz Rr Ff G81 no dwell G82 with dwell

Drilling holes

Peack drill G83 both with/ no dwell

Drilling deep hole

Chip breaker G73 with/no dwell

Drilling deep hole

Tap G84

Tapping internal thread

Bore # 1 G85 – no dwell G89 – with dwell

Feed – in and feed out

Bore # 2 G86 – no/with dwell

Feed – in and feed out

7.5.9.2 Kontrol Koordinat

Dua parameter yang digunakan untuk mengontrol x-coordinate adalah drill

diameter dan X drill position. X drill position parameter digunakan untuk menentukan X-

coordinate value dimana operasi drill dilakukan. Biasanya, drilling dilakukan pada tengah

part yang memiliki X-coordinate 0. Z-coordinate value dibutuhkan dalam penentuan

toolpath pattern dari fixed hole depth (gambar 7.48).

Initial height : Z level dimana tool akan bergerak secara rapid dari suatu posisi ke tengah lubang pada posisi ini

Reference height : Level dimana feed berubah dari rapid menjadi programmed rate.

Hole depth : Z-coordinate nilai dari bawah lubang.

110

Gambar 7.48 Toolpath Pattern dari Fixed Hole Depth

7.6 Proyek

Part yang akan dimesin diperlihatkan pada gambar 7.49. Anggap bahwa bahan

baku memiliki ukuran φ4.0 x 4.05. Part geometry yang digunakan untuk membuat toolpath

diberikan dalam gambar 19.4b.

Gambar 7.49 Geometri Produk 1

Buat sebuah part geometry seperti gambar 7.50a. Part geometry yang digunakan

untuk membuat toolpath digambarkan pada gambar 7.50b. Pada contoh ini kita

menggunakan metode lain untuk membuat contour dari part. Disini digunakan multiple-

line command.


111

Gambar 19.20a menunjukkan sebuah part dengan lubang dalam (internal bore).

Profil geometri yang digunakan untuk proyek ini digambarkan dalam gambar 19.20b.

Gambar 19.20 Geometri produk 3

112

BAB 8. PEMROGRAMAN MILLING

8.1 Cutter Compensation

Cutter Compensation menempatkan pahat dengan jarak tertentu dari sisi

pola/gambar pada program. Cutter compensation dapat ditentukan dengan Cutter

Diameter Compensation (CDC) atau Cutter Radius Compensation (CRC), yang

diaplikasinya:

1. Memungkinkan pemrogram untuk menyiapkan pahat yang diperlukan dengan

referensi titik koordinat benda kerja secara langsung.

2. Memungkinkan menggunakan pahat yang berbeda-beda diameternya tanpa merubah

program.

3. Mengkompensasi perbedaan ukuran pahat karena aus,perubahan karena diasah,

atau pelapisan pahat.

4. Menyediakan untuk melakukan pemakanan kasar dan finishing (memperhalus) pada

program yang sama dengan cara membedakan jaraknya saja.

Cutter Compensation dapat digunakan pilihan

• Tool left : dioffset ke kiri dari pola program G41 Dd

• Tool right : dioffset ke kanan dari pola program G42 Dd

• Tool off : tanpa offset G40 Dd

Dimana d adalah nomor diameter offset, yang nilai offset tersimpan pada mesin CNC.

Gambar 1.1 Gerakan Perkakas Potong Aktual

Gambar 1.2 Gerakan Perkakas Potong dengan Kompensasi

113

8.2 Tooling Information

Tool Reference, informasi ini terdiri dari: tool number, diameter offset number, length

offset, cutter diameter dan corner radius.

1. Tool Number, mengidikasikan nomor tool yang dipilih, Nomornya menunjukkan

nomor tool. Contoh: nomor 2 adalah untuk perintah T2 M6 pada part program.

2. Diameter Offset, menentukan kode/nomor dimana nilai cutter compensation disimpan

dalam mesin,contoh: angka 25 untuk

kode D25. Parameter ini digunakan

jika cutter compensation di set ke kiri

atau ke kanan.

3. Length Offset, menentukan kode/

nomor dimana harga offset disimpan

pada mesin, contoh: angka 5 untuk

H5. Nilai cutter length offset adalah

jarak antara ujung pahat dengan

reference benda kerja. Gambar 1.3 Jarak antara Ujung Pahat

8.3 Machining Parameter

8.3.1 Difinisi dalam pemrograman

Difinisi yang digunakan sering digunakan dalam pemrograman terdiri dari:

1. Stock allowance, kelonggaran yang diberikan pada waktu proses pengasaran dan

diselanjutkan untuk finihing.

Gambar 1.4 Stock Allowance

2. Feed, digunakan dua tipe pemakanan: feed rate, untuk arah gerak sumbu X Y dan

plunge rate, untuk arah gerak sumbu Z

3. Spindle Speed, menentukan kecepatan putar pada spindel mesin (rpm)

4. Rapid Depth, untuk gerakan cepat tanpa pemotongan arah gerak terhadap sumbu Z,

yang terdiri dari sumbu Z negatif untuk mencapai koordinat yang diinginkan, sumbu Z

positif untuk gerakan setelah pemotongan.

5. Depth cuts, jumlah pemakanan untuk pengasaran dan finishing pada sumbu Z.

114

Gambar 1.5 Rapid Depth

Gambar 1.6 Depth cuts

8.3.2 Coordinate Setting

Kontorl milling CNC menggunakan tiga buah parameter untuk menentukan

koordinat benda kerja dari part program, yaitu home position, tool origin, dan tool plane

8.3.2.1 Home Position

Parameter ini menentukan titik perantara

sebelum pahat kembali ke home mesin, dan fungsi ini

dapat mencegah pahat menabrak benda kerja,

karena gerakan di bagi menjadi dua blok yaitu

mengerakkan sumbu Z dahulu lalu sumbu X dan

sumbu Y. Contoh: untuk koordinat (X1.0 Y1.0 Z2.0)

maka perintahnya menjadi:

G91 G28 Z2.0

G91 G28 X1.0 Y1.0

Gambar 1.7 Titik Refrensi

Perintah ini digunakan pada saat :

1. Pergantian pahat

2. Akhir program

8.3.2.2 Tool Origin

Pada kontrol mesin terdapat tiga macam penentuan titik referensi atau titik nol-nol:

1. Sistem koordinat yang secara otomatis di set oleh sistem

2. Sistem koordinat yang ditentukan sesuai dengan geometeri benda

3. Tool origin, menentukan titik koordinat baru sesuai letak perkakas

8.3.2.3 Tool Plane

Digunakan untuk memilih bidang kerja yang akan dikerjakan, terdapat tiga macam

yaitu X-Y plane, Z-X plane, Y-Z plane yang sama dengan program G17, G18, G19 pada

program NC.

115

Gambar 1.8 Work Plane

8.3.3 Toolpath

Menentukan jumlah nilai pengasaran dan penghalusan. Penentuan spasi pada

pengasaran ditentukan dari ukuran diameter pahat, yang biasa adalah 60% sampai

dengan 70% dari diameter pahat. Jumlah pengasaran ditentukan dengan cara membagi

antara material yang akan dibuang dengan spasi atau jarak pengasaran.

Contohnya jika material yang akan dibuang adalah 1,25” dan spasi pengasaran adalah

0,7” (asumsi diameter pahat yang dipakai adalah 1” ), maka jumlah pengasaran adalah

1,25 / 0,7 = 2. Gambar dibawah ini akan menerangkan contoh diatas,

Number of roughing cuts = 2

Roughing cut spacing = 0,25

Number of finish passes = 2

Finishing passes spacing = 0,05

Gambar 1.9 Toolpath

Contoh:

Kedalaman pemotongan arah sumbu Z adalah 1”, material yang dipakai adalah besi cor

dengan ukuran lebih ¼ “ dari ukuran gambar ke tiap sumbunya.


0 100

N5 G90 G80 G40 G0

N10 T1 M6

N15 G54 G0 X-6.975 Y-2

N20 S1500M3

N25 G43 H1 Z.5 M08

N30 G1 Z-.35 F20.0

N35 X-6.475 F15.0

N40 G3 X-5.475 Y-1. R1.

N45 G1 Y0.

N975 G2 X-2.625 Y-.25 R.375

N980 G1 Y-1.

N985 G2 X-3. Y-1.375 R.375

N990 G1 X-5.

N995 G2 X-5.375 Y-1. R.375

N1000 G3 X-6.375 Y0.R1.

N1005 G1 X-6.875

N1010 G0 Z.5 F0.0

N1015 G91 G28 Z0 M5 M09

N1020 G28 X0. Y0.

N1025 M30

%

116

Latihan

Material hanya memerlukan finishing saja.

Kedalaman pemotongan terhadap sumbu Z

adalah 0,5 “


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


8.4 Cutting Methods

8.4.1 Zig-zag

Arah gerakan ditunjukkan pada gambar di bawah ini. Orientasi ditentukan oleh

roughing angle yang juga menentukan titik awal dari pocketing toolpath . Sudut

pemotongan (cutting angle) diukur dari sumbu X positif dan bernilai positif jika arah CCW

dan negatif jika CW

Gambar 1.13 Gerak Pemotongan Zig-zag

117

Gambar 1.14 Sudur Pemotongan

8.4.2 Metode Spiral

Pemotongan dimulai dari titik tengah pocket dan bergerak memutar keluar disebut

spiral keluar. Sedangkan pemotongan dimulai dari titik terluar pocket dan bergerak

memutar ke dalam disebut spiral masuk.

Gambar 1.15 Metode spiral keluar

Gambar 1.16 Metode spiral Masuk

8.5 Pemesinan

Kegunaan dari parameter ini adalah untuk menentukan parameter NC yang

terpisah pada saat melakukan finishing. Parameter ini digunakan pada saat:

1. Finish cut menggunakan pahat yang berbeda. (finishing dan roughing menggunakan

pahat yang berbeda).

2. Finishing dan roughing menggunakan pahat pahat yang sama tetapi berbeda

feedrate, cutting speed, spindle speed, dan cutter compensation untuk finishing.

Gambar 1.17 Comventional and Climb Milling

118

Gambar 1.18 Arah Gerakan Potong

Latihan (1) rroughing pada permukaan atas benda

kerja,

(2) countering dengan kedalaman 0,25”

(3) Material yang digunakan adalah berbentuk

balok yang tepinya telah dilakukan proses

permesinan, dan ketebalannya adalah

1,00” Gambar 1.19 Geometri Produk 1

Pada latihan ini, (1) rroughing pada

permukaan atas benda kerja, (2) pocketing

internal profile dengan island yang

berbentuk lingkaran yang berada di tengah-

tengah, dan (3) pocket a circular profile.

Material yang digunakan adalah berbentuk

balok yang tepinya telah dilakukan proses

permesinan, dan ketebalannya adalah 1,05”. Gambar 1.20 Geometri Produk 1

119

8.6 Drill Cycle

Drill cycle ini digunakan untuk melakukan proses-proses seperti : drilling, boring,

dan tapping.

8.6.1 Z-depth,

• Initial height : pahat berpindah letak pada titik pusat lubang yang telah ditentukan.

• Reference height : pahat bergerak turun secara cepat

• Z-depth : pahat bergerak turun untuk pengeboran secara absolut atau inkremental.

Gambar 1.21 Drilling Refrence

Nilai Z negatif bila dasar lubang adalah di bawah titik referensie, dan positif bila

dasar lubang di atas titik referensi. Nilai Z dapat dimasukkan secara incremental maupun

absolut, Pada pilihan nilai incremental Z diukur, dan titik yang dipilih ke dasar lubang.

pemilihan nilai absolut Z selalu diukur dari titik nol sumbu Z ke dasar lubang.

Gambar 1.22 Incremental Mode

Gambar 1.23 Absolute Mode

120

8.6.2 Cycle Mode

Tabel 1.1 Jenis-jenis Cycle Mode:

Cycle Type NC Command Example Applications

Drill 1. Dwell = 0

2. Dwell = 0

G81

G82

G81 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0

G28 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.5 F15.0

Drilling atau counterboring lubang yang

kedalamannya lebih kecil dari tiga kali

diameter cutter.

Peck drill G83 G83 X1.0 Y1.0 Z-3.0 Q.7 R.2 F15.0

Drilling lubang yang

dalam(kedalamannya > 3x diameter

cutter), khususnya bila geram susah

keluar.

Chip break G73 G73 X1.0 Y1.0 Z-3.0 Q.7 R.2 F15.0

Drilling lubang yang

dalam(kedalamannya > 3x diameter

cutter)

Tap G84 G84 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F50.0

Tapping ulir kanan dalam.

Bore #1 1. Dwell = 0

2. Dwell = 0

G85

G89

G85 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 F15.0

G89 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0

Boring lubang dengan feed-in dan feed

out.

Bore #2 G86 G86 X1.0 Y1.0 Z-1.0 R0.2 P0.25 F15.0

Boring lubang dengan feed-in, spindle

stop, rapid out.

Proses operasi dari perintah drilling atau boring adalah:

1. Bergerak cepat ke titik pusat lubang dengan nilai Z tertentu.

2. Bergerak cepat arah sumbu Z ke ketinggian referensi.

3. Bergerak meng-gurdi dengan nilai Z tertentu ke dasar lubang.

4. Dwell (jeda) pada lubang pada waktu yang periodik.

5. Menarik ke atas ke dalam titik ketinggian referensi.

Gambar 1.24 Drilling Cycle

121

Untuk meng-gurdi pada lobang yang dalam, terdapat dua metode: Peck drilling dan Chip

break. Kedua perintah ini digunakan jika kedalaman lubang lebih besar dari 3x diameter

cutter.

Gambar 1.25 Peack and Chip Break Drilling

Proses operasi dari peck drilling:

1. Bergerak cepat ke titik pusat lubang dengan harga Z tertentu.

2. Bergerak cepat arah sumbu Z ke ketinggian reference.

3. Bergerak mengebor dengan jarak peck distance.

4. Bergerak cepat menarik bor keluar lubang dengan harga Z tertentu.

5. Bergerak turun cepat ke titik kedalaman terakhir

6. Bergerak mengebor dengan jarak peck distance

7. Mengulang langkah 4-6 sampai kedalaman yang diinginkan.

Contoh Drilling the peck cycle to drill 24

deep holes Kedalaman lubang adalah

1.75”, yang mana lebih besar dari 3x

diameter lubang.


122

Part program sebuah benda yang

ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Proses permesinannya terdiri dari

contouring dan drilling.


N106 S2000 M3

N108 G43 H1 Z.5 M08

N110 G1 Z-.5 F7.5

N112 G41 Y6.5 F10.0 D21

N114 X10.5

N116 Y-.5

N118 X-.5

N120 G40

N122 G0 Z.5 F7.5

N124 G91 G28 Z0 M5 M09

N126 G28 X0 Y0

N128 T2 M6

N130 G90 G80 G40 G00

N132 G54 G0 X2. Y3.

N134 S1000 M3

N136 G43 H2 Z1. M08

N138 G98 G81 X2. Y3. Z-1. R.2 F7.5

N140 X8.

N142 G91 G28 Z0 M5 M09

N144 G28 X0 Y0

N146 M30

%

Latihan Drilling and tapping 6 holes. Benda

kerja mempunyai 6 lubang ulir 9/16 –

12 , dengan diameter mata bor adalah

31/64 “.


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.


123

Contoh Proses permesinan yang dilakukan

terdiri dari contouring, drilling, dan

tapping.

untar teknologi cnc -...

Documents