Cara Kerja Mesin Bubut CNC Serta Kelebihan dan Kekurangan

Cara Kerja Mesin Bubut CNC

Setelah pada artikel sebelumnya kita mempelajari terkait mesin perkakas untuk membuat beberapa part yang dioperasikan secara manual, pada artikel ini kita akan mempelajari cara kerja mesin perkakas otomatis.

Meskipun otomatis, mesin perkakas tetap membutuhkan operator untuk melakukan pengaturan dengan cara memasukkan program. Mesin perkakas otomatis ini dikenal dengan istilah mesin CNC. Mesin CNC ini memiliki banyak jenisnya, salah satunya adalah mesin bubut CNC yang akan kita bahas secara detail terkait pengertian, bagian-bagian komponen, prinsip cara kerja, kelebihan serta kekurangannya.

Mesin bubut CNC merupakan mesin perkakas yang diterapkan secara lebih luas pada dunia industri. Beberapa industri komponen menggunakan mesin bubut CNC ini untuk memproduksi komponen atau part dengan jumlah yang besar melalui reject produk yang minimal. Mesin bubut CNC mulai populer di berbagai industri karena dapat meminimalisir reject produk akibat kelelahan operator.

Daftar Isi

• Apa itu Mesin CNC ? 
• Bagian-bagian dari Mesin Bubut CNC
• Prinsip Cara Kerja Mesin Bubut CNC
• Kelebihan Mesin Bubut CNC
• Kekurangan Mesin CNC
• Penerapan Mesin Bubut CNC di Industri
• Kesimpulan

Apa itu Mesin CNC ?

Pertama, pahami dulu apa itu mesin CNC. CNC adalah singkatan dari Computer Numerical Control. Ketika komputer digunakan untuk mengendalikan alat mesin Numerical Control (NC) maka mesin tersebut disebut mesin CNC. Dengan kata sederhana, penggunaan komputer untuk mengontrol peralatan mesin seperti mesin bubut, penggilingan, pembentuk, dll disebut mesin CNC.

Pada channel youtube dari Dtech Engineering ini memberikan gambaran secara lengkap terkait apa itu CNC.

Proses pemakanan yang dilakukan oleh CNC disebut permesinan CNC. Pemesinan CNC menggunakan program yang dirancang atau disiapkan secara khusus dikenal dengan istilah G-Code. Sesuai programnya, CNC mengontrol gerakan dan kecepatan peralatan mesin.

Bagian-bagian dari Mesin Bubut CNC

Sebuah mesin bubut CNC memiliki bagian-bagian atau komponen mekanikal dan elektrikal yang saling terhubung untuk mendukung pengoperasiannya. Bagian-bagian tersebut tergabung menjadi satu unit mesin dan menjadi satu kesatuan sistem permesinan bubut CNC.

Hubungan komponen mekanikal dan elektrikal pada mesin bubut CNC dapat digambarkan melalui blok diagram model di bawah ini.

Blok diagram model mesin bubut cnc

a.Input Device

Perangkat ini digunakan untuk memasukkan program G-Code kedalam mesin CNC. Terutama ada tiga perangkat input yang digunakan pembaca pita berlubang (punch tape), pembaca pita magnetik dan komputer melalui komunikasi RS-232-C.

b.Machine Control Unit/MCU

Bagian utama pada mesin bubut CNC adalah perangkat machine control unit atau MCU. MCU ini  melakukan semua tindakan dan perintah pengontrolan mesin CNC. Agar lebih paham terkait fungsi dari unit kontrol mesin atau MCU ini, berikut ini beberapa fungsi dari MCU pada mesin bubut:

• Membaca instruksi berkode yang dimasukkan ke dalamnya.
• Menguraikan kode instruksi.
• MCU mengimplementasikan interpolasi (linier, melingkar dan heliks) untuk menghasilkan perintah gerak sumbu.
• Mengumpankan perintah gerakan sumbu ke sirkuit amplifier untuk menggerakkan mekanisme sumbu.
• Menerima sinyal umpan balik dari posisi dan kecepatan untuk setiap sumbu penggerak.
• Bagian ini juga mengimplementasikan fungsi kontrol tambahan seperti cairan pendingin atau kondisi hidup/mati spindel dan penggantian pahat.

c.Driving System

Alat mesin CNC selalu memiliki meja geser dan spindel untuk mengontrol posisi dan kecepatan. Tabel mesin dikontrol dalam arah sumbu X dan Y dan spindel dikontrol dalam arah sumbu Z.

Dalam sistem penggerak mesin CNC terdapat rangkaian amplifier, motor penggerak dan ball lead screw. MCU memberi sinyal seperti posisi dan kecepatan setiap sumbu ke sirkuit. Setelah itu, sinyal kontrol ditingkatkan untuk menggerakkan motor penggerak. Motor penggerak yang digerakkan memutar ball lead screw untuk memposisikan meja mesin.

d.Feedback System

Feedback system pada mesin bubut CNC terdiri dari transduser yang bertindak sebagai sensor. Feedback system ini juga disebut sistem pengukuran yang berisi informasi posisi dan kecepatan tranduser dengan cara terus memantau posisi dan kecepatan alat pemotong berada.

Cara kerja dari feedback system pada mesin bubut CNC yakni ketika MCU menerima sinyal dari transduser dan menggunakan perbedaan antara sinyal referensi serta sinyal umpan balik untuk menghasilkan sinyal kontrol. Sinyal kontrol tersebut untuk mengoreksi kesalahan posisi dan kecepatan.

e.Display Unit

Pada mesin bubut CNC terdapat monitor atau display unit yang digunakan untuk menampilkan program, panel perintah, serta informasi yang berguna bagi operator. Pada beberapa mesin bubut CNC modern juga ditampilkan informasi rinci mengenai kondisi mesin seperti adanya kerusakan dan perawatan rutin.

Prinsip Cara Kerja Mesin Bubut CNC

Pada dasarnya mesin bubut CNC merupakan mesin bubut yang proses kendali pemakanan materialnya dikendalikan oleh komputer. Cara kerjanya mirip seperti mesin bubut pada umumnya, hanya saja sistem kontrol manual diubah menjadi inputan G-Code.

Pada video Youtube diatas, mesin yang digunakan adalah CNC TurnMill dengan merek Mazak melalui sistem pengoperasian Mitsubishi. Pada dasarnya prinsip kerja pengoperasian pada mesin CNC itu adalah sama, sehingga jika anda mengerti cara mengoperasikan satu mesin maka anda akan cukup mudah mempelajari mesin yang lainnya.

Cara kerja mesin bubut CNC

• Program dalam bentuk G-code dimasukkan ke dalam MCU Machine Control Unit.

• MCU memproses semua data di mana berdasarkan data tersebut program akan disiapkan, serta ia akan menyiapkan semua perintah gerakan, lalu mengirimkannya ke sistem penggerak atau driving system mesin bubut CNC.

• Sistem penggerak/driving system berfungsi sebagai perintah gerak yang dikirim oleh MCU. Sistem penggerak tersebut mengontrol gerak serta kecepatan perkakas mesin.

• Feedback system kemudian mencatat posisi dan pengukuran kecepatan peralatan mesin dan mengirimkan sinyal ke MCU.

• MCU membandingkan sinyal umpan balik dengan sinyal referensi dan jika ada kesalahan, MCU mengoreksi dan mengirimkan sinyal baru agar operasi kembali sesuai jalurnya.

• Unit tampilan pada mesin bubut CNC digunakan untuk melihat perintah, program, dan data penting lainnya.

Kelebihan Mesin Bubut CNC

Sebuah inovasi teknologi dengan mengimplementasikan sistem komputer tentunya bertujuan untuk melakukan perbaikan. Berikut ini saya rangkum beberapa kelebihan mesin bubut CNC.

• Mesin ini dapat melakukan pekerjaan dengan akurasi tinggi dan presisi dibandingkan mesin manual lainnya.
• Bagian-bagian yang dihasilkan oleh mesin CNC memiliki dimensi yang sama jika menggunakan data input program G-Code yang sama.
• Tidak perlu pekerja terampil untuk mengoperasikan mesin ini. Seorang pekerja semi-terampil dapat menjalankan mesin dengan lebih akurat dan tepat.
• Operator dapat dengan mudah melakukan perubahan untuk mengurangi waktu proses.
• Mesin bubut CNC dapat membuat benda kerja dengan desain yang kompleks secara konsisten.
• Dengan perangkat lunak desain modern, desainer juga dapat mensimulasikan idenya sebelum proses pemakanan melalui mesin bubut CNC dilakukan. Sehingga desain prototipe atau model yang dirancang dapat menghemat waktu dan uang.
• Ada lebih sedikit pekerja yang dibutuhkan untuk mengoperasikan mesin, sehingga menghemat biaya tenaga kerja.

Kekurangan Mesin CNC

Selain memiliki banyak kelebihan, mesin bubut CNC ternyata juga memiliki beberapa kekurangan diantaranya:

• Biaya investasi dan operasional mesin bubut CNC sangat tinggi dibandingkan dengan mesin yang dioperasikan secara manual.

• Harga suku cadang mesin CNC mahal sehingga berdampak pada biaya perawatan rutin.

Penerapan Mesin Bubut CNC di Industri

Mesin bubut CNC hampir digunakan di setiap industri manufaktur besar. Dengan meningkatnya permintaan di industri manufaktur, maka penerapan mesin bubut CNC juga ikut meningkat. 

Berdasarkan pengalaman saya, mesin bubut CNC banyak digunakan dalam industri otomotif, industri penghilangan logam, fabrikasi logam, industri mesin pelepasan listrik, industri kayu, dll. Pada channel youtube yang dibagikan oleh Cah Gumunan diatas, proses memasukkan dan mengambil barang kedalam mesin bahkan dilakukan oleh robot.

Kesimpulan

Jadi kesimpulannya, mesin bubut CNC memiliki cara kerja yang sama seperti mesin perkakas bubut namun pengoperasiannya menggunakan program komputer. Sehingga bagian-bagiannyapun sebagian besar hampir sama dengan mesin perkakas bubut namun terdapat blok diagram yang menggambarkan hubungan komponen mekanikal dan elektrikal.

Meskipun biaya investasi mahal, apabila dibandingkan antara kelebihan dan kekurangannya, mesin bubut CNC memiliki lebih banyak kelebihan. Di luar negeri, mesin bubut CNC jenis Turn Mill lebih banyak digunakan daripada mesin manual karena biaya gaji operator cenderung tinggi. Berbeda dengan industri di Indonesia saat ini yang masih banyak menggunakan mesin perkakas bubut konvensional karena biaya gaji operator masih cenderung rendah.

Saya meyakini bahwa semakin berkembangnya waktu, penggunaan mesin bubut CNC ini akan semakin berkembang kedepannya. Demikianlah informasi tentang apa itu CNC dan kami juga menyertakan informasi mengenai bagian-bagian mesin bubut CNC, diagram CNC, kelebihan, serta kekurangannya.