Esai CNC Kelas 3: Contoh Soal & Jawaban

I. Pengantar CNC dan Prinsip Dasar

A. Definisi CNC

1. CNC (Computer Numerical Control) adalah sistem otomatisasi mesin perkakas yang operasinya dikendalikan oleh komputer melalui program numerik.
2. Program numerik berisi instruksi tentang gerakan, kecepatan, dan fungsi-fungsi lain yang diperlukan untuk memproses material.
3. CNC memungkinkan produksi komponen dengan presisi tinggi, kompleksitas tinggi, dan berulang-ulang.

B. Komponen Utama Mesin CNC

1. Unit Kontrol: Otak dari mesin CNC, membaca dan menerjemahkan program numerik, serta mengendalikan gerakan mesin.
2. Motor Penggerak: Menggerakkan sumbu-sumbu mesin (X, Y, Z) untuk memposisikan alat potong. Biasanya menggunakan motor servo atau motor stepper.
3. Sistem Umpan Balik: Sensor yang memantau posisi dan kecepatan sumbu, memberikan informasi kembali ke unit kontrol untuk koreksi dan akurasi.
4. Meja Kerja: Tempat benda kerja diletakkan dan difiksasi selama proses pemesinan.
5. Alat Potong: Mata pahat atau alat potong lainnya yang digunakan untuk menghilangkan material dari benda kerja.

C. Prinsip Kerja Mesin CNC

1. Operator memasukkan program numerik ke dalam unit kontrol.
2. Unit kontrol membaca program dan menerjemahkannya menjadi sinyal-sinyal kontrol.
3. Sinyal-sinyal kontrol mengaktifkan motor penggerak untuk memindahkan sumbu-sumbu mesin.
4. Alat potong bergerak sesuai dengan instruksi dalam program, menghilangkan material dari benda kerja.
5. Sistem umpan balik memantau gerakan dan memberikan koreksi jika diperlukan.
6. Proses berulang hingga benda kerja selesai diproses sesuai dengan program.

II. Pemrograman CNC Dasar (Kode G dan M)

A. Kode G (Preparatory Codes)

1. G00: Gerakan cepat (rapid traverse), digunakan untuk memindahkan alat potong dengan cepat ke posisi yang diinginkan tanpa memotong material.
2. G01: Gerakan interpolasi linear, digunakan untuk memindahkan alat potong dalam garis lurus dengan kecepatan umpan yang ditentukan.
3. G02: Gerakan interpolasi melingkar searah jarum jam.
4. G03: Gerakan interpolasi melingkar berlawanan arah jarum jam.
5. G90: Pemrograman absolut, posisi ditentukan relatif terhadap titik nol mesin.
6. G91: Pemrograman inkremental, posisi ditentukan relatif terhadap posisi sebelumnya.

B. Kode M (Miscellaneous Codes)

1. M03: Spindle start clockwise (memutar spindel searah jarum jam).
2. M04: Spindle start counterclockwise (memutar spindel berlawanan arah jarum jam).
3. M05: Spindle stop (menghentikan putaran spindel).
4. M06: Tool change (pergantian alat potong).
5. M08: Coolant on (menyalakan pendingin).
6. M09: Coolant off (mematikan pendingin).
7. M30: Program end and reset (mengakhiri program dan mereset mesin).

C. Contoh Program CNC Sederhana

1. Membuat persegi dengan sisi 10 mm:

     G90 G00 X0 Y0 Z5  ; Pindah cepat ke X0 Y0 Z5 (posisi awal)
     G01 Z-2 F100      ; Turunkan alat potong ke Z-2 dengan kecepatan umpan 100
     G01 X10 F100      ; Gerak lurus ke X10
     G01 Y10 F100      ; Gerak lurus ke Y10
     G01 X0 F100       ; Gerak lurus ke X0
     G01 Y0 F100       ; Gerak lurus ke Y0
     G00 Z5            ; Naikkan alat potong ke Z5
     M30               ; Akhir program

III. Soal Esai dan Jawaban (Contoh)

A. Soal 1: Jelaskan perbedaan antara pemrograman absolut (G90) dan pemrograman inkremental (G91) dalam konteks pemrograman CNC. Berikan contoh sederhana untuk mengilustrasikan perbedaan tersebut.

Jawaban:

Pemrograman absolut (G90) dan pemrograman inkremental (G91) adalah dua metode berbeda dalam menentukan posisi alat potong dalam program CNC.

• Pemrograman Absolut (G90): Dalam pemrograman absolut, setiap posisi yang ditentukan dalam program diukur relatif terhadap titik nol mesin (origin). Titik nol mesin adalah titik referensi tetap yang ditetapkan pada mesin CNC. Ketika menggunakan G90, setiap koordinat (X, Y, Z) yang ditentukan adalah posisi absolut terhadap titik nol mesin.

• Pemrograman Inkremental (G91): Dalam pemrograman inkremental, setiap posisi yang ditentukan dalam program diukur relatif terhadap posisi alat potong sebelumnya. Dengan kata lain, koordinat yang ditentukan adalah pergerakan atau perubahan posisi dari posisi sebelumnya.

  Contoh:

  Misalkan kita ingin memindahkan alat potong dari posisi (0, 0) ke posisi (10, 10), lalu ke posisi (5, 5).

• Program Absolut (G90):

      G90 G00 X0 Y0  ; Pindah cepat ke X0 Y0
      G01 X10 Y10 F100 ; Gerak lurus ke X10 Y10
      G01 X5 Y5 F100  ; Gerak lurus ke X5 Y5

  Dalam program absolut, setiap baris kode menentukan posisi absolut terhadap titik nol (0, 0).

• Program Inkremental (G91):

      G90 G00 X0 Y0  ; Pindah cepat ke X0 Y0
      G91 G01 X10 Y10 F100 ; Gerak lurus 10 mm di X dan 10 mm di Y dari posisi sebelumnya
      G01 X-5 Y-5 F100  ; Gerak lurus -5 mm di X dan -5 mm di Y dari posisi sebelumnya

  Dalam program inkremental, setelah G91 diaktifkan, setiap baris kode menentukan pergerakan relatif terhadap posisi sebelumnya. Jadi, `X10 Y10` berarti bergerak 10 mm di sumbu X dan 10 mm di sumbu Y dari posisi sebelumnya. `X-5 Y-5` berarti bergerak -5 mm di sumbu X dan -5 mm di sumbu Y dari posisi sebelumnya.

  Perbedaan utama terletak pada bagaimana posisi didefinisikan. Absolut menggunakan titik nol mesin sebagai referensi, sedangkan inkremental menggunakan posisi sebelumnya. Pemilihan metode tergantung pada aplikasi dan preferensi programmer. Pemrograman absolut umumnya lebih mudah dipahami dan debug, sementara pemrograman inkremental bisa lebih efisien untuk pola yang berulang.

B. Soal 2: Jelaskan fungsi kode G00, G01, G02, dan G03 dalam pemrograman CNC. Berikan contoh penggunaan masing-masing kode tersebut dalam konteks pembuatan kontur sederhana.

Jawaban:

Kode G (Preparatory Codes) adalah perintah dalam pemrograman CNC yang memberitahu mesin tentang jenis gerakan yang harus dilakukan. Empat kode G yang umum digunakan adalah G00, G01, G02, dan G03.

• G00 (Gerakan Cepat): G00 digunakan untuk memindahkan alat potong dengan cepat ke posisi yang diinginkan tanpa memotong material. Ini adalah gerakan non-cutting, yang berarti alat potong bergerak secepat mungkin tanpa menyentuh benda kerja. G00 digunakan untuk positioning awal, pergantian alat, atau memindahkan alat potong di atas benda kerja.

• G01 (Gerakan Interpolasi Linear): G01 digunakan untuk memindahkan alat potong dalam garis lurus dengan kecepatan umpan yang ditentukan. Ini adalah gerakan cutting, di mana alat potong menghilangkan material dari benda kerja. G01 memerlukan spesifikasi kecepatan umpan (F) untuk mengontrol seberapa cepat alat potong bergerak.

• G02 (Gerakan Interpolasi Melingkar Searah Jarum Jam): G02 digunakan untuk memindahkan alat potong dalam lingkaran searah jarum jam. Selain koordinat akhir, G02 juga memerlukan informasi tentang pusat lingkaran (I dan J, atau R). I dan J adalah koordinat pusat lingkaran relatif terhadap posisi awal, sedangkan R adalah radius lingkaran.

• G03 (Gerakan Interpolasi Melingkar Berlawanan Arah Jarum Jam): G03 digunakan untuk memindahkan alat potong dalam lingkaran berlawanan arah jarum jam. Seperti G02, G03 juga memerlukan informasi tentang pusat lingkaran (I dan J, atau R).

  Contoh Pembuatan Kontur Sederhana (Kombinasi Kode G):

  Misalkan kita ingin membuat kontur berbentuk persegi panjang dengan sudut membulat (fillet) pada setiap sudut.

  G90 G00 X0 Y0 Z5  ; Pindah cepat ke X0 Y0 Z5 (posisi awal)
  G01 Z-2 F100      ; Turunkan alat potong ke Z-2 dengan kecepatan umpan 100
  G01 X10 F100      ; Gerak lurus ke X10
  G02 X15 Y5 R5 F100 ; Gerak melingkar searah jarum jam ke X15 Y5 dengan radius 5
  G01 Y10 F100      ; Gerak lurus ke Y10
  G03 X10 Y15 R5 F100 ; Gerak melingkar berlawanan arah jarum jam ke X10 Y15 dengan radius 5
  G01 X0 F100       ; Gerak lurus ke X0
  G02 X-5 Y10 R5 F100 ; Gerak melingkar searah jarum jam ke X-5 Y10 dengan radius 5
  G01 Y0 F100       ; Gerak lurus ke Y0
  G03 X0 Y-5 R5 F100 ; Gerak melingkar berlawanan arah jarum jam ke X0 Y-5 dengan radius 5
  G00 Z5            ; Naikkan alat potong ke Z5
  M30               ; Akhir program

  Dalam contoh ini, kita menggunakan G01 untuk membuat sisi-sisi persegi panjang yang lurus dan G02/G03 untuk membuat sudut-sudut yang membulat. G00 digunakan untuk memindahkan alat potong dengan cepat sebelum dan sesudah pemesinan.

IV. Kesimpulan

Memahami prinsip dasar CNC, komponen mesin, dan kode-kode G dan M adalah fundamental untuk pemrograman dan pengoperasian mesin CNC. Dengan pemahaman yang baik tentang konsep-konsep ini, siswa dapat mengembangkan program CNC yang efektif dan efisien untuk menghasilkan komponen dengan presisi dan akurasi tinggi. Latihan dan eksperimen dengan berbagai jenis program dan mesin CNC akan semakin memperdalam pemahaman dan keterampilan dalam bidang ini.