SISTEM KOORDINAT CNC MILL
TUJUAN PEMBELAJARAN
BAHAN AJAR
A. SISTEM KOORDINAT KARTESIAN CNC MILL
1. Pengertian Sistem Koordinat
Sistem koordinat Kartesian pada mesin CNC Mill (X, Y, Z) adalah fondasi dari seluruh proses pemesinan. Sistem ini berfungsi untuk mengendalikan pergerakan pahat potong atau meja kerja secara presisi dalam ruang tiga dimensi. Dengan sistem ini, mesin CNC dapat memahami dan mengeksekusi instruksi dari program (G-Code) untuk membuat bentuk dan fitur yang kompleks pada benda kerja.
a. Sumbu X
- Arah Gerakan: Sumbu X mengontrol gerakan pahat atau meja kerja secara horizontal dari kiri ke kanan atau sebaliknya.
- Fungsi: Sumbu ini bertanggung jawab atas pergerakan pemotongan memanjang, yang biasanya sejajar dengan sisi panjang meja kerja. Dalam pemrograman, pergerakan positif (X+) biasanya menggerakkan pahat ke kanan, sementara pergerakan negatif (X−) menggerakkan pahat ke kiri.
- Arah Gerakan: Sumbu Y mengontrol gerakan pahat atau meja kerja secara melintang atau dari depan ke belakang.
- Fungsi: Sumbu ini bertanggung jawab atas pergerakan pemotongan melintang, tegak lurus dengan sumbu X. Pergerakan positif (Y+) menggerakkan pahat menjauhi operator (ke belakang), sedangkan pergerakan negatif (Y−) menggerakkan pahat mendekati operator (ke depan).
- Arah Gerakan: Sumbu Z mengontrol gerakan pahat atau meja kerja secara vertikal, yaitu naik dan turun.
- Fungsi: Sumbu ini adalah sumbu yang paling penting dalam menentukan kedalaman pemotongan. Sumbu Z menggerakkan pahat potong ke bawah untuk memulai proses pemotongan dan mengangkatnya ke atas saat proses selesai atau saat berpindah ke posisi lain. Pergerakan positif (Z+) menggerakkan pahat ke atas, menjauhi benda kerja, sementara pergerakan negatif (Z−) menggerakkan pahat ke bawah, menuju benda kerja.
Untuk mempermudah pemahaman arah sumbu, digunakan "Aturan Tangan Kanan". Jika Anda membayangkan tangan kanan Anda:
- Ibu jari menunjuk ke arah sumbu X positif.
- Jari telunjuk menunjuk ke arah sumbu Y positif.
- Jari tengah menunjuk ke arah sumbu Z positif.
Aturan ini adalah konvensi standar dalam industri CNC dan membantu operator serta programmer untuk selalu konsisten dalam menentukan arah gerakan mesin.
3. Titik Koordinat
Dalam sistem koordinat Kartesian pada CNC Mill, ada beberapa titik referensi penting:
- Home Position (Titik Referensi Mesin): Ini adalah titik awal yang ditentukan oleh produsen mesin. Titik ini merupakan acuan utama untuk semua pergerakan mesin.
- Workpiece Zero Point (Titik Nol Benda Kerja): Ini adalah titik nol yang ditentukan oleh operator pada benda kerja. Semua instruksi pemrograman (G-Code) untuk pergerakan pahat akan dihitung berdasarkan titik nol ini. Penentuan titik nol benda kerja sangat penting untuk memastikan pemotongan dilakukan pada posisi yang benar.
B. TITIK REFERENSI MESIN
Titik Referensi Mesin (Machine Home Position), juga dikenal sebagai Titik Nol Mesin (Machine Zero Point), adalah konsep fundamental pada mesin CNC Mill. Titik ini merupakan titik acuan tetap yang telah ditentukan oleh produsen mesin dan tidak dapat diubah oleh operator.
1. Definisi dan Lokasi
Machine Home Position adalah titik di mana koordinat sumbu X, Y, dan Z pada mesin bernilai nol. Secara fisik, titik ini biasanya terletak di posisi paling ekstrem dari setiap sumbu. Sebagai contoh, pada mesin milling vertikal, titik nol mesin seringkali berada di sudut kanan atas meja kerja, dengan pahat berada di posisi paling atas (sehingga jaraknya paling jauh dari benda kerja).
2. Fungsi Utama
Fungsi utama dari Titik Referensi Mesin adalah sebagai titik acuan absolut untuk seluruh sistem kontrol mesin. Titik ini sangat penting karena:
- Sinkronisasi Sistem: Setiap kali mesin dinyalakan, operator harus melakukan prosedur "homing" atau "reference return". Prosedur ini akan menggerakkan setiap sumbu secara otomatis ke posisi nol mesin. Tujuannya adalah untuk menyinkronkan posisi fisik pahat dengan data koordinat yang tersimpan di dalam kontrol mesin. Tanpa homing, kontrol mesin tidak akan tahu di mana posisi pahat yang sebenarnya.
- Dasar Perhitungan: Semua pergerakan mesin, baik itu untuk pemotongan maupun pergerakan cepat (rapid traverse), dihitung berdasarkan jarak dari titik nol mesin. Meskipun operator menetapkan titik nol benda kerja (Workpiece Zero Point) untuk mempermudah pemrograman, posisi titik nol benda kerja itu sendiri diukur sebagai offset dari Titik Referensi Mesin.
- Keamanan Mesin: Dengan mengetahui lokasi pasti dari titik nol, mesin dapat memastikan bahwa pergerakan pahat tidak melampaui batas perjalanan (travel limits) dari setiap sumbu, sehingga mencegah terjadinya tabrakan atau kerusakan mekanis.
Penting untuk memahami perbedaan antara dua titik nol ini:
- Machine Home Position: Titik yang tetap dan tidak dapat diubah. Ini adalah titik nol internal mesin.
- Workpiece Zero Point: Titik yang dapat ditentukan oleh operator pada setiap benda kerja. Ini adalah titik nol yang digunakan untuk menulis program pemotongan (G-Code). Posisi titik nol benda kerja diukur sebagai jarak (offset) dari titik nol mesin.
Seorang operator memasang benda kerja di tengah meja mesin. Untuk mempermudah pemrograman, ia menetapkan titik nol benda kerja di sudut kiri atas benda kerja tersebut. Mesin kemudian mengukur posisi titik nol benda kerja ini relatif terhadap titik nol mesin. Misalnya, jika titik nol mesin adalah (0,0,0) dan titik nol benda kerja adalah (X200,Y150,Z−50), maka setiap instruksi dalam program pemotongan (G-Code) akan dihitung dari titik (200,150,−50) tersebut.
4. Prosedur Homing
Prosedur homing biasanya melibatkan beberapa langkah:
- Operator menyalakan mesin.
- Operator memilih mode "Reference Return" atau "Home" pada panel kontrol.
- Mesin secara otomatis menggerakkan setiap sumbu (X, Y, dan Z) ke arah yang telah ditentukan hingga saklar batas (limit switch) terpicu.
- Setelah saklar batas terpicu, mesin akan bergerak sedikit kembali dan berhenti pada titik yang tepat, yang diidentifikasi oleh sensor. Titik ini adalah Titik Referensi Mesin.
- Setelah homing selesai, mesin siap untuk diatur untuk pekerjaan berikutnya, yaitu menentukan Titik Nol Benda Kerja.
C. SISTEM KOORDINAT ABSOLUT (G90) DAN INKREMENTAL (G91)
Sistem koordinat pada mesin CNC Mill adalah cara mesin memahami posisi dan pergerakan pahat. Ada dua sistem koordinat utama yang digunakan dalam pemrograman, yaitu Sistem Koordinat Absolut dan Inkremental. Keduanya diaktifkan dengan G-Code khusus, yaitu G90 untuk Absolut dan G91 untuk Inkremental.
1. Sistem Koordinat Absolut (G90)
- Definisi: Dalam sistem ini, semua pergerakan pahat selalu diukur dari satu titik referensi tunggal yang tetap. Titik referensi ini adalah Titik Nol Benda Kerja (Workpiece Zero Point) yang telah ditentukan oleh operator.
- Cara Kerja: Setiap kali Anda memasukkan nilai koordinat (misalnya, X50 Y30), mesin akan memindahkan pahat ke posisi dan dari titik nol benda kerja, tanpa peduli di mana posisi pahat sebelumnya.
- Keuntungan:
- Kejelasan dan Akurasi: Program menjadi lebih mudah dibaca dan dimengerti karena setiap baris kode merujuk pada titik yang sama.
- Debugging Lebih Mudah: Jika ada kesalahan, Anda dapat dengan cepat melacak baris kode mana yang salah karena setiap koordinat memiliki acuan yang jelas.
- Ideal untuk Pemotongan Kompleks: Sangat cocok untuk membuat fitur-fitur yang posisinya sangat spesifik dan memiliki hubungan geometris yang jelas dengan titik nol benda kerja.
Kerugian:
- Bisa Repetitif: Untuk pergerakan yang berulang-ulang dengan jarak yang sama, Anda harus terus mengetikkan koordinat absolut yang berbeda di setiap baris.
- Anggap titik nol benda kerja berada di sudut kiri bawah, dan kita ingin memotong tiga lubang.
- Lubang 1: ,
- Lubang 2: ,
- Lubang 3: ,
G90 ; (Mengaktifkan mode koordinat Absolut)
2. Sistem Koordinat Inkremental (C91)
- Definisi: Dalam sistem ini, setiap pergerakan pahat diukur dari posisi pahat saat ini. Titik nolnya selalu berpindah mengikuti posisi pahat terakhir.
- Cara Kerja: Setiap kali Anda memasukkan nilai koordinat (misalnya, X20 Y10), mesin akan memindahkan pahat sejauh 20 unit di sumbu X dan 10 unit di sumbu Y dari titik di mana pahat terakhir berhenti.
- Keuntungan:
- Efisien untuk Gerakan Berulang: Sangat berguna untuk membuat pola yang berulang atau serangkaian lubang dengan jarak yang sama. Anda hanya perlu menulis satu baris kode untuk gerakan berulang tersebut.
- Cocok untuk Sub-Program: Sering digunakan dalam sub-program (subroutines) untuk pergerakan kecil yang berulang.
- Kerugian:
- Mudah Salah: Jika terjadi kesalahan pada satu baris kode, kesalahan tersebut akan menumpuk pada setiap pergerakan berikutnya, membuat proses debugging menjadi lebih sulit.
- Kurang Intuitif: Membaca program inkremental bisa lebih membingungkan karena Anda harus terus melacak posisi pahat terakhir secara manual.
Contoh G-Code Inkremental (G91): Menggunakan contoh yang sama, yaitu membuat tiga lubang dengan jarak yang sama.
- Posisi awal (lubang 1): , (Ini harus dilakukan dalam mode absolut terlebih dahulu untuk menentukan titik awal)
- Jarak ke lubang 2: (dari ke )
- Jarak ke lubang 3: (dari ke )
Contoh Program
D. OFFSET TITIK NON BENDA KERJA (ORK COORDINATE SYSTEM)
Tentu, saya akan jelaskan tentang Offset Titik Nol Benda Kerja (Work Coordinate System) seperti G54, G55, G59, dan seterusnya dalam konteks permesinan CNC.
Apa itu Offset Titik Nol Benda Kerja (Work Coordinate System)?
Dalam permesinan CNC, ada dua sistem koordinat utama yang perlu dipahami:
Sistem Koordinat Mesin (Machine Coordinate System): Ini adalah sistem koordinat "internal" mesin yang tidak bisa diubah. Titik nol (nol mutlak) dari sistem ini biasanya berada di suatu tempat yang tetap pada mesin, misalnya di sudut kiri belakang meja atau di posisi home. Posisi ini digunakan oleh mesin untuk referensi, seperti saat melakukan pergantian pahat atau kembali ke posisi awal (home).
Sistem Koordinat Benda Kerja (Work Coordinate System - WCS): Ini adalah sistem koordinat yang didefinisikan oleh operator untuk benda kerja (workpiece) yang akan diproses. WCS memungkinkan operator untuk mengatur titik nol (zero point) di mana saja pada benda kerja. Ini sangat penting karena program CNC ditulis berdasarkan WCS, bukan berdasarkan sistem koordinat mesin.
Offset Titik Nol Benda Kerja adalah nilai jarak perpindahan (offset) antara titik nol mesin dan titik nol benda kerja. Dengan kata lain, offset ini memberitahu mesin di mana letak titik nol benda kerja relatif terhadap titik nol mesin.
Fungsi Kode G54, G55, G59, dst.
Kode-G seperti G54, G55, G56, G57, G58, dan G59 digunakan untuk memilih atau mengaktifkan WCS tertentu.
G54: Digunakan untuk mengaktifkan sistem koordinat benda kerja pertama. Ini adalah kode WCS yang paling umum dan sering digunakan sebagai default.
G55: Digunakan untuk mengaktifkan sistem koordinat benda kerja kedua.
G56: Digunakan untuk mengaktifkan sistem koordinat benda kerja ketiga.
...dan seterusnya hingga G59.
Mengapa WCS Penting?
Penggunaan WCS menawarkan beberapa keuntungan signifikan, antara lain:
Kemudahan Pemrograman: Programmer dapat menulis kode G dengan titik nol (X0, Y0, Z0) yang berada di lokasi logis pada benda kerja, seperti sudut benda, pusat lingkaran, atau permukaan atas. Ini membuat program lebih mudah dibuat dan dipahami.
Fleksibilitas: Operator dapat menempatkan benda kerja di mana saja di atas meja mesin tanpa harus mengubah program G-code. Cukup dengan mengukur dan mengatur offset titik nol yang baru, program yang sama dapat dijalankan.
Efisiensi Produksi: WCS memungkinkan operator untuk memproses beberapa benda kerja dalam satu setup. Sebagai contoh, jika Anda memiliki 4 ragum (vice) yang diletakkan di atas meja mesin, Anda dapat:
Mengatur WCS G54 untuk benda kerja di ragum pertama.
Mengatur WCS G55 untuk benda kerja di ragum kedua.
Mengatur WCS G56 untuk benda kerja di ragum ketiga.
Mengatur WCS G57 untuk benda kerja di ragum keempat.
Dengan begitu, Anda bisa menjalankan satu program yang sama secara berulang dengan hanya mengganti kode G54, G55, G56, atau G57 di setiap siklus untuk memproses setiap benda kerja tanpa harus memindahkan benda kerja atau mengubah program.
Contoh Penggunaan
Misalnya, Anda ingin memproses dua buah benda kerja yang identik di atas meja mesin CNC.
Pengaturan Awal:
Pasang benda kerja pertama di ragum kiri.
Pasang benda kerja kedua di ragum kanan.
Arahkan pahat (spindle) ke titik nol yang diinginkan pada benda kerja pertama.
Lakukan "zeroing" pada sumbu X, Y, dan Z. Nilai-nilai koordinat mesin (Machine Coordinates) pada saat itu akan secara otomatis disimpan di dalam register G54.
Arahkan pahat (spindle) ke titik nol yang diinginkan pada benda kerja kedua.
Lakukan "zeroing" pada sumbu X, Y, dan Z. Nilai-nilai koordinat mesin pada saat itu akan secara otomatis disimpan di dalam register G55.
Program G-code:
Anda menulis satu program G-code untuk memproses satu benda kerja.
Pada awal program, Anda dapat memanggil
G54
untuk memproses benda kerja pertama.Kemudian, di bagian lain program atau setelah selesai, Anda dapat memanggil
G55
untuk memproses benda kerja kedua.
Contoh sederhana struktur program:
(Bagian untuk benda kerja 1) G54 ; Memilih WCS G54 ... (G-code untuk memproses benda kerja 1) ... (Bagian untuk benda kerja 2) G55 ; Memilih WCS G55 ... (G-code untuk memproses benda kerja 2) ... M30 ; Akhir program
E.
F.
PENILAIAN
1. RANAH PENGETAHUAN
2. RANAH KETERAMPILAN
-= TERIMA KASIH =-
Posting Komentar untuk "SISTEM KOORDINAT CNC MILL"