Mengenal Pemesinan CNC

Apa itu Pemesinan CNC?

Mesin kontrol numerik komputer (CNC) adalah alat pemesinan yang mengubah bahan mentah menjadi bentuk yang diinginkan sesuai dengan instruksi manufaktur dan persyaratan komponen. Mesin CNC menggunakan perangkat lunak yang telah diprogram sebelumnya untuk mengendalikan gerakan mesin yang kompleks, seperti gerinda, mesin bubut, penggilingan, dan alat pemotong lainnya yang digunakan untuk menghapus bahan.

Teknologi manufaktur yang didukung oleh komputer ini mampu melakukan tugas-tugas pemesinan CNC yang kompleks dan presisi untuk menciptakan produk manufaktur dan suku cadang yang dirancang khusus untuk industri otomotif, pertahanan, dan kedirgantaraan.

Meskipun teknologi pencetakan 3D dan proses pembuatan aditif lainnya menjadi fokus utama dalam produksi komponen abad ke-21 yang menggunakan bahan lunak, sebagian besar produk yang digunakan sehari-hari masih diproduksi melalui teknik pemesinan subtraktif yang sangat otomatis.

Misalnya, botol air plastik dibuat melalui teknik die sinking CNC, sementara komponen sistem penggerak pada setiap mobil diproses penggilingan untuk mencapai dimensi yang akurat, memungkinkan gigi-gigi bergerak dengan mulus untuk kinerja mekanis yang optimal.

"Sebagian besar hal yang Anda sentuh dalam kehidupan sehari-hari Anda, pada satu titik, dihasilkan menggunakan peralatan mesin," kata Profesor Teknik dari University of Tennessee Knoxville, Tony Schmitz. "Misalnya, jika Anda pernah naik pesawat seperti Boeing 747, lebih dari satu juta komponen terpisah dibuat menggunakan mesin dan kemudian dirakit untuk membuat pesawat tersebut siap terbang."

Bagaimana Cara Kerja Mesin CNC?

Mesin CNC adalah peralatan serbaguna dan dinamis yang mampu membuat berbagai macam produk. Namun, umumnya ada dua jenis kerangka kerja yang digunakan dalam mesin CNC: sistem loop terbuka dan sistem loop tertutup.

Dalam sistem loop terbuka, operator menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD) untuk mengembangkan program kontrol numerik komputer (CNC) yang sesuai dengan tugas yang akan dilakukan. Program tersebut menghasilkan kode G atau file kerja yang kemudian diberikan ke komputer kontrol dan motor servo yang terhubung.

Motor servo ini menggerakkan alat pemotong, seperti mesin bubut atau gerinda, di sepanjang dua sumbu utama (sumbu X dan Y). Mesin CNC kelas atas juga dapat menggunakan beberapa sumbu tambahan untuk meningkatkan fleksibilitas dan akurasi.

Di sisi lain, sistem loop tertutup menyediakan umpan balik data ke monitor untuk mengkoreksi ketidaksesuaian saat mesin CNC berinteraksi dengan material. Komunikasi antara motor dan monitor memungkinkan sistem loop tertutup untuk melakukan perubahan kecepatan, posisi, dan laju pemakanan secara real-time pada mesin bubut dan peralatan CNC lainnya.

5 Fungsi Utama Mesin CNC

Berikut adalah beberapa aplikasi industri umum untuk mesin CNC:

1. Pemotongan

Mesin CNC adalah alat yang sangat baik untuk proyek yang membutuhkan kecepatan pemotongan yang presisi dan efisien, dan mereka dapat menerapkan dua teknik pemotongan paling canggih: sinker EDM (mesin erosi listrik) dan wire EDM.

Sinker EDM menggunakan erosi termal dari interaksi antara dua elektroda - satu terpasang pada alat dalam bentuk tembaga atau grafit. Yang lainnya adalah cairan dielektrik yang digunakan untuk merendam material. Yang menakjubkan, alat dan benda kerja tidak pernah saling bersentuhan langsung selama produksi. Wire EDM bekerja dengan cara yang sama, kecuali menggunakan elektroda kawat sebagai alat pemotong yang akurat.

2. Bor

Proses pengeboran yang presisi ini menggunakan alat pemotong berputar, biasanya bor atau jet air berkecepatan tinggi, untuk membuat lubang bulat pada benda kerja yang diam. Lubang-lubang ini sering digunakan untuk memasang sekrup dan baut dalam proses perakitan.

3. Gerinda

Mesin CNC sering dilengkapi dengan roda abrasif yang menghasilkan permukaan yang hampir sempurna. Teknik penggerindaan subtraktif ini jauh melampaui akurasi dari proses manufaktur aditif apa pun dan dapat mengurangi ketidaksempurnaan hingga toleransi sekecil 1/10 dari lebar rambut manusia.

4. Frais

Mesin CNC frais, seperti frais dasar dan mesin frais manual lainnya, menggunakan alat bubut, jet air, atau alat putar untuk menghilangkan material dari benda kerja yang diam. Mesin frais CNC dapat bergerak di sepanjang beberapa sumbu, memungkinkan operator untuk melakukan tugas frais horizontal, vertikal, sudut, dan muka dengan presisi mutlak. Kemampuan multi-sudut ini meningkatkan efisiensi dalam proses manufaktur komponen kayu, logam, dan plastik yang rumit karena tukang mesin dapat menyesuaikan dan mengunci material benda kerja lebih sedikit kali.

5. Pembubutan

Proses mesin CNC ini bekerja dengan cara yang mirip dengan frais; namun, daripada memperbaiki benda kerja ke meja kerja, benda kerja tersebut dilekatkan pada mekanisme putar yang berputar dengan kecepatan tinggi. Seorang pekerja yang menggunakan mesin bubut, atau CNC dengan lampiran serupa, kemudian akan menghilangkan sedikit material hingga membentuk benda kerja sesuai dengan bentuk yang diinginkan.

Apa Itu Perangkat Lunak Manufaktur Berbantuan Komputer (Computer-aided manufacturing/CAM)?

Perangkat lunak manufaktur berbantuan komputer (Computer-aided manufacturing/CAM) merupakan komponen penting dalam proses mesin CNC. CAM berperan sebagai perantara dan penerjemah dalam setiap operasi pemesinan berbantuan komputer karena mengelola masukan dan keluaran manusia dan otomatis pada setiap tahap produksi.

Sebagai contoh, para desainer membuat model 3D dari proyek mereka menggunakan perangkat lunak desain berbantuan komputer (CAD) dan mengunggah file tersebut ke CAM. CAM kemudian akan menginterpretasikan model tersebut dan berfungsi sebagai penghasil kode m (m-code) atau g (g-code), menerjemahkan tujuan proyek ke dalam bahasa pemrograman CNC. Saat mesin CNC bekerja pada proyek tersebut, mesin akan mengirimkan data kembali ke CAM dan memberi tahu operator mengenai variabel apa pun yang mungkin mempengaruhi hasil produk.

Sejarah Singkat Mesin CNC

Pemesinan CNC memiliki akar dalam kemajuan teknologi selama Revolusi Industri pada pertengahan abad ke-19, ketika perusahaan manufaktur mulai menggunakan mesin bubut dan frais berbasis cam dalam produksi massal senjata api, peralatan pabrik, dan barang sehari-hari. Pada tahun 1940-an dan 1950-an, pemesinan kontrol numerik yang sederhana dalam bentuk kartu pukulan kode m mulai mengotomatisasi beberapa tugas manufaktur yang awalnya dikendalikan secara manual oleh tim pekerja.

Seiring dengan meningkatnya komputer digital dan perangkat lunak komputer pada tahun 1970-an dan 1980-an, lebih banyak alat manufaktur dapat diotomatisasi untuk meningkatkan kecepatan produksi dan efisiensi keseluruhan.

Sekarang, pada abad ke-21, perangkat lunak CAM dan CAD serta mesin CNC mutakhir memungkinkan tim produksi kecil untuk menggunakan strategi yang hemat biaya dalam memproduksi jumlah besar bagian yang kompleks. Seiring dengan kemajuan pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan, industri manufaktur kemungkinan akan terus mengoptimalkan dan mengotomatisasi proses-produksinya.

Bagaimana Bentuk Proses Pemesinan CNC di Masa Depan?

Mungkin mudah untuk terbuai dalam lamunan tentang dunia di mana robot melakukan semua pekerjaan saat kita memasuki tahap awal revolusi kecerdasan buatan, namun para profesional pemesinan dan akademisi teknik memahami bahwa proses pemesinan CNC membutuhkan tenaga kerja terampil untuk memastikan segala sesuatunya berjalan sebagaimana mestinya.

Proses pemesinan berbasis kontrol numerik komputer [CNC] merupakan kemampuan dasar yang tidak akan segera hilang. Manufaktur aditif dan subtraktif sebenarnya saling melengkapi hingga "manufaktur hibrida" akan menjadi proses pemesinan CNC di masa depan.

Manufaktur hibrida ini akan dimulai dengan bagian aditif sebagai pre-form atau kondisi awal, kemudian kita akan menggunakan pemesinan terbatas untuk menghasilkan permukaan yang halus yang tidak dapat dicapai dengan teknologi aditif.

Namun, salah satu tantangan terbesar yang dihadapi masa depan pemesinan CNC adalah kekurangan tenaga kerja terampil yang menguasai pemrograman CNC. Kekurangan ini hanya akan semakin memburuk saat para profesional CNC berpengalaman pensiun dan sedikit yang masuk ke industri untuk menggantikan posisi mereka.