8

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mesin CNC

Mesin CNC (Computer Numerically Controlled) secara singkat dapat

diartikan suatu mesin yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan bahasa

numeric (perintah gerakan dan berhenti menggunakan kode angka dan huruf).

Misal, pada layar monitor kita tulis M21, maka mesin akan mulai melakukan

perintah proses pemotongan (wire cut) pada benda kerja, sedangkan jika kita tulis

M02, maka proses pemotongan pada benda kerja selesai, dan masih banyak angka

dan huruf untuk berbagai perintah kerja mesin lainnya. Dengan adanya mesin

CNC dapat mengurangi campur tangan operator selama mesin beroperasi,

sehingga mempermudah dan mempercepat pekerjaan suatu produk.

Mesin CNC memiliki banyak keuntungan dibandingkan dengan mesin

perkakas konvensional sejenis. Keuntungan CNC antara lain:

1. Produktifitas tinggi

2. Ketelitian pengerjaan tinggi

3. Waktu produksi lebih cepat

4. Biaya pembuatan lebih murah

Dalam hal ini adalah mesin CAD/CAM dengan perangkat tambahan

sehingga pemakaian mesin CNC akan lebih efektif dan masih banyak lagi

keuntungan mesin yang lain. Salah satu kelemahan dalam penggunaan fasilitas

berteknologi seperti mesin CNC terutama pada harganya yang mahal. Sehingga

tidak semua industri mampuh membeli mesin perkakas CNC tersebut. Padahal

dalam rangka efisiensi dan peningkatan kualitas produk saat ini industri maju

sudah banyak yang menggunakannya.

2.1.1 Rumus Dasar Untuk Menentukan Kecepatan Potong

Kecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukan

kecepatan pada saat proses penyayatan atau pemotongan benda kerja. Harga

kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang

9

( a )

( b )

dipotong. Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai

berikut:

𝑉𝑐 =𝜋 𝑥 𝑑 𝑥 𝑛

1000 𝑚/𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

Dimana:

Vc = Kecepatan potong (m/menit)

d = Diameter benda kerja (mm)

n = Jumlah putaran tiap menit

𝜋 = 3.14

Harga kecepatan potong dipengaruhi oleh beberapa faktor di antaranya

sebagai berikut :

1. Bahan benda kerja atau jenis material

Semakin tinggi kekuatan bahan yang dipotong, maka harga kecepatan

potong semakin kecil.

2. Jenis alat potong

Semakin tinggi kekuatan alat potongnya semakin tinggi pula kecepatan

potongnya.

3. Besarnya kecepatan penyayatan/asutan

Semakin besar jarak asutan, maka harga kecepatan potong semakin kecil.

4. Kedalaman penyayatan/pemotongan

Semakin tebal penyayatan, maka harga kecepatan potong semakin kecil.

2.1.2 Rumus Dasar Untuk Menentukan Jumlah Putaran

Jumlah putaran sumbu utama dapat ditentukan dengan menggunakan

rumus:

𝑛 =𝑉𝑐 𝑥 1000

𝜋𝑑 𝑝𝑢𝑡/𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡

Dimana:

Vc = Kecepatan potong (m/menit)

10

( c )

d = Diameter benda kerja (mm)

n = Jumlah putaran tiap menit

𝜋 = 3.14

2.1.3 Rumus Dasar Untuk Menentukan Kecepatan Asutan

𝐹 (𝑚𝑚/𝑚𝑛𝑡) = 𝑛 (𝑝𝑢𝑡/𝑚𝑛𝑡) 𝑥 𝑓 ( 𝑚𝑚/𝑝𝑢𝑡)

Dimana:

F = Asutan dalam mm/mnt

f = Asutan dalam mm/putaran

n = Jumlah putaran tiap menit

2.2 Mesin CNC Wire

Mesin CNC Wire adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak

tugas bila dibandingkan dengan mesin perkakas lain. Hal ini disebabkan karena

penyelesaian dan ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau

meratakan benda kerja sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.

Mesin CNC Wire dapat menghasilkan permukaan bidang rata yang cukup

halus, tetapi proses ini membutuhkan beberapa kali proses pemotongan untuk

menghasilkan permukaan yang halus. Proses Wire disini adalah proses untuk

menghasilkan dies yang akan digunakan untuk suatu produksi part. Proses kerja

pada pengerjaan dengan mesin Wire dimulai dengan mencekam benda kerja,

kemudian dilanjutkan dengan pemotongan dengan kawat kuningan yang dialiri

listrik, dan akhirnya benda kerja akan berubah ukuran maupun bentuknya.

Pergerakan meja mesin Wire (sumbu X dan Y) dikendalikan oleh suatu program.

Program tersebut berisi langkah-langkah perintah yang harus dijalankan oleh

mesin CNC (huruf per huruf, angka per angka), yang hasil pemograman disebut

dengan NC, atau dibuat dengan menggunakan PC plus software khusus untuk

membuat program NC. Program seperti ini disebut CAM. Kelemahan membuat

program NC dengan cara manual pada mesin CNC adalah waktu yang dibutuhkan

11

sangat lama, akurasi tidak terjamin, mesin tidak bisa digunakan saat pembuatan

program NC berlangsung, dan banyak lagi.

Gambar 2.1 Mesin CNC Wire

2.2.1 Prinsip Kerja Mesin CNC Wire

Mesin CNC Wire adalah mesin yang dikontrol oleh komputer, sehingga

semua gerakan akan berjalan secara otomatis dengan perintah program yang

diberikan, sehingga dengan program yang sama, mesin CNC dapat diperintahkan

untuk mengulangi proses pelaksanaan program secara terus menerus (continue).

Mesin CNC Wire ini menggunakan system persumbuan dengan dasar system

koordinat carthesius (arah jarum jam). System persumbuan tersebut seperti

terlihat pada gambar dibawah ini:

12

Gambar 2.2 sumbu-sumbu mesin CNC Wire

Prinsip kerja mesin CNC Wire adalah tenaga untuk pemotongan berasal

dari energi listrik, yang selanjutnya dialirkan pada kawat kuningan yang

kemudian kawat tersebut memotong benda kerja.

Gerakan pemotongan juga dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam

maka akan terjadi gesekan sehingga akan menghasilkan pemotongan bagian

benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material kawat pemotong mempunyai

kekerasan di atas kekerasan benda kerja. Untuk arah pergerakan tersebut

diberikan lambang persumbuan diantaranya:

Sumbu X bergerak ke arah horizontal

Sumbu Y bergerak ke arah melintang

2.2.2 Komponen-Komponen Mesin CNC Wire

Pada mesin CNC Wire terdapat beberapa komponen diantaranya yaitu:

1. Meja mesin

Meja mesin CNC Wire bisa bergerak dalam 2 sumbu yaitu sumbu X dan

sumbu Y. untuk masing-masing sumbunya, meja ini dilengkapi dengan

motor pelengkap.

13

Gambar 2.3 Meja mesin

2. Monitor

Pada bagian samping mesin terdapat monitor yang menampilkan data-data

mesin, mulai dari setting parameter, posisi koordinat benda, pesan error,

dan lain-lain.

Gambar 2.4 Monitor

3. Remote kontrol

Pada bagian depan mesin terdapat remote kontrol yang berfungsi untuk

menggerakkan meja mesin secara manual. Fungsi remote kontrol ini juga

bisa menyeting titik 0 pada benda kerja yang akan dilakukan pemotongan.

14

Gambar 2.5 Remote kontrol

4. Parameter tekanan air pada nozzle

Parameter tekanan air ini berfungsi untuk mengatur debit air yang keluar

dari nozzle untuk membantu kerja dari kawat EDM yang dialiri listrik

menghasilkan konsleting yang nantinya akan memotong benda kerja.

Gambar 2.6 Parameter tekanan air pada nozzle

5. Tangki air

Tangki air berfungsi untuk menampung air yang nantinya air tersebut akan

menghasilkan konsleting terhadap kawat yang dialiri listrik, sehingga

kawat dapat memotong benda kerja.

15

Gambar 2.7 Tangki air

6. Blok nozzle

Blok nozzle adalah pengarah aliran kawat yang berguna untuk memotong

benda kerja. Blok nozzle ini terbagi menjadi 2 bagian, yaitu blok nozzle

bagian atas dan blok nozzle bagian bawah.

Gambar 2.8 Blok nozzle

7. Rol lintasan kawat EDM

Rol ini berfungsi untuk mengatur alur dari kawat ini sendiri. Selain untuk

mengatur alur kawat, rol ini juga berfungsi untuk menjaga ketegangan

kawat.

16

Gambar 2.9 Rol lintasan kawat EDM

8. Kawat EDM

Kawat EDM digunakan untuk memotong benda kerja. Karakteristik kawat

tersebut harus lebih kuat dari benda kerja, sehingga pada proses

pemotongan benda kerja menghasilkan hasil yang baik.

Gambar 2.10 Kawat EDM

2.2.3 Pengoperasian Mesin CNC Wire

Pengoperasian mesin CNC dilaksanakan dengan layanan CNC, dimana

prosesnya dikontrol komputer dengan memasukan data numeric. System ini

17

beroperasi secara otomatis dan dapat menginterpresentasikan kode-kode numeric

yang berupa huruf. Angka dan symbol untuk membuat suatu bentuk dari benda

kerja dengan mesin perkakas CNC.

Apabila akan mengoperasikan mesin-mesin CNC pada hakekatnya adalah

belajar membuat program intruksi untuk memerintahkan mesin bekerja, untuk

memasukan data program CNC kemesin digunakan tombol-tombol pada papan

control (keyboard) yang dibedakan menjadi dua bagian yaitu tombol eksekusi dan

tombol masukan data. Kedua jenis tombol ini dapat digunakan sendiri-sendiri

ataupun secara bersamaan untuk memasukan data.

2.2.4 System Pemrograman Mesin CNC Wire

Untuk melaksanakan perintah pemotongan benda kerja guna mencapai

tujuan yang diinginkan diperlukan pemrograman. Pemrograman adalah suatu

urutan yang disusun secara rinci setiap blok per blok untuk masukan CNC Wire

tentang apa yang harus dikerjakan. Metode pemrograman yang biasa digunakan

untuk permesinan CNC adalah:

1. System pemrograman absolute

System pemrograman dimana titik referensinya tetap, yaitu pada titik kerja

program (start point dan workpice point) yang dijadikan referensi untuk

semua ukuran berikutnya. Pada system ini memasukkan data atau

informasi angka lintasan kawat selalu dihitung dari titik awal kawat, X =

0, Y = 0.

2. System pemrograman incremental

System pemrograman dimana titik referensinya selalu berubah, yaitu titik

akhir yang dituju menjadi titik referensi baru untuk ukuran berikutnya.

Pada system ini pemasukan data/informasi angka lintasan kawat selalu

dihitung dari titik akhir lintasan kawat sebelumnya, X dan Y berubah-ubah

tergantung posisi kawat berada.

18

3. System pemrograman kombinasi

System ini pada dasarnya merupakan system gabungan dari system

pemrograman absolute dan inkrimental. System ini lebih banyak dipakai

untuk jenis pekerjaan tertentu agar program mesin CNC Wire lebih efisien.

2.2.5 Kode-Kode Pemrograman

Pemakaian kode-kode pada mesin CNC dapat menggunakan berbagai

standart pemrograman yang berlaku, antara lain: DIN (Deutches Institute Fur

Nurmin), AEROS (Aerospatiale Frankreich), ISO (International Organitation for

Standaritation). Sebagian besar dari standart tersebut memiliki kesamaan, hanya

sedikit saja perbedaannya. Kode-kode tersebut: N, G, X, Y, Z, F, M, S, T, L.

2.3 Software MasterCAM

Software MasterCAM merupakan perangkat lunak komputer berisi

simulasi pemrograman CNC yang telah diperbaharui dari software sebelumnya.

Dalam software MasterCAM ini terdapat beberapa perintah software seperti untuk

simulasi mesin wire, milling, bubut, frais dan lain-lain. Software ini multifungsi

karena bisa digunakan untuk pembuatan simulasi banyak mesin. Kode-kode

seperti G kode dan M kode dapat dikeluarkan pada software ini. Software

MasterCAM ini dapat diinstal pada komputer Pentium pada umumnya dengan

kapasitas memory program 3.5 GB, spesifikasi Hardisk 160 GB dan RAM

minimal 512 MB. Adapun keunggulan software ini antara lain:

1. Hasil program CNC dapat dieksekusi terlebih dahulu, bila ada kesalahan

atau error program tidak dapat dijalankan.

2. Simulasi pembuatan benda kerja dapat dilihat langsung hasilnya, dapat

dilihat langsung dengan 3 dimensi.

3. Dapat dilakukan transfer file dari gambar AutoCAD ke software

MasterCAM sehingga mempermudah pembuatan program CNC.

4. Hasil program CNC dari software ini dapat disimpan di flashdisk, dan

dapat langsung digunakan pada mesin perkakas CNC dengan melakukan

setting terlebih dahulu.

19

5. Dapat diinstal di komputer Pentium pada umumnya.

2.3.1 Pemrograman Software MasterCAM

Dasar pemrograman MasterCAM tidak jauh berbeda dengan pemrograman

pada mesin CNC Wire yang sebenarnya. Pemberian program cukup dilakukan di

komputer. Namun tampilan yang ada dalam software ini tidak sama dengan yang

ada pada monitor mesin CNC sebenarnya. Software ini dapat langsung digunakan

untuk berbagai mesin CNC. System pemrogramannya dapat berupa absolute,

inkrimental, atau gabungan keduanya. Tampilan software MasterCAM dapat

dilihat pada gambar berikut:

1. Rencana kerja (work plan), menu ini menampilkan jenis alat potong yang

akan digunakan apakah mesin wire, bubut, milling, frais dan lain-lain.

Serta banyak peralatan yang akan digunakan sebagai simulasi.

Gambar 2.11 Work plan

2. NC-Data, menu ini menampilkan pemrograman dengan menggunakan

kalimat sesuai urutan program N01, N02 dan seterusnya.

20

Gambar 2.12 Windows NC-data

21

3. Simulator, menu ini berfungsi untuk menampilkan pensimulasian benda

kerja yang akan dibuat apabila ada kesalahan program dapat diperbaiki.

Gambar. 2.13 Simulator

2.3.2 Keterangan Kode NC dalam program Dies Nut Lock

G-Code:

G00 = linear movement at rapid feedrate G code

G01 = linear movement at feedrate G code

G02 = circular interpolation CW G code

G03 = circular interpolation CWW G code

G90 = Absolute cords

M-Code

M20 = penyambunyan kawat

M78 = air masuk memenuhi tangki

M80 = dielectric fluid on/flushing (penyemprotan air dari lubang kawat)

M82 = wire on

M84 = machining on

M90 = optimum control on

M00 = cut off

M21 = wire cut

M02 = end (proses selesai)

22

2.4 Software AutoCAD 2011

AutoCAD berasal dari kata Automatic Computer Aided Design, yang

artinya AutoCAD merupakan suatu program komputer sebagai alat bantu dalam

proses desain atau perancangan. AutoCAD 2011 merupakan pengembangan

beberapa fasilitas menggambar AutoCAD versi-versi sebelumnya. Diciptakan

tahun 1982 oleh Autodesk Corporation hingga keluarnya AutoCAD 2011 pada

tahun 2010. Autodesk merilis program CAD berawal dari program MicroCAD,

yang kemudian dikembangkan dalam versi windows, yaitu AutoCAD versi 10, 11,

12, 13, dan 14. Kemudian dilanjutkan lagi menjadi AutoCAD 2000. Software

AutoCAD 2011 dapat diinstal melalui komputer Pentium dengan prossesor

Pentium IV dengan kapasitas memory 600MB, spesifikasi Hardisk dengan ruang

kosong 1 GB, dan RAM 512 MB (dianjurkan 1 GB). Software AutoCAD 2011

dapat diinstal pada system operasi XP home & professional (SP 1 & SP 2).

Adapun beberapa kelebihan aplikasi AutoCAD 2011 antara lain:

1. Akurasi

Dengan tingkat presisi hingga 13 digit, AutoCAD memiliki tingkat akurasi

yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan menggambar manual.

2. Kepraktisan, kemudahan dan kecepatan

Fasilitas penggambaran dan pengeditan yang semakin lengkap menjadikan

AutoCAD mampu menghasilkan gambar yang jauh lebih cepat

dibandingkan cara manual.

3. Kebersihan dan kerapihan

Dengan proses pengeditan yang dimiliki, AutoCAD memungkinkan anda

merevisi dan memeriksa hasil gambar sebelum benar-benar dicetak,

sehingga dihasilkan gambar yang bersih dan sempurna tanpa bekas-bekas

pengeditan, penghapusan dan lainnya.

4. Ruang kerja tak terbatas

AutoCAD memiliki ruang kerja tak terbatas. Yang membatasi ruang kerja

AutoCAD adalah komputer anda. Koordinat tertinggi yang dapat

dimasukan disini adalah sepuluh pangkat sembilan puluh sembilan.

Sehingga anda dapat membuat gambar sebesar dan sebanyak apapun

23

dalam ruang yang sama. Anda dapat mencetaknya bagian perbagian atau

sekaligus dengan skala yang tepat.

5. Fleksibelitas skala

AutoCAD memungkinkan suatu gambar dicetak berkali-kali dengan skala

yang berbeda-beda tanpa harus memuat ulang gambar tersebut. Dengan

pengaturan skala yang tepat saat mencetak.

6. Dokumentasi

Dengan system penyimpanan file, hasil gambar akan tersimpan secara

permanent, anda dengan mudah dan cepat membuat duplikasi dan

merevisinya. Kelak bila ada perubahan desain, tanpa harus membuat

gambar awal lagi. Dengan media penyimpanan internal dan eksternal,

anda dapat membawa gambar-gambar dengan mudah dan diedit dimana

saja.

Pada saat mengaktifkan program AutoCAD 2011 maka di monitor akan

muncul menu AutoCAD 2011 disertai dengan munculnya beberapa tool yang

memiliki fungsi masing-masing, untuk memulai fungsinya. Setelah memilih salah

satu tool, lalu di OK untuk menjalankan program AutoCAD. Tampilan awal

software AutoCAD 2011:

Gambar 2.14 Program AutoCAD 2011

24

AutoCAD 2011 memberikan atau menampilkan beberapa fasilitas dan

kemampuan baru yang sebagian besar merupakan pengembangan fasilitas-fasilitas

yang ada pada versi-versi sebelumnya. Perkembangan barunya antara lain:

1. Penambahan beberapa perintah dan sub perintah baru.

2. Penambahan tombol-tombol baru pada toolbar standart dan perintah-

perintah baru dan menu Pull Down.

3. Penggunaan tampilan windows.

4. Pada beberapa perintah yang sebelumnya menggunakan masukan melalui

command line.

5. Otomasi penggunaan beberapa fasilitas penggambaran, seperti teks,

dimensi dan blok.

6. Pengembangan fasilitas untuk penggambaran secara berkelompok melalui

internet.

Adanya tambahan fasilitas dari versi-versi sebelumnya diharapkan

AutoCAD 2011 ini menjadi salah satu program komputer untuk desain dan

perancangan yang baik. Cara untuk mengaktifkan program windows, yaitu dengan

mengklik dua kali pada icon yang ada pada dekstop, atau dengan cara memilih

dari menu start pada taskbar.

2.5 Kerangka Berfikir

Software MasterCAM merupakan perangkat lunak komputer yang berisi

simulasi pemrograman mesin CNC. Software ini mempunyai banyak keuntungan,

salah satunya adalah dapat dilakukan transfer file dari software AutoCAD ke

Software MasterCAM dan dari Software MasterCAM ke mesin CNC Wire.

Dengan adanya keuntungan atau keunggulan ini diharapkan dapat meringankan

atau membantu programmer mesin CNC dalam membuat benda kerja yang selama

ini masih dilakukan secara konvensional.

Adapun gambaran mengenai alur transfer file dari software AutoCAD ke

software MasterCAM dan dari software MasterCAM ke mesin CNC Wire, adalah

sebagai berikut:

1. Membuat desain gambar benda kerja pada software AutoCAD.

25

2. Desain gambar yang sudah dibuat disimpan didalam hardisk komputer.

3. Membuka software MasterCAM.

4. Pada menu MasterCAM kita buka CAD input, lalu kita ambil desain

gambar yang sudah kita simpan di hardisk.

5. Pada menu MasterCAM desain benda kerja yang telah dibuat, diproses

agar bisa disimulasikan.

6. Setelah benda kerja disimulasikan, kita buka menu Post Selected

Operation untuk melihat hasil program pengerjaan (G kode dan N kode).

7. Hasil program disimpan dalam flashdisk.

8. Membuat benda kerja pada mesin CNC Wire dari program yang telah

dibuat.