Pemesinan CNC Dijelaskan: Proses Kunci, Operasi, dan Manfaat

Pabrikasi produk modern memerlukan proses dan teknik yang memastikan presisi dan akurasi karena kompleksitas desain produk yang semakin meningkat. Akibatnya, terjadi persaingan dalam pengembangan dan inovasi teknik pabrikasi, terutama dengan perkenalan otomatisasi.

Dengan otomatisasi, pemesinan CNC adalah proses pabrikasi umum yang dikenal karena presisi, akurasi, dan kemampuannya dalam desain produk kompleks. Artikel ini akan membahas dasar-dasar pemesinan CNC, prosesnya, aplikasinya, dan manfaatnya.

Apa Arti Kontrol Numerik Komputer (CNC)?

Kontrol numerik komputer (CNC) melibatkan pengendalian mesin perkakas menggunakan mikrokomputer yang terpasang pada perkakas. Mikrokomputer melakukannya dengan merespons bahasa pemrograman yang disebut G-code dan M-code, yang berisi instruksi mengenai parameter pemesinan seperti laju avan, kecepatan spindle, alat pemotong, dan aliran pendingin.

Mikrokomputer kemudian menyampaikan instruksi tersebut ke mesin perkakas. Oleh karena itu, pemesinan CNC tidak memerlukan operasi manual, sehingga cocok untuk membuat bagian bebas kesalahan terlepas dari kompleksitas desain produk.

Apa Itu Pemesinan CNC?

Pemesinan CNC adalah proses pabrikasi pengurangan (subtractive) yang melibatkan penghapusan bagian dari benda kerja menggunakan instruksi dari model CAD untuk membuat produk. Mesin CNC menghapus bagian benda kerja melalui operasi pemesinan seperti turning, drilling, atau milling, sesuai dengan kode (g-code dan m-code) yang diperoleh dari model CAD dan berisi instruksi mengenai parameter pemesinan.

Proses pemesinan CNC kompatibel dengan banyak logam, plastik, kayu, dan bahan komposit. Sebagai proses inti untuk pembuatan bagian, ia berada di samping proses pabrikasi aditif dan formative, seperti pencetakan 3D dan injeksi cetak. Namun, pemesinan CNC memiliki beberapa keuntungan dibandingkan metode ini, seperti toleransi tinggi. Mari kita terus membaca.

4 Langkah Utama dalam Proses Pemesinan CNC

Ada empat langkah dasar dalam pemesinan CNC, terlepas dari proses pemesinan CNC yang Anda gunakan. Berikut adalah prosedur bertahap mengenai cara kerja mereka secara umum:

Langkah 1: Siapkan Model CAD

Ini melibatkan pembuatan desain model 2D atau 3D dari produk. Terdapat banyak perangkat lunak yang cocok untuk proses ini, dengan yang populer yaitu AutoCAD dan SolidWorks. Selain itu, mungkin untuk mengonversi desain 2D menjadi desain 3D tergantung pada kebutuhan produk.

Meskipun beberapa desain produk mungkin sederhana, menyiapkan beberapa model CAD mungkin memerlukan pengetahuan lanjutan, terutama untuk desain produk yang kompleks.

Model CAD harus dirancang dengan baik dan dengan mudah menunjukkan fitur kritis bagi operator seperti toleransi, garis konstruksi, gira, dan parameter lain untuk operasi pemesinan yang efektif.

Langkah 2: Konversi ke Format Kompatibel CNC

Mesin CNC tidak akan memahami model CAD. Oleh karena itu, Anda harus mengubah model CAD ke format yang kompatibel dengan CNC sehingga mesin dapat menginterpretasikannya. Untuk langkah ini, Anda dapat menggunakan perangkat lunak CAM seperti AutoCAD, Fusion 360, atau layanan perangkat lunak online lainnya.

Perangkat lunak ini dapat mengonversi ke format yang kompatibel dengan CNC dan akan memberi instruksi pada mesin CNC mengenai parameter seperti gerakan rotasional dan linier, urutan pemotongan, jalur alat, benda kerja, kecepatan mesin, dan sebagainya yang terkait dengan operasi pemesinan.

Langkah 3: Eksekusi Pengaturan

Ini melibatkan pemilihan jenis mesin CNC yang tepat dan konfigurasi beberapa operasi sebelum operasi pemesinan dimulai. Memilih mesin yang tepat tergantung pada benda kerja, kompleksitas desain produk, dan biaya. Setelah itu, benda kerja dipasang pada mesin.

Langkah 4: Pemesinan Bagian

Operator akan memasang alat pemotong yang diperlukan dan memulai proses. Prosesnya otomatis dan akan berjalan hingga dianggap selesai oleh program komputer. Selama dan setelah proses pemesinan, tukang mesin akan melakukan beberapa tingkat inspeksi untuk jaminan kualitas.

Peran Penting Tukang Mesin dalam Pemesinan CNC

Meski proses pemesinan CNC otomatis, terdapat tukang mesin CNC untuk menangani gangguan yang diantisipasi dan tidak diantisipasi. Berikut adalah peran penting tukang mesin CNC:

• Menemukan spesifikasi produk.
• Membaca cetak biru, sketsa, dan file CAD/CAM.
• Membuat model CAE.
• Mengelar dan menyesuaikan alat pemotong serta bahan mesin lainnya.
• Memasang, menggunakan, dan mencabut alat mesin CNC.
• Mengamati kecepatan mesin.
• Menginspeksi dan menguji produk jadi untuk cacat.
• Memastikan bagian selaras dengan model CAD.

Jenis Mesin CNC

Setiap proses pemesinan CNC memiliki mesinnya masing-masing. Misalnya, mesin untuk pemesinan CNC milling disebut mesin pemesinan CNC milling, dan untuk CNC turning disebut bor CNC. Namun, jenis mesin CNC lebih berkaitan dengan sumbu di mana mereka dapat bergerak dan berputar. Berikut adalah yang umum digunakan dalam pembuatan bagian:

Mesin CNC 2-Sumbu

Mesin CNC 2-sumbu hanya dapat memesinan bagian pada sumbu x dan z, yaitu secara vertikal dan horizontal. Oleh karena itu, mereka adalah mesin CNC paling sederhana yang digunakan dalam pembuatan bagian.

Mesin CNC 3-Sumbu

Mesin CNC 3-sumbu melangkah lebih jauh dari mesin CNC 2-sumbu karena dapat bergerak pada sumbu x, y, dan z. Mereka adalah mesin yang paling umum digunakan dalam pemesinan CNC. Namun, mungkin ada keterbatasan dalam kemampuan memesinan bagian dengan desain kompleks. Ini disebabkan oleh kurangnya rotasi.

Mesin CNC 4-Sumbu

Mesin CNC 4-sumbu memiliki spindle yang dapat berjalan sepanjang tiga sumbu. Dalam istilah sederhana, mesin dapat naik turun, kiri kanan, maju mundur, dan berputar sepanjang sumbu X dan A. Semua ini terjadi tanpa benda kerja bergerak. Mereka adalah mesin CNC paling umum yang digunakan dalam pemesinan bagian kompleks karena kecepatan, presisi, dan akurasinya.

Mesin CNC 5-Sumbu

Mesin CNC 5-sumbu memiliki spindle dan alat pemotong yang dapat bergerak sama seperti mesin 4-sumbu. Namun, berbeda dengan mesin 4-sumbu, mereka dapat berputar pada mana pun dua dari tiga sumbu. Mereka dianggap sebagai mesin CNC multi-sumbu paling lengkap karena kemampuannya mendekati benda kerja dari semua arah tanpa pengaturan ulang manual selama pemesinan. Pemesinan CNC 5-sumbu memungkinkan operasi yang sempurna pada bagian presisi dan kompleks.

3 Perangkat Lunak Pendukung Umum untuk Pemesinan CNC

Bergantung pada kebutuhan proses pemesinan CNC, setiap pemesinan menggunakan satu atau lebih dari perangkat lunak yang tercantum di bawah ini:

1. Perangkat Lunak CAD

Perangkat lunak CAD memungkinkan operator untuk menghasilkan model 2D dan 3D dari komponen fisik yang digunakan dalam desain dan pabrikasi produk. Selain itu, mereka berfungsi dalam menyediakan data desain kepada pabrikan. Contohnya meliputi AutoCAD (2D dan 3D), Inventor (3D), Blender, dan SketchUp.

2. Perangkat Lunak CAM

Perangkat lunak CAM cocok untuk membuat G-code dari model CAD untuk kontrol mesin CNC. Akibatnya, mesin CNC memiliki otomatisasi. Contoh teratas meliputi Fusion 360, SolidWorks, dan AutoCAD.

3. Perangkat Lunak CAE

Perangkat lunak CAE memungkinkan perancang untuk mensimulasikan kinerja produk yang dimaksud. Akibatnya, mereka dapat meningkatkan desain produk dan membantu insinyur menyelesaikan masalah terkait rekayasa. Contohnya meliputi analisis elemen hingga, dinamika multitubuh, dan dinamika fluida komputasi.

Berbagai Jenis Operasi Pemesinan CNC

Pemesinan CNC terdiri dari beberapa teknik yang melibatkan penghapusan bagian dari benda kerja untuk membuat produk yang dimaksud. Namun, gaya penghapusan tergantung pada proses. Operasi pemesinan CNC umum yang digunakan dalam pembuatan bagian meliputi:

Pemesinan Bor CNC

Pemesinan bor CNC melibatkan penggunaan alat pemotong berputar untuk membuat lubang silindris dalam benda kerja yang diam. Ini adalah operasi pemesinan CNC yang penting dalam pembuatan produk yang memerlukan pemasangan bagian.

Pemesinan Frais CNC

Pemesinan frais CNC adalah operasi pemesinan yang paling umum yang melibatkan penggunaan alat pemotong yang dapat berputar dan bergerak sepanjang sumbu untuk menghapus materi dari benda kerja. Kemudahan pemotongan tergantung pada kemajuan mesin CNC.

Pemesinan Putar CNC

Pemesinan putar CNC adalah operasi pemesinan yang melibatkan memutar produk sambil memasukkannya ke alat pemotong yang diproduksi untuk membuat bagian yang telah diproses.

Operasi Pemesinan Lainnya

• Penggerindaan
• Broaching
• Lapping
• Pemotongan gerigi
• Honing

Bahan yang Kompatibel dengan Pemesinan CNC

–Logam: tembaga, alloy stainless steel, titanium, kuningan, alloy aluminium, baja, magnesium, dll.

–Plastik: acetal, PEEK, polycarbonate, nylon, akrilik, PVC, polypropylene, dll.

–Komposit: epoxy, phenolics, fiberglass, dan serat karbon.

–Kayu: kayu keras dan plywood.

–Busa: busa rigid dan busa ukir.

Pemesinan CNC kompatibel dengan banyak bahan. Namun, sebelum memilih bahan CNC, pertimbangkan hal berikut:

• Kekerasan
• Sifat mekanik
• Fungsi bagian
• Toleransi Dimensi
• Suhu Operasi
• Biaya

Apa Manfaat Pemesinan CNC?

Pemesinan CNC memiliki aplikasi luas dalam pabrikasi bagian industri karena beberapa keuntungan. Berikut adalah beberapa manfaat proses ini dibandingkan operasi pabrikasi lain.

Akurasi dan Presisi

Pemesinan CNC akurat, memungkinkan pabrikan untuk membuat bagian sesuai dengan desain yang dimaksud. Selain itu, memiliki presisi dan toleransi tinggi; oleh karena itu, Anda dapat memproduksi berbagai batch produk tanpa kehilangan akurasi. Selain itu, sebagai proses otomatis mengurangi kesalahan selama pemesinan.

Cepat dan Efisien

Anda dapat mendapatkan bagian yang diproses CNC dalam beberapa hari. Oleh karena itu, ini adalah efisiensi produksi. Namun, kecepatan dan efisiensi tergantung pada jenis mesin CNC dan kompleksitas produk.

Efektivitas Biaya

Pemesinan CNC memiliki biaya investasi awal yang tinggi. Namun, memiliki biaya operasional yang lebih rendah. Selain itu, tingkat output tinggi, sedikit atau tidak ada kesalahan manusia, dan biaya produksi rendah meningkatkan efektivitas biayanya. Selain itu, untuk sebagian besar operasi pemesinan, pelatihan yang diperlukan lebih sedikit, dan pelatihan sebagian besar tersedia secara online.

Kemampuan Lebih Baik

Sebagian besar mesin CNC dapat membawa banyak alat untuk tujuan yang berbeda. Selain itu, mereka memiliki perangkat lunak yang canggih yang memungkinkan mereka bekerja pada produk yang berbeda dan benda kerja yang kompleks. Oleh karena itu, mereka memiliki kemampuan yang ditingkatkan dan kompatibilitas dengan benda kerja dengan ukuran, bentuk, atau tekstur yang berbeda.

Rentang Luas Bahan yang Kompatibel

Operasi pemesinan kompatibel dengan basis bahan yang besar. Contoh umum adalah logam, plastik, dan komposit.

Proses Pabrikasi Alternatif untuk Pemesinan CNC

Pemesinan CNC adalah proses serbaguna yang luas diterima dalam pembuatan bagian dan produk. Namun, terkadang mungkin bukan metode terbaik. Berikut adalah beberapa metode alternatif yang dapat Anda pertimbangkan:

Pencetakan 3D

Pencetakan 3D adalah proses pabrikasi aditif yang melibatkan pelumpuran, penyetoran, dan pengakutan bahan menggunakan instruksi dari model CAD atau model 3D digital. Seperti pemesinan CNC, prosesnya otomatis. Namun, tidak seperti pemesinan CNC, lebih cocok untuk desain sederhana.

Injeksi Cetak

Injeksi cetak adalah proses pabrikasi plastik yang melibatkan pelumpuran dan injeksi bahan ke dalam cetakan yang disiapkan dan membiarkannya mengeras. Ia beroperasi dengan mekanisme yang sama dengan proses pabrikasi lain, seperti blow molding, overmolding, dan insert molding. Ini adalah bagian penting dari pembuatan massal produk.

Die Casting

Die casting mirip dengan injeksi cetak. Namun, cocok untuk logam seperti aluminium. Ini melibatkan pelumpuran logam dan injeksi ke dalam cetakan yang disiapkan. Metode injeksi dapat rendah atau tinggi, tergantung pada kualitas produk.

Sejarah Singkat Pemesinan CNC

Sebelum era elektronik, perancang membuat bagian secara tangan atau dengan mesin yang dioperasikan secara manual. Proses pabrikasi yang digunakan pada tahap ini terbatas dalam akurasi, presisi, kesesuaian untuk produk kompleks, dan yang paling penting, produksi massal produk. Akibatnya, terjadi penelitian dan pengembangan untuk memperkenalkan proses pabrikasi baru.

Gambaran pertama tentang kontrol numerik adalah ketika John T. Parsons, dalam kolaborasi dengan MIT, mengembangkan mesin kontrol numerik dalam pembuatan bagian di Angkatan Udara AS pada tahun 1940-an. Mesin ini memungkinkan pabrikan untuk mengontrol serangkaian alat menggunakan instruksi dari kartu lobang. Namun, mereka masih kurang otomatisasi penuh. Akibatnya, mereka digunakan dengan operator hadir.

Dengan penemuan komputer yang lebih cepat, mesin CNC mulai menggunakan kode digital daripada kartu lobang untuk mengontrol mesin perkakas. Pemesinan CNC dapat memproduksi bagian lebih cepat dan akurat dibandingkan sistem pemesinan sebelumnya.

Kesimpulan

Pemesinan CNC adalah sekumpulan proses yang luas diterima dalam pembuatan bagian dan produk karena akurasi, presisi, dan toleransinya. Oleh karena itu, memudahkan perancang dan pabrikan produk untuk menciptakan produk dengan berbagai kompleksitas.

Apakah Anda mencari bagian pemesinan CNC berkualitas tinggi? Lalu, dapatkan layanan di WayKen dan dapatkan akses ke kualitas dengan harga kompetitif.

FAQs

Apa itu M-code dan G-code?

Salah satu sisi, G-kode adalah sekumpulan kode yang memberi instruksi pada mesin CNC bagaimana bergerak. Sisi lainnya, M-code melakukan operasi non-pemotongan mesin.

Apa tantangan utama dalam pemesinan CNC?

Kustomisasi tidak terlalu mudah dengan pemesinan CNC. Tukang mesin harus memodifikasi file CAD pada langkah awal untuk melakukan penyesuaian kecil pada produk jadi. Juga, peningkatan teknologi memungkinkan hanya operator terampil untuk menulis program.

Industri apa yang menggunakan pemesinan CNC?

Pemesinan CNC memiliki aplikasi dalam banyak industri pabrikasi. Industri umum yang mengadopsi proses pabrikasi ini meliputi otomotif, penerbangan luar angkasa, militer, pertahanan, laut, dan medis.

Apa saja terminologi dalam pemesinan CNC?

Terminologi umum dalam pemesinan CNC meliputi:

-CAD: Computer-Aided Software
-CAM: Computer-Aided Manufacturing
-CAE: Computer-Aided Engineering
-DNC: Distributed Numerical Control
-G-code: Geometric Codes
-M-code: Miscellaneous Machine Codes

Apa tren dalam industri pemesinan CNC?

Tren dalam industri pemesinan CNC meliputi otomatisasi penuh prosedur, penambahan lebih banyak sumbu pada mesin CNC, dan pengembangan lebih banyak fitur untuk kustomisasi yang mudah.