Memahami Software Mesin CNC dalam Waktu Singkat

Cara mudah memahami Software Mesin CNC dalam waktu singkat adalah dengan mengenal bahasa program dan cara kerjanya, maka dalam artikel ini dibahas mengenai detail bahasa program dan cara kerjanya di permesinan

Pertama, beberapa definisi CNC -- Computer Numerical Control

CNC adalah sistem control komputer yang berfungsi mengambil data digital, komputer dan program CAM yang akan digunakan untuk mengontrol, mengotomatiskan, dan memantau pergerakan mesin.

Mesin tersebut dapat berupa mesin milling, bubut, router, welder, grinder, laser atau waterjet cutter, mesin stamping lembaran logam, robot, atau banyak jenis mesin lainnya.

Untuk mesin industri yang lebih besar, komputer yang digunakan umumnya merupakan pengontrol khusus untuk mesin tersebut. Tetapi untuk jenis mesin yang lebih ke hobi, atau dengan beberapa retrofit, komputer dapat memakai PC eksternal. Pengontrol CNC bekerja bersama dengan serangkaian motor dan komponen penggerak untuk menggerakkan dan mengontrol sumbu mesin, menjalankan gerakan sesuai program.

Pada mesin industri biasanya terdapat sistem umpan balik yang canggih yang secara konstan memantau dan menyesuaikan kecepatan dan posisi pemotong.

Desktop CNC 

Ada banyak kontrol desktop CNC beskala kecil yang dibuat  modelmaker/penghobi. Secara umum, aplikasi untuk control ini adalah untuk pengerjaan benda dengan bobot yang lebih ringan, dengan kualitas kurang konstan, kurang presisi, lebih lambat, dan lebih murah daripada control industri lain, tetapi dapat bekerja dengan baik untuk pemesinan benda kerja  dari bahan yang lebih lembut seperti plastik, busa, dan lilin.

Beberapa kontrol desktop dapat bekerja sangat mirip dengan printer. Yang lain memiliki sistem perintah tertutup dan bahkan mungkin menggunakan perangkat lunak CAM khusus. Beberapa juga akan menerima G-code standar sebagai masukan. Beberapa kontrol desktop standar industri memang ada dengan pengontrol khusus untuk melakukan pekerjaan kecil yang akurat.

CAM - Computer Aided Machining or Manufacturing -- Menterjemahkan berbagai bahasa software design untuk membuat jalur pergerakan alat potong dan kode NC untuk menjalankan mesin yang dikontrol CNC, berdasarkan data model komputer 3D (CAD). Jika keduanya digunakan bersamaan, ini biasanya disebut sebagai CAD / CAM.

Catatan: CAM tidak benar-benar menjalankan mesin CNC, tetapi hanya membuat kode untuk diikuti. 

CAM juga bukan operasi otomatis yang mengimpor model CAD dan mengeluarkan kode NC yang benar. Pemrograman CAM, seperti pemodelan 3D, membutuhkan pengetahuan dan pengalaman dalam menjalankan program, mengembangkan strategi pemesinan, dan mengetahui alat serta operasi detail digunakan dalam setiap situasi untuk mendapatkan hasil terbaik. Meskipun ada program sederhana bagi pengguna yang belum berpengalaman untuk memulai tanpa terlalu banyak kesulitan, model yang lebih canggih akan membutuhkan investasi waktu dan uang untuk menjadi ahli.

Kode NC 

Kode NC adalah bahasa komputer khusus yang relatif sederhana yang dapat dipahami dan dijalankan oleh mesin CNC. Bahasa-bahasa ini pada awalnya dikembangkan untuk memprogram secara langsung dengan keyboard mesin tanpa bantuan program CAM. 

Kode ini memberi perintah kepada mesin untuk bergerak secara satu per satu, dan mengontrol fungsi mesin lain seperti kecepatan spindel dan feeding, cooling. Bahasa yang paling umum adalah G-code atau kode ISO, bahasa pemrograman alfanumerik sederhana yang dikembangkan untuk mesin CNC paling awal di tahun 70-an.

Postprocessor 

Meskipun G-code dianggap standar, setiap pabrikan dapat memodifikasi bagian tertentu seperti fungsi tambahan, menciptakan kondisi di mana G-code yang dibuat untuk satu mesin mungkin tidak berfungsi untuk mesin lain. Ada juga banyak produsen mesin, seperti Heidenhain atau Mazak, yang telah mengembangkan bahasa pemrograman mereka sendiri. Jadi, untuk menerjemahkan lintasan yang dihitung secara internal perangkat lunak CAM menjadi kode NC tertentu agar dapat dipahami mesin CNC, ada perangkat lunak jembatan yang disebut postprocessor. 

Postprosesor yang dikonfigurasi dengan benar, mengeluarkan kode yang sesuai untuk mesin yang dipilih, sehingga setidaknya dalam teori, sistem CAM apa pun dapat mengeluarkan kode untuk mesin apa pun. Postprosesor mungkin gratis bersama dengan sistem CAM atau ada yang berbayar.

Mesin yang dikendalikan CNC

Mesin CNC secara umum dapat memiliki beberapa sumbu gerakan, dan gerakan ini dapat berupa linier atau rotary. Banyak mesin memiliki kedua tipe tersebut. Mesin pemotong seperti laser atau waterjets umumnya hanya memiliki dua sumbu linier, X dan Y. Mesin milling biasanya memiliki setidaknya tiga, X, Y, dan Z, dan dapat memiliki lebih banyak sumbu putar. Mesin penggilingan lima axis adalah mesin yang memiliki tiga sumbu linier dan dua putaran, memungkinkan pemotong untuk operasi 180 hemisphere penuh dan terkadang lebih. Laser lima sumbu juga ada. Robotic arm mungkin memiliki lebih dari lima sumbu.

Beberapa keterbatasan mesin yang dikendalikan CNC 

Tergantung pada usia dan kecanggihannya, kemampuan mesin CNC dapat dibatasi pada kontrol dan sistem penggeraknya. Sebagian besar pengontrol CNC hanya memahami gerakan garis lurus dan busur melingkar. Di banyak mesin, busur dibatasi ke sumbu XYZ utama juga. Gerakan sumbu putar dapat dianggap seperti gerakan linier yang dikombinasikan dengan derajat. Untuk membuat gerakan busur atau gerakan linier yang bersudut terhadap sumbu utama, dua sumbu atau lebih harus saling berinterpolasi (bergerak tepat secara tersinkronisasi). Sumbu linier dan putar juga dapat diinterpolasi secara bersamaan.

Dalam kasus mesin lima sumbu, kelimanya harus disinkronkan dengan sempurna. Kecepatan di mana pengontrol mesin dapat menerima dan memproses data yang masuk, mengirimkan perintah ke sistem penggerak, dan memantau kecepatan dan posisi mesin sangat penting. Mesin yang lebih tua dan lebih murah jelas kurang mampu dalam hal ini, sama seperti komputer yang lebih tua akan bekerja kurang baik dan lebih lambat (jika ada) pada tugas-tugas yang sulit.

Tafsirkan data 3D dan spline Anda terlebih dahulu

Masalah tipikal adalah bagaimana mengatur file dan melakukan pemrograman CAM supaya mesin dapat mengeksekusi setiap perintah bekerja, dengan lancar dan efisien dengan data. Karena sebagian besar kontrol CNC hanya memahami busur dan garis, bentuk apa pun yang tidak dapat dideskripsikan dengan entitas ini perlu diubah menjadi sesuatu yang dapat digunakan.

Hal-hal umum yang perlu diubah adalah splines, seperti kurva NURBS yang bukan busur atau garis, dan plane 3D. Beberapa sistem  program desktop juga tidak dapat memahami busur melingkar, jadi semuanya harus diubah menjadi polyline.

Splines dapat dipecah menjadi serangkaian segmen garis, rangkaian busur singgung, atau kombinasi keduanya. Dapat kita bayangkan opsi pertama sebagai rangkaian akord pada spline, menyentuh spline di setiap ujungnya dan memiliki deviasi tertentu di tengahnya. Cara lain adalah dengan mengubah spline Anda menjadi polyline. 

Semakin sedikit segmen yang digunakan, semakin kasar approximation nya, dan semakin banyak segi hasil akhirnya. Lebih halus approximation, maka secara dramatis meningkatkan jumlah segmen. Dapat dibayangkan bahwa serangkaian busur mungkin dapat mendekati spline dalam toleransi dengan potongan yang lebih sedikit dan lebih panjang. Ini adalah alasan utama untuk lebih memilih konversi busur daripada konversi polyline sederhana, terutama jika  bekerja dengan mesin yang lebih lama.

Bayangkan permukaan sebagai jenis pendekatan spline yang sama, hanya dikalikan berkali-kali ke arah yang berlawanan dengan spasi di antaranya (biasanya disebut stepover). Secara umum, permukaan dilakukan menggunakan semua segmen garis, tetapi ada situasi di mana busur atau kombinasi garis dan busur juga dapat digunakan.

Ukuran dan jumlah segmen ditentukan oleh keakuratan yang diperlukan dan metode yang dipilih, dan secara langsung akan mempengaruhi eksekusi. Terlalu banyak segmen pendek akan bermasalah di beberapa mesin lama, dan terlalu sedikit akan membuat benda kerja faceted. Sistem CAM biasanya melakukan pendekatan ini.

Operator terampil yang tahu apa yang dibutuhkan dan kemampuan mesin sesuai aplikasi, biasanya tidak ada masalah yang terjadi. Tetapi beberapa sistem CAM mungkin tidak menangani splines atau jenis permukaan tertentu, jadi Anda mungkin perlu mengonversi entitas di perangkat lunak CAD terlebih dahulu  sebelum masuk ke CAM. Proses penerjemahan dari CAD ke CAM (melalui format seperti IGES, DXF, dll.) Terkadang juga menyebabkan masalah, tergantung pada kualitas fungsi impor / ekspor program.

Konvensi umum yang digunakan dalam menjelaskan prosedur CNC

Disebut "2 axis" jika semua pemotongan terjadi di bidang yang sama. Dalam hal ini, pemotong tidak memiliki kemampuan gerakan apa pun pada bidang Z (vertikal). Secara umum sumbu X dan Y dapat saling interpolasi secara bersamaan untuk membuat garis miring dan busur melingkar.

Disebut "2.5 axis" jika semua pemotongan dilakukan seluruhnya pada bidang yang sejajar dengan bidang utama tetapi tidak harus pada ketinggian atau kedalaman yang sama. Dalam kasus ini, pemotong dapat bergerak di bidang Z (vertikal) untuk mengubah level, tetapi tidak secara bersamaan dengan gerakan X, Y. Pengecualian mungkin adalah pemotong dapat melakukan interpolasi heliks, yaitu melakukan lingkaran di X, Y sambil bergerak secara bersamaan di Z untuk membentuk heliks (misalnya dalam milling ulir).

Penjelasan tersebut menyatakan bahwa mesin dapat menginterpolasi 2 sumbu secara bersamaan, tetapi tidak 3. Hal ini membuat sejumlah objek 3D menjadi mungkin, dengan memotong bidang XZ atau YZ, misalnya, tetapi jauh lebih terbatas daripada interpolasi 3 axis penuh.

Disebut "3 axis" jika pemotongan  memerlukan gerakan sumbu X, Y, Z yang terkontrol secara simultan, yang dibutuhkan sebagian besar permukaan bentuk bebas.

Disebut "4 axis" jika pemotongan 3 axis ditambah 1 gerakan sumbu putar. Ada dua kemungkinan: interpolasi simultan 4 axis (juga dikenal sebagai axis ke- 4 yang sebenarnya). Atau hanya posisi axis ke-4, di mana axis ke-4 dapat memposisikan ulang bagian di antara operasi 3 axis, tetapi tidak benar-benar bergerak selama proses pemesinan.

Disebut "5 axis"  jika pemotongan 4 axis ditambah 2 gerakan sumbu putar. Selain pemesinan 5 axis yang sebenarnya (5 axis bergerak secara bersamaan saat pemesinan), Beberapa mesin jenis ini memiliki pemesinan 3 plus 2 atau 3 + 2 dengan pemosisian sumbu terpisah saja, serta dalam kasus yang jarang terjadi, pemesinan 4 plus 1 atau 4 axis kontinu + satu axis 5 posisi sumbu saja.

Memahami cara kerja mesin CNC merupakan hal penting yang perlu diketahui sebelum mengoperasikan mesin tersebut. Karena kunci keberhasilan program CNC tergantung pada programer yang bisa mensiasati bahasa program agar bisa lebih efektif dan cepat.

Salam sehat dan waras bagi seluruh programer CNC di seluruh Indonesia!