CNC (COMPUTER NUMERICAL CONTROL)

Computer Numerical Control (CNC) adalah suatu sistem yang mengubah fungsi – fungsi manufaktur dengan kode numerik (angka dan huruf). Kode numerik tersebut diproses oleh sistem komputer. Nilai-nilai numerik diprogram secara langsung dan disimpan pada media penyimpan, dan secara otomatis dibaca dan diinterpretasikan untuk mengerjakan sebuah gerakan yang sesuai pada kendali mesin – mesin.

Sejarah CNC dalam perkembangannya berawal dari percobaan John Parsons yang mengemukakan gagasan pergerakan perkakas mesin dalam tiga sumbu untuk membuat kurva yang dikendalikan oleh data numerik. Perkembangan CNC ini adalah sebagai berikut:

Tahun 1947, John Parsons mengemukakan gagasan seperti telah disebutkan di atas.

Tahun 1949, Parson's Corporation menerima kontrak untuk menemukan metode speedy production.

Tahun 1952, Massachusetts Institute of Technology (MIT) berhasil memperagakan model mesin NC yang berkembang hingga sekarang. Mesin ini mampu membuat komponen secara simultan dengan pergerakan perkakas dalam tiga sumbu. MIT mengenalkan dengan istilah "numerical control".

Tahun 1955, Model mesin NC diperkenalkan kepada umum.

Tahun 1957, Mesin – mesin NC telah digunakan di berbagai industri.

Sejauh ini, dalam proses pengerjaan logam, manusia telah mengalami empat fasa perkembangan, yaitu:

Pemanfaatan sumber tenaga yang tersedia di alam (kekuatan otot/tenaga manusia, binatang, tenaga aliran air sungai, tenaga angin)

Pemanfaatan sumber tenaga aplikatif (listrik, pneumatik, hidrolik, dan lain sebagainya)

Peningkatan kemampuan dengan teknik kendali

Peningkatan kemampuan dengan penambahan bentuk – bentuk “kecerdasan” (buatan).

Yang dimaksud dengan “mengoperasikan mesin” adalah memberikan semua informasi kepada mesin untuk dapat menghasilkan produk.Pada pengoperasian mesin perkakas konvensional, informasi tersebut diberikan dengan memutar handwheel, menggeser tuas, mengubah saklar, dsb.Untuk mendapatkan produk sesuai yang diinginkan, operator mesin memperoleh informasi dari gambar kerja, tabel – tabel, memeriksa ukuran, serta memeriksa perubahan gerak mesin dengan bantuan pembagian skala (nonius).

Pada mesin – mesin perkakas CNC, telah diaplikasikan kemampuan teknik kendali numerik (numerical control), yaitu suatu metoda kontrol atas gerakan dan fungsi mesin menggunakan sejumlah instruksi yang dinyatakan dalam kode – kode numerik (kode huruf dan angka), dan dikendalikan oleh sistem kontrol elektronik.Pada unit pengontrol (controller unit) mesin – mesin CNC terdapat komputer internal yang memungkinkan untuk menyimpan program, editing, eksekusi dari memori, dan lain sebagainya. Mesin – mesin yang menggunakan kendali numeris tanpa disertai adanya komputer internal disebut sebagai mesin NC (Numerical Control), bukan CNC (Computerized Numerical Control), lihat Gambar 1.

 SistemNC  Sistem CNC

Gambar 1. Skema sistem NC dan sistem CNC

Dilihat dari konstruksi utamanya terdapat beberapa perbedaan antara mesin perkakas konvensional (manual) dan mesin perkakas CNC, yaitu (lihat Gambar 2):

•Gerak eretan pada mesin konvensional dikendalikan dengan hand wheel (roda tangan), sedangkan pada mesin CNC dengan motor penggerak poros.

•Jangkauan gerakan dari eretan mesin konvensional ditentukan dengan pembagian skala (nonius). Pada mesin CNC digunakan sistem ukuran linier (linear scale).

  Gambar 2. Perbedaan antara konstruksi utama mesin perkakas konvensional (manual) dan mesin perkakas CNC

Penggerak eretan mesin konvensional menggunakan mekanisme batang berulir persegi atau ulir trapesium, sedangkan pada mesin CNC digunakan batang jalan peluru (recirculating ball screw).

Mesin perkakas CNC memiliki kemampuan yang lebih tinggi dibanding mesin perkakas manual dalam hal ketelitian, ketepatan, produktivitas serta kompleksitas pekerjaan yang dapat ditangani. Tetapi kemampuan tersebut di atas tidak akan tercapai bila sistem pendukungnya tidak disiapkan dengan betul, lihat Gambar 3.

•NC Programming; program CNC untuk setiap produk harus mencerminkan urutan langkah proses yang benar dengan hasil produk yang berkualitas dan kompetitif. Oleh sebab itu, pemrogram CNC harus menguasai Teknologi Proses dan didukung dengan ketersediaan data yang teliti atau akurat.

•Tooling System; sistem pemerkakasan yang handal harus dimiliki dan dikelola dengan baik.

•Fixturing System; ketelitian dan ketepatan produk sangat dipengaruhi oleh cara pencekaman benda kerja pada mesin CNC.

•Measuring Equipment; guna menjamin kualitas (geometrik dan fisik) harus tersedia alat ukur yang memadai dan program pengontrolan kuatitas yang terpercaya.Karena kualitas geometrik merupakan ciri utama hasil produksi sistem produksi yang memanfaatkan CAD/CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing) maka dikembangkan alat ukur jenis CNC yaitu CMM (Coordinate Measuring Machine), lihat Gambar 4.

•Raw Material; ketersediaan bahan untuk menjamin kelangsungan produksi.

•Utility; kelengkapan sarana pabrik (udara – tekan, air, listrik transportasi benda kerja di antara berbagai urutan proses) yang handal.

•Maintenance Program; mesin CNC yang mahal perlu dirawat dengan baik. Dalam hal ini tim bagian perawatan harus menguasai Teknologi Mekatronik. Apabila diperlukan (terutama pada saat baru dipasang), mesin perkakas CNC ini direkalibrasi dengan menggunakan alat ukur standar.

Gambar 3. Sistem pendukung pengoperasian Mesin Perkakas CNC

Gambar 4. Mesin Ukur Koordinat (CMM, Coordinate Measuring Machine) yang merupakan alat ukur geometrik modern dengan memanfatkan komputer untuk mengontrol gerakan sensor relatif terhadap benda ukur serta untuk menganalisis data pengukuran. Contoh di atas adalah tipe Gantry dimana sensor dipasangkan pada batang vertikal yang bisa bergerak naik – turun (sumbu Z). Kedua sumbu yang lain adalah X (maju – mundur) dan Y (kiri – kanan). Biasanya meja, tiang gantry dan batang vertikal terbuat dari batu granit guna menjamin kekakuan dan kestabilan karena diinginkan ketelitian (accuracy) dan ketepatan (precision) pengukuran yang tinggi dengan kecermatan (resolution) yang cukup kecil (1mm) sementara ruang kerjanya atau kapasitasnya cukup besar. Berbagai jenis sensor dapat digunakan sesuai dengan masalah pengukuran, misalnya sensor scan  untuk mengukur profil kompleks atau sensor kontak untuk menentukan geometri secara umum.