Mesin Bubut CNC

Mesin Bubut CNC

Proses bubut menghasilkan bentuk silindris atau bulat dengan menggunakan alat potong bermata potong tunggal (single-point tool). Alat potong pada posisi tertentu dan bergerak lurus (membujur maupun melintang) terhadap meja mesin sedangkan benda kerja berputar pada porosnya. Proses bubut adalah proses yang paling banyak dilakukan untuk penyayatan logam dan merupakan proses dengan optimasi yang tinggi dan membutuhkan pengetahuan yang tuntas mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi proses bubut tersebut. Proses bubut dapat dibagi dalam beberapa proses yaitu pembubutan memanjang, pembubutan muka, dan pembubutan profil. Selain dapat dilakukan dengan menggunakan mesin bubut manual, pekerjaan-pekerjaan tersebut dapat dikerjakan dengan menggunakan mesin bubut CNC. Jenis pekerjaan tersebut juga dimaksudkan untuk pemilihan tipe alat potong, data pemotongan dan pemrograman CNC.

Mesin perkakas CNC (Computer Numerical Controlled) adalah mesin perkakas yang dalam pengoperasian proses pemotongan (cutting) benda kerja oleh pahat/alat potong dibantu dengan kontrol numerik dengan menggunakan komputer. Arah gerakan pahat pada mesin perkakas CNC ditetapkan  menggunakan sistem koordinat. Sistem koordinat pada mesin bubut CNC adalah sistem koordinat kartesian dengan dua sumbu yaitu sumbu X, dan sumbu Z. Sumbu X menunjukkan besarnya diameter benda kerja sedangkan sumbu Z menunjukkan panjang benda kerja yang sedang dikerjakan. Sistem koordinat mesin (MCS=Machine Coordinate System) tersebut dapat dipindah-pindah titik nolnya untuk kepentingan pelaksanaan pengaturan, pembuatan program CNC dan gerakan pahat. Titik- titik nol yang ada pada mesin bubut CNC adalah titik nol Mesin (M), dan titik nol benda kerja (W).

Sistem koordinat dan sumbu mesin bubut CNC

Sumbu X didefinisikan sebagai sumbu yang tegak lurus terhadap sumbu spindel mesin bubut. Arah positif sumbu X adalah arah yang menjauhi sumbu  spindel. Dengan kata lain sumbu X adalah merupakan besarnya diameter benda kerja. Sumbu Z adalah sumbu yang sejajar dengan sumbu spindel dan arah positif adalah arah yang menjauhi kepala tetap mesin bubut. Dengan kata lain sumbu Z adalah merupakan besarnya panjang benda kerja  yang dikerjakan. Untuk kepentingan pembuatan program CNC maka digunakan sistem kordinat benda kerja (Workpiece Coordinate System= WCS). Dimana titik nol benda kerja diletakkan pada titik diameter ujung paling kanan benda kerja.

Pemrograman pada mesin bubut CNC dapat dilakukan dengan menggunakan sistem koordinat absolut maupun inkrimental. Pada sistem koordinat absolut nama sumbu yang digunakan adalah (X,Z). Pada waktu membuat program dengan sistem koordinat absolut harap diingat bahwa besarnya harga pada X adalah harga diameter. Dimana titik referensi tetap berada pada suatu titik tertentu yang telah ditetapkan dan tidak akan berpindah. Sedangkan sistem koordinat inkremental dengan nama sumbu (U,W). Dimana titik referensi adalah menggunakan titik koordinat terakhir dari pergerakan pahat. Sistem koordinat yang lain adalah sistem campuran antara absolut dan inkremental (X/U, U/Z).

 

Bagian-bagian mesin bubut CNC

Secara umum bagian-bagian penting dari sebuah mesin bubut CNC adalah sebagaimana ditunjukkan pada Gambar dengan penjelasan berikut ini (Wiratech, 2015):

Spindel Mesin; mempunyai peran sebagai pengatur putaran dan pergerakan alat potong pada sumbu Z dan memegang peranan penting dalam koneksinya pada arbor mesin dengan bantuan udara bertekanan.

Magazine Tool; atau juga sering disebut dengan tool turret, berfungsi sebagai tempat penyimpanan alat potong dan memfasilitasi proses pertukaran cutter selama proses pemesinan berlangsung. Magasin tool biasanya memiliki banyak slot untuk banyak sekali jenis tool, biasanya antara 8-24 slot, sangat tergantung pada jenis mesin cnc yang di gunakan

Monitor; digunakan untuk memantau aktivitas yang di lakukan oleh mesin bubut, mulai dari parameter penggunaan mesin, posisi koordinat benda, dan tanda pemberitahuan apabila terjadi error.

Panel Control; memiliki peran yang paling vital yakni sebagai pusat pengoperasian dan pengontrolan kerja dari sebuah mesin bubut CNC. Panel control mempunyai peran sebagai pusat pemberi perintah khusus pada mesin seperti memutar spindel, menggerakan meja, mengubah setting,

Coolant Hose; sebagai salah satu sistem pendingin untuk alat potong, karena pada saat terjadi proses pemotongan benda kerja akan terjadi gerak gesek dan potong pada cutter yang dapat menimbulkan panas sehingga diperlukan adanya sistem pendingin dengan konsep air coolant dan udara bertekanan tinggi melalui selang yang di pasang pada blok spindle

Bagi Mereka yang masih baru memasuki dunia industri, Banyaknya variasi, ukuran dan spesialisasi penggunaan Mesin CNC ( Computer Numerical Control ) yang digunakan di proses manufaktur dapat membuat anda kebingungan— dari mulai mesin bubut, mesin frais (milling) dan mesin multi-sumbu (multi-axis) hingga mesin lain nya.

Untuk membuat anda lebih memahami masing masing mesin dan bagaimana anda dapat menggunakan nya, kami akan memulai seri baru tentang dasar – dasar Mesin CNC.

 

  

Mesin Bubut CNC

 Mesin Bubut telah digunakan sejak abad 19 dan dianggap sebagai salah satu tulang punggung dari sektor manufaktur. Tidak seperti pendahulunya, Mesin Bubut CNC masa kini jauh lebih canggih dan otomatis. Mesin Bubut CNC banyak di gunakan di berbagai pabrik dan perusahaan di belahan dunia dan digunakan untuk berbagai fungsi dan kegunaan.

Pengertian Mesin Bubut CNC

Dioperasikan dengan sistem Computer Numerical Control (CNC) dan dilengkapi dengan instruksi desain yang presisi, Mesin Bubut CNC adalah mesin dimana benda kerja atau part di cekam dan diputar oleh spindle (poros pemutar) utama, sementara alat potong yang digunakan, dipasang dan bergerak dalam berbagai sumbu (axis)

 

Kegunaan Mesin Bubut CNC

Mesin Bubut CNC pada umum nya digunakan untuk proses manufaktur berbagai barang, dimana benda kerja di cekam dan di putar dan alat potong diposisikan untuk proses operasi OD( diameter luar ) dan ID ( diameter dalam ), seperti contoh : poros dan pipa. Mesin Bubut CNC ini cocok untuk part – part yang mempunyai simetri / bentuk lingkaran dan poros yang dapat dicekam ( dicekam secara melingkar ) pada spindle (poros pemutar).

Mesin CNC Bubut yang sederhana beroperasi pada 2-sumbu (axis) dan alat potong diposisikan secara tetap pada 8 – 24 station turret ( magazin tempat menyimpan alat potong ). Proses berputarnya part / benda kerja disebut ‘Turning”, oleh karena nya beberapa tipe Mesin CNC Bubut juga disebut CNC Turning Machines.

Alat Frais / Milling ( alat potong berputar dengan bahan baku / material pada posisi tetap atau diam), boring (proses memperbesar ukuran lubang) dan tapping ( proses untuk membuat ulir di dalam lubang ) ini biasanya digerakan oleh sistem penggerak terpisah yang ada dalam turret. Tergantung dari aplikasi nya, alat potong Bergerak (alat potong dengan sistem penggerak terpisah) di pasang untuk proses pemesinan sumbu aksial dan radial. Hal ini dapat ditemukan pada Mesin CNC Bubut 3 sumbu(axis) atau CNC Turning Machines 3-axis.

Mesin Bubut dengan opsi tambahan seperti sumbu-Y, spindle (Poros Pemutar) tambahan, atau opsi tambahan khusus untuk otomasi umumnya disebut “Turning Centres”. Alat Canggih ini mampu melakukan proses pemesinan part yang rumit – melebihi standar pemesinan bubut diameter luar dan diameter dalam dan mungkin melibatkan proses frais / milling, drilling (pembuatan lubang) , dan tapping (pembuatan ullir) untuk menyelesaikan pembuatan part dalam satu kali konfigurasi. Melakukan proses dari bahan baku / material hingga menjadi produk jadi dilakukan dalam sebuah mesin “satu-untuk-semua” akan meningkatakan produktifitas secara signifikan.

 

Bagian – Bagian Mesin Bubut CNC

 

Pada umumnya, Mesin CNC Bubut tersedia dalam konfigurasi utama sebagai berikut:

1.      Horizontal

2.      Vertikal

3.      Slant Bed ( Alas Mesin posisi Miring )

4.      Flat Bed ( Alas Mesin Posisi Rata )

5.      Standar

6.      Multi-Sumbu

 

Tipe lain, contoh : Tipe Swiss, Multi Spindle (Poros Pemutar), Sumbu-B,

Depending on their configuration, CNC Lathes may have the following components.

Machine Bed (Dudukan Mesin)

Bed pada Mesin CNC Bubut adalah tumpuan dari seluruh mesin dimana Seluruh Komponen berbeda pada mesin tersebut terpasang. Sebagai contoh, Spindle Stock yang menjadi rumahan Poros Utama mesin, badan Tail Stock (kepala lepas), Slide ( Eretan ) sumbu X dan Z, Opsional sumbu Y dan Poros Tambahan.

Untuk Memastikan umur penggunaan yang panjang, Hwacheon Memproduksi Alas Mesin menggunakan Meehanite Cast Iron kualitas tinggi. Hal ini membantu membatasi distorsi akibat suhu tinggi dan memberikan stabilitas mekanikal yang solid. Hal ini juga memastikan part yang di proses di mesin ini selalu akurat secara konsisten.

 

Main Spindle (Poros Pemutar Utama)

Sering di ketahui sebagai jantung dari sebuah mesin, Main Spindle (Poros Pemutar Utama) merupakan gabungan poros dan sistem penggerak poros. Beberapa bagian yang bergerak pada Mesin CNC, mencakupi motor, roda gigi, dan chuck / Pencekam (akan dibahas lebih lanjut).Penggerak Sumbu-C yang membantu pemosisian benda kerja akan di rakit bersama dengan spindle (Poros Pemutar).

Pencekam alat potong biasanya terpasang pada piringan turret / Turret Disk ( piringan yang berputar untuk membantu pemosisian dan penukaran alat potong), mereka termasuk pencekam alat potong statis dan alat potong bergerak. Sistem penggerak alat potong bergerak sudah terinstall di dalam mesin.

Untuk Memastikan Kualitas Terbaik, Hwacheon memproduksi sendiri 100% poros utama dan semua part di dalam nya. Hal ini dapat mentoleransi jangkauan rpm standar maupun opsi jangkauan rpm tinggi, dijalankan dengan getaran yang diminimumkan bergantung dari persyaratan aplikasi nya.

 

Sub-Spindle / Second Spindle (Poros Pemutar Tambahan)

Terpisah dari Main Spindle (Poros Pemutar Utama) dan sebagai opsi tambahan, Sub – Spindle (poros pemutar tambahan) bekerja secara sinkron dengan Main Spindle untuk menyelesaikan proses pemesinan pertama dan kedua pada Mesin Bubut CNC. Hal ini meningkatkan efisiensi dan hasil setiap siklus, ketika dinamakan sebagai Poros Kedua, mekanisme nya mempunyai kapasitas dan tenaga yang sama dengan Main Spindle.

Dirancang dengan berdasar kebutuhan pengguna untuk mencapai flexibilitas dan performa yang lebih tinggi, Sub-Spindle tersedia secara opsional pada semua Seri Hi-TECH Mesin Hwacheon.

 

Chuck (Pencekam)

Pencekam adalam sejenis struktur ragum yang mencekam benda kerja yang akan dikerjakan di mesin. Pencekam terpasang pada Main Spindle (Poros Pemutar Utama) yang memutar Pencekam dan benda kerja.

Untuk mencapai produktifitas yang lebih tinggi pada proses manufaktur, anda harus mempertimbangkan Mesin Bubut CNC yang menawarkan berbagai opsi, membolehkan anda untuk berganti alat yang tepat untuk pengerjaan bubut anda. Sebagian dari Mesin buatan Hwacheon memiliki fleksibilitas dan ukuran yang dapat mengakomodasi pipa oli ekstra panjang dan aplikasi poros panjang lain nya.

 

Guide Way (Jalur Eretan)

Guide Way merupakan komponen yang membuat alat potong dapat bergerak horizontal maupun vertikal untuk mencapai proses pemotongan / pembubutan yang halus.

Untuk memastikan daya tahan dan ketegaran komponen, akurasi tertinggi diperlukan dalam pembuatan komponen Guide Way.

Hwacheon menggunakan guide tipe solid box dengan kekuatan tinggi (highly rigid solid box guides) pada semua sumbu untuk produk mesin seri HI-TECH untuk memperpendek waktu antar proses pemesinan dan menambah kepresisian proses pemesinan.

 

Headstock (Kepala Tetap)

Terdapat Motor Utama di dalamnya, kepala tetap menumpu Main spindle (Poros Pemutar Utama) dimana Pencekam terpasang. Untuk memastikan Performa yang tinggi, anda perlu mempertimbangkan Headstock mesin yang anda pilih dapat menahan torsi tinggi pada kecepatan remdah, ini adalah hal penting untuk pengerjaan material getas / keras.

Pada seri HI-TECH Hwacheon, transmisi roda gigi kami memberikan tenaga optimal dan stabilitas. Rakitan Transmisi dan Motor Spindle juga dirancang untuk membatasi suhu tinggi dan perambatan getaran.

 

Tailstock (Kepala Lepas)

Tailstock (Kepala Lepas) digunakan untuk memberikan gaya tumpuan tambahan pada ujung lain dari komponen. Hal ini penting ketika melakukan proses pemesinan untuk benda kerja yang memiliki ukuran panjang.

Untuk mesin Seri HI-TECH Hwacheon, Tailstock dapat di program untuk diposisikan dalam mode semi-otomatis. Hal ini membuat Tailstock dapat memberikan Tumpuan yang kuat dan presisi yang lebih tinggi pada benda yang dikerjakan.

 

Tool Turret (Stasiun Alat Potong)

Turret memberikan kemungkinan untuk mengganti alat potong yang diperlukan pada proses pemesinan. Ukuran Turret ditentukan dari jumlah dan ukuran alat potong yang akan dipasang pada nya.

Untuk memastikan stabilitas dan kepresisian pada proses pemesinan, Turret pada, untuk contoh, Mesin Hwacheon HI-TECH 550 memberikan tenaga pencekaman yang maksimal, menawarkan waktu index sebesar 0.2 detik/setup untuk proses pemesinan yang lebih cepat dan stabil.

 

Beberapa opsi yang tersedia antara lain :

 

1.      Bubut CNC sumbu Y ( untuk operasi off-center )

2.      Bubut CNC Part Catcher ( melepas benda kerja secara otomatis )

3.      Bubut CNC Bar Feeder / Bar Magazine ( single bar (batang tunggal) digunakan pada feeder bar (batang pengumpan) ketika magazin digunakan untuk proses otomatis yang memerlukan beberapa batang )

4.      Spindle (Poros Pemutar) tambahan

5.      MC – Drive, termasuk milling (frais), life tools (alat potong dengan penggerak terpisah), dan operasi sumbu C

6.      Berbagai Panjang Bed / alas mesin untuk menampung pengerjaan poros panjang dan pipa.

 

Fungsi Mesin Bubut CNC ?

Mesin CNC Bubut pada umumnya digunakan untuk melakukan / memproduksi benda dengan bentuk lingkaran dengan ukuran Diameter Luar (DL) dan Diameter Dalam (DD) secara Presisi. Secara Praktis segala struktur komponen dapa dikerjakan dengan mesin ini, tergantung dari kebutuhan industri yang berbeda.

Mesin Bubut CNC pada umumnya digunakan pada industri Minyak & Gas, Otomotif, Penerbangan / Dirgantara, Medis, Elektronik, Pertambangan, Pembangkit Listrik, Baja dan Penggilingan Kertas dan Pembuatan Kapal sebagai contoh kecil.

Mesin Bubut CNC Modern normalnya tersedia dengan life tools (alat potong dengan sistem penggerak terpisah) yang dapat bekerja pada beberapa sumbu, sebagai contoh, alat ini dapat bekerja pada sumbu X dan Y secara bersamaan dan menggabungkan Turret ke dua dengan alat yang berbeda, atau menggunakan Sub-Spindle (Poros Pemutar Tambahan). Fitur ini membantu untuk pengerjaan berbeda seperti Milling (frais), Drilling (pembuatan lubang), Tapping (pembuatan ulir dalam) yang efektif dan fleksibel.

Hasil yang didapat adalah selesainya Pengerjaan benda yang Kompleks di sisi proses pemesinan, menghilangkan kebutuhan untuk memindahkan benda pada mesin lain untuk proses yang berbeda seperti contoh pindah ke Mesin CNC Milling atau Mesin CNC Machining Centre.

 

Program Mesin Bubut CNC ?

Mesin CNC Bubut Modern dapat di program dengan beberapa cara :

Secara Langsung di Mesin, menggunakan Sistem Penunjang Pemorgraman CNC Modern seperti “Manual Guide I” (FANUC) atau ShopTurn (SIEMENS)

Secara Off-line menggunakan Sistem CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing)

Pada Kebanyakan kasus, Mesin Bubut CNC dapat memproses 1 CNC Program ketika program lain nya sedang dibuat. Hal ini membantu Meningkatkan Efisiensi dari proses pemesinan dan menghemat waktu dan tenaga operator.

 

Jenis Mesin Bubut CNC ?

Mesin Bubut CNC pada masa kini tersedia dalam berbagai jenis sumbu, mempermudah dalam pengerjaan benda yang lebih rumit tanpa harus berpindah mesin dan berganti alat secara manual. Sumbu berbeda menggambarkan cara bagaimana benda kerja ( atau alat potong ) dapat diposisikan / dipergunakan dan dirotasikan selama proses pemesinan.

 

1.      Mesin CNC Bubut 2 Sumbu.

Pada set-up dasar ini, 2 sumbu linear dapat dipergunakan pembubutan Diameter Luar / Diameter Dalam (contoh : pembubutan silindris) dan proses facing (perataan tepi) atau proses drilling (Pembuatan Lubang) dan tapping (Pembuatan ulir dalam) pada sumbu tengah benda kerja. Namun, Proses Milling ( Frais ) tidak diperbolehkan untuk dilakukan.

2.      Mesin CNC Bubut 3 Sumbu.

Sebagai tambahan untuk sumbu x dan z yang standar, sumbu C dan sistem life tool (alat potong dengan sistem penggerak terpisah) ditambahkan. Hal ini membuat benda kerja dapat diposisikan untuk dilakukan proses pemesinan Milling standar, boring, dan tapping. Proses Milling spiral termasuk perputaran lambat yang sinkron pada benda kerja juga dapat dilakukan.

3.      Mesin CNC Bubut 4 Sumbu.

Pada mesin jenis ini, sumbu Y ditambahkan sehingga proses pemesinan off-centre (tidak sentris) dapat dilakukan. Mesin ini dapat melukan pengerjaan yang lebih rumit dan tidak umum dengan lebih baik.

4.      Mesin CNC 5 Sumbu.

Pada mesin jenis ini, Turret kedua ditambahkan pada Mesin CNC Bubut 3 sumbu (seperti contoh : T2-2T). Mesin ini akan memiliki 2 sumbu pada tiap Turret (Turret atas dan bawah) ditambah dengan Sumbu C pada Spindle (Poros Pemutar) yang berputar. Hal ini Memberikan kemampuan untuk menggunakan 2 alat potong secara bersamaan untuk proses pemesinan benda kerja dan mengurangi waktu pengerjaan secara drastis.

5.      Mesin CNC 6 Sumbu Atau Lebih.

Permutasi pada Mesin Bubut ini adalah sebagai berikut:

-          2 x Sumbu C ( Spindle utama dan tambahan )

-          2 x Turret ( Turret Atas dan bawah, masing-masing dengan 2 sumbu linear )

-          1 x Sumbu Y pada Turret atas

-          1 x Spindle tambahan yang dapat bergerak menuju Spindle utama untuk mengambil benda kerja

Tentu saja, banyak mesin yang memiliki lebih dari 8 sumbu. Tetapi, mesin tersebut adalah mesin yang canggih dan rumit dan umumnya tidak dibutuhkan untuk proses pemesinan biasa.

 

Ukuran Mesin CNC

Ukuran dari Mesin CNC Bubut umumnya dispesifikasikan dari ukuran pencekam dan jarak antar center. Sebagai contoh, Mesin HI-TECH 200 Hwacheon tipe standar tersedia dengan pencekam ukuran 8 inchi sampai 10 inchi berharga lebih rendah dari tipe HI-TECH 230 tipe standar dan juga tersedia dengan pencekam ukuran 8 inchi sampai 10 inchi, akan tetapi tipe HI-TECH 230 dilengkapi dengan rancangan dan teknologi yang lebih modern, dan dapat ditingkatkan ke berbagai opsi yang yang lebih canggih.

-          Rancangan – Mesin Standar Atau Mesin Kompleks. Mesin Standar umumnya berharga lebih murah dibandingkan dengan Mesin Kompleks. Mesin Kompleks mungkin sama saja dengan Mesin Standar tetapi dilengkapi dengan alat – alat tambahan. Sebagai contoh, HI-TECH 450A tipe standar memiliki pencekam dengan ukuran 1o inchi. Mesin ini dapat dipasangkan juga dengan pencekam ukuran 12 inchi atau 15 inchi, selain itu tipe HI-TECH 450A/B/C, memberikan ukuran diameter Spindle Bore yang lebih besar . Selain itu, mesin tipe standar juga dapt dipasangkan dengan fungsi – fungsi Milling, sumbu Y, Sub-Spindle (Poros Pemutar Tambahan), dan Bed (alas mesin) yang lebih panjang (HI-TECH 450A/B/C – std / MC / YMS / YSMC / LYSMC)

 

-          Spesifikasi. Harga Mesin juga dipengaruhi dari opsi-opsi yang dipilih. Menambah opsi seperti sumbu Y, tenaga motor tambahan, jangkauan torsi Spindle utama, sistem guide way( bola linear atau rol, sistem pengarah tipe box), sistem pendingin melalui Spindle (CTS) 30 / 70 bar, konfigurator alat potong (tool setter), konveyor chip / geram (standar atau spesial untuk alumunium), atau ukuran Spindle Bore (terutama untuk BB atau BB+) akan menghasilkan biaya tambahan pada mesin standard. Opsi tabahan seperti bearing khusus, Pengganti Alat Potong Otomatis (ATC) dan Pencekam Hidrolik akan berdampak pada harga mesin