BELAJAR TEKNIK MESIN

SISTIM KOORDINAT CNC LATHE

TUJUAN PEMBELAJARAN

Setelah mempelajari materi Sistem Koordinat CNC Lathe, siswa diharapkan dapat:

Menjelaskan fungsi dan arah dari sumbu X dan sumbu Z pada mesin CNC lathe.
Menentukan dan menjelaskan perbedaan antara Machine Zero, Work Zero, dan Program Zero.
Mengidentifikasi dan menerapkan konsep kuadran koordinat pada mesin bubut CNC untuk operasi luar, dalam, dan gerakan aman.
Membedakan antara sistem koordinat absolut dan inkremental, termasuk penggunaannya dalam program G-code (misalnya G90 vs G91).
Membaca dan menentukan nilai koordinat X dan Z dari posisi-posisi tertentu pada benda kerja berdasarkan gambar atau diagram.
Mengaplikasikan sistem koordinat secara tepat dalam pemrograman CNC agar hasil bubutan sesuai spesifikasi desain.

BAHAN AJAR

A. PENGENALAN SUMBU X DAN Z

1. Sumbu X

- Tegak lurus terhadap sumbu spindle (arah radial).
- Arah +X biasanya menjauhi sumbu tengah benda kerja (ke luar), sedangkan -X menuju pusat sumbu.
- Digunakan untuk mengatur diameter benda kerja saat proses pemotongan.

2. Sumbu Z

- Sejajar dengan sumbu utama spindle.
- Pada mesin bubut (CNC Lathe), arah +Z biasanya menjauhi chuck, sedangkan arah -Z menuju chuck.
- Digunakan untuk gerakan memanjang (longitudinal cutting).

B. TITIK KOORDINAT

1. Machine Zero

Machine Zero adalah titik referensi mutlak yang ditetapkan oleh pabrikan mesin CNC. Titik ini merupakan posisi "rumah" atau "awal" bagi setiap sumbu (X dan Z pada lathe). Posisi ini tetap dan tidak dapat diubah oleh operator.

Sumbu X: Biasanya terletak pada diameter terbesar yang dapat dijangkau oleh pahat, atau di luar area kerja yang aman (misalnya, paling jauh dari centerline spindle).
Sumbu Z: Umumnya terletak pada posisi paling jauh dari chuck (penjepit benda kerja), biasanya di ujung travel sumbu Z, tempat tool turret berada saat tidak memotong.

2. Work Zero

Work Zero adalah titik referensi yang ditetapkan oleh operator pada benda kerja (workpiece) yang akan diproses. Ini adalah titik dari mana semua dimensi dalam program G-code akan dihitung.

Sumbu X: Selalu terletak pada centerline (pusat) spindle (diameter X0). Ini karena semua operasi bubut dilakukan mengelilingi pusat benda kerja.
Sumbu Z: Umumnya terletak pada permukaan ujung benda kerja (part face) yang akan diproses. Bisa di depan (posisi paling kanan benda kerja yang menghadap pahat) atau di belakang (posisi paling kiri dari benda kerja, dekat chuck), tergantung pada desain part dan preferensi operator/programmer. Paling umum adalah di ujung kanan benda kerja.

3. Program Zero

Program Zero adalah titik referensi yang ditentukan oleh programmer dalam program G-code. Ini adalah (X0,Z0) yang tertulis dalam program.

Dalam kebanyakan kasus, Program Zero identik dengan Work Zero. Programmer merancang G-code-nya dengan asumsi titik (X0,Z0) berada di lokasi yang sama dengan Work Zero yang akan ditetapkan operator di mesin.
Misalnya, jika programmer memutuskan bahwa Program Zero Z akan berada di ujung kanan benda kerja dan X di centerline, maka operator akan mengatur Work Zero di lokasi yang sama.

4. Hubungan Ke3nya

Machine Zero: Titik tetap mesin, ditentukan pabrikan. Acuan mutlak bagi mesin.
Work Zero: Titik yang ditetapkan operator pada benda kerja. Ini adalah acuan bagi pahat untuk memulai pemotongan benda kerja.
Program Zero: Titik yang ditentukan programmer dalam G-code. Idealnya, Program Zero ini disamakan dengan Work Zero di mesin.

C. KUADRAN

Penting banget buat paham kuadran dalam sistem koordinat bubut (CNC Lathe) karena ini berhubungan langsung dengan cara kita memprogram gerakan pahat dan memastikan benda kerja dibentuk sesuai desain. Berbeda dengan sistem koordinat Cartesian umum (misalnya di bidang datar atau grafik) yang punya empat kuadran, pada mesin bubut, fokusnya lebih spesifik pada sumbu X dan Z.

1. Sistim Koordinat

Pada mesin bubut CNC, kita hanya menggunakan dua sumbu utama:

a. Sumbu X: Mengatur diameter benda kerja.

X0 selalu berada di garis tengah (centerline) spindel.
Nilai positif (+X) bergerak menjauh dari centerline (menuju diameter yang lebih besar).
Nilai negatif (-X) bergerak mendekati centerline (menuju diameter yang lebih kecil).

b. Sumbu Z: Mengatur posisi pahat sepanjang benda kerja (panjang atau kedalaman).

Z0 biasanya diatur di ujung muka (face) benda kerja yang akan diproses.
Nilai positif (+Z) bergerak menjauh dari chuck (menuju posisi awal atau ke kanan dari Z0).
Nilai negatif (-Z) bergerak mendekati chuck (ke kiri dari Z0, memotong ke dalam benda kerja).

2. Kuadran

Karena sumbu X dan Z pada mesin bubut punya peran dan arah yang spesifik, kita bisa membagi area kerja menjadi "kuadran" atau, lebih tepatnya, area operasional berdasarkan kombinasi nilai positif atau negatif dari X dan Z. Meskipun tidak disebut "kuadran" secara formal seperti di matematika murni, konsepnya sangat mirip.

a. Kuadran Positif X, Negatif Z (X+, Z-)

Lokasi: Area ini berada di atas centerline (diameter positif) dan bergerak ke kiri dari Z0 (memotong ke dalam benda kerja).
Penggunaan: Ini adalah area kerja utama untuk sebagian besar operasi pembubutan luar (outer diameter turning). Pahat bergerak dari permukaan awal benda kerja (Z0) ke arah Z negatif untuk mengurangi diameter.
Contoh: Pembubutan lurus, taper, radius pada diameter luar.

b. Kuadran Positif X, Positif Z (X+, Z+)

Lokasi: Area ini berada di atas centerline (diameter positif) dan bergerak ke kanan dari Z0.
Penggunaan: Umumnya digunakan untuk pergerakan pahat ke posisi aman sebelum atau sesudah pemotongan. Ini juga area di mana pahat mungkin bergerak untuk mendekati Z0 dari sisi positif (misalnya, saat proses facing).
Contoh: Pahat bergerak cepat ke posisi aman sebelum memulai pemotongan atau setelah selesai memotong.

c. Kuadran Negatif X, Negatif Z (X-, Z-)

Lokasi: Area ini berada di bawah centerline (diameter negatif) dan bergerak ke kiri dari Z0.
Penggunaan: Area ini adalah area kerja utama untuk pembubutan dalam (boring) atau reaming. Jika Anda menggunakan pahat bor atau pahat ulir internal, pahat akan bergerak melintasi centerline (ke X negatif) untuk memotong bagian dalam lubang, lalu bergerak ke Z negatif untuk memperpanjang lubang.

d. Kuadran Negatif X, Positif Z (X-, Z+)

Lokasi: Area ini berada di bawah centerline (diameter negatif) dan bergerak ke kanan dari Z0.
Penggunaan: Mirip dengan X+, Z+, area ini umumnya untuk pergerakan pahat ke posisi aman atau posisi awal sebelum melakukan operasi internal (boring). Pahat bergerak menjauh dari lubang ke arah positif Z.
Contoh: Pahat bor yang bergerak ke posisi aman setelah selesai mengebor lubang.

e. Latihan Soal

Berapakah nilai Sumbu X,Y pada koordinat:

A = (...,...)
B = (...,...)
C = (...,...)
D = (...,...)

Berapakah nilai Sumbu X,Y pada koordinat:

A = (...,...)
B = (...,...)
C = (...,...)
D = (...,...)

D. SISTIM KOORDINAT ABSOLUT DAN INKREMENTAL

1. Sistim Koordinat Absolut

Sistem koordinat absolut adalah metode di mana setiap posisi atau titik diukur relatif terhadap satu titik nol (titik referensi) yang tetap dan tidak berubah. Bayangkan seperti mengukur jarak dari ujung meja yang sudah ditentukan sebagai titik nol.

a. Prinsip Kerja:

Setiap kali pahat atau sumbu bergerak, posisi barunya selalu dihitung dari titik nol mutlak tersebut.
Mesin "tahu" posisi absolutnya kapan saja, bahkan setelah kehilangan daya (mati listrik) atau dimatikan. Sensor absolut (encoder absolut) dapat langsung membaca posisi tanpa perlu gerakan referensi.

b. Contoh Penerapan:

Dalam pemrograman G-code, perintah G90 digunakan untuk mengaktifkan mode pengukuran absolut.
Jika titik nol benda kerja (Work Zero) adalah X0 Z0, maka perintah G01 X50.0 Z-20.0 berarti pahat bergerak ke posisi X50.0 dan Z-20.0 dari titik X0 Z0 yang ditetapkan, terlepas dari posisi pahat sebelumnya.

c. Kelebihan:

Aman dari kehilangan posisi: Jika listrik padam atau mesin dimatikan, kontrol mesin tidak kehilangan informasi posisi absolut. Saat daya kembali, mesin langsung tahu di mana setiap sumbu berada. Ini mengurangi waktu startup dan risiko tabrakan.
Keamanan yang lebih tinggi: Risiko kesalahan kumulatif (accumulated error) lebih rendah karena setiap titik dihitung dari satu referensi yang sama.
Debugging lebih mudah: Jika ada kesalahan dalam program, melacaknya seringkali lebih mudah karena setiap koordinat mengacu pada titik nol yang sama.

d. Kekurangan:

Instalasi lebih kompleks: Encoder absolut biasanya lebih kompleks dan mahal daripada encoder inkremental.
Ukuran memori lebih besar: Untuk menyimpan informasi posisi absolut, encoder membutuhkan lebih banyak memori.

2. Sistim Koordinat Inkremental

Sistem koordinat inkremental adalah metode di mana setiap posisi atau gerakan diukur relatif terhadap posisi terakhir pahat atau sumbu. Bayangkan seperti mengukur setiap langkah Anda dari titik Anda berdiri saat ini.

a. Prinsip Kerja:

Mesin hanya melacak perubahan posisi dari titik sebelumnya. Ia tidak memiliki informasi tentang posisi absolutnya tanpa melakukan kalibrasi awal.
Setelah mesin dinyalakan atau setelah emergency stop, sumbu harus melakukan "homing" (kembali ke Machine Zero) untuk mengatur ulang referensi nolnya. Sensor inkremental (encoder inkremental) hanya memberikan pulsa untuk setiap pergerakan, dan perlu dihitung dari titik awal yang diketahui.

b. Contoh Penerapan:

Dalam pemrograman G-code, perintah G91 digunakan untuk mengaktifkan mode pengukuran inkremental.
Jika pahat berada di X50.0 Z-20.0 dan Anda memberikan perintah G01 X10.0 Z-5.0 dalam mode inkremental, maka pahat akan bergerak sejauh 10 unit di sumbu X (menjadi X60.0) dan 5 unit di sumbu Z negatif (menjadi Z-25.0) dari posisi sebelumnya.

c. Kelebihan:

Sederhana dan ekonomis: Encoder inkremental lebih sederhana dalam konstruksi dan lebih murah.
Cocok untuk pergerakan relatif: Berguna untuk operasi di mana Anda tahu Anda hanya perlu bergerak jarak tertentu dari posisi saat ini, tanpa perlu memikirkan koordinat absolut.
Resolusi tinggi: Seringkali dapat menawarkan resolusi pengukuran yang sangat tinggi.

d. Kekurangan:

Kehilangan posisi saat listrik padam: Jika daya hilang atau mesin mati, kontrol mesin akan kehilangan informasi posisi relatifnya dan memerlukan proses "homing" lagi saat dihidupkan kembali.
Risiko kesalahan kumulatif: Jika ada gangguan pada sinyal atau kehilangan pulsa, kesalahan kecil dapat terakumulasi seiring waktu, meskipun ini jarang terjadi pada mesin modern yang terawat.
Kurang aman: Membutuhkan prosedur homing yang tepat untuk memastikan akurasi dan menghindari tabrakan setelah power cycle.

3. Perbandingan Ke3nya

Dalam pemrograman CNC modern, terutama pada mesin bubut, sistem pengukuran absolut (G90) adalah yang paling umum dan direkomendasikan untuk sebagian besar program. Ini karena lebih aman, lebih mudah dibaca, dan meminimalkan risiko kesalahan.

Namun, mode inkremental (G91) masih memiliki tempatnya, terutama untuk:

Sub-rutin atau makro: Di mana Anda ingin mengulang gerakan tertentu tanpa harus menghitung ulang koordinat absolut setiap saat.
Penggeseran posisi alat: Untuk memindahkan alat sejauh jarak tertentu dari posisi saat ini.
Pengukuran cepat: Untuk memindahkan sumbu sejauh jarak kecil yang diketahui secara spesifik.

PENILAIAN

1. RANAH PENGETAHUAN

2. RANAH KETERAMPILAN

Berapakah nilai Sumbu X,Y dari X terbesar ke X terkecil pada koordinat:

A = (...,...)
B = (...,...)
C = (...,...)
D = (...,...)
E = (...,...)
F = (...,...)
G = (...,...)

ARUDAM KANA TEKNIK

Jl. Manyar No. 19 Beran Ngawi

Hak Cipta @2025

Page updated

Google Sites

Report abuse