Setelah mempelajari modul ini, peserta didik diharapkan mampu:

• Menjelaskan fungsi dan manfaat Software CAM dalam proses pemrograman CNC.

• Mengidentifikasi format file hasil output dari Software CAM.

• Melakukan proses ekspor dan impor program dari Software CAM ke mesin CNC/simulator.

• Memverifikasi dan menjalankan program hasil impor pada simulator atau mesin CNC secara aman.

• Mengevaluasi kesesuaian hasil pemotongan dengan data program CAM.

1. Fungsi Utama Mastercam

Fungsi utama Mastercam adalah untuk membuat, memverifikasi, dan mengoptimalkan program CNC yang akan mengendalikan mesin-mesin CNC seperti Milling (Frais), Lathe (Bubut), Router, dan Wire EDM.

Secara spesifik, fungsi-fungsinya meliputi:

a. Desain Geometri (CAD)

• Mastercam memungkinkan pengguna untuk membuat atau mengimpor model 2D atau 3D dari komponen yang akan diproduksi.

b. Pembuatan Toolpath (CAM)

• Ini adalah fungsi inti. Mastercam menerjemahkan geometri desain menjadi jalur pergerakan pahat (toolpath) yang detail dan spesifik, seperti proses roughing (pengasaran), finishing (penyelesaian), drilling (pengeboran), hingga proses multi-sumbu yang kompleks.

c. Simulasi dan Verifikasi

• Mastercam menyediakan fitur simulasi yang kuat untuk memvisualisasikan proses pemesinan secara virtual. Ini memungkinkan pengguna untuk memeriksa apakah toolpath sudah benar, menghindari tabrakan pahat (collision), dan memvalidasi program sebelum dieksekusi pada mesin fisik.

d. Post-Processing

• Mastercam menghasilkan kode-G (G-code), yaitu bahasa pemrograman yang dimengerti oleh mesin CNC. Proses post-processing ini mengkonversi toolpath universal menjadi kode-G yang disesuaikan dengan jenis, merek, dan model kontrol mesin CNC tertentu.

2. Manfaat Penggunaan Mastercam

Penggunaan Mastercam dalam pemrograman CNC memberikan sejumlah manfaat signifikan, terutama dalam hal efisiensi, akurasi, dan fleksibilitas:

a. Akurasi dan Presisi Tinggi

• Mastercam mampu menghasilkan toolpath yang sangat tepat dan terhitung, memastikan komponen diproduksi sesuai dengan toleransi desain yang ketat, jauh lebih akurat daripada pemrograman manual.

b. Waktu Pemrograman Lebih Cepat

• Dengan antarmuka yang intuitif dan strategi pemesinan otomatis (seperti Dynamic Milling), Mastercam secara drastis mengurangi waktu yang diperlukan untuk membuat program CNC, terutama untuk geometri yang kompleks.

c. Reduksi Kesalahan Manusia (Human Error)

• Fitur simulasi dan verifikasi yang canggih membantu mengidentifikasi potensi kesalahan program, tabrakan, atau pemotongan yang salah di lingkungan virtual, sehingga mengurangi risiko kerusakan pada benda kerja, pahat, atau mesin CNC yang mahal.

d. Efisiensi Penggunaan Mesin dan Material

• Strategi toolpath yang dioptimalkan, seperti High Efficiency Milling (HEM), memaksimalkan pembuangan material dengan aman dan cepat, mengurangi waktu siklus (cycle time), memperpanjang umur pahat, dan meminimalkan pemborosan material.

e. Fleksibilitas untuk Pemesinan Kompleks

• Mastercam memiliki dukungan kuat untuk pemesinan multi-sumbu (4-Axis dan 5-Axis) serta proses Mill-Turn (menggabungkan milling dan turning), memungkinkan pembuatan komponen dengan bentuk yang sangat rumit.

1. Format File Output Utama

Output akhir yang dihasilkan oleh proses Post-Processor pada perangkat lunak CAM (seperti Mastercam, SolidCAM, Fusion 360, dll.) adalah file teks biasa yang berisi G-code dan M-code. File ini memiliki beberapa ekstensi yang umum digunakan:

• Numerical Control (.NC) : Ekstensi yang paling umum dan standar untuk program CNC. 

• Tape (.TAP) : Digunakan oleh beberapa sistem kontrol mesin, merujuk pada era paper tape. 

• ISO Code (.ISO) : Digunakan untuk standar pemrograman ISO/EIA. 

• CNC Program (.CNC) : Ekstensi generik untuk program mesin CNC. 

• Main Program File (.MPF) : Digunakan oleh beberapa kontrol, seperti Siemens Sinumerik. 

• Heidenhain Program (.H atau .M) : Khusus untuk sistem kontrol Heidenhain. 

2. Isi Utama File Output

File output CAM pada dasarnya adalah daftar instruksi langkah demi langkah yang terdiri dari G-code dan M-code.

a. G-Code (Geometrical Code)

• • Fungsi mengontrol pergerakan geometris pahat dan koordinat pemesinan.

  • G00 Gerakan Cepat (Rapid Traverse) G00 X100 Y50 Z5 

  • G01 Gerakan Pemakanan Linear (Linear Interpolation) G01 X10 F200 

  • G02/G03 Gerakan Pemakanan Melingkar (Circular Interpolation) G02 X50 Y20 R5 

b. M-Code (Miscellaneous Code)

• • Fungsi: Mengontrol fungsi-fungsi pendukung mesin yang non-geometris.

  • M03 Menghidupkan Spindle (putar searah jarum jam) M03 S3000 

  • M06 Pergantian Alat (Tool Change) M06 T02 

  • M08/M09 Menghidupkan/Mematikan Cairan Pendingin (Coolant) M08 

  • M30 Program Berakhir dan Reset (End of Program) M30 

1. Ekspor Program (Post Processing) dari Mastercam X4

Langkah ini mengubah toolpath (jalur pahat) yang Anda buat di Mastercam menjadi program kode yang dapat dibaca oleh mesin atau simulator CNC.

• Pilih Toolpath : Pastikan Anda telah menyelesaikan semua pengaturan toolpath (jalur pahat) dan melakukan simulasi (verify) untuk memastikan tidak ada kesalahan. Di Operation Manager, klik pada Toolpath Group atau pilih semua operasi yang ingin diekspor.

• Post Processing : Klik ikon G1 atau Post Selected Operations.

• Pilih Post Processor : Akan muncul kotak dialog. Pilih post processor yang sesuai dengan jenis mesin CNC (misalnya, Fanuc, Haas, Siemens) atau simulator yang akan Anda gunakan. Post processor ini yang menentukan format G-Code yang dihasilkan.

• Simpan File NC : Pastikan opsi untuk menyimpan NC File dicentang. Beri nama file program Anda (biasanya berupa angka atau gabungan angka dan huruf) dan simpan dengan ekstensi .NC atau .TXT.

• G-Code Dihasilkan : Mastercam akan memproses dan menampilkan file G-Code (kode NC) yang siap ditransfer.

2. Impor/Transfer Program ke Simulator/Mesin CNC

Setelah mendapatkan file G-Code (.NC atau .TXT), langkah selanjutnya adalah mentransfernya ke simulator atau mesin CNC.

a. Transfer ke Simulator CNC (misalnya, Swansoft SSCNC)

• Buka Simulator: Jalankan program simulator CNC Anda.

• Pilih Mesin: Pilih jenis mesin CNC dan kontrol (misalnya, Fanuc OiT) yang sesuai dengan post processor yang Anda gunakan di Mastercam.

• Impor Program: Di dalam menu simulator (biasanya di bagian Program atau File Management):

  • Pilih mode EDIT atau MEM pada panel kontrol mesin di simulator.

  • Gunakan fungsi Input, Open, atau Transfer untuk mencari dan memuat file G-Code (.NC) yang telah Anda simpan dari Mastercam.

  • Program akan muncul di layar editor program simulator.

• Verifikasi dan Jalankan: Lakukan simulasi ulang di simulator untuk memastikan program berjalan dengan benar sebelum ke mesin fisik.

b. Transfer ke Mesin CNC Fisik

Metode transfer bisa bervariasi tergantung jenis kontrol mesin, namun yang paling umum adalah:

• Melalui USB Flashdisk:

  • Salin file G-Code (.NC) ke flashdisk USB.

  • Masukkan flashdisk ke port USB pada panel mesin CNC.

  • Pada kontrol mesin, masuk ke mode EDIT atau MEM (tergantung operasi).

  • Akses menu Input/Output atau File Management (terkadang dengan menekan tombol OFFSET SETTING lalu ke tab yang relevan).

  • Pilih opsi untuk Copy atau Input dari perangkat eksternal (device/USB) ke memori mesin.

  • Pilih file G-Code Anda dan transfer.

• Melalui Kabel Jaringan (LAN) atau RS-232:

  • Jika mesin dan komputer terhubung langsung melalui jaringan atau kabel serial (RS-232), Anda memerlukan software transfer data (seperti FFFTP yang disebutkan pada hasil pencarian, atau software DNC) untuk mengirim data dari komputer ke mesin.

Catatan Penting:

• Penyesuaian G-Code: Terkadang, G-Code yang dihasilkan Mastercam perlu disesuaikan (dimodifikasi) sedikit secara manual (misalnya, menghapus atau mengubah beberapa baris kode awal/akhir, atau menyesuaikan kode pergantian tool Txx M6) agar benar-benar sesuai dengan format spesifik mesin CNC yang digunakan, terutama jika post processor default tidak 100% cocok.

Melakukan verifikasi dan menjalankan program hasil impor di simulator atau mesin CNC adalah langkah kritis untuk memastikan keamanan dan kualitas pemesinan. Berikut adalah panduan langkah demi langkah untuk memverifikasi dan menjalankan program G-Code (NC) yang diimpor dari Mastercam secara aman:

1. Verifikasi Program di Simulator CNC (Langkah Paling Aman)

Selalu lakukan simulasi penuh di simulator sebelum menjalankan di mesin fisik.

• Pemeriksaan Dasar Program :

  • Pastikan kode awal (Header) dan kode akhir (Footer) program sudah benar sesuai dengan standar mesin atau kontrol yang Anda gunakan (misalnya, adanya kode G28, M30).

  • Periksa kode Tool Call (Txx M6) dan pastikan nomor tool yang dipanggil sesuai dengan tool offset dan tool fisik yang terpasang di turret atau magazine mesin.

  • Verifikasi kecepatan spindel (S) dan kecepatan feed (F) sudah dalam batas aman dan sesuai dengan material serta tool yang digunakan.

• Memuat Program di Simulator :

  • Pilih kontrol mesin yang sesuai.

  • Masuk ke mode EDIT dan muat file G-Code yang telah diimpor.

• Simulasi Grafis (Plotting) :

  • Jalankan fitur simulasi grafis (Auto Simulation atau Backplot).

  • Amati jalur pahat (Toolpath) secara cermat:

    • Pastikan tidak ada tabrakan (collision) antara pahat, chuck, fixture, atau benda kerja.

    • Verifikasi bahwa toolpath pemakanan (cutting) sudah sesuai dengan geometri yang diinginkan.

    • Perhatikan gerakan cepat (Rapid Traverse - G0), pastikan tidak ada rapid yang terlalu dekat dengan stock (bahan) atau fixture.

2. Verifikasi dan Persiapan di Mesin CNC Fisik

Setelah program lolos simulasi, siapkan mesin fisik.

a. Persiapan Offset dan Tool

• Zero Point/Work Offset (G54, G55, dll.): Pastikan titik nol benda kerja (Work Offset) pada mesin sudah diatur dengan benar dan sesuai dengan titik nol yang Anda definisikan di Mastercam.

• Tool Offset: Masukkan atau verifikasi panjang pahat (Length Offset) dan jari-jari pahat (Radius/Wear Offset) untuk semua tool yang digunakan. Pastikan nomor tool pada program (Txx) sesuai dengan posisi tool fisik.

b. Langkah Verifikasi Awal (Dry Run / Single Block)

Ini adalah langkah paling penting untuk mencegah tabrakan.

• Mode Single Block (SBK) : Aktifkan mode Single Block. Ini membuat mesin berhenti setelah setiap baris G-Code dijalankan, memungkinkan Anda memverifikasi setiap langkah secara manual.

• Mode Dry Run (DRY) : Aktifkan mode Dry Run. Ini membuat mesin mengabaikan nilai feedrate (F) di program dan berjalan pada feedrate yang ditentukan di panel kontrol, yang biasanya lebih lambat.

• Z-Axis Offset (Air Cut) :

  • Jalankan program pada ketinggian aman di atas benda kerja (Air Cut).

  • Pada mesin milling, gunakan sekitar 50mm di atas permukaan benda kerja.

  • Pada mesin lathe, gunakan offset Z yang lebih besar.

  • Caranya, Anda bisa menambahkan sedikit pada Work Offset Z (misalnya G54 Z = 50.0) atau menggunakan tombol POSITION untuk mengamati nilai Z saat tool mendekat.

• Jalankan Baris Pertama :

  • Pilih mode AUTO atau MEM.

  • Tekan CYCLE START.

  • Dengan Single Block aktif, verifikasi baris demi baris, terutama kode-kode penting seperti G90/G91, pemilihan tool (M6), G43 (kompensasi panjang), dan Rapid Traverse (G0).

3. Eksekusi Program Secara Aman (Memulai Pemotongan)

• Nonaktifkan Dry Run & Single Block : Setelah Air Cut berhasil tanpa tabrakan dan Anda yakin dengan jalur pahat di atas stock, nonaktifkan Dry Run dan Single Block.

• Sesuaikan Work Offset (Z) : Kembalikan Z Work Offset ke nilai yang benar (Z = 0) sehingga tool dapat mulai memotong material.

• Feed Override (Wajib) : Saat memulai pemotongan pertama:

  • Atur Feedrate Override ke nilai paling rendah, misalnya 0% hingga 25%.

  • Atur Spindle Override ke nilai paling rendah jika memungkinkan.

• Pemotongan Awal :

  • Tekan CYCLE START.

  • Selalu siapkan jari Anda pada tombol FEED HOLD dan EMERGENCY STOP.

  • Saat tool menyentuh material (terutama pada kedalaman pemotongan pertama), secara perlahan naikkan Feedrate Override hingga 100% jika pemotongan terlihat stabil dan aman.

Mengevaluasi kesesuaian hasil pemotongan (produk fisik) dengan data program CAM (Computer-AAided Manufacturing) merupakan langkah kritis dalam proses manufaktur CNC (Computer Numerical Control). Tujuannya adalah untuk memastikan bahwa komponen yang diproduksi memenuhi spesifikasi desain dan toleransi yang telah ditetapkan.

Berikut adalah langkah-langkah dan aspek utama dalam evaluasi tersebut:

1. Metode Evaluasi Kesesuaian

Proses evaluasi umumnya melibatkan perbandingan antara data desain (yang menjadi dasar program CAM) dengan hasil pengukuran dari benda kerja yang telah dipotong.

a. Pemeriksaan Dimensi dan Toleransi

Ini adalah pemeriksaan yang paling mendasar.

• Pengukuran: Menggunakan alat ukur presisi (seperti kaliper, mikrometer, CMM - Coordinate Measuring Machine, atau optical comparator) untuk mengukur dimensi-dimensi kunci produk jadi (panjang, lebar, diameter, kedalaman, dll.).

• Perbandingan: Hasil pengukuran ini kemudian dibandingkan secara langsung dengan nilai nominal yang tercantum dalam gambar teknik dan batas-batas toleransi yang diizinkan (misalnya, 0.05 mm).

• Tujuan: Memastikan bahwa produk berada dalam batas Toleransi Geometrik dan Dimensi (GD&T) yang telah ditentukan oleh desainer.

b. Pemeriksaan Geometri dan Bentuk

Untuk bentuk-bentuk kompleks atau kurva, evaluasi lebih mendalam diperlukan.

• Pemindaian 3D: Menggunakan alat pemindai 3D (3D scanner) untuk menangkap awan titik (point cloud) dari permukaan produk jadi.

• Analisis Deviasi: Data awan titik ini kemudian diimpor kembali ke perangkat lunak CAD/CAM dan dibandingkan dengan model CAD 3D nominal untuk menghasilkan peta warna deviasi (deviation map). Peta ini secara visual menyoroti area mana saja pada produk yang berada di luar toleransi atau menyimpang dari bentuk ideal.

• Tujuan: Memvalidasi bahwa kontur dan fitur kompleks telah dipotong sesuai dengan jalur pahat (toolpath) yang dihasilkan oleh program CAM.

c. Pemeriksaan Kualitas Permukaan

Kualitas akhir pemotongan memengaruhi fungsionalitas dan finishing produk.

• Kekasaran Permukaan (Surface Roughness): Menggunakan alat pengukur kekasaran (profilometer) untuk memverifikasi bahwa nilai $\text{Ra}$ (rata-rata kekasaran) atau parameter lainnya telah memenuhi persyaratan desain, yang sering kali dipengaruhi oleh parameter pemotongan dalam program CAM (kecepatan makan, putaran spindel).

• Visual: Memeriksa adanya cacat seperti goresan, bekas pahat (chatter marks), burr (gerinda), atau perubahan warna yang dapat mengindikasikan masalah pada strategi pemotongan CAM atau parameter mesin.

2. Hubungan dengan Data Program CAM

Kesesuaian hasil dievaluasi sebagai konsekuensi dari data yang dihasilkan CAM. Jika ada ketidaksesuaian, masalahnya mungkin terletak pada:

• Keakuratan Toolpath: Jalur pahat (G-code) yang dihasilkan oleh CAM mungkin tidak sepenuhnya mengoptimalkan pemotongan, menyebabkan kelebihan atau kekurangan material di area tertentu (terutama pada kurva atau kantong).

• Parameter Pemotongan (Cutting Parameters):

  • Kecepatan Makan (Feed Rate) atau Kecepatan Spindel (Spindle Speed) yang salah di program CAM dapat menyebabkan dimensi tidak akurat (misalnya, defleksi pahat) atau kualitas permukaan yang buruk.

• Post-Processor yang Tidak Sesuai: Program CAM menggunakan post-processor untuk menerjemahkan jalur pahat menjadi G-code spesifik untuk mesin CNC. Jika post-processor salah menginterpretasikan atau salah mengatur parameter, hasil pemotongan fisik akan menyimpang.

• Simulasi CAM: Idealnya, simulasi di CAM harus sangat sesuai dengan hasil fisik. Jika ada deviasi, ini menunjukkan ada faktor yang tidak diperhitungkan dalam simulasi (misalnya, kekakuan mesin, keausan pahat, atau setting mesin yang salah).

Buatkan Program CNC menggunakan Mastercam X4 dengan data pemesinan sebagai berikut:

• Material : Almunium

• Tool : Flat Endmill  Diameter 20mm

• Kecepatan Makan (F) : Kasar (Rough)

PENUGASAN 1 

Buatkan Program CNC menggunakan Mastercam X4 dengan data pemesinan sebagai berikut:

• Material : Almunium

• Tool : Flat Endmill  Diameter 20mm

• Kecepatan Makan (F) : Kasar (Rough)

PENUGASAN 2

Buatkan Program CNC menggunakan Mastercam X4 dengan data pemesinan sebagai berikut:

• Material : Almunium

• Tool : Flat Endmill  diameter 10mm

• Kecepatan Makan (F) : Halus (Finishing)