MENGENAL KOMPONEN MESIN CNC

Membagun sebuah mesin CNC bukan lagi hal yang sulit, siapa saja mungkin sekali membuatnya. Perkembangan teknologi software belakangan ini ikut mengambil peranan penting dalam mempermudah sistem kontrol sebuah mesin cnc. CNC adalah kependekan dari Computer Numeric Control. Dari kata tersebut sudah terbesit di pemikiran kita bahwa mesin cnc adalah mesin yang dikendalikan oleh komputer. Software CNC yang berjalan dengan sistem operasi windows sudah banyak dijual dipasaran, sebagai contoh : mach3 dan usb cnc controller, begitupun dengan perangkat elektroniknya. Dengan demikian, yang perlu dilakukan hanya membuat strukstur rangka sesuai selera, merakit komponen elektroniknya, dan hubungkan ke sistem komputer. Berikut adalah skema diagram mesin CNC berbasis komputer dekstop,

Dalam artikel ini tidak akan kita bahas software dan perangkat elektroniknya secara detail, akan kita mulai dengan memperkenalkan beberapa komponen penting dari sebuah mesin CNC. Pemilihan komponen bergantung dari bahan benda kerja yang nantinya akan dikerjakan. Berikut adalah beberapa komponen untuk membuat mesin CNC.

>> MANIPULATOR

Manipulator adalah bagian dari mesin yang memiliki peranan mengubah gerakan dari aktuator menjadi gerakan yang bisa dimanfaatkan mesin. Pada umumnya mesin cnc, aktuator memiliki gerakan rotasi dan manipulator memiliki funsi mengubahnya menjadi gerakan translasi. Berikut adalah beberapa manipulator yang seringkali dipakai dalam mesin CNC.

1. BALLSCREW

Ballscrew adalah pengubah gerakan berputar motor menjadi gerakan translasi (manipulator gerak). Kefungsiannya sama dengan ulir daya. Pada ballscrew tidak boleh ada keterlambatan gerak balik atau biasa disebut dengan backlash, karena akan menyebabkan ketepatannya jadi berkurang. Bagian komponen pada ballscrew  terpisah menjadi 2, bagian yang berputar (ulir), dan bagian yg bergerak translasi seperti mur (biasa disebut nut ballscrew). Ballscrew memiliki pakem dalam desain dan pemasangan bersama bantalannya. Untuk pentunjuk desain ballscrew bisa didownload di file berikut ini (dokumen desain ballscrew).       

2. RASIO TIMING PULLEY DAN TIMING BELT   

Timing pulley juga bisa digunakan sebagai manipulator gerak dari putaran motor (contoh bisa dilihat pada gambar dibawah). Rasio timing pulley mereduksi kecepatan putaran motor dan menaikkan torsi putarnya, sehingga bisa didapatkan kekuatan untuk menarik atau menggerakkan struktur mesin. Besarnya kecepatan dan torsi bergantung dari perbandingan diameter pulley besar dan pulley kecilnya.

3. RACK DAN PINION GEAR

Rack dan pinion adalah sepasang roda gigi lurus dan gear yang digunakan untuk mengubah gerakan rotasi motor menjadi gerakan translasi mesin. Rack dan pinion cocok digunakan untuk mesin berukuran besar dan panjang. Untuk bisa bekerja dengan baik, rack dan pinion membutuhkan mekanisme khusus yang dapat mengakomodasi ketidak rataan permukaan rack gear. Berikut adalah link contoh mekanisme penggerak rack dan pinion klik disini. 

>> AKTUATOR

Aktuator adalah penggerak utama sebuah mesin. Motor stepper dan motor servo adalah actuator dari mesin CNC. Masing masing memiliki kelebihan dan kekurangan. Keuntungan menggunakan motor stepper adalah harganya yang relatif murah, tetapi kecepatan putarannya relatif lebih lambat. Dengan menggunakan motor servo biaya membuat CNC lebih tinggi, tapi kecepatan gerak motornya menjadi kelebihan utamanya. Banyak diantara proses pemesinan membutuhkan kecepatan yang rendah saja, karena itu opsi penggunaan motor stepper bisa menjadi pilihan primadona dalam merakit mesin CNC.

1. MOTOR STEPPER

Motor stepper adalah motor yang bekerja menggunakan step/pulsa listrik untuk berputar. Ketelitian motor stepper bergantung pada derajat langkah/step dari motor tersebut. Ada beberapa jenis motor stepper, salah satunya yang sering dipakai di MPI adalah tipe bipolar.

Ciri ciri motor stepper bipolar bisa dilihat dari jumlah kabel yang ada, biasanya berjumlah 4 atau 6 (*untuk 6 kabel terdapat warna kuning dan putih). Cara lain mengetahui motor bipolar adalah menggunakan multitester dengan mengukur hambatan/keterhubungan masing masing kabelnya, jika motor tersebut bipolar maka kabel kabelnya akan terkelompok menjadi 2 kutub yang berbeda.

2. MOTOR SERVO

Motor servo adalah sistem motor close loop, dengan menggunakan sensor posisi pada poros rotornya (*contoh sensor : optical encoder). Tipe servo memiliki banyak keunggulan dibanding stepper. Ketelitian dan kecepatan gerak motor servo lebih tinggi dibandingkan motor stepper. Motor servo bisa dibuat dari motor AC maupun motor DC. Pada perkembangan sekarang, motor servo tidak harus berasal dari fabrikasi merek terkenal, motor DC bekas juga bisa dibangun menjadi motor servo DC untuk keperluan CNC klik disini.

>> KOMPONEN ELEKTRONIK

1. BREAKOUTBOARD

Breakoutboard (BOB) adalah card elektronik yang berfungsi menghubungkan sinyal data dari dan ke-komputer dengan perangkat input maupun output. BOB merupakan komponen elektronik utama yang digunakan untuk merakit mesin cnc, meneruskan sinyal dari komputer menuju driver motor atau relay, serta menghubungkan sinyal input dr luar untuk bisa dibaca komputer. BOB ada yang menggunakan parallel PORT komputer DB25 maupun USB. Berikut adalah link BOB MPI yang menggunakan DB25 serta pemetaan alamat port pin-nya www.maxtronpersada.com/products/breakout-board-cnc/

2. DRIVER MOTOR

Driver motor berfungsi untuk menggerakkan motor. Jenis driver mengikuti jenis motor yang dikendalikannya, untuk motor stepper bipolar contoh drivernya adalah driver TB6600, sedangkan untuk motor DC servo contoh drivernya adalah Geckodrive 320X.

3. KOMPUTER

Komputer adalah “otak” atau pusat komputasi keseluruhan system. Mesin CNC modern bisa dirakit langsung dari dekstop komputer maupun PC Laptop rumahan. Sistem komunikasi bisa menggunakan parallel port DB25 maupun USB. Pengolahan data bahasa berupa GCODE dilakukan oleh komputer, setelah itu diteruskan melalui port parallel DB25 atau USB berupa perintah atau sinyal gerak untuk motor. Software cnc yang bisa digunakan ada bermacam macam, pada website ini kami merujuk pada software mach3 dengan platform OS Windows.

4. POWER SUPPLAY

Power suplay berfungsi menyediakan Catu Daya listrik yang dibutuhkan motor stepper maupun motor servo untuk bisa bergerak. Jenis dan tipenya bervariasi, pemilihan power suply bisa didasarkan pada konsumsi daya dari masing masing aktuator yang digunakan.

5. SENSOR/LIMIT SWITCH

Sensor juga dibutuhkan pada mesin cnc. Secara sederhana sensor yang digunakan adalah limit switch yang berfungsi sebagai pembatas gerakan dan setting titik nol dari mesin.

>> KOMPONEN MEKANIK

1. RAIL DAN BEARING BLOCK

Rail merupakan komponen penting dari sebuah mesin CNC. Akurasi dan ketepatan gerak juga sangat bergantung pada komponen ini. Rail berfungsi sebagai pemandu pergeseran mesin dalam satu axis gerak. Ada beberapa tipe rail yang bisa disesuaikan dengan kebutuhan beban dan harganya. Berikut ini contoh gambar rail dan bearing blocknya

2. FLEKSIBEL KOPLING

Flexible coupling digunakan sebagai penerus putaran as motor kepada balscrew. istilah flexible digunakan karena coupling tipe ini memang bersifat lentur dan bisa bengkok. Sifat flexibilitasnya dibutuhkan untuk mengkompensasi miss-alignment antara as motor dan ballscrew.