Membuat ukiran dengan mach3 dari gambar JPG/BMP

Mesin CNC yang beroperasi di bawah perintah software mach3 akan mampu mengkonversi gambar hitam putih menjadi G-code yang selanjutnya dapat digunakan untuk membuat ukiran pada media tertentu dengan bentuk yang sesuai dengan bentukan gambar yang dimasukan.
 Perbedaan gelap dan terang dari gambar yang dimasukan akan mempengaruhi kedalaman dari pemotongan benda kerja. untuk dapat mengkonversi gambar B&W menjadi program CNC maka kita harus memahami metode-metode pemotongan berikut.

• metode raster 

Raster adalah metode pemunculan citra dengan cara menggeser suatu titik ke kiri dan ke kanan. pada mesin CNC setiap pergeseran pada sumbu x , sumbu z akan menyesuaikan kedalaman pemakanan dengan gelap terang gambar yang diinput.

pergerakan spindle pada metode Raster

 Pada gambar diatas dapat dilihat pola pergerakan cutter yang disebut raster. selain bergerak mengikuti pola tersebut (bergerak terhadap sumbu X dan Y) cutter juga akan bergerak terhadap sumbu Z yang mana kedalamanya sesuai dengan intensitas gelap terang gambar yang dimasukan.

• Import gambar ke mach3.

Berikut ini adalah langkah-langkah mengimport gambar ke software mach3.

1. siapkan gambar dengan kontras gelap dan terang yang cukup tinggi. akan lebih baik jika sebelum diproses di mach3 gambar tersebut di edit dahulu menggunakan adobe photoshop atau corel agar kualitas kontras gambar bagus. 

   

   gambar sebaiknya diperbaiki kontrasnya

2. Setelah gambar memiliki kontras yang cukup baik, langkah selanjutnya adalah mempersiapkan software mach3. Buka software mach3. di bagian kanan atas klik File, pilih Import HPGL/JPG/BMP.    

   

   Buka File, pilih Import HPGL/JPG/BMP.

3. Setelah itu akan muncul dialog box seperti berikut.                                                                       
   
4.  Pilih JPG/BMP lalu akan muncul dialog box seperti berikut      
   
5. Pilih load image, lalu ambil gambar yang tadi sudah anda siapkan. setelah itu akan muncul dialog box "Cut Image size". isi sesuai dengan panjang dan lebar ukiran yang akan anda buat. setelah itu pilih metode Raster X/Y. Akan muncul dialog box yang menanyakan X step over dan Y step over. X step over adalah bergeseran terkecil pada sumbu X yang memungkinkan perubahan kedalaman pada sumbu Z. sedangkan Y step over adalah jarak perpindahan baris. Xstep over dan Y step over dapat diisi dengan metode coba-coba dahulu. Saran saya lebih bail X step over lebih kecil daripada Y step over semisal X step overnya 0.1mm, yang Y step overnya 0.5mm.
6. Pada bagian Depth diisi dengan kedalaman maksimum (bagian paling gelap dari gambar). Safe Z diisi dengan jarak aman ketika cutter tidak melakukan pemotongan. Invert ( White is down) artinya jika kita cek kotak tersebut maka bagian yang dipotong justru bagian yang putih, dan bagian yang timbul adalah yang hitam.
7. setelah itu klik Convert, lalu simpan file convert anda. setelah itu mach3 akan menggenerate toolpath.                                                                                                                                 
   
    Pada software mach3 akan muncul kode dalam G-code dan M-code, dan toolpath (tampilan 3D mach3) seperti pada bagian yang saya tandai dengan kotak berwarna merah diatas.                           
8. Buka program pada notepad dengan cara mengklik Edit G-Code.
   
9. Pada bagian paling atas, terdapat kode M3 yang merupakan instruksi untuk memutar spindle. Instruksi tersebut belum lengkap karena untuk memutar spindle harus ada informasi kecepatanya juga. selain itu informasi untuk feeding juga harus ada. Sebagai contoh saya mengisi S 2000 dan F250.
   
   Tapi jika anda menggunakan spindle yang pengaturan kecepatanya dari luar software mach3, cukup hanya menyeting feedingnya saja.Simpan kembali file anda.

•  Persiapan benda kerja dan pengerjaan.

1. Siapkan benda kerja yang sudah di facing (bagian atasnya rata)
2. Pasang pada meja mesin, pastikan terpasang dengan rata.
3. masuk ke menu MDI, lalu ketik perintah M3 S1000. Spindle akan berputar, lalu dengan menggunakan tombol jog, arahkan cutter ke titik nol benda kerja. sentuhkan ujung cutter pada titik nol benda kerja, lalu klik zero X,zero Y, Zero Z.
4. masuk ke menu program run. Ambil file G-code yang tadi di convert dengan load G-code. pada feed rate turunkan kecepatan feeding agar aman, lalu klik cycle start. naikan kembali feed rate secara bertahap sambil mengamati pergerakan cutter. siap-siap menekan emergency switch jika gerakan salah.
5. berikut video langkah-langkahnya:

 

                                                                 

Retrofit Mesin CNC EDU mill ver 2.0

Mesin Edumill ATMI

mesin CNC edumill merupakan mesin CNC buatan PT. ATMI Solo. Mesin tersebut merupakan mesin yang dirancang dan dibangun oleh anak anak bangsa ini. Menggunakan kontroler siemens 802 C buatan Jerman dan servo sistem yaskawa yang merupakan pelopor otomasi di jepang membuat mesin ini memiliki keandalan yang cukup baik meski harganya sedikit mahal.

Yaskawa-yaskawa-yaskawa-SEW movidrive

kebetulan di kantor tempat saya bekerja ada satu buah mesin CNC Edumill untuk media ajar mahasiswa. mesin ini mengalami masalah dikarenakan kontrolernya dilepas dan dijadikan training kit untuk latuhan praktek mahasiswa. akhirnya saya dan teman saya berinisiatif untuk meretrofit mesin tersebut menggunakan PC based CNC. dengan menggunakan PC based CNC maka saya dapat menghidupkan mesin ini tanpa mengeluarkan biaya sepeserpun. hal ini dikarenakan saya menggunakan PC kantor saya yang saya modifikasi sebagai kontrol CNC. lalu segala komponenelektronik dan mekanik yang diperlukan saya ambil dari gudang ( kanibal mesin Lain).

Spindle (cantik ya)

• Pembuatan Breakout Board.

Breakout board merupakan perangkat antarmuka antara mesin dengan komputer. Breakout board berperan memisah hubungan kelistrikan antara komputer dengan mesin namun tidak memutuskan komunikasi datanya. hal ini dibutuhkan agar jika suatu ketika mesin mengalami kerusakan yang berpotensi mengganggu kerja komputer  maka gangguan akan berhenti pada breakout board ini dan PC pun tidak mendapatkan gangguan yang mungkin dapat berakibat fatal.

untuk retrofit mesin Edumill ini saya merancang sendiri Breakout boardnya. Adapun yang dibutuhkan mesin adalah breakout board yang memiliki input sebanyak 5 dan output sebanyak 8 untuk motor aksis dan spindle. selain itu Breakout board yang saya buat dilengkapi dengan PWM yang berfungsi mengeluarkan tegangan DC analog, meskipun masukanya berupa sinyal PWM dari PC based CNC. langkah pertama pembuatan breakout board adalah membuat PCB. Saya menggunakan CNC PCB router untuk membuat jalur PCBnya. berikut ini gambar PCB yang saya buat.

PCB Untuk breakout board

Setelah PCB selesai dibuat, langkah selanjutnya adalah membuat Box untuk Breakout board. lagi lagi harus melakukan machining dengan mesin CNC. Kali ini untuk membuat lubang tempat konektor DB 25. Machining dilakukan di mesin CNC M70 .

PCB dan BOX sebelum soldering

 PCB dan box telah sesuai ukuranya, sekarang saatnya memasang komponen yang belum terpasang.

komponen terpasang

pengkabelan

Breakout board jadi

 setelah jadi, Breakout board lalu dipasang pada mesin. kemudian dilakukan pengujian pada bagian PWM nya. pengujian dilakukan dengan menggunakan osiloskop agar sinyal PWM dapat diamati.

pengujian PWM keluaran BOB

 dan berikut ini keluaran PWM sebelum masuk ke filter.

PWM ketika spindle diberi perintah 1000 RPM (S1000)

PWM ketika spindle diberi perintah 500 RPM (S500)

nah rangkaian PWM sudah berhasil mengeluarkan sinyal yang sesuai. langkah berikutnya adalah mengintegrasi sinyal PWM agar didapatkan tegangan DC konstan. Integrasi yang baik akan menghasilkan tegangan DC tanpa ripple. Tapi integrasi yang buruk akan menghasilkan riple seperti dibawah ini.

Filter PWM Yang kurang baik

•  melepas ATC (Automatic tool clamp)

mesin Edumill sudah dilengkapi dengan ATC, Namun dalam retrofit ini, ATC akan dilepas karena tidak difungsikan. ATC diepas Agar dapat disimpan di tempat yang lebih baik dan tidak mengganggu kerja mesin.berikut foto ATC yang dilepas. Setelah dilepas, katena berat maka saya taruh dulu diatas meja mesin aciera F5.

ATC dilepas. (mesin yg dibelakang cuma untuk meletakan)

pandangan samping

geneva cam

 sebenarnya proses retrofit mesin ini masih panjang. akan tetapi saya lanjutkan ceritanya lain waktu saja.

Retrofit mesin CNC dengan Mach 3 PC based CNC Controller ?

Mesin CNC merupakan hasil rekayasa teknologi mekanik, (machine tool ) digabungkan dengan teknologi elektronika dan informatika. Hasilnya adalah sebuah mesin yang mampu menentukan sendiri langkah-langkah pergerakan sesuai dengan program yang di-input oleh operator.

Dalam perkembanganya, terbukti bahwa bagian mekanik mesin CNC jauh lebih awet jika dibandingkan dengan bagian kelistrikanya. Rata-rata umur sebuah mikro prosesor antara 6 sampai 10 tahun, sedangkan umur bagian mekanik mesin bisa sampai 20-60 tahun tergantung penggunaan dan perawatan. Jika dilumasi dengan baik, dan mendapat beban kerja yang sesuai, maka umur pakai bagin mekanik akan lebih lama. Berbeda halnya dengan bagian kelistrikan mesin yang tidak memerlukan perawatan, dan beban kerja relatif sama, namun umur pakainya tetap lebih rendah daripada bagian mekanik.

Baik kerusakan mekanik maupun elektronik, tetaplah membuat mesin CNC tersebut menjadi tidak dapat digunakan. Oleh karena itu, beberapa orang kemudian memikirkan cara agar mesin CNC memiliki umur pakai yang lebih lama tidak hanya terbatas pada umur pakai mikriprosesor saja.

Retrofit merupakan usaha untuk mengganti bagian mesin yang rusak dengan komponen yang baru yang tersedia di pasaran. saat ini berbagai perisahaan elektronik seperti mitsubishi elektrik, siemens, Fanuc, GSK, dan masih banyak lagi perusahaan lain berlomba-lomba untuk menyediakan part elektrik pengganti untuk keperluan retrofiting mesin CNC. Akan tetapi harga yang ditawarkanpun juga tergolong mahal, antara 30 juta rupiah sampai dengan 100 juta rupiah.

Meskipun harganya yang tergolong mahal, namun produk ini sangat laku di indonesia. Jika kita melihat perkembangan mesin CNC di negara eropa dan amerika, retrofiting mesin CNC sudah beralih ke trend yang lain yaitu PC based CNC. Hal ini disebabkan selain karena biayanya yang jauh lebih murah daripada menggunakan kontrol dari pabrik, juga melihat umur pakai bagian mekanik mesin yang notabene merupakan mesin bekas sehingga umurnya lebih pendek.

Saya pribadi pernah beberapa kali meretrofit mesin dengan PC based CNC dan beberapa kali meretrofit mesin dengan kontrol dari pabrik. Dari sisi biaya, PC based CNC hanya membutuhkan biaya sekitar 30-40 juta sudah dapat mengendalikan mesin CNC dengan baik. sedangkan paket yang paling murah pernah saya pakai dengan kontrol dari tiongkok menghabiskan biaya sebesar 50 juta itupun baru biaya pengadaan komponenya.

Ada yang bilang bahwa PC based CNC hanyalah dipakai untuk mainan saja dan tidak layak untuk skala produksi. Pada kenyataanya industri kecil di eropa dan amerika banyak sekali yang menggunakan pc dengan sowtware seharga 2 juta rupiah. Mesin yang saya retrofit dengan PC based CNC saat ini juga masih berjalan dan digunakan untuk produksi (saya retrofit tahun 2011). Hal ini membuktikan bahwa dengan perhitungan yang tepat, pemilihan komponen serta seting yang benar, sebetulnya PC based CNC tidak kalah handal dengan control dari pabrik.

Justru beberapa pelaku industri malah ada yang mengambil langkah yang salah, karena telah memasang paket retrofit dari pabrik, namun tidak memperhitungkan umur pakai mekanik mesin. Alhasil giliran bagian mekanik yang rusak, malah kontrolernya masih sehat sempurna.

sekian semoga menginspirasi.