1

REKABENTUK / PEMBUATAN TERBANTU KOMPUTER

CAD/CAM

J4123POLITEKNIK SULTAN AZLAN

SHAH

SISTEM KAWALAN

2

PENGENALAN

• Terdapat 3 pengawal yang digunakan di dalam perkilangan berautomatik iaitu:

1. Kawalan Berangka (NC)2. Kawalan Berangka Berkomputer (CNC)3. Kawalan Berangka Terus (DNC)

3

KAWALAN BERANGKA (NC)

• Numerical Control (NC) merupakan pengautomatan boleh aturcara peringkat mesin, dengan kendalian perkakasan mesin yang dikawal oleh kod-kod suruhan tertentu (Kod G & M)

• Mula diperkenalkan pada 1952 di Massachusette Institute of Technology (MIT)

4

• Kelebihan kawalan berangka (NC):

1. Kadar pengeluaran kilang meningkat2. Ketepatan & kejituan pengeluaran produk

tinggi3. Mengurangkan kos di kawasan lot kerja4. Kecekapan kilang dapat ditingkatkan5. Masa pemesinan sesuatu produk dapat

dikurangkan

5

• Sistem NC terdiri daripada aturcara, pengawal dan perkakasan mesin

• Aturcara mengandungi kesemua maklumat yang diperlukan bagi menjalankan operasi ke atas benda kerja sebelum disimpan @ dihantar ke pengawal

• Pengawal berfungsi menyimpan maklumat aturcara dan mengawal serta menjalankan operasi secara automatik.

6

• Perkakasan mesin digunakan untuk membentuk benda kerja dengan menggunakan mesin seperti melarik, mengisar mengerudi dan sebagainya

• Mesin akan menjalankan operasi ke atas benda kerja dengan menukarkannya ke bentuk keluaran yang dikehendaki

7

ATURCARA PENGAWALPERKAKASAN

MESIN

SISTEM KAWALAN BERANGKA (NC)

8

• Mesin larik dan mesin kisar merupakan perkakasan mesin utama yang boleh dikawal secara berangka (NC)

• Selain itu mesin canai, mesin gerudi, mesin pemasangan rivet, mesin kimpalan bintik (spot welding) & mesin pemotongan plasma juga boleh dikawal secara berangka (NC)

PERKAKASAN MESIN

9

Kaedah pemasangan bagi operasi melarik bahan kerja pendek

BAHAN KERJA

TAILSTOCK

KOKOT

PLAT MUKA

TOOL HOLDER

CUTTING TOOL

10

CUK

BAHAN KERJA

PERKAKAS

Kaedah pemasangan bagi operasi melarik bahan kerja pendek

11

Kaedah pemasangan dan mata perkakas bagi operasi penggerudian, penggerekan, pelulasan dan penguliran

CUK

BAHAN KERJA

PENGGERUDI

TAILSTOCK

12

Kaedah mesin kisar mendatar

PENGUMPAR PEMOTONG

BAHAN KERJA

MEJA

13

• Di dalam perkakasan mesin terdapat mekanisme suapan (huluran) skru yang bertujuan untuk membolehkan alat pemotongan (tools) diletakkan pada kedudukan laluan pemotongan yang dikehendaki

• Contoh – mekanisme huluran skru dilekapkan pada meja mesin kisar membolehkan meja dilaraskan pada kedudukan yang sesuai untuk melakukan tindakan pemotongan

14

Rajah menunjukkan mekanisme huluran skru

PEMEGANG INSANI

SKRU HULURAN

15

Motor diigandingkan pada mekanisme huluran skru bagi kawalan berangka

MOTOR

16

ATURCARA NC

• Menggunakan pita tebuk sebagai bahantara ingatan yang digunakan dalam kawalan berangka (NC)

• Data disimpan dalam pita samada dalam kod ASCII atau EIA

• 2 kaedah digunakan untuk mengaturcara mesin NC – insani & terbantu komputer

17

• Aturcara insani digunakan bagi mengaturcara mesin 2 paksi & 3 paksi yang melibatkan operasi mudah

• Pengaturcara menghasilkan aturcara dengan dengan meneliti lukisan kejuruteraan dan menyediakan manuskrip yang ditulis dalam bahasa mesin NC

18

• Penyediaan manuskrip perlu menyatakan:

1. Operasi yang mesti dijalankan ke atas benda kerja

2. Jujukan operasi3. Koordinat untuk melaksanakan operasi4. Kadar suapan 5. Kelajuan pemotongan6. Fungsi tambahan – cth: penggunaan

bahan penyejuk (coolant)

19

• Manuskrip dikeluarkan dalam bentuk pita dengan menggunakan penebuk pita

• Penyediaan aturcara secara insani dan penebuk pita menjadi sesuatu yang membosankan sekiranya ia melibatkan sejumlah besar operasi yang hendak dilakukan

• Oleh itu bagi memudahkan kerja, aturcara terbantu komputer digunakan sehingga kini

20

PENGAWAL NC

• Pengawal mesin NC biasanya dikenali sebagai unit kawalan mesin (MCU) – machine control unit

• Terdapat 2 jenis MCU dalam sistem NC iaitu titik ke titik dan laluan berterusan (kontur)

• Titik ke titik digunakan bagi menentukan kedudukan dalam 2 dimensi

21

• Contoh penggunaan titik ke titik adalah:

Di dalam operasi menggerudi lubang. Sebelum menggerudi, MCU akan membolehkan perkakas mesin menentukan titik koordinat X dan Y. Setelah itu pengumpar di aturcara untuk bergerak dari 1 titik rujukan ke titik lain yang telah ditetapkan. Kemudian pengumpar diturunkan dan lubang digerudi. Selepas itu pengumpar ditarik balik dan digerakkan ke kedudukan berikutnya dan lubang digerudi.

22

Jarak X

Jarak Y

Dari kedudukan titik rujukan (0,0), mata alat gerudi akan digerakkan pada kedudukan lubang 1 (X1,Y1) dan lubang digerudi. Di ikuti lubang berikutnya

Lubang 1 Lubang 2 Lubang 3

3 3 3 3

4

(0,0)

(X1,Y1) (X2,Y2) (X3,Y3)

(3,4) (6,4) (9,4)

23

• Manakala laluan berterusan digunakan untuk penggunaan 2 dimensi dan 3 dimensi.

• Contoh penggunaan laluan berterusan ialah dalam operasi melarik dan mengisar. Perkakas pemotongan (tools) akan bersentuhan terus menerus dengan benda kerja ketika ia bergerak di antara titik koordinat. MCU pada ketika itu akan memastikan tools berada (terletak) di kedudukan koordinat yang tepat dan memberikan suatu laluan persis dari 1 titik ke titik lain.

24

25

26

27

• Di dalam sebuah sistem, pengawal adalah sebuah peranti yang mengaktifkan pergerakan dengan memberikan arahan untuk melakukan sesuatu.

• Contohnya : Menukar halaju dan kedudukan

• Terdapat 2 jenis sistem pengawal di dalam kawalan berangka iaitu sistem gelung terbuka dan gelung tertutup (suap balik)

28

• Sistem gelung terbuka adalah di mana satu signal (isyarat) dilepaskan daripada pengawal kepada motor (dalam satu arah sahaja). Tiada signal kembali dari motor ke pengawal.

• Stapper Motor merupakan satu contoh aplikasi sistem gelung terbuka yang paling baik. Satu isyarat dari pengawal ke motor akan mengubah putaran motor pada satu anjakan. Jika berlaku keadaan motor tidak bergerak (berfungsi) pengawal akan mengabaikannya.

29

GAMBARAJAH SISTEM GELUNG TERBUKA

30

Sistem NC gelung terbuka

31

• Sistem gelung tertutup – dikatakan sebagai jika terdapat signal (isyarat) dikembalikan dari motor ke pengawal. Sistem tersebut dikatakan mempunyai isyarat yang beroperasi dalam 2 arah.

• Sistem Kawalan Servo merupakan satu contoh terbaik dalam sistem gelung tertutup. Arahan dikeluarkan dari pengawal ke motor & terdapat isyarat balikan (Suapbalik) untuk mengawal & memberitahu pengawal apa yang telah berlaku.

32

GAMBARAJAH SISTEM GELUNG TERTUTUP

33

Sistem NC gelung tertutup

2 laluan suapbalik digunakan. Laluan pertama memberikan data kedudukan kepada pengawal. Manakala laluan kedua membekalkan maklumat halaju

34

• Kawalan servo merupakan sejenis pengawal gelung tertutup.

• Servo terdiri daripada beberapa peranti yang berfungsi untuk memberikan isyarat balikan (suapbalik)

• Contoh penggunaan sistem kawalan servo ialah penentuan kedudukan (positon), arah (direction) dan halaju (speed)

35

SISTEM KAWALAN SERVO

Rajah ini menunjukkan konsep bagaimana sistem kawalan servo berfungsi

36

Merujuk kepada rajah tersebut, operasi yang berlaku di dalam sistem kawalan servo ialah

1. Arahan & isyarat dihantar melalui pengawal servo

2. Pengawal servo akan meningkatkan & menurunkan kuasa keluaran pada tahap yang diperlukan

3. Apabila kuasa dibekalkan, motor akan mula berpusing dengan berubahnya kelajuan dan kedudukan

37

4. Ketika ini, beberapa peranti yang lain seperti takometer, resolver & pengesan (berfungsi sebagai penghantar isyarat balikkan) juga bergerak bersama

5. Isyarat masukkan ini memberitahu pengawal apa yang sedang dilakukan oleh motor. Samada motor menjalankan operasi seperti yang dikehendaki

6. Jika berlaku kekurangan pengawal, dengan sendirinya ia akan mengubah kuasa masukkan yang sesuai

38

Contoh untuk memahami sistem kawalan servo dengan lebih baik. Anggapkan isyarat masukkan memerlukan bindu berputar kepada 1000 rpm. Tetapi berlaku masalah yang mana, putaran hanya pada 900 rpm

1. Isyarat suap balik akan memberi maklumat kepada pengawal bahawa halaju bindu ialah 900 rpm

2. Pengawal seterusnya akan membuat bandingan dengan isyarat masukkan & mendapatkan nilai sisihan

39

3. Pengawal akan bertindak dengan meningkatkan nilai voltan kepada motor servo untuk mengurangkan sisihan sehingga bandingan kedua-dua isyarat adalah sifar

4. Servo terdiri daripada beberapa peranti yang mengawal sesuatu bebanan. Bebanan tersebut dapat dikawal dalam pelbagai aspek seperti kedudukan, arah & kelajuan

40

• Maka definisi sebenar sistem servo ialah :

SISTEM YANG TERDIRI DARIPADA BEBERAPA PERANTI YANG MENGAWAL KELAJUAN, ARAH &

KEDUDUKAN SESUATU BEBANAN

41

Kamu telah mengetahui bahawa NC merupakan

kawalan berangka. CNC pula gabungan kawalan berangka

dengan komputer. Jadi bagaimana pula dengan DNC?

42

DNC• Merupakan singkatan kata bagi Distributed

(Direct) Numerical Control

• DNC ialah sistem CNC yang dihubungkan melalui wayar / tanpa wayar secara terus ke mesin

• DNC boleh terdiri daripada 1 komputer ke 1 mesin. Atau 1 komputer ke beberapa mesin.

43

Menggunakan sebuah komputer pusat bagi mengawal beberapa mesin CNC secara berasingan

KOMPUTER PUSAT

MESIN CNC 1

MESIN CNC 4

MESIN CNC 5

MESIN CNC 3

MESIN CNC 2

44

• DNC membolehkan pengautomatan kilang berada pada tahap lebih tinggi. Seterusnya dapat mengurangkan pengawasan yang maksimum dalam memantau proses pengeluaran

• Dengan adanya komputer pusat penggunaan pita tebuk tidak diperlukan di dalam DNC. Aturcara boleh dimuatkan ke dalam ingatan pengawal bagi sesebuah mesin apabila diperlukan

45

• Terdapat 3 perbezaan utama:

1. Kata Singkatan

NC – Numerical ControlCNC – Computer Numerical ControlDNC – Distributed (direct) Numerical

Control

PERBEZAAN NC, CNC & DNC

46

2. Struktur Sistem

NC

PROGRAM SHEET

PITA TEBUK

MESIN CNC

CNC DNC

KOMPUTERKOMPUTER

CABEL / NETWORK

DISKET

MESIN CNC MESIN CNC

47

3. Fungsi Sistem

NC – Mengawal aturcara NC dan proses pemesinan. Berhubung dengan mesin melalui pita tebuk

CNC – Mengawal aturcara CNC dan proses pemesinan. Berhubung dengan mesin melalui disket

DNC – Mengawal aturcara dan proses pemesinan dengan berhubung melalui rangkaian kabel wayar @ tanpa wayar