## ANALISIS HASIL REKONDISI MESIN FRAIS ACIERA F3 TERHADAP PENGUJIAN GEOMETRIS, UJI JALAN DAN UJI GETARAN
Fajar Aswin 1 , M. Riva’i 2 , Dedy Firmansyah 3 , Akmarul Umam 4
1,2,3,4 Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Manufaktur Negeri Bangka Belitung Sungailiat, Bangka Belitung, Indonesia, 33211 Kawasan Industri Air Kantung, Sungailiat-Bangka, 33211 Tel: 0717-93586, Fax: 0717-93585, fajar@polman-babel.ac.id

## Abstract
The  recondition  of  the  Aciera  f3/07  milling  machine  has  been  done  to  restore  the  machine condition to be ready for use. The machine was damaged and caused the machine to be unable to operate and made electrical and mechanical components fail. The  feasibility of the machine is tested to see the achievement of the purpose of machine reconditioning. This paper aims to see the results of the geometric testing of the machine compared with the results of running test and the vibration measurement of the machine parts. This study uses an experimental method, where damage to the machine will be identified and  the  damage  will  be  immediately  carried  out  repairs  or  replacement  of  spare  parts.  Furthermore, machine performance was testing including machine geometry testing, vibration testing and running test in  accordance  with  ISO-1708  standards.  The  test  results  show  that  there  is  no  significant  difference between the results of the geometric precision testing of the machine on vibration testing and road testing. This can indicate that all three tests can be used as a reference in validating the results of machine repair, especially repairing irregularities in the geometric accuracy of the Aciera F3 milling machine.
Keywords: Machine  reconditioning,  milling  machines,  geometric  testing,  running  test,  vibration measurement

## Abstrak
Rekondisi mesin frais Aciera f3/07 telah dilakukan untuk mengembalikan kondisi mesin agar siap digunakan. Mesin tersebut mengalami kerusakan sehingga menyebabkan mesin tidak dapat dioperasikan dan menyebabkan komponen elektrik dan mekanik mengalami gagal. Kelayakan mesin diuji untuk melihat ketercapaian dari tujuan rekondisi mesin. Tulisan ini bertujuan untuk melihat hasil pengujian geometris mesin yang dibandingkan dengan hasil pengujian jalan dan pengujian getaran bagian mesin. Penelitian ini  menggunakan  metode  eksperimental,  dimana  kerusakan  mesin  yang  terjadi  akan  diidentifikasi kerusakannya  dan  langsung  dilakukan  perbaikan  atau  penggantian  suku  cadang.  kemudian  dilakukan pengujian  kinerja  mesin  diantaranya  pengujian  geometri mesin,  pengujian  vibrasi  dan  pengujian  jalan sesuai  dengan  standar  ISO-1708.  Hasil  pengujian  menunjukan  bahwa  tidak  ada  perbedaan  signifikan antara hasil pengujian ketelitian geometris mesin terhadap pengujian  getaran dan pengujian jalan. Hal ini dapat menunjukan bahwa ketiga pengujian dapat dijadikan sebagai acuan dalam memvalidasi hasil perbaikan mesin khususnya perbaikan penyimpangan ketelitian geometris mesin frais Aciera F3.
Kata kunci : rekondisi mesin, mesin frais, pengujian geometris, uji jalan, getaran

## 1.        PENDAHULUAN
Saat  ini  proses  produksi  selalu  dituntut  untuk  menghasilkan  produk  berkualitas  tinggi,  hal  ini tidak dapat dipisahkan dari beberapa faktor seperti, kondisi mesin yang digunakan untuk proses produksi. Mesin  frais  adalah  mesin  pemotong  logam  dengan  gerakan  utama  spindel  berputar  yang  banyak digunakan untuk proses produksi, mesin ini mampu melakukan banyak variasi bentuk kerja dibandingkan mesin lainnya, seperti permukaan lurus atau lekukan, celah, roda gigi, lubang, ekor burung, dan lainnya menggunakan berbagai bentuk alat pemotong. Karena mesin ini digunakan untuk membuat produk, maka keakuratan  produk  yang  dibuat  sangat  tergantung  pada  kondisi  ketelitian  geometris  mesin  tersebut. Beberapa faktor yang mempengaruhi ketelitian geometris mesin meliputi: akurasi permukaan referensi, akurasi gerak  linier,  akurasi gerak  spindel dan akurasi perpindahan bagian  – bagian mesin. Mesin frais yang telah digunakan untuk jangka waktu tertentu akan mengalami keausan pada berbagai komponen yang menyebabkan penyimpangan dari kondisi awal. Jumlah penyimpangan yang terjadi dapat dilihat dari
hasil uji ketelitian geometri. Untuk peralatan mesin yang telah mengalami rekondisi, data uji geometrik juga bisa digunakan sebagai ukuran keberhasilan upaya rekondisi. Untuk mengetahui ketelitian geometrik suatu  mesin,  perlu  dilakukan  pengujian  dengan  mengacu  pada  standar.  Pengembangan  prosedur pengujian  ini  dipelopori  oleh  G.  Schlesinger  dengan  membuat  standar  kelayakan  untuk  peralatan mesin[1].
Mesin frais Aciera f3 adalah salah satu jenis mesin frais yang digunakan di Laboratorium Mekanik Polman  Negeri  Bangka  Belitung  untuk  mendukung  proses  belajar  mengajar  untuk  mata  kuliah  praktik proses permesinan mengefrais. Dari beberapa mesin frais Aciera f3 yang ada, mesin frais no 07 mengalami kerusakan  yang  serius  sehingga  kondisi  mesin  tersebut  tidak  dapat  dipakai  untuk  praktik  mahasiswa. Berdasarkan  hal  tersebut  diatas,  telah  dilakukan  tindakan  perbaikan  untuk  mengembalikan  kondisi (rekondisi)  mesin  frais  Aciera  f3/07  yang  difokuskan  pada  masalah  :  perbaikan  sistem  kelistrikan, perbaikan  penyimpangan  geometris  dan  pengujian  kinerja  mesin  (putaran  spindle,  uji  jalan,  serta getaran).  Adapun  metode  pelaksanaan  yang  diterapkan  adalah  metode  observasi  dengan  melihat hubungan sebab akibat menggunakan analisa 5 (lima) mengapa untuk menyelesaikan permasalahan yang ditimbul  dari  hasil  pengumpulan  data  awal  yang  kemudian  dilanjutkan  dengan  proses  perencanaan perbaikan dan tindakan perbaikan. Artikel ini akan membahas analisa hasil perbaikan mesin frais Aciera F3 terhadap pengujian ketelitian geometris dan pengujian kinerja (putaran spindle, uji jalan pada benda kerja, serta pengujian getaran).

## 2. METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  yang  diterapkan  pada  artikel  ini  menggunakan  metode  penelitian eksperimental, dimana kerusakan mesin dianalisa berdasarkan penyimpangan geometris mesin terhadap parameter  ukuran,  posisi  dan  bentuk  masing  –  masing  komponen  mesin  terhadap  komponen  mesin lainnya  baik  secara  statis  maupun  dinamis.  Kemudian  tindakan  perbaikan  dilakukan  untuk mengembalikan kondisi geometris mesin sesuai standar toleransi yang diizinkan untuk masing – masing parameter berdasarkan standar ISO-1708 untuk mesin perkakas dengan kategori power medium. Gambar 2.1 menunjukan alur penelitian yang dilakukan untuk menguji hasil pengujian geometris yang kemudian dibandingkan dengan pengujian kinerja mesin berdasarkan standar getaran dan hasil uji jalan terhadap benda kerja.
Gambar 1. Alur Penelitian
3.     HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Pengujian Awal ketelitian geometris mesin
Sebelum ketelitian geometris mesin diperbaiki, kondisi awal geometris mesin ( initial condition) terlebih dahulu harus dilakukan pengukuran untuk kemudian dibandingkan dengan standar toleransi yang diizinkan sesuai dengan spesifikasi mesin (ISO-1708) [2]. Berdasarkan hasil pengukuran awal, kemudian dilakukan  tindakan  –  tindakan  perbaikan  termasuk  penyetelan  sesuai  kaidah  teknik  (Kalibrasi  mesin perkakas)  untuk  parameter  –  parameter  yang  terdapat  penyimpangan  ketelitian.  Analisa  kerusakan
dilakukan dengan metode 5- Why [3] untuk menentukan tindakan perbaikan yang paling efektif. Tabel 1 dan Tabel 2 menunjukan hasil pengukuran awal dan tindakan perbaikan yang dilakukan.
Tabel 1. Hasil Pengukuran Awal
Tabel 2. Tindakan Perbaikan terhadap penyimpangan
Berdasarkan  hasil  pengukuran  pada  Tabel  1,  dari  20  buah  parameter  pengujian  terdapat  10 parameter  yang  terjadi  penyimpangan  dan  harus  diperbaiki.  Dari  10  parameter  yang  mengalami
penyimpangan  kemudian  dilakukan  analisa  kerusakan  dengan  metode  5  Why  untuk  menentukan penyebab  kerusakan  dan  perbaikan  yang  seharusnya  dilakukan.  Hasil  analisa  kerusakan  dan  tindakan perbaikan dirangkum pada Tabel 2.

## 3.2 Rancangan Sistem Validasi Hasil Pengujian
Untuk  memvalidasi  hasil  akhir  pengujian  ketelitian  geometris  setelah  perbaikan  dilakukan pengujian  kinerja  mesin  berdasarkan  kondisi  getaran  spindle  utama  mesin  dan  pengujian  hasil  proses permesinan terhadap benda kerja.
Gambar 2. Alat Pengukur Getaran (VibroPort-41 Schenk)
Pada gambar 3.3 terlihat alat bantu pengujian kinerja berdasarkan getaran menggunakan unit pengukur getaran merek Schenk tipe VibroPort-41 [4] dengan spesifikasi sebagai berikut :
A. Processing  Unit  dan  Display,  sebagai  pemroses  signal  analog  dan  sumber  power  bagi tranduser B dan C yang kemudian menampilkan hasil pengukuran dalam satuan akselerasi m/s2 RMS ( Root Mean Square).
B. Sensor getaran tipe akselerometer PiezoElectric Resistive Capitance (PZT, AS-63)[5], dengan nilai sensitivitas 100mv/G yang mampu mengukur getaran dengan frekuensi Bandwidth 1- 60.000 Khz.
C. Sensor tranduser cahaya untuk mengukur kecepatan putaran (RPM) P-84 Optical Reference Sensor [6] .
D. Pemegang sensor tranduser cahaya
E. Adaptor power unit processing untuk memberikan tegangan yang dibutuhkan.
F. Magnet holder sebagai mounting device bagi sensor akselerometer agar dapat menempel erat pada bagian mesin yang diukur.
Sensor akselerometer akan ditempatkan pada bagian mesin yang paling dekat dengan komponen mesin  yang  berputar,  dalam  penelitian  ini  diletakkan  pada  bagian  kepala  spindle  (lebih  dekat  kepada poros  spindle)  pada  posisi  vertical  dan  horizontal.  Pengukuran  dilakukan  dengan  parameter  variasi putaran spindle dari 100 – 2000 RPM dengan 4 posisi pengukuran (mendekati kepala spindle dan elemen transmisi utama dari motor utama).
Pengujian kinerja kedua dilakukan dengan cara melakukan proses permesinan untuk memotong benda  kerja  pada  ketiga  sumbu  bergerak  mesin  (X,Y  dan  Z)  dan  membandingkan  hasil  pemotongan terhadap  gambar  ukuran  yang  diinginkan.  Hasil  pengujian  akan  ditampilkan  pada  bagian  artikel selanjutnya.

## 3.3 Hasil Pengujian
3.3.1 Hasil Pengujian Ketelitian Geometris
Uji ketelitian geometris bertujuan untuk mendapatkan nilai perubahan komponen – komponen utama mesin berkaitan dengan dimensi, bentuk, dan posisi terhadap komponen  – komponen lainnya . Adapun hasil pengujian ketelitian geometris setelah proses perbaikan dapat dilihat pada Tabel 3 berikut.
Tabel 3. Hasil pengujian ketelitian geometris Mesin Aciera F3 setelah diperbaiki
Berdasarkan Tabel 3, dapat dilihat bahwa setiap parameter pengujian telah masuk dalam toleransi yang diizinkan. Pengujian yang dilakukan adalah sebanyak tiga kali untuk memvalidasi hasil pengukuran.

## 3.3.2 Data Hasil Pengujian Getaran
Berikut ini hasil pengukuran getaran menggunakan VibroPort41 merek B&K dengan spesifikasi tranduser  accelerometer  AC60  tipe  piezocapasitive  resistive untuk  melihat  relevansi  hasil  pengujian ketelitian geometris mesin terhadap getaran yang ditimbulkan oleh komponen – komponen mesin sesuai dengan  standar  ISO-10816  tentang  pengujian vibration  severity untuk  mesin  yang  beroperasi  pada kecepatatan putaran 600 sampai 12.000 RPM.
Tabel 4. Hasil Pengujian Getaran Mesin Aciera F3
Pengukuran getaran difokuskan pada kepala tetap ( Head Stock) dimana spindle utama berada untuk  mendapatkan  hasil  pengukuran  yang  lebih  akurat  dan  elemen  transmisi  pemindah  putaran. Berdasarkan hasil pengujian getaran yang ditunjukan pada Tabel 4 diatas, diperoleh nilai getaran masih masuk  dalam  toleransi  ( satisfactory) untuk  kecepatan  putaran  dibawah  1200  RPM,  sedangkan  untuk kecepatan  putaran  diatas  1200  RPM  menunjukan  nilai  diatas  toleransi  yang  diizinkan  ( unsatisfactory), khususnya  untuk  pengukuran  posisi  horizontal.  Hal  yang  memungkinkan  untuk  mempengaruhi  hasil pengukuran  adalah  besar natural  frequency  ( frekuensi  pribadi)  spindle  berada  pada  range  kecepatan putaran 1200 – 2000 RPM sehingga akan mengakibatkan resonansi yang membuat getaran menjadi dua kali  lebih  besar.  Selain  itu,  kecenderungan  hasil  pengukuran  pada  posisi  horizontal  lebih  besar  adalah dikarenakan massa tranduser yang besar terpengaruh oleh gravitasi bumi sehingga  menyebabkan hasil pengukuran terdiri dari nilai akselerasi dinamis (dari spindle) dan akselerasi statis (gravitasi bumi).

## 3.3.3 Data Hasil Uji Jalan (Benda Kerja)
Pengujian pada benda kerja dilakukan untuk melihat relevansi kinerja dari mesin terhadap hasil pengujian ketelitian geometris mesin Aciera F3 setelah proses perbaikan. Tabel 5 dibawah menunjukan hasil  uji  jalan  mesin  dalam  melakukan  proses  permesinan  untuk  mengefrais  benda  kerja  dengan spesifikasi  material  baja  ST-37,  lebar  L  sebesar  30,48  mm,  lebar  D  sebesar  10,48  (melintang),  putaran spindle  700RPM  dan  variasi  kedalaman  pemotongan  sebesar  1,14  mm  dan  1,50  mm.  Gambar  3 menunjukan ukuran benda uji.
Gambar 3. Ukuran Benda Uji Tabel 5. Hasil Pengujian Benda Kerja
Dari hasil percobaan diatas dapat diketahui pergerakan eretan meja terhadap spindle utama (alat potong) pada sumbu X dan sumbu Y menunjukan tidak ada penyimpangan pergerakan sepanjang 10 mm dan  sesuai  dengan  skala  eretan  sebesar  0,02mm  (10,48mm).  Begitu  juga  dengan  pergerakan  sumbu Z kepala tetap terhadap kedudukan meja eretan tidak menunjukan penyimpangan sepanjang pemakanan kedalaman sebesar 1,50 mm dan sesuai dengan skala eretan sebesar 0,02mm (1,14mm).

## 4.  SIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisa dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Hasil pengujian getaran secara umum masih relevan terhadap Hasil pengujian ketelitian geometris. Tambahan, perlu dipertimbangkan nilai frekuensi pribadi spindle dan massa tranduser akselerometer untuk mengurangi pengaruh gravitasi pada posisi horizontal.
2. Hasil pengujian pada benda kerja menunjukan hasil perbaikan mesin Frais Aciera F3 sesuai dengan hasil akhir pengujian ketelitian geometrisnya .
3. Pengujian getaran dan pengujian jalan (Benda Kerja) dapat dijadikan acuan untuk menilai kelayakan ketelitian geometris mesin.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  G. Schlesinger, “Machine Tool Tests and Alignments,” Proc. Inst. Mech. Eng. , vol. 138, no. 01, pp. 59–119, 1938.
[2]  International Organization for Standardization, “Acceptance conditions for general purpose parallel lathes -- Testing of the accuracy.” International Organization for Standardization, pp. 1–13, 1983.
[3]  O. Serrat, “The Five Whys Technique,” in Knowledge Solutions , Springer, Singapore, 2017, pp. 307– 310.
[4]  B&K, “VIBROPORT 41 Documentation Tehnique,” Brüel & Kjær Vibro GmbH, D-64293 Darmstadt , 2002. .
[5]  V. Brüel & Kjaer, “AS - 063,” Brüel & Kjær Vibro GmbH , 2017. [Online]. Available: https://www.bkvibro.com/fileadmin/mediapool/Internet/Instructions/Sensors/Acceleration_senso rs/AS-xxx/Instruction_AS063de-en-fr.pdf.
[6]  B&K, “P-84 Optical Reference Sensor Documentation,” Brüel & Kjær Vibro GmbH , 2011.