## OTOMATISASI MESIN BUBUT KONVENSIONAL CELTIC 14 NBC MENGGUNAKAN KENDALI CNC GSK 928 TE II
Gustaman 1a
1 Magister Teknik Mesin Universitas Gunadarma
a Agustav2013@gmail.com

## Abstrak
Otomatisasi  mesin  bubut  konvensional  dapat  menghasilkan  produk  dengan hasil  kecepatan  dan  presisi  tinggi  sehingga  dapat  meningkatkan  kualitas produksi.  Kerusakan  yang  terjadi  pada  mesin  bubut  konvensional menimbulkan kendala yakni terhambatnya kegiatan belajar disebuah Sekolah Menengah Kejuruan (SMK). Tesis ini membahas 3 alternatif keputusan yakni :  memperbaiki  mesin  bubut  konvensional  yang  ada,  mengganti  mesin  bubut konvensional yang lama dengan mesin bubut yang baru, dan modifikasi  mesin bubut konvensional dengan menambah sistim kendali CNC pada mesin bubut konvensional  (Retrofit).  Pemilihan  alternatif  keputusan  ini  berdasarkan analisa  sistim  penunjang  keputusan  dengan  metode  Bayes  dan  metode perbandingan  eksponensial  (MPE).  Alternatif  yang  dipilih  adalah  retrofit. Retrofit  mesin  bubut  konvensional  menjadi  otomatis  dilakukan  dengan  cara memodifikasi cara kerja konvensional menjadi otomatis dengan menggunakan perangkat  kendali  CNC  GSK  928  TE  II.  Perangkat  Kendali  tersebut  terdiri dari  komponen-komponen  elektrik  seperti  CNC  Controller,  Servomotor  dan Drive untuk X dan Z axis, Spindle Encoder, serta komponen mekanik seperti Tool  Change  Automatic,  Ball  Screw  X  dan  Z  axis,  Box  Panel  Electrical. Dengan otomatisasi mesin bubut konvensional merek Celtic dengan CNC GSK 928  TE  II,  dapat  meningkatkan  kinerja  mesin,  baik  dalam  hal  efisiensi pengoperasian maupun tingkat ketelitian.
Kata  kunci :  Mesin  bubut  Celtic  14  NBC,  Kontrol  CNC  GSK  928  TE  II, Otomatisasi.

## CELTIC 14 NBC CONVENTIONAL LATHE AUTOMATIZATION USING CNC GSK 928 TE II CONTROL

## Abstract
Conventional lathe automatization can produce product with high speed and precision  so  that  improve  the  quality  of  production.  Damages  that  occur  in conventional  lathes  pose  a  constraint  i.e.  learning  activities  in  Vocational High School (SMK) becomes obstructed. The study discusses 3 alternatives of decision namely, repairing the conventional lathe, replacing the old lathe with a  new  one,  and  modifying  the  conventional  lathe  by  including  CNC controlling  system  to  the  conventional  lathe  (retrofit).  The  selection  of  the
alternatives  of  decision  is  based  on  decision  supporting  system  analysis employing  Bayes  method  and  Comparing  Exponential  Method  (CEM).  The alternative  chosen  is  retrofit.  The  retrofit  of  the  conventional  lathe  is automatically done by modifying the conventional  system to  be automatic by using CNC GSK 928 TE II controlling device. The controlling device contains of  electrical  components  such  as  CNC  Controller,  Drive  for  X  and  Z  Axis, Servomotor,  and  Spindle  Encoder,  also  mechanical  components  such  as Change  Automatic,  Ball  Screw  X  and  Z  axis,  Box  Panel  Electrical.  Celtic branded  conventional  lathe  automatization  with  CNC  GSK  928  TE  II  can improve  the  performa  of  the  lathe  in  aspects  of  operational  efficiency  and accuracy.
Keywords: Celtic  14  NBC  Lathe,  CNC  GSK  928  TE  II  Control, Automatizationi.

## PENDAHULUAN
Mesin bubut konvensional masih banyak  digunakan  di  Sekolah  Menengah Kejuruan  (SMK)  untuk  pengajaran  praktik dan  Industri  manufaktur.  Mesin  bubut konvensional  ini  sudah  dianggap  ketingga- lan  zaman  karena  mesin  bubut  yang  di- produksi  sekarang  sudah  dilengkapi  dengan teknologi  komputer  seperti  mesin  bubut CNC  ( Computer  Numerically  Control) dimana mesin bubut tersebut mengggunakan kendali Numerically Control (NC).
Mesin  bubut  konvensional  mengan- dalkan  ketrampilan  operatornya  sementara mesin  bubut  CNC  dioperasikan  dengan menggunakan  kendali  NC  dioperasikan dengan  otomatis  sehingga  dapat  membubut benda  kerja  dengan  ketepatan  ukuran  yang tinggi (precision) dan tingkat ketelitian yang tinggi ( accurate) [Panjaitan, 1987].
Kerusakan  yang  terjadi  pada  mesin- mesin  bubut  konvensional  memunculkan beberapa  alternatif,  analisa  alternatif  dari keputusan  yang akan diambil  membutuhkan sistim  penunjang  keputusan  untuk  mempe- roleh keputusan yang optimal.
Kerusakan ini memunculkan 3 alternatif yaitu:
1. Memperbaiki  mesin  bubut  konvensional yang ada.
2. Mengganti  mesin  bubut  konvensional yang  lama  dengan  mesin  bubut  yang baru.
3. Modifikasi    mesin  bubut  konvensional dengan  menambah  sistim  kendali  CNC pada mesin bubut konvensional (Retrofit).
Permasalahan  otomatisasi  mesin  bubut konvensional celtic 14 NBC dengan menggunakan  kendali  CNC  GSK  928  TE  II adalah :
1. Penentuan kriteria dan metode penilaian.
2. Bagaimana caranya mesin bubut konvensional  merek  Celtic  14  NBC dapat  dirubah  menjadi  mesin  bubut CNC,  sehingga  dapat  dioperasikan secara  otomatis  dengan  menggunakan kendali Numeric Control ?
3. Apakah  kendali  CNC  GSK  928  TE  II dapat digunakan di mesin bubut Celtic ?
4. Bagian apa saja pada mesin bubut yang harus dirubah ?
5. Apakah mesin bubut yang telah dirubah dengan  menggunakan  kendali  CNC GSK  928  TE  II,  kemampuannya  dapat meningkat  dan  menghasilkan  produk dengan  ketelitian  yang  tinggi  serta dapat digunakan untuk produksi masal?
Tujuan yang akan dicapai adalah :
1. Menentukan  keputusan  optimal  analisa 3 alternatif keputusan.
2. Terwujudnya  mesin  bubut  CNC  hasil otomatisasi  mesin  bubut  konvensional Celtic  14  NBC  dengan  menggunakan kendali CNC GSK 928 TE II.
3. Menguji mesin bubut otomatis.
Setelah diperoleh keputusan yang optimal  maka  perlu  ditindak  lanjuti  sesuai langkah-langkah  penelitian  yang  mengha- silkan target yang diinginkan.

## TINJAUAN PUSTAKA
Dalam  penerapan  sehari-hari  pengam- bilan keputusan sering menggunakan intuisi, padahal diketahui bahwa dengan intuisi hasil keputusan  banyak  mengalami  kekurangan atau  kurang  maksimal  sehingga  dikem- bangkan  sistematika  baru  yaitu  analisa keputusan [Marimin, 2013].
Terdapat  tiga  aspek  dalam  analisis keputusan  yaitu  kecerdasan,  persepsi  dan falsafah  yang  diperlukan  untuk  membuat model,  menentukan  nilai  kemungkinan, menetapkan nilai hasil dari yang diharapkan, dan  menjaga  preferensi  terhadap  waktu  dan resiko.  Jadi  untuk  sampai  kepada keputusan diperlukan  suatu  logika.  Pengambilan  kepu- tusan dapat melalui dua kerangka kerja yaitu pengambilan  keputusan  tanpa  mela-kukan percobaan  dan  pengambilan  kepu-tusan berdasarkan  suatu  percobaan.  Teknik  yang digunakan  untuk  analisis  alternatif  kepu- tusan  secara  konvensional  adalah  metode Bayes,  metode  Perbandingan  Ekspo-nensial (MPE),  dan  Composit  Performance  Index (CPI).

## Metode Bayes
Merupakan  teknik  yang  digunakan untuk  melakukan  analisis  dalam  pengam- bilan  keputusan  terbaik  dari  sejumlah  alter-
natif.  Persamaan  Bayes  yang  digunakan untuk  menghitung  nilai  setiap  alternatif disederhanakan menjadi :
Total Nilai i = ij (Krit j ) Metode Perbandingan

## Eksponensial (MPE)
Merupakan  salah  satu  metode  untuk menentukan urutan prioritas alternatif kepu- tusan  dengan  kriteria  jamak.Teknik  ini digunakan  sebagai  pembantu  bagi  individu pengambilan keputusan untuk menggunakan rancang bangun model yang telah terdefinisi dengan baik pada tahapan proses.
Formulasi  perhitungan  skor  untuk  setiap alternatif dalam metode perbandingan eksponensial adalah :
Total Nilai (TN i ) = ij ) TKK j

## Mesin Bubut Konvensional
Mesin bubut konvensional adalah mesin perkakas  atau  mesin  bubut  biasa  yang memproduksi  benda  benda  bentuk  silindris, mesin  dengan  gerak  utamanya  berputar  dan berfungsi  sebagai  pengubah  bentuk  dan ukuran  benda  dengan  cara  menyayat  benda dengan  pahat  penyayat.  Pokok  kerja  dari mesin  bubut  konvensional  dimana  benda kerja dalam keadaan berputar sedangkan alat penyayatnya bergerak mendatar atau melintang  secara  perlahan.  Benda  kerja tersebut  dipasang  pada  alat  penjepit  pada poros utama mesin bubut.  Perputaran mesin bubut  berasal  dari  sebuah  mesin  listrik, kemudian  dihubungkan  keporos  utama dengan  sabuk  ( V  belt), bila  motor  listrik berputar  maka  poros  utama  juga  berputar dan  membawa  benda  kerja  yg  dijepit  pada alat penjepit ikut berputar [Sarjono, 1997].
Gambar 1. Skema mesin bubut konvensional dan bagian-bagiannya.

## Mesin Bubut CNC
Secara  garis  besar  pengertian  mesin bubut  CNC  adalah  suatu  mesin  bubut  yang dikontrol  oleh  komputer  dengan  menggu- nakan  bahasa  numerik.  Bahasa  numerik adalah  perintah  gerakan  dalam  bentuk  kode angka  dan  huruf  yang  telah  distandarkan menurut  standar  DIN  66025  (standar Industri  Jerman)  dan  ISO  6983  (Standar
International).  NC  adalah  singkatan  dari Numerically Control , suatu sistem pengendali otomatis  yang  bekerjanya  menggunakan bahasa  numerik.  CNC  adalah  singkatan  dari Computer  Numerically  Control ,  suatu  sistem pengendali  otomatis  yang  bekerja  menggu- nakan  kode  huruf  dan  angka,  yang  didalam- nya terdapat sistem computer.
Gambar 2. Bagian Pengendali
Sistem  pengoperasian  CNC  menggunakan program  yang  dikontrol  langsung  oleh komputer.  Secara  umum  konstruksi  mesin perkakas  CNC  dan  sistem  kerjanya  adalah sinkronisasi  antara  komputer  dan  me- kaniknya  [Emrizal,  2007].  Bagian  pengen- dali seperti terlihat pada Gambar 2.
Perbandingan Mesin Bubut Konvensional dengan Mesin Bubut CNC :
Jika dibandingkan dengan mesin perka- kas  konvensional  yang  setaraf  dan  sejenis, mesin perkakas CNC lebih unggul baik dari segi ketelitian ( accurate) , ketepatan (precision) ,  fleksibilitas,  dan  kapasitas
pengend ali Tool Turret Tail Stock Ways chuck
produksi.  Sehingga  di  era  modern  seperti saat ini banyak industri mulai meninggalkan mesin-mesin  perkakas  konvensional  dan beralih menggunakan mesin-mesin perkakas CNC.

## METODE PENELITIAN

## Diagram Alir
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  langkah- langkah  yang  terdapat  dalam  flow chart seperti terlihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alir penelitian
Observasi Tahap awal adalah memastikan kelayakan  dari  mesin  bubut  konvensional yang  akan  dimodifikasi,  apakah  kondisinya masih  dapat  digunakan  secara  baik  dan dipastikan  apakah  mesin  dapat  dirubah dengan  menambah  komponen  otomatis. Kegiatan  ini  meliputi  pengumpulan  data
teknis  mesin  bubut  konvensional  Celtic  14 NBC, pengecekan fungsi dari bagian-bagian mesin bubut apakah masih berfungsi dengan baik,  dan  tingkat  ketilitiannya  masih memenuhi syarat batas toleransi ukuran.
Bentuk  mesin  bubut  konvensional Celtic 14 NBC dapat dilihat seperti  Gambar
4.
Gambar 4. Mesin bubut konvensional Celtic 14 NBC

## Pengumpulan data
Pengumpulan  data  dengan  mengelom- pokan komponen-komponen mekanik, kom- ponen-komponen  elektrik  yang  diperlukan dan  mempersiapkan  komponen  pendukung apa  saja  yang  dibutuhkan  serta  pengadaan peralatan yang harus dibeli.
Daftar komponen yang diperlukan: Komponen Elektrik 1. CNC Controller , GSK 928 TE II
2. Servomotor dan Drive untuk  X  axis, MIGE 90ST-M04025
3. Servomotor dan Drive untuk  Z  axis, MIGE 110ST-M06030
4. Spindle  Enc oder,  HEDSS  ISL5815- 007C-1200BZ3-5R
5. MPG (Manual Pulse Generator ), HEDSS ISM6045-002-100B-5-L
6. Inverter , ENC/EDS 1000-4T0055G
7. Limit Switch , Longjing 3VB-N
8. Contactor
9. Relay
10. Push Button 11. MCB
12. Power Supply

## Komponen Mekanik
1. Ball  Screw  Axis X  dan  Y,  HSK/SFU 1605-3, HSK/SFU 2510-4
2. Tool  Change  Automatic ,  Hongda  / LD4-0620-0610
3. Lubrication system , Haoli /SH-5
4. Under Water Coolant , Xili /DB-6

## Sistim Pengambilan Keputusan
Analisa  keputusan  menggunakan  teknik pengambilan  keputusan  dengan metode Bayes dan  menggunakan  metode  perban- dingan eksponensial (MPE),  analisa dengan 3 buah alternatif  pilihan yaitu apakah deng- an  membeli  mesin  baru,  apakah  mem- perbaiki  mesin  yang  ada,  atau  dengan merubah menjadi mesin CNC.

## Perencanaan
Tahap  perencanaan    kegiatan  modifikasi mesin bubut konvensional yaitu:
1. Merancang  bentuk  box  panel  kelistrikan dan  penempatan  pada  mesin  bubut konvensional.
2. Merancang  bentuk  box  panel  kontrol CNC dan penempatan pada mesin bubut konvensional.
3. Merancang  bentuk  dan  ukuran  dari komponen  pendukung  yang  dibutuhkan dalam  pemasangan  komponen  mekanik maupun  komponen  elektrik  pada  mesin bubut konvensional.
4. Pengadaan  komponen  mekanik  dan elektrik yang diperlukan.

## Pembuatan  peralatan pendukung
Untuk kegiatan modifikasi mesin bubut konvensional  menjadi  mesin  bubut  CNC memerlukan  peralatan  tambahan  baik  yang tergolong  komponen  mekanik  maupun komponen elektrik yang dapat dibeli dan ada juga  komponen  pendukung    yang  harus dibuat.
Komponen mekanik yang harus dibuat:
1. Box  Panel  Control dan Box  Panel Electrical
2. Dudukan Ball Screw
3. Dudukan Limit Switch
4. Mounting Set
5. Timing Pull ey dan Belt
6. Coupling

## Pembongkaran komponen
Kegiatan  pembongkaran    bagian  mesin bubut konvensional ini adalah bagian  mesin yang akan diganti antara lain :
1. Pembongkaran tool post .
2. Pembongkaran sumbu X .
3. Pembongkaran sumbu Z.
4. Pembongkaran gear box .
5. Pembongkaran Coolant System .

## Perakitan komponen
Setelah  dibongkar  bagian-bagian  yang  akan diganti  maka  dilanjutkan  dengan  kegiatan pemasangan  bagian-bagian    mekanik  dan elektrik  yaitu :
1. Perakitan sumbu X dengan menggunakan ball screw.
2. Perakitan sumbu Z dengan menggunakan ball screw.
3. Perakitan servomotor dan encoder
4. Perakitan coolant system .
5. Perakitan lubricant system .
6. Perakitan limit switch.
7. Perakitan tool post ( tool change ).
8. Pemasangan box panel elektrik dan box kontrol.
9. Perakitan system kelistrikan.

## Pengujian
Setelah  selesai  perakitan  maka  mesin bubut  ini  dilakukan  pengujian  dengan menggukan uji jalan:
1. Mengoperasikan  gerakan  sumbu  X, sumbu  Z,  fungsi Tool  Change dan sistim  pelumasan  serta  pendinginan dengan cara manual maupun otomatis.
2. Membubut  benda  kerja    ST  37  dengan cara  otomatis  sesuai  dengan  gambar kerja dan program GSK  928 TE II.

## PEMBAHASAN
Matriks  keputusan  untuk  memilih  satu dari  tiga  alternatif  diperlihatkan  pada  Tabel 1.
Tabel 1. Matriks Keputusan

## Formulasi Metode Bayes:
Nilai (Memperbaiki) = (3 x 0.2)+(4 x 0.2)+(3 x  0.2)+(3  x  0.2)+  (2  x  0.2)    =
0.6+0.8+0.6+0.6+0.4 = 3.0 Nilai  (Membeli)                  =  (3  x  0.2)+(4  x 0.2)+(2  x  0.2)+(3  x  0.2)+  (4  x  0.2)    = 0.6+0.8+0.4+0.6+0.8 = 3.2 Nilai  (Modifikasi)            =  (4  x  0.2)+(5  x 0.2)+(2  x  0.2)+(3  x  0.2)+  (5  x  0.2)    = 0.8+1.0+0.4+0.6+1.0 = 3.8
Dengan  mengunakan  perumusan  Bayes sehingga didapat alternatif  yang terurut dari yang terbaik adalah nilai modifikasi = 3.8
Formulasi Metode Perbandingan Eksponensial dengan nilai : Memperbaiki = (3^2)+(4^3)+(3^2)+(3^1)+(2^2) = 9+64+9+3+4= 89. Membeli  =  (3^2)+(4^3)+(2^2)+(3^1)+(4^2)
= 9+64+4+3+16 = 96.
Modifikasi = (4^2)+(5^3)+(2^2)+(3^1)+(5^2)=
16+125+4+3+25= 173.
Dengan  mengunakan  perumusan  MPE sehingga didapat alternatif  yang terurut dari yang terbaik adalah nilai modifikasi = 173.
Dari  hasil  analisa  keputusan  maka alternatif terbaik adalah memodifikasi mesin bubut  konvensional  dengan  menambah  sis- tim  kendali  CNC  pada  mesin  bubut konvensional.
Proses pembongkaran mesin bubut konvensional
Tahapan otomatisasi mesin bubut konvensional  Celtic  14  NBC  ini  dimulai dengan proses pembongkaran bagian-bagian mesin dengan urutan sebagai berikut:
Gambar 5. Bagian tool dan eretan atas mesin bubut
Gambar 6. Poros sumbu X yang sudah dilepas
Gambar 7. Poros ulir sumbu Z
Gambar 8. Pompa pendingin

## Proses pengadaan/pembuatan peratan pendukung
Berbagai komponen yang dibutuhkan diunjukkan melalui Tabel 2.
Tabel 2. Komponen
Dudukan poros bagian belakang sumbu X
Dudukan motor servo sumbu Z
Dudukan motor servo sumbu X Dudukan tengah sumbu Z Dudukan poros sumbu Z Dudukan encoder
Proses Pemasangan/perakitan peralatan mesin bubut
Berikut  ini  adalah  gambar-gambar  dari proses pemasangan/perakitan peralatan mesin bubut.
Gambar 10. Pemasangan dudukan motor servo sumbu X
Gambar 11. Pemasangan ball screw sumbu X
Gambar 12. Pemasangan motor servo sumbu X
Gambar 13. Pemasangan dudukan ball screw sumbu Z
Gambar 14. Pemasangan dudukan motor servo sumbu Z
Gambar 15. Pemasangan ball screw sumbu Z
Gambar 16. Pemasangan dudukan encoder
Gambar 17. Pemasangan dudukan limit swich
Gambar 18. Pemasangan dudukan tool post
Gambar 19. Box panel elektrik
Gambar 20. Box panel kontrol
Gambar 20. Komponen elektrik Gambar 21. Mesin bubut hasil otomatisasi Gambar 22. Proses membubut bertingkat
Gambar 2.3. Spesifikasi
NC PROGRAM GSK 928 TE II  KETERANGAN
N0000 T 11 tool pada posisi nomor 1 N0010 M3 M8 S400 Menghidupkan mesin, air pendingin N0020 G00 X24 Z5 Mendekatkan pahat ke benda kerja N0030 G90 X23.5 Z-40 F80 N0040 X22.75 N0050 X22 Perintah kerja Siklus membubut
N0060 X21.75
6 kali penyayatan N0070 X20.5 N0080 X20 N0090 G01 X20 Z5
Didekatkan ke diameter 20
N0100 G90 X19.5 Z-14 F80 N0110 X19 N0120 X18.25 N0130 X17.5 Perintah kerja Siklus membubut N0140 X16.75 9 kali penyayatan
N0150 X16
N0160 X15.25 N0170 X14.5 N0180 X14 N0190 G00 X80 Z70 Pahat dijauhkan dari benda N0200 M5 M9 Mematikan spindle dan air pendidingin N0210 M30 Mengakhiri program

## Tabel 2. Spesifikasi

## NO.  KOMPONEN  UKURAN  UKURAN YANG DICAPAI
1. Diameter 20 mm 20,05 mm 2. Panjang 40 mm 40,1 mm 3. Diameter 14 mm 14,05 mm 4. Panjang 14 mm 14,1 mm

## SIMPULAN
1. Dari  hasil  matrik  keputusan  metode bayes  dengan  3  alternatif  yang  dipilih yaitu  memperbaiki  mesin  dengan  nilai keputusan  3.0  dan  membeli  yang  baru dengan nilai keputusan 3.0 serta memo- difikasi  mesin  dengan  nilai  keputusan 3.8, maka alternatif terbaik dengan nilai 3.8 adalah memodifikasi mesin.
2. Menurut  metode  Perbandingan  Ekspo- nensial (MPE) dengan 3 alternatif  yang dipilih yaitu memperbaiki mesin dengan nilai keputusan 89 dan membeli yang  baru  dengan  nilai  keputusan  96 serta  memodifikasi  mesin  dengan  nilai 173,  maka  alternatif  terbaik  dengan nilai 173 adalah memodifikasi mesin.
3. Dalam  upaya  meningkatkan    kinerja mesin  bubut    konvensional  Celtic    14
NBC  berdasarkan  analisa  keputusan perlu dilakukan modifikasi mesin (retrofit)  yaitu  merubah  system  operasi manual   dengan system  operasi  kendali CNC GSK 928 TE II.
4. Secara  garis  besar  kegiatan  retrofit mesin  bubut  terdiri  dari  pembongkaran dan  pemasangan  bagian-bagian  mesin yaitu    tool  post,  sumbu  X  ,  sumbu  Z, Gear  box,  dan  system  coolent  serta pembutan  peralatan  pendukung  seperti pembuatan dudukan ball screw, dudukan motor servo, dudukan encoder, dan pembuatan box panel.
5. Setelah dilakukan uji jalan mesin bubut ini  dapat  dioperasikan  secara  otomatis sehingga  mesin  tersebut  dapat  diguna- kan  untuk  pembelajaran  mesin  bubut
CNC.

## DAFTAR PUSTAKA
[Emrizal , 2007]
Emrizal  MZ,  2007  : Teknologi  &  Industri ,  Yudistira, Jakarta.
[Marimin , 2013] Marimin Karsodimejo,  2013  : Teknik  dan Aplikasi  Pengambilan  Keputusan Kriteria Majemuk , Grassindo,
Jakarta.
[Panjaitan, 1987]
D.  Panjaitan,  Sisjono, dan Sugihartono, 1987 : Mesin Bubut
CNC , Proyek PPPGT Bandung.
[Sarjono , 1977]
Sarjono dan Wiganda, 1977  : Teknologi  Mekanik  1 , Depdikbud  Direktorat  Pendidikan Menengah Kejuruan, Jakarta.