## Rancang bangun alat
cutting wire dengan kontrol CNC untuk meningkatkan tingkat presisi dan efisiensi bahan baku menggunakan software max 3
Sigit Widiyanto 1 , Alfian Ady Saputra 2 , Gun Gun Wiguna 1 , Pungkas Prayitno 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Duta Bangsa Jl. Kalibaru Timur, RT.010/RW.002, Jakasampurna, Kecamatan Medan Satria, Kota Bekasi, Jawa Barat 17145
2 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang PSDKU Serang Jl. Raya Jakarta, KM. 5, No.6, Kalodran, Kec. Walantaka, Kota Serang, Banten 42183 Email korespondensi: alfianadys@gmail.com

## Abstrak
Mesin CNC merupakan pengembangan dari mesin perkakas konvensional, di mana perubahan kontrol dari manual  berganti  menjadi  otomatis  dengan  mengikuti  program  yang  telah  dibuat.  Terdapat  banyak  jenis  alat untuk  melakukan  pemotongan  kawat,  bahkan  terdapat  yang  masih  menggunakan  alat  sederhana  dan  dengan dioperasikan  secara  manual.  Adapun  yang  akan  dibahas  dalam  kajian  ini  adalah  metode  dengan  beberapa tahap,  antara  lain  mencari  gaya  potong,  diameter  bahan,  diameter  silinder  pneumatik  yang  akan  digunakan, daya  motor  yang  dibutuhkan,  tegangan  pada  kerangka,  dan  sambungan  pengelasan.  Dalam perancangan  ini, bahan yang akan diproses berupa kawat tembaga dengan tensile strength sebesar 200 N/mm 2 , gaya potong yang akan digunakan sebesar 402 N, dengan diameter silinder pneumatik sebesar 44 mm (digunakan sebesar 50 mm), daya  motor  yang  dipakai  sebesar  0,039  kW  atau  39  W  (daya  pada  motor  sebesar  48  W),  poros  yang  akan digunakan  memiliki  diameter  sebesar  6,3  mm,  dengan  sambungan  yang  akan  digunakan  berupa  ulir  tanam dengan type M4, dinyatakan aman karena Sf pada ulir yakni 6 (< 11,17), bahan rangka yang akan digunakan berupa besi SS400, dinyatakan aman karena pada kerangka (1) memiliki nilai 0,047 N/mm 2 (< 39,2 N/mm 2 ), dan untuk  kerangka  penampang  (2)  yakni  0,774  N/mm 2 (<  40,18  N/mm 2 ),  sambungan  menggunakan  pengelasan, dinyatakan aman karena pada kerangka (1) memiliki nilai 6,96 N/mm 2 (< 91,63 N/mm 2 ), dan pada pengelasan kerangka (2) yakni 0,0469 N/mm 2 (< 91,63 N/mm 2 ).
Kata kunci: gaya potong, diameter silinder, diameter poros, kerangka, sambungan.

## Abstract
The CNC machine is a development of a conventional machine tool, in which control changes from manual to automatic, by following a program that has been made. There are many types of tools for cutting wire, and some  even  still  use  simple  tools  and operate  manually.  What  will  be  discussed  in  this study  is  a  method  with several stages including finding the cutting  force, material  diameter, pneumatic cylinder diameter to be used, required motor power, tension in the frame and welding joints. In this design, the material to be processed is copper  wire  with  a  tensile  strength  of  200  NÚmm 2 ,  the  cutting  force  to  be  used  is  402  N,  with  a  pneumatic cylinder diameter of 44 mm (used is 50 mm size), the motor power used is 0.039 kW or 39 W (the power of the motor is 48 W), the shaft to be used is 6.3 mm in diameter, the connection to be used is in the form of a threaded thread with type M4 said to be safe because Sf on the thread is 6 (< 11.17), the frame material to be used is SS400 iron, it is said to be safe because on the pillar  frame (1) is 0.047 N)Úmm 2 (< 39.2 NÚmm 2 ), and for the sectional frame (2) is 0.774 NÚmm 2 (< 40.18 NÚmm 2 ), the connection using welding is said to be safe because in the frame (1) is 6.96 NÚmm 2 (< 91.63 NÚmm 2 ), and in frame welding (2) is 0.0469 NÚmm 2 (< 91.63 NÚmm 2 ).
Keywords: cutting force, cylinder diameter, shaft diameter, shell and connections.

## 1. Pendahuluan
Mesin potong merupakan salah satu mesin perkakas yang  digunakan  untuk  memotong  benda  kerja dengan  tujuan  dan  keinginan  tertentu  [1].  Kawat adalah benda yang terbuat dari logam yang panjang dan  lentur,  kawat  pun  bisa  dipakai  untuk  menjadi penghantar  listrik,  dan  mempunyai  banyak  bentuk dan  ukuran,  kawat  atau wire yang  digunakan  untuk menghantar  listrik  biasa  dibungkus  dengan  kulit yang terbuat dari karet yang biasa disebut kabel [2].
Mesin  pemotong  kawat  atau wire adalah  sebuah prototipe  yang  sangat  perlu  direncanakan,  karena mekanisme  ini  akan  menunjang  suatu  mesin  yang akan  dirancang  seperti  halnya  kekuatan  yang  akan diperlukan dalam pemotongan dan bahan yang akan dipakai dalam pisau pemotongnya, serta  mekanisme ini  berfungsi  untuk  menggerakan  atau  menjalankan mesin sesuai perintah yang telah dilaksanakan [3].
Mesin  potong merupakan keberlanjutan dari inovasi dalam  dunia  perkakas,  memberikan  kemampuan untuk  memotong  benda  kerja  dengan  presisi  dan efisiensi [5]. Dalam konteks ini, mesin potong kawat
menjadi  aspek  yang  sangat  relevan.  Kawat,  yang merupakan  produk  logam  yang  panjang  dan  lentur, memiliki  beragam  kegunaan,  termasuk  sebagai penghantar  listrik  dengan  menggunakan  kabel berlapis karet.
Mekanisme  mesin  pemotong  kawat  merupakan komponen krusial dalam desain dan kinerja mesin ini [6].  Prototipe  ini  memerlukan  perencanaan  yang cermat,  terutama  dalam  hal  kekuatan  yang diperlukan  untuk  pemotongan  dan  pemilihan  bahan untuk  pisau  pemotongnya.  Dengan  kata  lain,  mesin ini  bukan  sekadar  elemen  pendukung,  melainkan fondasi  utama  yang  menentukan  keberhasilan operasional mesin potong kawat [7-9].
Salah  satu  aspek  penting  dari  mekanisme  mesin potong  kawat  adalah  kemampuannya  untuk menggerakkan  dan  menjalankan  mesin  sesuai dengan  perintah  yang  telah  dijalankan.  Oleh  karena itu,  desain  dan  implementasi  mekanisme  ini  tidak hanya  mempertimbangkan  faktor  pemotongan  fisik, tetapi juga memastikan bahwa elemen penggeraknya dapat berfungsi secara optimal [10,11].
Dengan  demikian,  pemahaman  mendalam  tentang mekanisme  mesin  pemotong  kawat  menjadi  kunci dalam  merancang  mesin  perkakas  yang  tidak  hanya efisien  dalam  pemotongan  bahan,  tetapi  juga  andal dalam pengoperasiannya.

## 2. Metode
Adapun  alur  kajian  ini  dijelaskan  melalui  diagram alir seperti pada Gambar 1 di bawah ini.
Gambar 1 . Diagram alir penelitian.
Untuk  tahapan  pembuatan  alat cutting  wire, dijelaskan seperti Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2. Proses pembuatan alat.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Dari  data  yang  tersedia  pada  bahan  yang  akan dipotong,  pemotong  menggunakan  HSS  yang  akan disambungkan  ke  pneumatik,  maka  analisis  yang digunakan akan dihitung lebih lanjut.
Untuk  mengetahui  silinder  yang  diperlukan  yakni dengan  mencari  gaya  pemotong  yang  diperlukan terlebih  dahulu.  Gaya  pemotong  yang  diperlukan adalah dengan menggunakan diameter kawat dengan luas  penampang.  Diketahui  bahwa  diameter  kawat sebesar  1,6  mm  dan tensile  strength sebesar  200 N/mm 2 ,  maka  melalui  Persamaan  1  berikut, didapatkan gaya pemotong ( F ) sebesar 402 N.
𝑃 = (1)
Silinder pneumatic (sketsa  pada  Gambar  3) merupakan  pergerakan  bolak-balik  piston  secara linier  (gerakan  keluar-masuk),  yang  dihasilkan  oleh aktuator atau penggerak mekanik dengan menggunakan kekuatan udara yang bertekanan.
Gambar 3. Sketsa pneumatik.
Pengunaan silinder pneumatic pada mesin ini adalah untuk  penggerak  yang  akan  berfungsi  untuk melakukan  pemotongan,  dengan  adanya  tambahan pisau  potong  yang  telah  dipasangkan  pada  silinder pneumatic ini.
Dari  hasil  perhitungan  gaya  potong  ( F )  yang didapatkan  sebesar  402  N.  Tinjauan  untuk  diameter silinder ( P silinder ) adalah sebesar 8 kg/cm 2 .
Penentuan  daya  yang  dibutuhkan  pada  rancangan mesin  ini,  makan  akan  ditentukan  dengan  meninjau masa feed roll kawat dan koefisien gesek pada pulley (koefisien  gesek  antara  plastik  dan  baja  ringan), maka hasil yang didapatkan adalah sebesar 3,39 kg.
Torsi  ( T )  yang  bekerja  pada  motor steper yakni sebesar 74,58 kg.mm, didapatkan dengan Persamaan 2  berikut,  sedangkan  daya  ( Pd )  didapatkan  sebesar 0,0065 kW, dihasilkan melalui Persamaan 3 berikut.
𝑇 = 𝐹 × 𝑙 (2) 𝑃𝑑 = . (3)

## Kerangka Penampang Silinder (1)
Penampang  (pada  Gambar  4)  ini  akan  digunakan untuk  menampang  silinder  sebagai  pemotong,  di mana  penampang  harus  mampu  menahan  suatu massa silinder dan gaya yang bekerja pada silinder.
Gambar 4 . Kerangka penampang silinder.
Dengan  massa  silinder  sebesar  3  kg  atau  29,4  N, serta  gaya  potong  yang  bekerja  adalah  sebesar  402 N.  Bahan  penampang  adalah  mengguanakan  bahan plat  baja  SS400  C,  dengan tensile  strength sebesar 40 kg/mm 2 .
Berdasarkan Tabel 1 berikut, dipilih safety factor ( Sf ) sebesar 10 karena penampang akan menerima beban kejut  pada  pemotong  silinder.  Persamaan  3  berikut ini  digunakan  untuk  menghitung tensile  strength bahan  yang  diizinkan,  sehingga  didapatkan  sebesar 39,2  N/mm 2 .  Gambar  5  berikut  menunjukkan  arah gaya yang terjadi pada penampang.
Tabel 1. Faktor keamanan untuk kerangka.
Jenis Beban Sf (S afety Factor ) Beban Tetap 4 Beban Berubah 6 Beban Kejut 10 𝜎 = (3)
Gambar 5 . Gaya yang terjadi pada penampang.

## Kerangka Utama (2)
Beban yang didapat pada masa silinder, daya potong, serta massa pada penampang silinder (1 kg), dengan bahan dari SS400 C, dengan tensile strength sebesar 40  kg/mm 2 .  Persamaan  3  digunakan  untuk menentukan tensile  strength bahan  yang  diizinkan, sehingga didapatkan sebesar 39,2 N/mm 2 . Gambar 6 berikut  menunjukkan  arah  gaya  pada  kerangka utama,  sedangkan  Gambar  7  menunjukkan  desain mesin cutting wire .
Gambar 6. Arah gaya pada kerangka utama.
Gambar 7. Desain mesin cutting wire.

## Uji Coba Mesin
Setelah  melakukan  perancangan  mesin  sesuai spesifikasi  yang  telah  didapat  dan  dilakukan perakitan  mesin  di  sisi mechanical dan electrical . Percobaan  dilakukan  untuk  mengetahui output pada mesin.  Tabel  2  berikut  menunjukkan  hasil  yang didapatkan.
Tabel 2. Data hasil pengujian mesin.
Maka untuk melakukan pemotongan dengan panjang ±50  mm  adalah  dengan  waktu  10  detik,  dengan spesifikasi  ±0,3  mm,  maka  dapat  disimpulkan sebesar ±5 mm/s.
Hal  ini  dikarenakan  faktor  putaran  motor menggunakan  kecepatan  100  rpm,  maka  untuk mendapatkan  hasil  pemotongan  yang  lebih  cepat, maka  harus  dilakukan  pengaturan  pada  saat  akan memulai  program  dengan  menambahkan  kecepatan putaran motor (rpm). Gambar 8 menunjukkan grafik hasil  pengujian,  sedangkan  Gambar  9  menunjukkan grafik nilai penyimpangan.
Gambar 8. Grafik hasil percobaan.
Gambar 9. Grafik nilai penyimpangan.
Hasil  percobaan  pada mesin  ini  dilakukan  sebanyak 8  kali  percobaan  dengan  panjang  yang  diinginkan sebesar 50 mm dan hasil penyimpangan sebesar ±0,3 mm.
No Panjang Sample ( mm ) Nilai Penyimpangan ( mm ) Waktu Proses ( detik ) 1 50,2 +0,2 10 2 50,3 +0,3 10 3 50,2 +0,2 10 4 50,2 +0,2 10 5 50,1 +0,1 10 6 50,3 +0,3 10 7 50,2 +0,2 10 8 50,1 +0,1 10
4. Kesimpulan
Simpulan  yang  dapat  diambil  dari  rancang  bangun alat cutting  wire ini  yakni  mesin  ini  nantinya  akan digunakan  sebagai  pembelajaran  cara  kerja  dan pemrograman CNC cutting wire. Mesin CNC cutting wire yang  dirancang  ini  untuk  proses  pemotongan wire lebih  aman.  Pada  perancangan  mesin  CNC cutting  wire ini,  saat  panarikan  bahan  akan dipengaruhi oleh kekuatan motor yang ditransmisikan  pada  poros  yang  disambungkan  oleh ulir  sebagai clamp. Dalam  perancangan  mesin  ini, telah  mengikuti  perkembangan  industri  4R (otomatisasi, komputerisasi, dan sebagainya).

## Daftar Pustaka
[1] Bahan  ajar  Sekolah  Tinggi  Teknologi  Duta Bangsa, Modul Material Teknik.
[2] Bima  Aksara,  1984,  “Teknik  Permesinan”,
Jakarta.
[3] David Gibbs, Thomas M.Crandell, Julianto dan Sigit  Haryoto,  1991,”Dasar-dasar  Teknik  Dan Pemrograman CNC”, Bandung..
[4] Islami,  F.  2013.  “Rancang  Bangun  Prototype Mesin  CNC.  Skripsi”.  Fakultas  Teknik Universitas Andalas, Padang..
[5] James  M.Gere,  Stephen  P.  Timoshenko,  1996.
“Mekanika Bahan”, Erlangga, Jakarta.
[6] Kurmi dan Gupta 2005. Machine Design . New Dehli : Eurasia Publishing House.
[7] Muhammad  Subhan,  Ari  Satmoko.,  2016. “Penentuan  Dimensi  Dan  Spesifikasi  Silinder Pneumatik  Untuk  Pergerakan  Tote  Iradiator Gamma Multiguna Batan”, Jakarta.
[8] Sularso,  Kiyokatsu  Suga,  1997,  “Dasar Perencanaan  Dan  Pemilihan  Elemen  Mesin”, Jakarta.
[9] Syamsudin.  R,  1997,  “Teknik  Bubut,  Puspa Swara”, Jakarta.
[10] Toha, Kamil. 2014. “Jenis Pahat Mesin Bubut”. http://kamiltoh4.blogspot.co.id/. (16 Maret 2018).
[11] Zainul,  Achmad  ,  Dadang  Rochman,  1999, “Elemen Mesin I”, Bandung..