EFEKTIFITAS KINERJA MESIN CNC 5 AXIS PORTABLE KARYA MAHASISWA TERHADAP MESIN MILLING KONVENSIONAL SKRIPSI Diajukan Sebagai Syarat Dalam Rangka Penyelesaian Studi Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin Oleh : M. TANTOWI ARIS MUNANDAR NPM. 6415500057 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS PANCASAKTI TEGAL 2020 i
PERSETUJUAN Disetujui oleh dosen pembimbing untuk dipertahankan dihadapkan Sidang Dewan Penguji Skripsi Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal NAMA PENULIS : M. TANTOWI ARIS MUNANDAR NPM : 6415500057 Tanggal : 2 Januari 2020 Pembimbing I Pembimbing II (Dr. Agus Wibowo., ST., MT.) NIPY. 126518101972 (Irfan Santosa., ST., MT.) NIPY. 124521611980 ii
HALAMAN PENGESAHAN Telah dipertahankan dihadapkan Sidang Dewan Penguji Skripsi Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal Pada hari : Tanggal : Ketua sidang Dr. Agus Wibowo., ST., MT . NIPY. 126518101972 (... ..... ) Anggota 1 Ir. Soebyakto., MT. NIPY. 1946321960 (... ..... ) Anggota 2 Ir. Tofik Hidayat., M.Eng. NIPY. 69519021969 (... ..... ) Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik (Dr. Agus Wibowo., ST., MT.) NIPY. 126518101972 iii
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul "Efektifitas Kinerja Mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional " ini beserta seluruh isinya adalah benar - benar karya saya sendiri, dan saya tidak akan melakukan penjiplakan atau pengutipan dengan cara - cara yang tidak sesuai dengan etika keilmuan yang berlaku dalam masyarakat keilmuan. Atas pernyataan ini saya siap menanggung resiko/sanksi yang dijatuhkan kepada saya apabila kemudian hari ada pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini. Tegal, Januari 2020 Yang membuat pernyataan M. Tantowi Aris Munandar NPM. 6415500057 iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN MOTTO 1. "Maka sesungguhnya bersama kesulitan pasti ada kemudahan. Maka apabila engkau telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap". (QS. Al - Insyirah : 6-8) 2. "Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalatmu sebagai penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar". (QS. Al - Baqarah : 153) 3. "Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuia kesanggupannya". (QS. Al - Baqarah : 286) 4. "Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah dilaksanakan/diperbuat". (Ali Bin Abi Thalib) 5. "Kemenangan yang seindah-indahnya dan sesukar-sukarnya yang boleh direbut oleh manusia ialah menundukan diri sendiri". (Ibu Kartini) 6. "Sukses adalah saat persiapan dan kesempatan bertemu". (Bobby Unser) 7. "Tiadanya keyakinanlah yang membuat orang takut menghadapi tantangan, dan saya percaya pada diri saya sendiri". (Muhammad Ali) 8. "Manusia dapat dihancurkan, Manusia dapat dimatikan, Tetapi manusia tidak dapat dikalahkan, Selama manusia itu masih setia pada hatinya sendiri" 9. "Olo Tanpo Rupo Yen Tumandhang Among Sedelok" 10. "Sepiro duwurmu ngudi kawruh, sepiro jeromu ngangsu ngilmu, sepiro akehe guru ngajimu tembe mburine mung arep ketemu marang sejatine awake dewe" v
PERSEMBAHAN Kupersembahkan Skripsi ini untuk : 1. Allah SWT yang telah memberikan nikmat dan islam. 2. Kedua orang tuaku, Bapak Muhammad Kamili dan Ibu Jumroh yang selalu mendo'akan dan memotivasi penulis dalam kondisi apapun. 3. Adik penulis. Juntanti Lusia Wati yang tak kunjung bosan memberi semangat. 4. Dosen pembimbing skripsi penulis. Dr. Agus Wibowo., ST., MT. dan Irfan Santosa., ST., MT. 5. Team CNC MAKER kelompok penulis. Akhmad Agung Riyadi, Akhmad Baharuddin Basit, Ryan Adi Wibowo, Surinto dan saya sendiri M. Tantowi Aris Munandar. 6. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin angkatan 2015 terutama kelas C Bidang Manufactur Of Engineering. 7. Temen-temen dari UKM Pencak Silat, terutama Dulur-dulur dari Devisi Persaudaraan Setia Hati Terate (PSHT) yang senantiana mensupport. 8. Mas Bi'in yang telah meminjamkan alat-alat bengkel serta memberikan masukan dalam proses pembuatan rangka mesin CNC ini. vi
PRAKATA Dengan memanjatkan puja dan puji syukur atas kehadirat Allah SWT, yang sudah memberikan kemudahan serta kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsinya yang berjudul "Efektifitas Kinerja Mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional". Penyusunan skripsi ini dimaksudkan untuk memenuhi satu syarat dalam rangka menyelesaikan Studi Strata 1 Program Studi Teknik Mesin. Dalam penyusunan dan penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Agus Wibowo., ST., MT. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal serta Dosen Pembimbing I. 2. Bapak Irfan Santosa., ST., MT. Selaku Dosen Pembimbing II. 3. Segenap Dosen Dan Staf Fakultas Teknik Unversitas Pancasakti Tegal. 4. Bapak dan Ibuku yang tak pernah lelah mendoakan dan memberi semangat. 5. Teman-Teman Manufaktur Angkatan 2015. 6. TIM CNC MAKER yang selalu kompak selama pembuatan mesin CNC ini. 7. Serta semua pihak yang telah membantu hingga laporan ini selesai, semoga mendapat balasan yang sesuai dari Allah SWT. Penulis telah mencoba membuat laporan ini sesempurna mungkin semampu kemampuan penulis, namun demikian mungkin ada kekurangan yang tidak terlihat oleh penulis untuk itu mohon masukan untuk kebaikan dan pemaaafanya. Harapan penulis, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Tegal, Januari 2020 M. Tantowi Aris Munandar NPM. 6415500057 vii
ABSTRAK M. TANTOWI ARIS MUNANDAR, 2019." Efektifitas Kinerja Mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional" laporan Skripsi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Pancasakti Tegal, 2019. Perkembangan teknologi komputer saat ini telah diaplikasikan kedalam alat- alat mesin perkakas diantaranya mesin bubut, mesin freis, mesin skrap, mesin bor. Hasil perpaduan teknologi komputer dan teknologi mekanik inilah yang selanjutnya dinamakan CNC (Computer Numerically Controlled). Mesin CNC lebih diunggulkan dari segi ketelitian (accurate), ketepatan (precision), fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Mesin CNC 5 axis ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan mesin konvensional ataupun mesin CNC 3 Axis yaitu keakurasian yang tinggi, kepresisian yang tinggi, waktu pengerjaan benda kerja yang singkat, mampu mengerjakan bentuk benda yang komplek dan mempunyai kemampuan menghasilkan produk secara massal. Pada penelitian ini, metode yang digunakan yaitu metode eksperimen, metode ini berfungsi untuk mengetahui efektifitas mesin Milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional terhadap perbandingan ukuran/dimensi, waktu, dan kehalusan visual benda kerja. Dari hasil perbandingan proses permesinan dengan material kayu jati menggunakan mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dengan pengerjaan menggunakan mesin Milling Konvensional terdapat selisih rata-rata dimensi desain sebesar 0,13 mm untuk mesin CNC 5 Axis dan 0,32 mm mesin Milling Konvensional, untuk waktu pengerjaan dibutuhkan waktu 143 menit untuk pengerjaan dengan menggunakan mesin CNC 5 Axis dan 269 menit untuk pengerjaan dengan mesin Milling Konvensional, dan dilihat dari kesamaan bentuk dapat dilihat pengerjaan mesin CNC 5 Axis lebih mendekati dengan desain benda kerja dibandingkan pengerjaan dengan menggunakan mesin Milling Konvensional, faktor itu dikarenakan mesin CNC 5 Axis dapat membuat radius (fillet), chamfer dan pengerjaan alur yang tepat sedangkan pada mesin Milling Konvensional tidak dapat membuat radius (fillet), chamfer dan terdapat alur yang salah pemakanan karena dikerjakan secara manual dan juga kurang presisi hasilnya sehingga hasilnya kurang sesuai dengan desain, dan terakhir untuk kehalusan benda kerja dapat dilihat secara visual dan menggunakan foto micro masing-masing permukaan yang dikerjakan. Kata kunci: Efektifitas Kinerja, Mesin CNC 5 Axis Portable, Mesin Milling Konvensional. viii
ABSTRACT M. TANTOWI ARIS MUNANDAR, 2019. "Effectiveness Of Portable 5 Axis CNC Machine Performance By Students Against Conventional Milling Machines" Thesis report of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Pancasakti University, Tegal, 2019. Current developments in computer technology have been applied to machine tool tools including lathes, freis machines, scrap machines, drilling machines. The result of this combination of computer technology and mechanical technology is hereinafter referred to as CNC (Computer Numerically Controlled). CNC machines are superior in terms of accuracy (accuracy), accuracy (precision), flexibility, and production capacity. This 5 axis CNC machine has several advantages compared to conventional machines or 3 Axis CNC machines namely high accuracy, high precision, short workpiece working time, able to work on complex object shapes and have the ability to mass produce products. In this study, the method used is the experimental method, this method serves to determine the effectiveness of the CNC 5 Axis Portable Milling Machine Performance By Students Against Conventional Milling Machines against the ratio of size / dimensions, time, and visual smoothness of the workpiece . From the comparison of machining processes with teak wood material using a 5 Axis Portable CNC Machine Performance By Students with workmanship using a Conventional Milling machine there is an average difference in design dimensions of 0.13 mm for a 5 Axis CNC machine and 0, 32 mm Conventional Milling machine, for the working time it takes 143 minutes to work using a 5 Axis CNC machine and 269 minutes for working with a Conventional Milling machine, and seen from the similarity in shape it can be seen that the CNC 5 Axis machining is closer to the workpiece design than workmanship using a conventional Milling machine, the factor is because the CNC 5 Axis machine can make a radius (fillet), chamfer and work on the right groove while in a conventional Milling machine cannot make a radius (fillet), chamfer and there is an incorrect groove feeding because it is done in a way manual and also tortoise the results are not in accordance with the design, and finally the fineness of the workpiece can be seen visually and using micro photos of each surface being worked on. Keywords: Performance Effectiveness, Portable 5 Axis CNC Machine, Conventional Milling Machine. ix
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ... i HALAMAN PERSETUJUAN ... ii HALAMAN PENGESAHAN ... iii HALAMAN PERNYATAAN ... iv MOTTO DAN PERSEMBAHAN ... v PRAKATA ... vii ABSTRAK ... viii ABSTRACT ... ix DAFTAR ISI ... x DAFTAR GAMBAR ... xiii DAFTAR TABEL ... xv DAFTAR GRAFIK ... xvi DAFTAR LAMPIRAN ... xvii BAB I PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang Masalah ... 1 B. Batasan Masalah ... 4 C. Rumusan Masalah ... 4 D. Tujuan Penelitian ... 5 E. Manfaat Penelitian ... 5 F. Sistematika Penulisan ... 5 BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA ... 8 A. Landasan Teori ... 8 1. Definisi Efektifitas ... 8 2. Mesin Milling CNC ... 9 3. Mesin Milling Konvensional ... 12 4. Parameter Permesinan ... 13 5. Permukaan ... 22 6. Kekasaran Permukaan ... 23 7. Permukaan Dan Profil ... 24 x
8. Parameter Kekasaran Permukaan ... 27 9. Penulisan Kekasaran Permukaan Pada Gambar Teknik ... 29 10. Alat Ukur Kekasaran Permukaan ... 30 B. Tinjauan Pustaka ... 33 BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 39 A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 39 B. Metodologi Penelitian ... 39 C. Cara Kerja Mesin ... 40 D. Alat dan Bahan Penelitian ... 40 E. Langkah - Langkah Penelitian ... 41 F. Design Engineering Detail (DED) ... 43 G. Flow Chart Penelitian ... 45 H. Tabel Perbandingan ... 46 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 49 A. Proses Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis ... 49 1. Gambar Benda Kerja ... 49 2. Proses CAM Pada HSM Inventor... 49 3. Proses Pengerjaan ... 60 B. Proses Pengerjaan Mesin Milling Konvensional ... 68 1. Gambar Benda Kerja ... 68 2. Pembuatan Sketsa Gambar ... 68 3. Perhitungan Koordinat ... 69 4. Proses Pengerjaan ... 70 5. Hasil Benda Kerja ... 71 C. Hasil Pengukuran ... 73 1. Dimensi Benda Kerja ... 73 2. Waktu Pengerjaan ... 75 3. Perhitungan Waktu ... 79 4. Bentuk Benda Kerja ... 82 5. Pengujian Kekasaran Permukaan ... 83 xi
6. Perhitungan Efektifitas Waktu CNC 5 Axis Portable ... 85 BAB V PENUTUP ... 87 A. Kesimpulan ... 87 B. Saran ... 88 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1. Mesin CNC Milling ... 10 Gambar 2. 2. Mesin Freis Konvensional ... 12 Gambar 2. 3. Ragum Biasa ... 16 Gambar 2. 4. Ragum Berputar ... 17 Gambar 2. 5. Ragum Universal... 17 Gambar 2. 6. Spindle Mesin ... 20 Gambar 2. 7. Panel Control ... 21 Gambar 2. 8. Bentuk Profil Kekasaran Permukaan ... 28 Gambar 2. 9. Tanda Pengerjaan Kekasaran Permukaan ... 29 Gambar 2. 10. Alat Surface Roughness Tester ... 31 Gambar 2. 11. Kamera DSLR ... 32 Gambar 2. 12. Lensa Micro DSLR ... 32 Gambar 3. 1. Desain Mesin CNC 5 Axis ... 43 Gambar 3. 2. Profil Bertingkat ... 44 Gambar 3. 3. Flowchart Penelitian ... 45 Gambar 4. 1. Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat ... 49 Gambar 4. 2. Fitur CAM HSM Inventor pada Software Autodesk Inventor ... 50 Gambar 4. 3. Pemilihan Titik Work Coordinate System (WCS) Pada HSM Inventor ... 51 Gambar 4. 4. Pengaturan Stock Setup Pada HSM Inventor ... 52 Gambar 4. 5. Toolpath Face pada HSM Inventor ... 53 Gambar 4. 6. Pemilihan Tool Endmill... 54 Gambar 4. 7. Tool Edite atau edit Pisau ... 54 Gambar 4. 8. Pengaturan Feed and Speed di HSM Inventor ... 55 Gambar 4. 9. Pemilihan Adaptive Selection Pada HSM Inventor ... 55 Gambar 4. 10. Pengaturan Depth Of Cut Pada HSM Inventor ... 56 Gambar 4. 11. Simulasi pada HSM Inventor ... 57 Gambar 4. 12. Info Simulasi pada HSM Inventor ... 57 Gambar 4. 13. Statistik Waktu Pengerjaan pada HSM Inventor ... 58 Gambar 4. 14. Post Process pada HSM Inventor ... 58 xiii
Gambar 4. 15. Menu Post Process HSM Inventor ... 59 Gambar 4. 16. NC-Code yang sudah di Post ... 60 Gambar 4. 17. Load NC-Code pada Software Mach3 ... 61 Gambar 4. 18. Open NC-Code pada Software Mach3 ... 61 Gambar 4. 19. Setting G28 Pada Mesin CNC ... 62 Gambar 4. 20. Titik Koordinat Mesin Pada Mechine Coordinate... 63 Gambar 4. 21. Menu Homming/limits Pada Software Mach3 ... 63 Gambar 4. 22. G28 Home Location Coordinate Pada Software Mach3 ... 63 Gambar 4. 23. Setting Zero Point Mesin CNC Pada Benda Kerja ... 64 Gambar 4. 24. Setting Zero Point Pada Software Mach3 ... 65 Gambar 4. 25. Pengaturan Rpm Pada Spindle ... 65 Gambar 4. 26. Proses Adaptive atau Roughing Mesin CNC Portable ... 66 Gambar 4. 27. Hasil Benda Kerja di Mesin CNC Portable ... 67 Gambar 4. 28. Waktu Proses Roughing Pada Mesin CNC Portable ... 67 Gambar 4. 29. Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat ... 68 Gambar 4. 30. Pembuatan Sketsa Gambar Sebelum Diproses ... 69 Gambar 4. 31. Proses Perhitungan Koordinat Pada Mesin Milling Konvensional ... 70 Gambar 4. 32. Proses Pengerjaan Produk Benda Kerja Pada Mesin Milling Konvensional ... 71 Gambar 4. 33. Hasil Proses Permesinan Mesin Milling Konvensional ... 72 Gambar 4. 34. Waktu Proses Roughing Pada Mesin Milling Konvensional... 72 Gambar 4. 35. Bentuk Hasil Pengerjaan Mesin Milling Konvensional ... 82 Gambar 4. 36. Visual Foto Micro benda kerja Mesin CNC 5 Axis ... 84 Gambar 4. 37. Visual Foto Micro benda kerja Mesin Milling Konvensional ... 84 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1. NC Addres ... 22 Tabel 2. 2. Ketidak Teraturan Suatu Profil ... 25 Tabel 2. 3. Kekasaran Permukaan ... 30 Tabel 3. 1. Lembar Perbandingan Dimensi Ukuran ... 46 Tabel 3. 2. Lembar Perbandingan Waktu mesin CNC 5 Axis ... 47 Tabel 3. 3. Lembar Perbandingan Waktu mesin Milling Konvensional ... 48 Tabel 4. 1. Pengukuran Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional ... 73 Tabel 4. 2. Kesuksesan Proses Chamfer dan Fillet Antara Mesin CNC 5 Axis dan Mesin Milling Konvensional... 74 Tabel 4. 3. Perhitungan Waktu Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis ... 79 Tabel 4. 4. Perhitungan Waktu Pengerjaan Mesin Milling Konvensional ... 80 xv
DAFTAR GRAFIK Grafik 4. 1. Selisih Perbandingan Dimensi Mesin CNC 5 Axis dan Mesin Milling Konvensional ... 74 Grafik 4. 2. Proses Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis ... 80 Grafik 4. 3. Proses Pengerjaan Mesin Milling Konvensional ... 81 Grafik 4. 4. Perbandingan Waktu Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional ... 81 xvi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat ... Lampiran 2. Hasil Produk Dari Mesin CNC Milling 5 Axis Portable dan Milling Konvensional ... Lampiran 3. Proses Pengukuran Hasil Produk Dari Mesin CNC 5 Axis Portable Dengan Jangka Sorong ... Lampiran 4. Proses Pengukuran Hasil Produk Dari Mesin Milling Konvensional Dengan Jangka Sorong ... Lampiran 5. Pengukuran Kecepatan Spindle Dengan Tacho Meter ... Lampiran 6. Mesin CNC 5 Axis Potable ... Lampiran 7. Komponen Mekanikal Mesin CNC 5 Axis Portable ... Lampiran 8. Proses Pemasangan Mata Pahat Pada Mesin CNC 5 Axis ... Lampiran 9. Proses Pemasangan Mata Pahat Pada Mesin Milling Konvensional ... Lampiran 10. Software Mach 3 Saat Proses Pembuatan Produk Pada Mesin CNC 5 Axis Portable ... Lampiran 11. Proses Pembuatan Produk Dengan Mesin CNC 5 Axis ... Lampiran 12. Proses Pembuatan Produk Dengan Mesin Milling Konvensional ... Lampiran 13. Hasil Perbandingan Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional ... Lampiran 14. Study Banding di Politeknik Manufaktur Bandung ... xvii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Kemajuan dalam bidang teknologi yang semakin berkembang merupakan aspek sebuah pengetahuan dan teknologi yang mengharuskan kalangan pendidikan tinggi untuk dapat meningkatkan pengetahuan dalam penguasaan teknologi terutama pada teknologi tepat guna. Teknologi tepat guna merupakan teknologi tepat sasaran yang dapat dimanfaatkan oleh masyarakat umum. Pemanfaatan teknologi pada masyarakat berdampak sangat luas. Dan berimbas pula pada industri-industri kecil dan menengah, khususnya yang masih menggunakan peralatan konvensional atau bahkan masih menggunakan peralatan tradisional dan manual. Perkembangan teknologi komputer saat ini telah mengalami kemajuan yang amat pesat. Dalam hal ini komputer telah diaplikasikan kedalam alat-alat mesin perkakas diantaranya mesin bubut, mesin freis, mesin skrap, mesin bor. Hasil perpaduan teknologi komputer dan teknologi mekanik inilah yang selanjutnya dinamakan CNC (Computer Numerically Controlled). Sistem pengoperasian CNC menggunakan program yang dikontrol langsung oleh komputer. Secara umum konstruksi mesin perkakas CNC dan system kerjanya adalah sinkronisasi antara Komputer mekaniknya. Jika di bandingkan dengan mesin perkakas konvensional yang setaraf dan sejenis, mesin perkakas CNC 1
lebih baik unggul dari segi ketelitian (accurate), ketepatan (precision), fleksibilitas, dan kapasitas produksi. Dibandingkan mesin CNC milling dengan mesin milling konvensional, mesin milling konvensional atau mesin perkakas biasanya mempunyai kelemahan seperti parameter - parameter yang harus digerakan seluruhnya secara manual selama pengerjaan, kepresisiannya kurang, tidak biasa mengerjakan alur yang rumit seperti pada mesin CNC. Mesin CNC (Computer Numeric Control) milling 3-axis digunakan pada industri untuk mengerjakan produk berbentuk komplek masih mempunyai keterbatasan dan waktu set-up yang masih mendominasi total waktu proses. Mesin CNC milling 3-axis menggerakkan alat iris (cutter) kedalam tiga arah ke benda kerja, namun tidak memberikan akses alat potong ke banyak ragam keistimewaan pada benda kerja sehingga dibutuhkan set-up lebih dari satu kali. Sulit digunakan dalam memproduksi bagian-bagian yang mempunyai bentuk geometri yang komplek karena tidak mempunyai kemampuan ekstra posisi. Mesin CNC milling 5-axis mempunyai posisi tool dalam tiga dimensi ruang/transalasi (X, Y, Z) dan dua pengontrolan orientasi/rotasi (A dan B). Manfaatnya adalah kemampuannya memposisikan alat potong dalam orientasi yang berubah-ubah, tetapi mesin 3-axis membutuhkan bentuk spesial cutter untuk memproduksi bentuk geometri yang sama, semakin banyak axis yang terdapat pada mesin tersebut maka akan semakin bagus pula proses machining nya dan semakin mahal pula harga mesin tersebut. Contohnya saja untuk mesin CNC milling 3 axis harganya berkisaran 2
3 150 juta-an, sedangkan untuk yang 5 axis bisa mencapai 400 juta-an. Mesin CNC 5 axis ini mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan mesin konvensional yaitu keakurasian yang tinggi, kepresisian yang tinggi, waktu pengerjaan benda kerja yang singkat, mampu mengerjakan bentuk benda yang komplek dan mempunyai kemampuan menghasilkan produk secara massal. Namun mesin CNC juga memiliki beberapa kekurangan yaitu memiliki harga yang mahal, biaya operasional, perawatan mesin CNC yang tinggi, serta dalam pengoperasiannya memerlukan Sumber Daya Manusia (SDM) yang mahir/menguasai dalam bidang tersebut. Oleh sebab itu kita akan melakukan pembuatan atau perakitan mesin CNC Milling 5 Axis Portable yang baru pertama kali dilakukan di lingkungan sekitar kita tanpa adanya campur tangan dari pihak asing. Dengan mengambil komponen-komponen dari dalam negeri dan dengan pengerjaan yang dilakukan secara manual berharap mampu bersaing dengan produk yang sudah ada misal mesin CNC pabrikan Cina. Penelitian ini juga merupakan pengembangan dari mesin CNC 3 Axis mini yang sebelumnya telah dibuat oleh mahasiswa Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal. Dari uraian diatas maka penulis bermaksud untuk melakukan penelitian tentang Efektifitas kinerja mesin cnc 5 axis portable karya mahasiswa terhadap mesin milling konvensional. Karena harapannya penulis sebagai pengenal model CNC Portable yang berbasis Microcontroller mach 3 pelaku usaha ataupun pada kalangan pendidikan akan lebih mengetahui keutamaan dari segi produktivitas, keunggulan maupun juga harga yang terjangkau.
4 B. Batasan Masalah Dalam penelitian ini agar lebih mengarah ke tujuan penelitian dengan membatasi pokok permasalahan sebagai berikut : 1. Proses pengerjaan bahan dengan menggunakan mesin milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa terhadap mesin Milling Konvensional. 2. Spesimen produk menggunakan material kayu jati dengan ukuran 80 x 80 mm untuk lebar dan tingginya 65 mm. 3. Pisau endmill menggunakan diameter 6 mm. 4. Parameter masing - masing proses permesinan dengan kecepatan spindle n = 5000 rpm, kecepatan pemakanan f = 250 mm/menit, kedalaman pemakanan (depth of cut) = 5 mm. 5. Produk yang akan dibuat alur bertingkat dengan Fillet R = 7 mm dan Chamfer = 2 mm. 6. Produk yang dibuat yaitu alur bertingkat, dikerjakan dengan menggunakan mesin milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dan mesin Milling Konvensional. C. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian diatas, maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut : Bagaimana efektifitas kinerja proses permesinan dengan menggunakan mesin milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dan pengerjaan menggunakan mesin Milling Konvensional ?
D. Tujuan Penelitian Berdasarkan permasalahan yang akan diteliti, maka tujuan yang hendak dicapai dalam penelitian ini yaitu : Untuk mengetahui hasil perbandingan kinerja mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa terhadap mesin Milling Konvensional. E. Manfaat Penelitian 1. Sebagai referensi bagi para peneliti dalam melakukan penelitian selanjutnya. 2. Dapat meningkatkan ilmu pengetahuan dibidang industri permesinan khususnya bidang manufaktur. 3. Untuk mempelajari pengaruh proses pengerjaan terhadap benda kerja. 4. Memberikan motivasi bagi para peneliti untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai analisis proses milling. 5. Bagi para operator milling sebagai reverensi penggunaan mesin cnc bagi industri skala kecil dan menengah yang efisisen dan murah. 6. Sebagai kontribusi bagi pelaku industri dalam meningkatkan produktifitas. 7. Untuk meningkatkan kualitas produk dibidang manufaktur. F. Sistematika Penulisan Agar isi skripsi ini memberikan gambaran yang jelas, maka penulis merumuskan seluruh isi materi dalam skripsi kedalam bentuk sistematika penlisan. Skripsi ini terdiri atas 5 (lima) bab yang disajikan sebagai berikut: 5
BAB I Pendahuluan Bab ini menggambarkan tentang arah dan perancang penelitian yang meliputi : latar belakang, batasan masalah, rumusan masalah, tujuan, manfaat, dan sitematika penulisan skripsi. BAB II Landasan Teoritis Dan Tinjauan Pustaka Bab ini berisi tentang penjelasan dari Mesin milling Konvensional, mesin millling CNC, Ragum, Motor Stepper, Spindle Mesin, Panel Control, Nilai kekasaran/kehalusan. BAB III Metodelogi Penelitian Bab ini berisi tentang waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan, proses perakitan, desain pemesinan, diagram alir / Flowchart. BAB IV Hasil Penelitian Dan Pembahasan Bab ini berisi tentang pengujian dan analisa yang didapat dari hasil penelitian. BAB V Penutup Bab ini membahas tentang kesimpulan dari hasil analisis dan saran-saran penulis dalam penyusunan tugas akhir. 6
BAB II LANDASAN TEORI DAN TINJAUAN PUSTAKA A. Landasan Teori 1. Definisi Efektifitas Pengertian Efektifitas secara umum menunjukan sampai seberapa jauh tercapainya suatu tujuan dengan ketentuan yang telah ditetapkan. Hal tersebut sesuai dengan pengertian efektifitas menurut Hidayat (1986) yang menjelaskan bahwa : "Efektifitas adalah suatu ukuran yang menyatakan seberapa jauh target (kuantitas, kualitas dan waktu) telah dicapai. Dimana makin besar presentase target yang dicapai, makin tinggi efektifitasnya". Sedangkan pengertian efektifitas menurut Schemerhon John R. Jr.(1986:35) adalah sebagai berikut : "Efektifitas adalah pencapaian target output yang di ukur dengan cara membandingkan output seharusnya (OA) dengan Output realisasi atau sesungguhnya (OS), (OA) > (OS) disebut Efektifitas". Adapun pengertian efektifitas menurut Prasetyo Budi Santoso (1984) adalah : "Efektifitas adalah seberapa besar tingkat kelekatan output yang dicapai dengan output yang diharapkan dari sejumlah input". Berdasarkan hal tersebut maka untuk mencari tingkat efektifitas dapat digunakan rumus sebagai berikut : 𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓𝑖𝑡𝑎𝑠 = Output Aktual Output Target > = 1 8
Jika output (keluaran) aktual berbanding output yang ditargetkan lebih besar atau sama dengan 1 (satu), maka akan tercapai efektifitas, akan tetapi apabila output (keluaran) yang ditargetkan berbanding output yang diinginkan lebih kecil dari 1 (satu) maka tidak tercapai efektifitasnya . Sedangkan efektifitas kinerja diartikan "sebagai suatu kemampuan untuk memilih sasaran yang tepat sesuai dengan tujuan-tujuan yang telah ditetapkan dari awal" (E. Nopita, 2015). 2. Mesin Milling CNC Computer Numerical Controlled atau yang sering dikenal dengan istilah mesin CNC adalah suatu mesin yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan bahasa numerik (data perintah dengan kode angka, huruf dan simbol) sesuai dengan standar ISO. Sistem kerja teknologi CNC ini akan lebih sinkron antara komputer dan mekanik, sehingga bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang sejenis maka mesin perkakas CNC lebih teliti, lebih tepat, lebih fleksibel dan cocok untuk produksi masal. Mesin CNC memiliki dua atau lebih arah gerakan tool yang disebut dengan sumbu atau axis. Gerakan pada axis antara lain linier (yang merupakan garis lurus) atau gerakan circular (yang merupakan lintasan melingkar). Umumnya, sumbu yang terdapat pada gerakan linier adalah X, Y dan Z sedangkan nama axis pada gerakan circular adalah A, B dan C. 9
Gambar 2. 1. Mesin CNC Milling (Sumber : Mushafa Amala, 2014) Proses sinkronisasi gerakan pada sumbu gerak tersebut diperlukan suatu sistem interpolator yang secara khusus membagi gerakan tiap axis berdasarkan perintah gerakan global yang diwujudkan dalam bentuk sinyal perintah gerakan ke sistem penggerak. Kebanyakan sistem CAD menyediakan perancang dengan alat untuk mendefinisikan kurva dua dan tiga dimensi serta bentuk permukaan. Secara kontras mesin CNC konvensional umumnya mendukung hanya fungsi dari garis lurus dan interpolasi melingkar. Kesenjangan antara pengembangan teori yang mewakili permukaan kurva dan dalam sistem CAD dan keterbatasan kemampuan yang ditawarkan oleh interpolator kontrol numerik menyebabkan beberapa kesulitan pada kecepatan dan akurasi permukaan pada kurva dan benda kerja yang dihasilkan, hal itu menunjukkan bahwa dibutuhkan adanya interpolator kurva yang lebih umum digunakan untuk mesin CNC. 10
11 Sebuah sistem operasi yang menyeluruh sangatlah dibutuhkan untuk menjembatani permasalahan yang ada mengenai penggunaan mesin CNC. Dalam kondisi seperti ini penggunaan perangkat lunak yang dikombinasikan dengan menu simulasi sangatlah diperlukan, seperti halnya sebuah perangkat lunak CAM (Computer Aided Manufacturing) yang dapat memproses informasi geometrik dari sebuah CAD file dimana data-data masukan berupa desain dari model CAD tersebut digunakan sebagai referensi bagi perangkat lunak memproses perintah tersebut untuk dapat mengkalkulasikan gerak pahat. Informasi tersebut dapat disimpan dalam bentuk nc.file yang merupakan informasi dari gerakan pahat. Karena bahasa manual atau G Code pada tiap jenis mesin CNC memiliki struktur penulisan yang berbeda-beda maka perangkat lunak tersebut dalam mengeluarkan G Code akan menyesuaikan dengan tipe post processor yang dipilih. G Code yang tersimpan dalam nc.file tersebut berisi informasi yang akan digunakan untuk menggerakan pahat, akan tetapi informasi tersebut belum mampu digunakan untuk menggerakan sebuah mesin CNC milling. Oleh sebab itu diperlukan perangkat lunak lain yang dapat digunakan untuk memproses semua informasi tersebut sehingga menghasilkan output berupa kontrol numerik yang merupakan instruksi untuk mengontrol proses permesinan pada mesin perkakas dalam hal ini adalah pergerakan pahat pada mesin CNC milling. Adapun penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan ketelitian perangkat lunak yang digunakan sebagai sistem operasi mesin CNC trainer
dengan cara melakuan kalibrasi gerakan pada masing-masing sumbu gerak X, Y dan Z kode pemrograman G01, G02 dan G03 (Mushafa Amala, 2014:204). 3. Mesin Milling Konvensional Mesin frais (milling machine) adalah mesin perkakas yang dalam proses kerja pemotongannya dengan menyayat/memakan benda kerja menggunakan alat potong bermata banyak yang berputar (multipoint cutter). Pada saat alat potong (cutter) berputar, gigi-gigi potongnya menyentuh permukaan benda kerja yang dijepit pada ragum meja mesin frais sehingga terjadilah pemotongan/penyayatan dengan kedalaman sesuai penyetingan sehingga menjadi benda produksi sesuai dengan gambar kerja yang dikehendaki (Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008 : 278). Gambar 2. 2. Mesin Freis Konvensional (Sumber : Buku Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008) Mesin frais merupakan jenis mesin perkakas yang sangat cepat berkembang dalam teknologi penggunaannya, sehingga dengan mesin ini 12
dapat digunakan untuk membentuk dan meratakan permukaan, membuat alur (splines), membuat roda gigi dan ulir dan bahkan dapat dipergunakan untuk mengebor dan meluaskan lubang. Tetapi yang paling banyak dijumpai adalah jenis mesin tiang dan lutut (column-and-knee), meja tetap (fixed-bed) dan pengendalian manual sebelum mesin-mesin pengendalian computer dikembangkan. Jenis mesin frais yang lain yang prinsip kerjanya khusus seperti mesin frais yaitu mesin hobbing (hobbing machines), mesin pengulir (thread machines), mesin pengalur (spline machines) dan mesin pembuat pasak (key milling machines). Untuk produksi massal biasanya dipergunakan jenis mesin yang menggunakan banyak sumbu (multi spindles planer type) dan meja yang bekerja secara berputar terus menerus (continuous action-rotary table) serta jenis mesin frais drum (drum type milling machines) (Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008 : 280). 4. Parameter Permesinan Parameter proses permesinan frais adalah, dasar-dasar perhitungan yang digunakan untuk menentukan perhitungan perhitungan dalam proses pemotongan/penyayatan permesinan frais diantaranya, kecepatan potong (Vc), kecepatan putaran mesin (rpm), kecepatan pemakanan (Vf) dan kedalaman pemotongan (depth of cut). Pada proses permesinan dengan menggunakan mesin milling terdapat beberapa parameter pemotongan, antara lain: 13
a. Kecepatan Potong (Cutting Speed) Kecepatan potong merupakan kecepatan gerak putar pahat, yang dinyatakan dalam meter/menit. Kecepatan gerak pahat tergantung dari bahan benda kerja yang akan di-milling dan bahan dari pahat potong itu sendiri, untuk mencari kecepatan pemotong rumusnya dengan: Vc = 𝜋𝑑𝑛 1000 ... (1) Dimana Vc adalah kecepatan potong (mm/menit), d menunjukan diameter pisau (mm), n adalah putaran spindle (rpm) (Yudhyadi 2016:40). b. Putaran Spindle (Spindle Speed) Kecepatan putaran mesin adalah kemampuan kecepatan putaran mesin dalam satu menit. Dalam hal ini mengingat nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku, maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/benda kerja. Nilai putaran dapat dihitung menggunakan persamaan (1) (Yudhyadi 2016:40). c. Kecepatan Pemakanan (Feedrate) Gerak makan (f) adalah jarak lurus yang ditempuh pisau dengan laju konstan relatif terhadap benda kerja dalam satuan waktu, biasanya satuan gerak makan yang digunakan adalah mm/menit. 𝑉𝑓 = 𝑛. 𝑓𝑧. 𝑧... .(2) 14
Dengan Vf adalah kecepatan makan (mm/menit), n menunjukan putaran spindle (rpm), z adalah jumlah gigi pada pahat (tooth) dan fz adalah kecepatan makan pergigi (mm/tooth) (Yudhyadi 2016:40). d. Kedalaman Pemotongan (Depth Of Cut). Kedalaman potong ditentukan berdasarkan selisih tebal benda kerja awal terhadap tebal benda kerja akhir. Untuk kedalaman potong yang relatif besar diperlukan perhitungan daya potong yang diperlukan untuk proses penyayatan. Besarnya kedalaman pemakanan berhubungan erat dengan kecepatan pemakanan dan juga dari diameter pahat tersebut. Semakin tinggi kecepatan pemakanan, maka pahat yang digunakan semakin kecil diameternya dan kedalaman pemakanan pada benda kerja menjadi kecil (Yudhyadi 2016:40). e. Ragum Benda kerja yang akan dikerjakan dengan mesin frais harus dijepit dengan kuat agar posisinya tidak berubah waktu difrais. Berdasarkan gerakannya ragum dibagi menjadi 3 jenis, antara lain: ragum biasa, ragum berputar, dan ragum universal. 1) Ragum Biasa Ragum biasa digunakan untuk menjepit benda kerja yang bentuknya sederhana dan biasanya hanya digunakan untuk mengefrais bidang datar saja. Bagian bawah ragum dapat disetel posisinya sesuiai dengan posisi benda kerja yang akan di frais. Bila 15
sudah sesuai baru kemudian diikat kuat dengan mur baut ke meja mesin freis. Adanya ikatan ini diharapkan benda kerja tidak akan mengalamai perubahan posisi saat dikerjakan dengan mesin frais. Adapun gambar ragum biasa dapat dilihat di bawah ini: Gambar 2. 3. Ragum Biasa (Sumber : Buku Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008) 2) Ragum Berputar Ragum ini digunakan untuk menjepit benda kerja yang harus membentuk sudut terhadap spindle. Bentuk ragum ini sama dengan ragum biasa tetapi pada bagaian bawahnya terdapat alas yang dapat diputar hingga sudut 360°. Ragum ini juga diletakkan di atas meja mesin frais secara horizontal yang diikat dengan mur baut dengan kuat. Bagian tengahnya terdapat skala nonius yang dapat digunakan untuk menentukan sudut putaran yang dikehendaki. 16
17 Gambar 2. 4. Ragum Berputar (Sumber : Buku Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008) 3) Ragum Universal Ragum ini mempunyai dua sumbu perputaran, sehingga dapat diatur letaknya baik secara horizontal maupun vertikal. Ragum universal dapat mengatur sudut benda kerja yang akan dikerjakan dalam berbagai posisi. Sehingga pengerjaan benda kerja dapat dari arah vertical maupun horizontal. Gambar 2. 5. Ragum Universal (Sumber : Buku Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008) f. Motor Stepper Motor stepper adalah motor yang digunakan sebagai penggerak/pemutar. Prinsip kerja motor stepper mirip dengan motor DC, sama-sama dicatu dengan tegangan DC untuk memperoleh medan
magnet. Bila motor DC memiliki magnet tetap pada stator, motor stepper mempunyai magnet tetap pada rotor. Motor stepper dinyatakan dengan spesifikasi : "berapa phasa ", "berapa derajat perstep", "berapa volt tegangan catu untuk tiap lilitan" dan "berapa ampere/miliampere arus yang dibutuhkan untuk tiap lilitan". Motor stepper tidak dapat bergerak sendirinya, tetapi bergerak secara per-step sesuai dengan spesifikasinya, dan bergerak dari satu step ke step berikutnya memerlukan waktu, serta menghasilkan torsi yang besar pada kecepatan rendah. Motor stepper juga memiliki karakteristik yang lain yaitu torsi penahan, yang memungkinkan menahan posisinya. Hal ini sangat berguna untuk aplikasi dimana suatu sistem memerlukan keadaan start dan stop (Trianto, 2005). Motor stepper tidak merespon sinyal clock dan mempunyai beberapa lilitan dimana lilitan-lilitan tersebut harus dicatu (tegangan) dahulu dengan suatu urutan tertentu agar dapat berotasi. Membalik urutan pemberian tegangan tersebut akan menyebabkan putaran motor stepper yang berbalik arah. Jika sinyal kontrol tidak terkirim sesuai dengan perintah maka motor stepper tidak akan berputar secara tepat, mungkin hanya akan bergetar dan tidak bergerak. Untuk mengontrol motor stepper digunakan suatu rangkaian driver yang menangani kebutuhan arus dan tegangan (Trianto, 2005). 18
Karakteristik dari motor stepper menurut Trianto adalah sebagai berikut: 1) Tegangan Tiap motor stepper mempunyai tegangan rata-rata yang tertulis pada tiap unitnya atau tercantum pada data sheet masing- masing motor stepper. Tegangan rata-rata ini harus diperhatikan dengan seksama karena bila melebihi dari tegangan rata-rata ini akan menimbulkan panas yang menyebabkan kinerja putarannya tidak maksimal atau bahkan motor stepper akan rusak dengan sendirinya. 2) Resistansi Resistansi per lilitan adalah karakteristik yang lain dari motor stepper. Resistansi ini akan menentukan arus yang mengalir, selain itu juga akan mempengaruhi torsi dan kecepatan maksimum dan motor stepper. 3) Derajat per step Derajat per step adalah faktor terpenting dalam pemilihan motor stepper sesuai dengan aplikasinya. Tiap-tiap motor stepper mempunyai spesifikasi masing-masing, antara lain: 0.72° per step, 1.8° per step, 3.6° per step, 7.5° per step, 15° per step, dan bahkan ada yang 90° per step. Dalam pengoperasiannya kita dapat menggunakan 2 prinsip yaitu full step atau half step. Dengan full step berarti motor stepper berputar sesuai dengan spesifikasi derajat per 19
stepnya, sedangkan half step berarti motor stepper berputar setengah derajat per step dari spesifikasi motor stepper tersebut. g. Spindle Mesin Sumbu utama atau dikenal dengan main spindle merupakan suatu sumbu utama mesin bubut yang berfungsi sebagai dudukan chuck (cekam), plat pembawa, kolet, senter tetap dan lain-lain. Sebuah sumbu utama mesin bubut yang terpasang sebuah chuck atau cekam dimana didalamnya terdapat susunan roda gigi yang dapat digeser-geser melalui handle/tuas untuk mengatur putaran mesin sesuai kebutuhan pembubutan (Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008). Gambar 2. 6. Spindle Mesin (Sumber : Buku Teknik Produksi Mesin Industri Jilid II, 2008) h. Panel Control Panel control merupakaan bagian utama untuk mengakses pengaturan parameter seperti setting tools, penulisan G Code, Setting Zero Point, dan pengaturan lainnya yang dibuttuhkan untuk mengoperasikan mesin CNC. Panel Control biasanya terletak didepan mesin sebelah atas dan berisi berbagai tombol pengaturan serta lcd 20
untuk melihat berbagai pengaturan-pengaturan yang tersedia. Fungsi panel Control ini sangat penting mengingat sesuai pengaturan terdapat disitu dan berbagai komponen prosesor terdapat didalamnya. Gambar 2. 7. Panel Control (Sumber : Dokumentasi Pribadi, 2019) i. Program CNC Untuk membuat suatu pemograman maka harus mengikuti suatu format internasional yang telah disepakati bersama, yang paling umum dipakai adalah format berbasis word address. Addresses adalah huruf pertama pada setiap kata yang mendefenisikan maksud atau tujuan dari data numeric . Address yang dipergunakan dalam pemograman NC telah dijelaskan oleh ANSI's EIA RS-274-B standard. Sebagian besar huruf yang dipergunakan memiliki fungsi sendiri tapi ada juga huruf yang memiliki dua fungsi. NC Address diklasifikasikan kedalam beberapa word sesuai dengan fungsi yang berkaitan dengan urutan blok informasi, jenis gerakan yang ingin dihasilkan, nilai nominal gerakan seperti Tabel 2.1 (Muhammad Riza Fahlevi, 2017:2) 21
22 Tabel 2. 1. NC Addres NC Word Penggunaan N Squence number : mengidentifikasikan nomor blok informasi G Preparatory function : memilih fungsi control yang berbeda termasuk berbagai rutin pemesinan yang telah deprogram sebelumnya X,Y,Z,R,I,J,K Dimension coordinate data : perintah gerak linier dan melingkar bagi sumbu-sumbu mesin F Feed function : menentukan kecepatan makan (feed rate) saat operasi S Speed function : menentukan kecepatan makan T Tool function : memberitahu mesin dimana lokasi tool didalam tool holder M Miscellaneous function : menghidupkan/mematikan coolant, membuka spindle, membalik putaran spindle, ganti tool, dll. EOB End Of Block : menunjukkan kepada CPU bahwa semua blok informasi telah dihentikan. Sumber : (Muhammmad Riza Fahlevi, 2017:2) 5. Permukaan Permukaan adalah suatu titik yang membatasi antara sebuah benda padat dengan lingkungan sekitarnya. Jika ditinjau dengan skala kecil pada dasarnya konfigurasi permukaan sebuah produk juga merupakan suatu karakteristik geometrik yang dalam hal ini termasuk golongan
mikrogeometri. Permukaan produk yang secara keseluruhan membuat rupa atau bentuk adalah termasuk 18 golongan makrogeometri. Sebagai contoh yang termasuk dalam golongan makrogeometri adalah poros, lubang, sisi dan sebagainya. Karakteristik suatu permukaan memegang peranan penting dalam perancanagan komponen mesin/peralatan. Hal ini karena karakteristik permukaan dari sebuah komponen mesin sangat erat kaitannya dengan gesekan, keausan, pelumasan dan sebagainya. Maka dalamproses pembuatan sebuah komponen karakteristik permukaan yang di kehendaki harus dapat di penuhi. Seperti halnya pada toleransi ukuran, bentuk, dan posisi, karakteristik permukaan harus dapat diterjemahkan kedalam gambar teknik supaya kemauan perancang dapat dipenuhi. Oleh sebab itu, orang berusaha membuat berbagai definisi atas berbagai parameter guna menandai/ mengidentifikasikan konfigurasi suatu permukaan. Dinamakan parameter sebab definisi tersebut harus bisa di ukur dengan besaran/ unit tertentu yang mungkin harus dilakukan dengan memakai alat ukuran khusus yang dirancang untuk keperluan tersebut. 6. Kekasaran Permukaan Setiap permukaan dari benda kerja yang telah mengalami proses pemesinan akan mengalami kekasaran permukaan. Yang dimaksud dengan kekasaran permukaan adalah penyimpangan rata-rata aritmetik dari garis rata-rata permukaan. Definisi ini digunakan untuk menentukan harga rata- rata dari kekasaran permukaan. Dalam dunia indistri, permukaan benda 23
kerja memiliki nilai kekasaran permukaan yang berbeda, sesuai dengan kebutuhan dari alat tersebut. Nilai kekasaran permukaan memiliki nilai kwalitas (N) yang berbeda, Nilai kwalitas kekasaran permukaan telah diklasifikasikan oleh ISO dimana yang paling kecil adalah N1 yang memiliki nilai kekasaran permukaan (Ra) 0,025 µm dan yang paling tingggi N12 yang nilai kekasarannya 50 µm. 7. Permukaan Dan Profil Karena ketidaksempurnaan alat ukur dan cara pengukuran maupun cara evaluasi hasil pengukuran maka suatu permukaan sesungguhnya (real surface) tidaklah dapat dibuat tiruan/ duplikatnya secara sempurna. Tiruan permukaan hasil pengukuran hanya bisa mendekati bentuk/ konfigurasi permukaan sesungguhnya dengan kata lain dapat disebut permukaan terukur (measured surface). Karena dalam pembuatan sebuah komponen dapat terjadi penyimpangan maka permukaan geometri ideal (geometrically ideal surface), yaitu permukaan yang dianggap mempunyai bentuk yang sempurna tidak lah dapat dibuat. Dalam prakteknya, seorang perancang akan menuliskan syarat permukaan pada gambar teknik. Suatu permukaan yang disyaratkan pada gambar teknik ini disebut sebagai permukaan nominal (nominal surface). Karena kesulitan dalam mengukur dan menyatakan besaran yang diukur dari suatu permukaan secara tiga dimensi maka dilakukan pembatasan. Permukaan hanya dipandang sebagai penampang permukaan yang dipotong (yang 24
25 ditinjau relative terhadap permukaan dengan geometric ideal) secara tegak lurus (normal), serong (oblique) atau singgung (tangensial). Ketidak teraturan konfigurasi suatu permukaan bila ditinjau dari profilnya dapat diuraikan menjadi beberapa tingkat, seperti dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2. 2. Ketidak Teraturan Suatu Profil Tingkat Keterangan Adanya tingkat yang menunjukkan kesalahan bentuk (form error) seperti tampak pada gambar disamping. Faktor penyebabnya antara lain karena lenturan dari mesin perkakas dan benda kerja, kesalahan pada pencekaman, pengaruh proses pengerasan (hardening). Profil permukaan yang berbentuk gelombang. Penyebabnya antara lain karena adanya kesalahan bentuk pada pisau potong, posisi senter yang kurang tepat, adanya getaran pada waktu proses pemotongan. Profil permukaan yang berbentuk alur (grooves). Penyebabnya antara lain karena adanya bekas-bekas proses pemotongan akibat bentuk pisau potong yang salah atau gerak pemakanan yang kurang tepat. Profil permukaan yang berbentuk serpihan (flakes). Penyebabnya antara lain karena adanya tatal (beram) pada proses pengerjaan, pengaruh proses elekroplating. Sumber : (Munadi sudji, 2011:225 )
Permukaan merupakan suatu titik yang memisahkan antara suatu benda dengan sekelilingnya. Bentuk dari permukaan suatu benda memegang peranan penting dalam melakukan perancangan sebuah benda. Karena permukaan suatu benda berkaitan dengan gesekan, keausan, pelumasan dan lain sebagainya. Dalam merancang sebuah benda salah satu hal penting yang juga perlu di perhatikan adalah kekerasan permukaannya,. Kekerasan permukaan sebuah produk tidak harus memiliki nilai yang kecil atau halus, tetapi terkadang sebuah produk memerlukan nilai kekasaran permukaan yang besar sesuai dengan fungsinya. Namun terkadang dalam praktek di lapangan, di dapati nilai kekasaran permukaan dari sebuah produk tidak sesuai dengan yang di harapkan. Hal-hal yang mempengaruhi nilai kekasaran permukaan sebuah produk tidak sesuai dengan yang di harapkan, di karenakan oleh beberapa faktor seperti, pemilihan mata pahat yang kurang tepat atau pahat yang digunakan sudah aus sehingga berpengaruh pada kemampuan pahat tersebut untuk memotong. Selain itu, kesalahan proses atau tahapan yang dilakukan dalam proses pemesinan untuk membentuk atau membuat sebuah produk juga sangat berpengaruh terhadap nilai kekasaran permukaan sebuah benda. Tingkat pertama merupakan ketidak teraturan makrogeometri. Tingkat kedua yang disebut dengan gelombang (Vaviness) merupakan ketidak teraturan yang periodic dengan panjang gelombang yang jelas 26
lebih besar dari kedalamanya (amplitudonya). Tingkat ketiga atau alur (grooves) serta tingkat keempat yang disebut dengan serpihan (Flakes). Kedua-duanya lebih dikenal dengan kekasaran (roughness). Dalam banyak hal ke empat tingkatan ketidak teraturan konfigurasi suatu permukaan jarang ditemukan secara terpisah/tersendiri melainkan kombinasi beberapa tingkat ketidakteraturan tersebut. 8. Parameter Kekasaran Permukaan Untuk memproduksi profil suatu permukaan, sensor/peraba (stylus) alat ukur harus digerakkan mengikuti lintasan yang berupa garis lurus dengan jarak yang telah ditentukan terlebih dahulu. Panjang lintasan ini disebut dengan panjang pengukuran (traversing length). Sesaat setelah jarum bergerak dan sesaat sebelum jarum berhenti secara elektronik alat ukur melakukan perhitungan berdasarkan data yang dideteksi oleh jarum peraba. Bagian panjang pengukuran yang dibaca oleh sensor alat ukur kekasaran permukaan disebut panjang sampel. Pada Gambar 2.8 ditunjukkan bentuk profil sesungguhnya dengan beberapa keterangan lain, seperti : a. Profil geometric idelal adalah garis permukaan sempurna yang dapat berupa garis lurus, lengkung atau busur. b. Profil terukur adalah garis permukaan yang terukur . c. Profil referensi/puncak/acuan merupan garis yang digunakan sebagai acauan untuk menanalisa ketidak teraturan bentuk permukaan . 27
d. Profil alas adalah garis yang berada dibawah yang menyinggung terendah . e. Profil tengah merupakan garis yang berada ditengah-tengah antara puncak tertinggi dan lembah terdalam. Gambar 2. 8. Bentuk Profil Kekasaran Permukaan (Sumber : Stolk, Jac.C.kross, 1981). Dari gambar diatas, dapat didefinisaikan beberapa parameter kekasarn permukaan, yaitu : a. Kekasaran total (Rt) merupakan jarak antara garis referensi dengan garis alas. b. Kekasaran perataan (Rp) merupakan jarak rata-rata antara garis referensi dengan garis terukur. c. Kekasaran rata-rata aritmatik (Ra) merupakan nilai rata-rata aritmatik antara garis tengah dan garis terukur. 28
9. Penulisan Kekasaran Permukaan Pada Gambar Teknik Pada gambar teknik kekasaran permukaan biasanya dilambangkan dengan simbol yang berupa segitiga sama sisi dengan salah satu ujungnya menempel pada permukaan. Pada segitiga ini juga terdapat beberapa angka dan symbol yang memiliki beberapa arti yang terlihat pada Gambar 2.3 Gambar 2. 9. Tanda Pengerjaan Kekasaran Permukaan (Muhamad choirul azhar, 2014). Angka yang ada pada symbol kekasaran permukaan merupakan nilai dari kekasaran permukaan aritmatik (Ra). Nilai Ra dikelompokan menjadi 12 kelas kekasaran sebagaimana terlihat pada Tabel 2.3 dibawah ini. 29 telah
Tabel 2. 3. Kekasaran Permukaan Kelas Harga Ra Toleransi (µm) Kekasaran (µm) (+50% & - 25%) N1 0,025 0,02 - 0,04 N2 0,05 0,04 - 0,08 N3 0,1 0,08 - 0,15 N4 0,2 0,15 - 0,03 N5 0,4 0,03 - 0,06 N6 0,8 0,6 - 1,2 N7 1,6 1,2 - 2,4 N8 3,2 2,4 - 4,8 N9 6,3 4,8 - 9,6 N10 12,5 9,6 - 18,75 N11 25 18,5 - 37,5 N12 50 37,5 - 75,0 (Sumber : Muhamad choirul azhar, 2014). 10. Alat Ukur Kekasaran Permukaan a. Menggunakan alat Alat ukur kekasaran permukaan yang digunakan adalah sureface roughness tester type SE300, alat ini dapat digunakan untuk mengamati ataupun mengukur kekasaran permukaan dengan standar ISO. Bebarapa data yang dapat di tunjukkan oleh alat uji kekasaran permukaan ini adalah nilai parameter-parameter dari kekasaran 30
permukaan dan grafik kekasaran permukaannya. Alat ukur kekasaran permukaan dapat dilihat pada Gambar 2.4. Cara kerja dari alat ukur kekasaran permukaan ini adalah dengan meletakkan sensor yang dipasangkan pada alat tersebut, selanjutnya sejajarkan alat ukur permukaan tersebut dengan bidang material yang akan di uji. Pada saat pengerjaanya, alat ukur ini tidak boleh bergerak karena akan menggangu sensor dalam membaca kekasaran dari permukaan material tersebut. (Muhamad choirul azhar, 2014). Gambar 2. 10. Alat Surface Roughness Tester (Sumber : Muhamad choirul azhar, 2014). b. Secara visual Cara mengetahaui kekasaran permukaan benda kerja setelah proses permesinan bisa menggunakan cara visual yaitu bisa dengan meraba dan merasasakan apakah halus atau tidaknya kemudian dengan cara menggunakan kertas dan pensil yaitu tempelkan kertas ke permukaan benda kerja yang akan diketahui kekasarannya kemudian coret kertas yang ingin diketahui kekasarannya atau bias juga 31
menggunakan kamera DSLR dengan lensa micro yaitu dengan cara mengidentifikasi hasil proses machining melalui foto micro tersebut. Lensa micro tersebut mampu melihat sampai dengan perbesaran yang kita inginkan sesuai dengan spesifikasi lensa kamera tersebut. Berikut gambar kamera DSLR beserta lensa micro : Gambar 2. 11. Kamera DSLR ( Sumber : Bursa Camera ) Gambar 2. 12. Lensa Micro DSLR ( Sumber : Bursa Camera ) 32
B. Tinjauan Pustaka Tinjauan pustaka yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari beberapa sumber. Adapun beberapa penelitian sebelumnya yang membahas tentang kecepatan spindle (spindle speed) dengan kekasaran yang mungkin bisa dijadikan sebagai acuan pada penelitian efektifitas kinerja mesin cnc 5 axis portable karya mahasiswa dengan mesin milling konvensional. 1. Agus Wibowo, et all (2018) dalam jurnal penelitian yang berjudul "A COMPARATIVE ANALYSIS OF SPRAY COMBUSTION OF KAPOK SEED OIL AND JATROPHA OIL AS AN ALTERNATIVE BIOFUEL" Analisis komparatif pembakaran semprot menunjukkan bahwa pada kecepatan 2,100 psi dan kecepatan kamera video 420 fps, terdapat perbedaan 3,18% dalam FLSM antara KSO dengan KSO. dan JO, di mana panjang semprotan api maksimum KSO adalah 182,81 cm dan panjang semprotan api maksimum JO adalah 177 cm. Pada tekanan 2.100 psi dan kecepatan kamera video 420 fps, ada perbedaan 4% dalam FWSM antara KSO dan JO, di mana lebar api semprotan maksimum KSO adalah 48,75 cm dan lebar api semprotan maksimum JO adalah 46,80 cm . Pada tekanan 2.100 psi dan kecepatan kamera video 420 fps, ada satu tahap pembakaran dalam pembakaran KSO dan ada empat tahap pembakaran dalam pembakaran JO. Hasil pembakaran biofuel KSO lebih baik dari pada JO. 2. Cokorda Prapti Mahandari, et all (2014) dalam jurnal penelitian yang berjudul "RETROFIT MESIN BUBUT KONVENSIONAL MENGGUNAKAN KENDALI CNC GSK 928 TE II dari hasil pengukuran 33
dapat disimpulkan bahwa benda kerja yang dibubut menggunakan mesin bubut hasil otomatisasi dengan menggunakan kendali CNC GSK 928 TE II masih memenuhi batas toleransi ukuran yang diizinkan ± 0,1. 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 sistem pendingin serta pembuatan peralatan pendukung seperti pem buatan dudukan ball screw, dudukan motor servo, dudukan encoder, dan pembuatan box panel. Setelah dilakukan pengujian langsung, mesin bubut ini dapat dioperasikan secara otomatis sehingga mesin tersebut dapat digunakan untuk pembelajaran mesin bubut CNC. 3. M. Fajar Nurwildani, Irfan Santosa (2016) dalam jurnal penelitian yang berjudul" ANALISIS EFEKTIFITAS MODEL PEMBELAJARAN DIGITAL PADA PRAKTIKUM MESIN CK6132D CNC LATHE DENGAN UJI PAIRED SAMPLE T-TEST " Dari pembahasan diatas bisa dibuat kesimpulan : 1. Pentingnya pembuatan video tutorial pengoperasian mesin CK6132D CNC sebagai model pengembangan pembelajaran untuk memudahkan mahasiswa dalam mempelajari pengoperasian mesin CK6132D CNC. 2. Tahapan urutan video tutorial ini antara lain : Tahap Pengoperasian Mesin Pertama Kali; Setting Zero Point; Setting G54-G59; Input Program; Running Program Secara Otomatis dan Mematikan mesin. 3. Dari hasil analisa data, setelah dilakukan pembagian video tutorial ini banyak mahasiswa yang mandiri dalam mempelajarinya dan tingkat pemahaman baik kognitif dan practical skill mengalami peningkatan, dari 34
35 10 mahasiswa hanya ada 2 mahasiswa yang harus mendapatkan bimbingan lebih lanjut. 4. Muhammad Kusuma Herliansyah, et all (2005) dalam jurnal pnelitian yang berjudul "PENGEMBANGAN CNC RETROFIT MILLING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN MESIN MILLING MANUAL DALAM PEMESINAN BENTUK-BENTUK KOMPLEKS" Dari proses pengembangan dan pengujian, diambil kesimpulan sebagai berikut: a. Dalam penelitian ini dihasilkan prototype sistem CNC retrofit milling yang dikembangkan dalam platform PC, Micro Controller chip set, dan standard serial communication. b. Sistem CNC retroft milling yang dikembangkan dapat berfungsi seperti mesin-mesin perkakas CNC, dengan akurasi 0.013 mm untuk sumbu X dan 0.009 mm untuk sumbu Y. c. Prototype sistem CNC retrofit milling yang dikembangkan dalam penelitian ini mampu melakukan gerakan pemotongan linear, interpolasi linear, dan kurva dua dimensi dengan kecepatan antara 1 mm/menit hingga 250 mm/menit. d. Kelebihan sistem CNC retrofit milling dibandingkan dengan sistem milling manual adalah pada kemampuannya untuk mengerjakan bentuk-bentuk kompleks, waktu proses yang lebih singkat, mengatasi keterbatasan operator ahli, dan pada akhirnya dapat menghemat biaya produksi, sehingga dapat menjadi alternatif untuk mengatasi persoalan kebutuhan mesin CNC di perusahaan pembuat moulds skala kecil dan menengah. e. Karena tingkat akurasinya lebih rendah dari mesin CNC milling, maka penerapan sistem CNC
retrofit milling dibatasi untuk proses roughing, dimana tingkat akurasi bukan hal yang utama, tetapi kecepatan proses dan kemampuan pemrosesan bentuk-bentuk kompleks lebih diutamakan. f. Sistem CNC retrofit milling dapat menggantikan peranan mesin CNC milling untuk proses roughing sehingga dapat diterapkan pada industri kecil dan menengah pembuat mould yang memiliki keterbatasan kemampuan untuk melakukan investasi mesin CNC milling. 5. Muhammad Reza Fahlevi, Syafri, Anita Susilawati (2017) dalam jurnal penelitian yang berjudul "PERENCANAAN CAD CAM MESIN CNC MILLING ROUTER 3 AXIS DENGAN PERANGKAT LUNAK MASTERCAM" Dari hasil yang telah diperoleh dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain : 1. Desain gambar dilakukan pada software Mastercam versi 5 sebagai aplikasi simulasi dan penghasil baris data G- code. 2. Berdasarkan baris data G-code yang telah didapat dari Master cam selanjutnya dilakukan penyesuaian (adjustment) agar baris data dapat terbaca oleh Mach 3 sehingga mesin berjalan sesuai dengan desain gambar Mastercam. Penyesuaian yang dilakukan yaitu editing terhadap data G2 dan G3 yang merupakan suatu perintah gerakan melingkar. 3. Agar mesin CNC dapat berjalan sebagaimana mestinya, digunakan sistem interface berbasis aplikasi program Mach 3. Eksekusi program oleh Mach 3 dapat dilakukan setelah operator meng-input baris data G-code yang telah dilakukan penyesuaian. 36
6. Mushafa Amala, et all (2014) dalam jurnal penelitian yang berjudul PENGEMBANGAN PERANGKAT LUNAK SISTEM OPERASI MESIN MILLING CNC TRAINER berdasarkan analisa yang dilakukan menarik kesimpulan yaitu : Proses Kalibrasi dengan jarak 1 mm sebagai nilai acuan pada kode pemrograman G01, G02 dan G03 menghasilkan penyimpangan maksimal yang besarnya sama yaitu 0,01 mm. Nilai tersebut bisa dianggap sebagai nilai yang paling optimal hal itu dikarenakan alat ukut yang digunakan dalam proses kalibrasi hanya mempunyai ketelitian sebesar 0,01 mm. 7. Ninuk Jonoadji, et all (1999) dalam jurnal penelitian yang berjudul "PENGARUH PARAMETER POTONG DAN GEOMETRI PAHAT TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES BUBUT" Dari hasil analisis data kekasaran permukaan didapatkan model persamaan regresi sebagai berikut : Ra = 249,6640435 nr-0,503546 f0,930102 Vc- 0,758043 Faktor yang paling besar pengaruhnya adalah gerak makan dan yang paling kecil pengaruhnya adalah kecepatan potong. Gerak makan bertambah besar maka akan menaikkan nilai Ra sedangkan radius pahat (nose radius) dan kecepatan potong yang bertambah besar akan menurunkan nilai Ra. 8. Wawan Abdul Honi, et all (2018) dalam jurnal penelitian yang berjudul "EFEKTIFITAS KINERJA MESIN CNC PORTABLE BERBASIS MICROCONROLLER ARDUINO DAN MODUL CNC SHIELD TERHADAP MESIN MILLING KONVENSIONAL" Berdasarakan hasil 37
penelitian, Setelah melakukan beberapa pengujian dapat disumpulkan dari hasil perbandingan proses permesinan dengan material kayu komposit menggunakan mesin milling CNC Portable berbasis Microcontoller Arduino UNO dan modul CNC Shield dengan pengerjaan menggunakan mesin milling konvensional terdapat sesilih rata-rata dimensi dengan dimensi desain sebesar 0.3 mm untuk mesin CNC Portable dan 1.4 mm Mesin Milling Konvensional, untuk waktu pengejaan dibutuhkan waktu 146 menit untuk pengerjaan dengan menggunakan mesin CNC Portable dan 315 menit untuk pengerjaan dengan mesin Milling konvensional, dan dilihat dari kesamaan bentuk dapat dilihat pengerjaan mesin CNC Portable lebih mendekati dengan desain benda kerja dibandingkan peengerjaan dengan mesin Milling Konvensional dikarenakan pada Mesin CNC Portable dapat membuat radius dan pengerjaan alur yang tepat sedangkan pada mesin Milling Konvensional tidak dapat membuat radius dan terdapat alur yang keluar karena dikerjaan secara manual dan kurang presisi, dan yang terakhir untuk kehalusan benda kerja dapat dilihat secara visual permukaan yang dikerjakan oleh mesin CNC Portable lebih halus dibandingkan Mesin Milling Konvensional karena pengerjaan dengan mesin CNC Portable lebih stabil dibandingkan mesin Milling Konvensional. 38
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian 1. Waktu Penelitian Waktu penelitian proses pembentukan benda uji, serta pengumpulan data ini dilaksanakan pada bulan juni sampai November 2019. 2. Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Praktek pemesinan Fakultas Teknik Universitas Pancasakti Tegal, untuk proses pembentukan benda uji dengan menggunakan mesin Milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional. B. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini, metode yang digunakan yaitu metode eksperimen, metode ini berfungsi untuk mengetahui efektifitas mesin Milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional terhadap perbandingan ukuran/dimensi, waktu, dan kehalusan visual benda kerja yang dikerjakan oleh masing-masing mesin. 39
C. Cara Kerja Mesin 1. Cara Kerja Mesin CNC Portable Cara kerja mesin CNC Portable yaitu dengan memasukan NC Code yang didapat dari HSM Inventor atau software lain kedalam aplikasi Controller yaitu Mach3. Mesin CNC Portable lalu melakukan setting zero point atau titik nol benda kerja lalu mengatur koordinat pahat, setelah semua dilakukan selanjutnya tinggal menjalankan mesin CNC Portable yang sudah dimasukkan NC Code melalui aplikasi Mach 3 sebagai Controller CNC Portable tersebut. 2. Cara Kerja Mesin Milling Konvensional Cara kerja mesin Milling konvensional yaitu dengan memasang benda kerja diragum yang sudah tersedia lalu menentukan titik awal pemakanan, selanjutnya melakukan pemakanan secara manuar dengan alur yang sudah ditentukan, proses tersebut dilakukan secara manuar sampai bentuk benda kerja sudah sesuai dengan desain gambar kerjanya. D. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat a. Mesin CNC 5 Axis portable Karya Mahasiswa dan Mesin milling konvensional b. Laptop Acer c. Sufface roughnes tester d. Tachometer 40
e. Mistar Penggaris f. Jangka sorong ketepatan 0,005 mm g. Pisau endmill uk. 6 mm h. Kunci pass/ring i. Tang j. Obeng (+/-) k. Kunci L l. Kuas Cat m. Waterpass n. Kamera DSLR 2. Bahan Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah kayu jati berbentuk balok dengan panjang dan lebar 80 x 80 mm dan tinggi 65 mm. kemudian akan dibuat benda jadi dengan ukuran panjang dan lebar 70 x 70 mm dan tinggi 60 mm. E. Langkah - Langkah Penelitian Adapun langkah penelitian sebagai berikut : 1. Menyiapkan bahan spesimen yang berupa kayu komposit berjumlah 2 buah masing - masing berukuran = 80 x 80 x 65 mm. 2. Menyiapkan pisau pahat Endmill dengan diameter 6 mm. 3. Pembuatan benda uji dengan menggunakan mesin milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional. 41
4. Memasang benda uji yang telah jadi pada ragum pada masing - masing mesin, kemudian dimulai proses facing dengan memasukan program pada mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa yang telah dibuat sebelumnya. 5. Mengatur kecepatan Spindle = 5000 rpm, kecepatan pemakanan (feed rate) = 100 mm/menit, kedalaman pemakanan (depth of cut) = 2,5 mm, memasang pisau Endmill 6 mm untuk proses roughing. 6. Melaksanakan proses permesinan sesuai dengan desain benda kerja pada masing-masing mesin antara mesin milling konvensional dan mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa. 7. Mengukur hasil benda kerja dari kedua mesin tersebut yang meliputi kekasaran/kehalusan, geometri bentuk, ketepatan ukuran/dimensi, waktu proses pembuatan benda kerja dengan Surface roughnes tester apakah sesuai dengan desain benda kerja atau tidak. 8. Memasukan hasil tersebut pada table yang telah dipersiapkan guna melihat hasil perbandingan antara mesin Milling CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa Terhadap Mesin Milling Konvensional. 42
F. Design Engineering Detail (DED) TOP VIEW 3D ISOMETRIC FRONT VIEW SIDE VIEW Gambar 3. 1. Desain Mesin CNC 5 Axis 43
Gambar 3. 2. Profil Bertingkat 44
G. Flow Chart Penelitian Mulai Studi Literatur Desain benda kerja Simulasi Material benda kerja 80 x 80 x 65 mm Mesin CNC 5 Axis Mesin Konvensional Analisa data, visual kekasaran/kehalusan, ketepatan ukuran/dimensi, waktu proses pembuatan benda kerja Tidak Ya Kesimpulan Selesai Gambar 3. 3. Flowchart Penelitian 45
H. Tabel Perbandingan Tabel digunakan untuk menghitung perbandingan dimensi antara desain benda kerja dan hasil dari pengerjaan mesin CNC 5 Axis Portable dan mesin Milling Konvensional. Tabel 3. 1. Lembar Perbandingan Dimensi Ukuran CAD CNC 5 Axis Selisih Milling Konvensional No. (mm) (mm) (mm) (mm) 1. 70 2. 70 3. 50 4. 50 5. 30 6. 30 7. 20 8. 20 9. 20 10. 7 11. 7 12. 7 13. 2 14. 2 15. 2 46 Selisih (mm)
Tabel 3. 2. Lembar Perbandingan Waktu mesin CNC 5 Axis No. Proses Waktu (menit) 1. HSM Inventor 2. Persiapan 3. Mach 3 4. Persiapan 5. Facing 6. Step 1 7. Step 2 8. Step 3 9. Contour Cutting Total waktu 47
Tabel 3. 3. Lembar Perbandingan Waktu mesin Milling Konvensional No. Proses Waktu (menit) 1. Marking 2. Persiapan 3. Facing 4. Step 1 5. Step 2 6. Step 3 7. Contour Cutting Total waktu 48
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Proses Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis 1. Gambar Benda Kerja Pada saat akan mengerjakan sebuah produk benda kerja maka harus tersedia gambar kerja untuk mengetahui benda kerja apa yang akan dikerjakan. Gambar kerja tersebut yaitu sebuah Profil Bertingkat yang di desain sendiri dan dibuat dari kayu jati, berikut gambar kerjanya : Gambar 4. 1. Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat 2. Proses CAM Pada HSM Inventor Untuk menggunakan mesin CNC maka harus membutuhkan NC Code, dari NC Code itulah Motor Stepper berjalan sesuai dengan Code yang dimasukkan ke CNC tersebut. Untuk membuat NC Code dari sebuah 49
gambar perlu waktu dan proses yang lama jika dikerjakan secara manual, maka dengan menggunakan program CAM pada software HSM Inventor akan mempercepat pembuatan NC Code tersebut. HSM Inventor ini merupakan fitur tambahan yang ada pada software Inventor yang berguna untuk mensimulasikan produk benda kerja yang akan dikerjakan di mesin CNC dan mengubahnya menjadi NC Code. Sebelum menggunakan HSM Inventor tentu harus disediakan desain produk benda kerja yang akan dibuat di mesin CNC portable ini, dan kemudian setelah produk benda kerja dibuat maka pilih fitur CAM pada toolbar di Software Autodesk Inventor dan langkah-langkahnya untuk membuat NC Code sebagai berikut : Gambar 4. 2. Fitur CAM HSM Inventor pada Software Autodesk Inventor a. Mengatur Stock Setup Stock Setup berguna untuk memilih coordinat awal atau titik pemakanan awal pada benda kerja dan menyesuaikan dimensi benda 50
kerja sebelum diproses Adaptive. Pada Stock Setup dipilih mode fixed size box kemudian atur atau sesuaikan dengan benda kerja sebelum diproses adaptive dengan dimensi panjang 95 mm, lebar 80 mm dan tinggi 65 mm dengan proses adaptive dengan Facing 5 mm lalu DOF (Depth Of Cut) 5 mm sebanyak 12 kali pemakanan. Gambar 4. 3. Pemilihan Titik Work Coordinate System (WCS) Pada HSM Inventor 51
Gambar 4. 4. Pengaturan Stock Setup Pada HSM Inventor b. Memilih Toolpath Adaptive Toolpath Adaptive ini dipilih karena proses yang digunakan adalah proses Roughing. Ketika sudah memilih Toolpath Adaptive kemudian akan mengatur Tool, Spindle Speed, Feedrate, DOC dan Stock Contours (bagian yang akan di Adaptive). 52
Gambar 4. 5. Toolpath Face pada HSM Inventor c. Pemisahan Tool Karena mesin CNC yang digunakan adalah tipe Milling maka tool yang digunakan adalah tipe mill dan pisau yang digunakan adalah tipe Endmill atau Flatmill dengan ukuran diameter 6 mm kemudian edit pisau endmill sesuai dengan ukuran sebenarnya yaitu : Shoulder length = 20 mm, Flute length = 20 mm, Shaft diameter = 6 mm, Body length =45 mm, dan Overall lenghth = 63 mm. 53
Gambar 4. 6. Pemilihan Tool Endmill Gambar 4. 7. Tool Edite atau edit Pisau Selanjutnya pengaturan feed and speed, feed atau federate yang dipilih 400 mm/menit dan spindle speed 5000 rpm. 54
Gambar 4. 8. Pengaturan Feed and Speed di HSM Inventor Pengaturan geometri atau pengaturan permukaan yang akan di Adaptive atau Roughing, pilih Adaptive Selection atau permukaan yang akan di Adaptive atau Roughing pada benda tersebut. Gambar 4. 9. Pemilihan Adaptive Selection Pada HSM Inventor 55
Kemudian mengatur proses Depth Of Cut pada Icon Passes, lalu pilih Multiple Depth dan tulis pada maximum stepdown 10 mm yang artinya pada roughing atau setiap pemakanan tersebut maksimal Depth Of Cut nya adalah 10 mm lalu klik ok. Gambar 4. 10. Pengaturan Depth Of Cut Pada HSM Inventor d. Sumulasi Untuk melihat prosesnya apakah berjalan dengan benar adalah dengan melihat disimulasi. Apabila ada yang salah dalam pengaturannya maka diproses simulasi pada HSM Inventor tidak akan berjalan. Pada simulasi akan diberikan keterangan spindle speed, federate, dll. Fitur ini juga akan menampilkan data statistik waktu permesinannya. 56
Gambar 4. 11. Simulasi pada HSM Inventor Gambar 4. 12. Info Simulasi pada HSM Inventor 57
Gambar 4. 13. Statistik Waktu Pengerjaan pada HSM Inventor e. Post NC-Code Gambar yang sudah dibuat dan disimulasikan di Autodesk Inventor dan HSM Inventor kemudian dipost menjadi NC-Code dengan memilih icon post process pada HSM Inventor. Gambar 4. 14. Post Process pada HSM Inventor 58
Sesudah memilih Post Process pada HSM Inventor maka akan muncul menu post process, karena mesin yang digunakan adalah mesin cnc milling dengan software mach3 maka pilih mach3mill.cps-generic mach3 mill dan milling pada Post Configuration dan pilih satuan milimeter pada unit sesuai dengan satuan yang saya gunakan, lalu klik post, kemudian akan keluar NC-Code. Gambar 4. 15. Menu Post Process HSM Inventor 59
Gambar 4. 16. NC-Code yang sudah di Post 3. Proses Pengerjaan Sebelum proses pengerjaan benda kerja pada mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa, terlebih dahulu melalui beberapa tahapan yaitu : a. Memasukkan NC-Code ke Software Mach3 Pada mesin CNC milling ini pengoperasiannya menggunakan software mach3, dengan langkah yaitu klik file kemudian pilih load NC-Code dan cari NC-Code yang akan dikerjakan atau dibuat , lalu kemudian tekan open. Mach 3 adalah software CNC yang berjalan diatas platform OS windows. Mach 3 berfungsi untuk memproses data/komputasi sehingga sebuah dekstop PC bisa berubah menjadi controller system CNC. 60
Load G-Code Gambar 4. 17. Load NC-Code pada Software Mach3 Gambar 4. 18. Open NC-Code pada Software Mach3 b. Setting G28 atau Home Pada Mesin Pada NC-Code CNC, G28 artinya titik akhir pahat pada mesin CNC atau titik homenya pahat CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dengan menentukan sendiri titik akhir pisau pada CNC seperti gambar dibawah ini : 61
Gambar 4. 19. Setting G28 Pada Mesin CNC Setelah menentukan G28 pada mesin CNC 5 Axis Portable, kemudian klik machine coordinate pada software mach3, machine coordinate disini berfungsi untuk mengetahui titik coordinate mesin yang akan ditentukan G28 atau titik home, kemudian catat atau salin nilai machine coordinate pada software mach3 dimenu config, selamjutnya klik homing/limits kemudian catat atau salin nilai machine coordinate di G28 home location coordinates lalu klik ok. 62
Machine Coordinate Gambar 4. 20. Titik Koordinat Mesin Pada Mechine Coordinate. Homming Limits Gambar 4. 21. Menu Homming/limits Pada Software Mach3 Catat/salin titik machine coordinate pada G28 home location coordinate Gambar 4. 22. G28 Home Location Coordinate Pada Software Mach3 63
c. Setting Zero Point Pada Mesin Setting zero point berguna untuk menentukan titik nol dari benda kerja yang akan dikerjakan. Setting zero point ini yang pertama dengan cara mengarahkan pahat CNC ke benda kerja kemudian dekatkan pahat pada benda kerja sampai kerenggangan kurang lebih selembar kertas. Gambar 4. 23. Setting Zero Point Mesin CNC Pada Benda Kerja Setelah itu klik zero pada setiap axis di software mach3 agar nilai coordinate mesinnya menjadi 0, kemudian klik 2 kali pada table display agar zero point tersebut dapat sesuai dengan yang disimulasi, setelah setting zero point selesai lalu mengatur rpm pada spindle sesuai dengan penelitian yaitu 5000 rpm, pengaturan rpm ini masih menggunakan pengaturan manual (Potensio). Pemilihan rpm ini disesuaikan dengan jenis benda kerja yang akan diproses machining, rpm 5000 dipilih karena jenis benda kerja adalah kayu Jati yang ketika diproses machining lumayan keras 64
untuk jenis kayu itu sendiri. Setelah pengaturan rpm selesai, klik cycle start pada software mach3 tersebut, lalu kemudian klik ok. Klik 2 kali pada seiap axis setelah setting zero point pada benda kerja Klik 2 kali pada table display agar zero point sesuai dengan software mach3 dan simulasi Gambar 4. 24. Setting Zero Point Pada Software Mach3 Gambar 4. 25. Pengaturan Rpm Pada Spindle 65
d. Pengerjaan Adaptive atau Roughing Proses Adaptive atau Roughing mesin CNC dilakukan untuk membuang bagian kayu Jati yang tidak dibutuhkan yaitu bagian samping dengan beberapa tingkatan, proses roughing tersebut membutuhkan waktu 1 jam 45 menit, tentunya berbeda dengan waktu di simulasi HSM Inventor berbeda waktu hanya 3 menit, dengan pisau yang disesuaikan yaitu endmill 6 mm. Gambar 4. 26. Proses Adaptive atau Roughing Mesin CNC Portable 66
Gambar 4. 27. Hasil Benda Kerja di Mesin CNC Portable Gambar 4. 28. Waktu Proses Roughing Pada Mesin CNC Portable 67
B. Proses Pengerjaan Mesin Milling Konvensional 1. Gambar Benda Kerja Pada saat akan mengerjakan sebuah produk benda kerja maka harus tersedia gambar kerja untuk mengetahui produk benda kerja apa yang akan dikerjakan. Gambar kerja tersebut yaitu sebuah Bubut Bertingkat yang di desain sendiri dan dibuat dari kayu Jati, berikut gambar kerjanya : Gambar 4. 29. Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat 2. Pembuatan Sketsa Gambar Dikarenakan yang digunakan untuk praktek pengerjaan produk benda kerja menggunakan mesin milling konvensional, untuk mempermudah proses pengerjaannya dilakukan pembuatan sktetsa gambar untuk penentuan pergerakan pahat, sketsa gambar ini langsung di 68
gambar di benda kerja yaitu kayu jati yang akan diproses dengan alat yaitu pensil dan penggaris. Gambar 4. 30. Pembuatan Sketsa Gambar Sebelum Diproses 3. Perhitungan Koordinat Dengan pengerjaan produk benda kerja menggunakan mesin konvensional yang di kerjakan secara manual dengan dimensi atau ukuran produk yang diinginkan, berikut cara pengerjaan prosesnya yaitu dengan menentukan titik awal koordinat terhadap produk benda kerja yang akan diproses terlebih dahulu. 69
Gambar 4. 31. Proses Perhitungan Koordinat Pada Mesin Milling Konvensional 4. Proses Pengerjaan Tahapan proses pengerjaan produk benda kerja dilakukan secara manual dengan melakukan penentuan nilai Axis X, Y dan Z, dimana nilai Axis X, dan Y merupakan nilai dari panjang dan lebar dimensi produk benda kerja yang diinginkan. Sedangkan nilai Axis Z merupakan nilai proses ukuran kedalam pada suatu dimensi produk benda kerja yang diinginkan. 70
Gambar 4. 32. Proses Pengerjaan Produk Benda Kerja Pada Mesin Milling Konvensional 5. Hasil Benda Kerja Setelah tahapan dan pengerjaan terhadap produk benda kerja melalui proses demi proses yang sepenuhnya dilakukan secara manual, dari mulai pengukuran, penentuan titik koordinat, sampai pembuatan sketsa produk benda kerja yang diinginkan diperoleh hasil model bentuk 71
dan dimensi ukuran yang mengacu pada ketepatan ukuran seperti contour bentuk, kerataan kehalusan sampai waktu proses pengerjaannya. Berikut hasil dari gambar yang dilihat secara visual ; Gambar 4. 33. Hasil Proses Permesinan Mesin Milling Konvensional Gambar 4. 34. Waktu Proses Roughing Pada Mesin Milling Konvensional 72
C. Hasil Pengukuran 1. Dimensi Benda Kerja Tabel 4. 1. Pengukuran Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional CAD CNC 5 Axis Selisih Milling Konvensional No. (mm) (mm) (mm) (mm) 1. 70 70 0 70,4 2. 70 70,2 0,2 69,7 3. 50 50,3 0,3 50,4 4. 50 50 0 50,1 5. 30 30,3 0,3 30,3 6. 30 30,3 0,3 30,2 7. 20 20 0 20,9 8. 20 20 0 20 9. 20 20,1 0,1 20,3 Dari data diatas dapat diambil total selisih dari masing-masing mesin : Untuk mesin CNC 5 Axis total selisih sebesar 1,2 mm dengan jumlah pengukuran sebanyak 9 pengukuran, sehingga dapat diambil rata-rata selisih antara desain dan hasil permesinan CNC 5 Axis sebesar 0,13 mm. Untuk mesin Milling Konvensional total selisih sebesar 2,9 mm dengan jumlah pengukuran sebanyak 9 pengukuran, sehingga dapat diambil rata- 73 Selisih (mm) 0,4 0,3 0,4 0,1 0,3 0,2 0,9 0 0,3
74 rata selisih antara desain dan hasil permesinan Milling Konvensional sebesar 0,32 mm. Grafik Selisih Perbandingan Dimensi ) m m ( h i s i l e S 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,4 0 0,3 0,2 0,4 0,3 0,1 0 0,3 0,3 0,3 0,2 0,9 0 0 0 0,3 0,1 CNC 5 Axis Milling Konvensional Grafik 4. 1. Selisih Perbandingan Dimensi Mesin CNC 5 Axis dan Mesin Milling Konvensional Tabel 4. 2. Kesuksesan Proses Chamfer dan Fillet Antara Mesin CNC 5 Axis dan Mesin Milling Konvensional. No Proses Ukuran Cnc 5 Axis Milling Konvensional . (mm) Bisa Tidak Bisa Bisa Tidak Bisa 2 √
1. Chamfer 2
Fillet 7
𝑬𝒇𝒆𝒌𝒕𝒊𝒇𝒊𝒕𝒂𝒔 𝑫𝒊𝒎𝒆𝒏𝒔𝒊 = 𝑻𝒂𝒓𝒈𝒆𝒕 𝑷𝒆𝒏𝒈𝒖𝒌𝒖𝒓𝒂𝒏 𝑹𝒆𝒂𝒍𝒊𝒔𝒂𝒔𝒊 𝑷𝒆𝒏𝒈𝒖𝒌𝒖𝒓𝒂𝒏 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 1 = 70 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 1 = 70 𝑥 100% = 100 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 2 = 70 70,2 𝑥 100% = 99,7 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 3 = 50,3 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 3 = 50,3 𝑥 100% = 99,4 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 4 = 50 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 4 = 50 𝑥 100% = 100 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 5 = 30 30,3 𝑥 100% = 99 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 6 = 30 30,3 𝑥 100% = 99 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 7 = 20 20 𝑥 100% = 100 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 8 = 20 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 8 = 20 𝑥 100% = 100 % 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 9 = 20,1 𝑃𝑒𝑛𝑔𝑢𝑘𝑢𝑟𝑎𝑛 9 = 20,1 𝑥 100% = 99,5 % 2. Waktu Pengerjaan Dalam penelitian ini juga mencari perbandingan waktu pengerjaan antara mesin CNC CNC 5 Axis dengan Milling Konvensional, berikut hasil pengerjaannya : a. Mesin CNC 5 Axis 1) Persiapan HSM Inventor Persiapan HSM Inventor yaitu persiapan untuk mendapatkan NC Code dan pemotongan benda kerja guna menyesuaikan space Ragum. 75
2) Setting Tools Pada tahap setting tools proses pemakaman benda kerja pada tandem, pemasangan pahat dan setting zero point benda kerja. 3) Persiapan Mach 3 Persiapan Mach 3 yaitu persiapan dari memasukkan NC Code, setting zero point dan G28. 4) Facing Proses Facing adalah proses pemakanan benda kerja setebal 5 mm untuk meratakan bagian permukaan yang tidak halus pada benda kerja. 5) Step 1 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 30 x 30 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 6) Step 2 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 50 x 50 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 7) Step 3 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 70 x 70 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 76
8) Contour Cutting Proses contour cutting yaitu proses memotong benda kerja yang sudah jadi dari keseluruhan benda kerja atau material. b. Mesin Milling Konvensional 1) Persiapan Marking Tahap awal yaitu proses membuat sketsa penandaan garis potong sehingga memudahkan untuk dimulainya proses permesinan dan pemotongan benda kerja guna menyesuaikan space ragum. 2) Setting Tools Pada tahap setting tools proses pemakaman benda kerja pada tandem, pemasangan pahat dan setting zero point benda kerja. 3) Facing Proses Facing adalah proses pemakanan benda kerja setebal 5 mm untuk meratakan bagian permukaan yang tidak halus pada benda kerja. 4) Step 1 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 30 x 30 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 77
5) Step 2 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 50 x 50 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 6) Step 3 Step 1 yaitu proses pemakanan pahat terhadap benda kerja untuk mendapatkan ukuran 70 x 70 mm, chamfer 2 mm, dan fillet 7 mm. 7) Contour Cutting Proses contour cutting yaitu proses memotong benda kerja yang sudah jadi dari keseluruhan benda kerja atau material. 78
3. Perhitungan Waktu 1) Mesin CNC 5 Axis Tabel 4. 3. Perhitungan Waktu Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis No. Proses Waktu (menit) 1. HSM Inventor 15 2. Persiapan 5 3. Mach 3 10 4. Persiapan 5 5. Facing 10 6. Step 1 40 7. Step 2 29 8. Step 3 19 9. Contour Cutting 10 Total waktu 143 Dari tabel diatas dapat disimpulkan dengan menggunakan Mesin CNC 5 Axis dapat menyelesaikan proses permesinan benda kerja dari awal hingga akhir dengan total waktu 143 menit. 79
Grafik Waktu Pengerjaan ) t i n e m ( u t k a W 80 70 60 50 40 30 20 10 0 15 5 10 5 10 40 29 19 Proses Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis Grafik 4. 2. Proses Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis 2) Mesin Milling Konvensional Tabel 4. 4. Perhitungan Waktu Pengerjaan Mesin Milling Konvensional No. Proses Waktu (menit) 1. Marking 15 2. Persiapan 10 3. Facing 35 4. Step 1 75 5. Step 2 60 6. Step 3 49 7. Contour Cutting 25 Total waktu 269 10 80
Dari tabel diatas dapat disimpulkan dengan menggunakan Mesin Milling Konvensional dapat menyelesaikan proses permesinan benda kerja dari awal hingga akhir dengan total waktu 269 menit. Grafik Waktu Pengerjaan ) t i n e m ( u t k a W 80 70 60 50 40 30 20 10 0 15 10 35 75 60 49 25 Proses Pengerjaan Mesin Milling Konvensional Grafik 4. 3. Proses Pengerjaan Mesin Milling Konvensional Grafik Perbandingan Waktu Pengerjaan 80 75 70 60 ) t i n e m ( u t k a W 60 50 40 30 35 40 29 49 19 25 20 10 10 5 10 10 0 Persiapan Facing Step 1 Step 2 Step 3 Contour Cutting Alur Pengerjaan CNC 5 Axis Milling Konvensional Grafik 4. 4. Perbandingan Waktu Pengerjaan Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional 81
82 4. Bentuk Benda Kerja Setelah Proses Pengerjaan menggunakan mesin CNC 5 Axis dan dengan menggunakan mesin Milling Konvensional dapat diketahui perbandingan hasil proses masing-masing mesin, dengan bentuk dan dimensi ukuran sebagai berikut : Mesin CNC 5 Axis dapat menghasilkan bentuk sesuai dengan desain awal karena menggunakan proses Komputer dan tidak ada alur yang keluar dari desain dan dimensi hanya selisih sedikit karena adanya faktor rangka mesin secara keseluruhan hasilnya sama dengan desain benda kerja . Tidak bisa proses fillet sesuai desain Tidak bisa proses chamfer sesuai desain Gambar 4. 35. Bentuk Hasil Pengerjaan Mesin Milling Konvensional Mesin Milling Konvensional tidak dapat menghasilkan bentuk sesuai dengan desain awal karena menggunakan proses manual sehingga tidak bisa untuk menghasilkan radius (fillet) dan Chamfer, selain itu juga ada alur yang keluar, kesalahan pemakanan yang relative besar dan perbedaan dimensi juga cukup besar menggunakan proses manual. Secara keseluruhan hasilnya kurang sama dengan desain benda kerja.
Chamfer adalah jenis perintah modify pada software inventor yang berfungsi untuk membuat pinggul dengan kemiringan tertentu dari dua garis lurus yang berhubungan. Pada penelitian ini chamfer diaplikasikan pada gambar benda kerja di inventor yaitu profil bertingkat. Fillet adalah jenis perintah modify pada software inventor yang berfungsi untuk membuat atau menggabungkan dua buah garis dengan bidang lengkung yang memiliki besar radius sesuai yang anda inginkan. Pada penelitian ini Fillet diaplikasikan pada gambar benda kerja di inventor yaitu profil bertingkat. 5. Pengujian Kekasaran Permukaan Idealnya pengujian kekasaran permukaan menggunakan alat Surface Roughness Tester, berhubung benda uji atau specimen terbuat dari kayu Jati yang seratnya terlihat sangat jelas. Maka alternatifnya Pengambilan data kekasaran permukaan diambil dengan melakukan identifikasi alur atau sisa hasil pemakanan pada alur di foto untuk kedua pengujian benda kerja yaitu dengan mesin CNC 5 Axis dan mesin Milling Konvensional dengan menggunakan Kamera DSLR dengan lensa Micro. Pengukuran dengan menggunakan foto micro pada penelitian ini menurut Jurnal yang berjudul "A Comparative Analysis Of Spray Combustion Of Kapok Seed Oil And Jatropha Oil As An Alternative Biofuel" (Agus Wibowo, 2018:13). Dari foto yang diambil menggunakan kamera DSLR dengan lensa micro pada benda kerja masing-masing mesin : 83
Sedikit kesalahan pemakanan Gambar 4. 36. Visual Foto Micro benda kerja Mesin CNC 5 Axis Banyak kesalahan pemakanan Gambar 4. 37. Visual Foto Micro benda kerja Mesin Milling Konvensional Berdasarkan pengamatan hasil dari visual foto micro pada kedua benda uji dari mesin CNC 5 Axis dan mesin Milling Konvensional dapat ditentukan bahwa hasil dari benda uji untuk mesin CNC 5 Axis jauh lebih bagus dinilai dari tingkat kekasaran dan juga sedikit pula alur pemakanan yang tidak rata seperti yang telah diberi tanda pada hasil visual foto micro gambar 4.36 diatas, hasilnya pun juga rapi dan lebih halus. Untuk hasil dari visual foto micro mesin Milling Konvensional terlihat kurang rapi dan 84
banyak alur pemakanan pada benda uji yang tidak rata atau bahkan seperti kesalahan pemakanan yang dapat dilihat pada gambar 4.37. 6. Perhitungan Efektifitas Waktu CNC 5 Axis Portable Perhitungan efektifitas disini adalah untuk menghitung seberapa efektifnya mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dengan pengujian yang telah dilakukan dari data diatas. Dapat dilihat pada gambar 4. 13 dan 4. 28 yaitu statistik waktu pengerjaan pada HSM Inventor dan waktu proses roughing pada mesin CNC Portable. Dari data pada gambar 4. 13 dan 4. 28 dapat dilihat antara waktu statistik pengerjaan (Output Target) dan waktu roughing/sesungguhnya (Output Aktual). Dapat dihitung menggunakan rumus di bawah : 𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 = 𝑂𝑢𝑝𝑢𝑡 𝐴𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑂𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 𝑇𝑎𝑟𝑔𝑒𝑡 > = 1 Dimana = Output Target = 1: 47: 51 jam = 108 menit Output Aktual = 1: 48: 14 jam = 108 menit Hasil = 𝐸𝑓𝑒𝑘𝑡𝑖𝑓𝑖𝑡𝑎𝑠 𝑊𝑎𝑘𝑡𝑢 = 108 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 108 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 = 1 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 Dari perhitungan diatas dapat di simpulkan bahwa mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa dikatakan efektif menurut bukti dari perhitungan diatas. Jika output (keluaran) aktual berbanding output yang ditargetkan lebih besar atau sama dengan 1 (satu), maka akan tercapai efektifitasnya, akan tetapi apabila output (keluaran) yang ditargetkan 85
berbanding output yang diinginkan lebih kecil dari 1 (satu) maka tidak tercapai efektifitasnya. (Prasetyo Budi Santoso, 1984). 86
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan Setelah melakukan beberapa pengujian dapat disimpulkan bahwa efektifitas kinerja dari hasil perbandingan proses permesinan dengan material kayu jati menggunakan mesin CNC 5 Axis Portable Karya Mahasiswa terhadap pengerjaan menggunakan mesin Milling Konvensional terdapat selisih rata-rata dari segi dimensi sebesar 0,13 mm untuk mesin CNC 5 Axis dan 0,32 mm mesin Milling Konvensional, dari segi waktu dibutuhkan 143 menit untuk pengerjaan dengan menggunakan mesin CNC 5 Axis dan 269 menit untuk penegerjaan dengan mesin Milling Konvensional, dan dilihat dari kesamaan bentuk dapat dilihat pengerjaan mesin CNC 5 Axis lebih mendekati dengan desain benda kerja dibandingkan pengerjaan dengan menggunakan mesin Milling Konvensional, faktor itu dikarenakan mesin CNC 5 Axis dapat membuat radius (fillet), chamfer dan pengerjaan alur yang tepat sedangkan pada mesin Milling Konvensional tidak dapat membuat radius (fillet), chamfer dan terdapat alur yang salah pemakanan karena dikerjakan secara manual dan juga kurang presisi, hasilnya pun kurang sesuai dengan desain benda kerja yang dibuat. Sehingga efektifitas kinerja mesin CNC 5 Axis jauh lebih baik di bandingkan mesin Milling Konvensional sesuai dengan hasil pengujian yang sudah dilakukan. 87
B. Saran Berdasarkan penelitian dan pembahasan yang sudah dilakukan selanjutnya diharap melakukan perbaikan dan pengembangan dari apa yang penulis lakukan, berikut saran yang dapat di berikan : 1. Untuk rangka mesin CNC Axis selanjutnya sebaiknya menggunakkan bahan yang kokoh lagi agar hasil pemakanan pada mesin CNC Axis selanjutnya bisa lebih presisi dan sesuai yang diinginkan. 2. Untuk pengembangan selanjutnya bisa menggunakan bahan lain seperti alumunium dan lain sebagainya. 3. Untuk mesin CNC 5 Axis kedepannya bisa di maksimalkan lagi supaya semua axisnya dapat beroperasi sesuai keinginan untuk pengerjaan benda kerja. 4. Kapasitas mesin CNC Axis selanjutnya sebaiknya ditingkatkan lagi agar pengerjaannya lebih cepat, presisi dan memungkinkan pengerjaan logam seperti alumunium dan sebagainya. 5. Untuk mesin CNC Axis selanjutnya dan mesin Milling Konvensional sebaiknya di beri vacuum otomatis agar debu atau sisa hasil pemakanan untuk membersihkannya. 6. Untuk Lengan mesin CNC Axis selanjutnya dan Axis Y selanjutnya di perkokoh agar hasil nya lebih presisi lagi. 88
DAFTAR PUSTAKA Amala M, Widyanto SA. 2014. Pengembangan Perangkat Lunak Sistem Operasi Mesin Milling Cnc Trainer. Jurnal (Volume 2 No.3), Universitas Diponegoro, Semarang. Vol. 2(3): 204-210. Azhar MC, 2014, Analisa Kekasaran Permukaan Benda Kerja dengan Variasi Jenis Material dan Pahat Potong, (Skripsi), Bengkulu : Universitas Bengkulu. Fahlevi MR, Syafri, Susilawati A. 2017. Perencanaan Cad Cam Mesin Cnc Milling Router 3 Axis Dengan Perangkat Lunak Mastercam. Universitas Riau, Pekanbaru. Vol. 4(2): 1-7 Ghoni WA, Santosa I, Sidiq MF. 2018. Efektifitas Kinerja Mesin Cnc Portable Berbasis Microcontroller Arduino Dan Modul Cnc Shield Terhadap Mesin Milling Konvensional. Universitas Pancasakti, Tegal. Herliansyah, MK. 2005. Pengembangan Cnc Retrofit Milling Untuk Meningkatkan Kemampuan Mesin Milling Manual Dalam Pemesinan Bentuk-Bentuk Kompleks. Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Vol. 29(1): 62-70. Jonoadji N, Dewanto J. 1999. Pengaruh Parameter Potong dan Geometri Pahat Terhadap Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut. Universitas Kristen Petra, Surabaya. Vol. 1(1): 82-88. Mahandari CP, Gustaman. 2014. Retrofit Mesin Bubut Konvensional Menggunakan Kendali Cnc Gsk 928 Te II. Universitas Gunadarma, Depok. Vol. 8: 139- 145.
Nopita, E. 2015. Hubungan Gaya Kepemimpinan Transformasional Dengan Efektifitas Kinerja (Pada Karyawan Akademik UIN SUSKA Riau). [skripsi]. Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim, Riau. Nurwildani MF, Santosa I. 2016. Analisis Efektifitas Model Pembelajaran Digital Pada Praktikum Mesin Ck6132d Cnc Lathe dengan Uji Paired Sample T- Test. Universitas Pancasakti, Tegal. Vol. 13(2): 51-59. Stolk J, Kross C. 1981. Elemen Mesin Edisi ke 21. Jakarta : Erlangga. Sudji, M. 2011. Dasar-Dasar Metrologi Industri, Jakarta : Proyek Pengembangan Lembaga Tenaga Kependidikan. Sumbodo W, Pujiono S, Pambudi A, Komariyanto, Anis S, Widayat W. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri Jilid 2, Jakarta : Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional. Wibowo A, Wardana ING, Wahyudi S, Widhiyanuriyawan D. 2017. A Comparative Analysis Of RGB Color Spray Combustion Of Kapok Seed Oil And Jatropha Oil. Surakarta, Indonesia. Vol. 1977. Wibowo A, Wardana ING, Wahyudi S, Yanuriyawan DW. 2018. A Comparative Analysis Of Spray Combustion Of Kapok Seed Oil And Jatropha Oil As An Alternative Biofuel. Universitas Pancasakti, Tegal. Vol. 13(4): 1111-1121.
LAMPIRAN Lampiran 1: Desain Detail Ukuran Profil Bertingkat Lampiran 2: Hasil Produk Dari Mesin CNC Milling 5 Axis Portable dan Milling Konvensional Hasil Milling Konvensional Hasil CNC 5 Axis
Hasil Milling Konvensional Hasil CNC 5 Axis Lampiran 3: Proses Pengukuran Hasil Produk Dari Mesin CNC Milling 5 Axis Portable Dengan Jangka Sorong
Lampiran 4: Proses Pengukuran Hasil Produk Dari Mesin Milling Konvensional Dengan Jangka Sorong
Lampiran 5: Pengukuran Kecepatan Spindle Dengan Tacho Meter Lampiran 6: Mesin CNC 5 Axis Portable
Lampiran 7: Komponen Mekanikal Mesin CNC Milling 5 Axis Portable Lampiran 8: Proses Pemasangan Mata Pahat Pada Mesin CNC 5 Axis Lampiran 9: Proses Pemasangan Mata Pahat Pada Mesin Milling Konvensional
Lampiran 10: Software Mach3 Saat Proses Pembuatan Produk Pada Mesin CNC 5 Axis Portable Lampiran 11: Proses Pembuatan Produk Dengan Mesin CNC 5 Axis
Lampiran 12: Proses Pembuatan Produk Dengan Mesin Milling Konvensional
Lampiran 13: Hasil Perbandingan Mesin CNC 5 Axis dan Milling Konvensional. Proses fillet sesuai desain Proses chamfer sesuai desain Hasil Milling Konvensional Hasil CNC 5 Axis Hasil Milling Konvensional Hasil CNC 5 Axis
Lampiran 14: Study Banding di Politeknik Manufaktur Bandung