7
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Metode Pemecahan Masalah dengan menggunakan Diagram Fishbone Diagram tulang ikan disebut juga diagram Ihikawa / fishbone diagram atau juga disebut diagram sebab akibat yaitu diagram yang menunjukkan sebab akibat yang berguna untuk mencari atau menganalisa sebab-sebab timbulnya masalah sehingga memudahkan untuk mengatasinya. Ditemukan oleh Prof Kouru Ishikawa pada tahun 1960 .Diagram tulang ikan ini memang berbentuk mirip dengan tulang ikan yang moncong kepalanya menghadap ke kanan. Diagram ini akan menunjukkan sebuah dampak atau akibat dari sebuah permasalahan, dengan berbagai penyebabnya. Efek atau akibat dituliskan sebagai moncong kepala. Sedangkan tulang ikan diisi oleh sebab-sebab sesuai dengan pendekatan permasalahannya. Umumnya penggunaan fishbone untuk design produk dan mencegah kualitas produk yang jelek (defect). Mengenai pemilahan sebab-sebab, berikut adalah beberapa pendekatannya. The 4 M’s (digunakan untuk perusahaan manufaktur) :
Machine (Equipment),
Method (Process/Inspection)
Material (Raw,Consumables etc.)
8
Man power.
Berikut langkah-langkah penggunaan analisis fishbone 1.
Tentukan karakteristik masalah dan buatlah menjadi seperti "tulang punggung" ikan.
2.
Tentukan penyebab utama dari masalah. Banyak orang menyarankan bahwa Anda harus membagi penyebab ke dalam kategori: Mesin, Material, Metode dan Man Power
3.
Tetapkan satu "tulang besar" berasal dari tulang punggung ikan ke setiap kategori.
4.
Untuk setiap penyebab utama, pikirkan area yang memberikan kontribusi terhadap masalah. Tulislah di horizontal garis - pada "tulang tengah" yang berjalan keluar dari tulang besar.
5.
Analisa dan tentukan penyebab sekunder dan tambahkan sebagai "tulang kecil" : Untuk setiap penyebab, dapat dimulai dengan pertanyaan ‘mengapa hal ini terjadi?’ Jika ada alasan lain, termasuk pada sebuah cabang dari garis horizontal dari penyebaba sebagai diagram Ishikawa / fishbone
2.2. Teori proses machining dengan mesin CNC Machining Center Proses
machining
adalah
proses
pembentukan
dengan
cara
menghilangkan bagian part yang tidak diperlukan melalui metode pemakanan .Sedangkan mesin CNC (Computer Numerical Control) Machining centre adalah jenis mesin yang paling banyak digunakan pada industri manufaktur terutama
9
untuk produksi masspro, dikarenakan jenis mesin ini didesign dengan kecepatan proses yang tinggi terutama untuk proses machining dengan pola pemakanan 2D (2 dimensi) yaitu jenis machining yang sederhana misalnya saja boring, tapping, reamering, champering, facing dsb,dimana pembentukan lebih mengandalkan bentuk alat potong (cutting tool) dan biasanya program yang dijalankan adalah program manual bukan input dari sebuah software CAM (Computer Aided Manufacturing).Dikatakan machining center sebab mesin jenis ini mampu melakukan berbagai jenis pekerjaan machining.
Gambar 2.1. Mesin CNC Machining Center Sumber : http://www.directindustry.com Menurut arah proses nya mesin machining center ada 3 macam, yaitu vertical machining center ,horizontal machining center serta universal machining center . untuk tipe vertical machining center arah proses dari atas ke bawah. Horizontal machining center arah prosesnya horizontal, bisa maju atau mundur tergantung design mesin dan programnya.Sedang Universal Machining center
10
adalah mesin yang mampu melakukan pekerjaan secara vertical dan horizontal Sesuai dengan fungsinya yaitu untuk produksi masspro mesin machining center yang baik memiliki kreteria sebagai berikut: 1.
Permesinan harus dapat mengerjakan bentuk yang rumit dan kompleks, hal ini dikarenakan banyaknya jenis benda kerja yang dikerjakan.
2.
Memiliki tingkat presisi yang tinggi sehingga keakuratan dan ukuran part tetap terjaga.
3.
Memiliki sifat mampu copy dengan baik yaitu melakukan proses permesinan pada jenis part yang sama untuk jumlah yang banyak dengan ukuran dan model yang sama.
4.
Mampu bekerja dengan cepat dan stabil sebab waktu proses menentukan proktifitas mesin
5.
Memilki tingkat akurasi tinggi sehingga mengurangi kemungkinan part hasil machining dalam kondisi cacat.
2.3. Bagian Bagian Mesin CNC Machining Center Secara umum mesin CNC Machining Center memiliki bagian bagian : 2.3.1. Linear Axis Linear axis adalah sumbu yang bergerak secara linear. Umumnya mesin CNC machining center mempunyai 3 sumbu linear, yaitu X,Y dan Z axis. Pergerakan dari 3 sumbu tersebut adalah orthogonal. ,secara fisik bagian sumbu X dan Sumbu Y ini terdapat pada meja mesin ,meja ini dilengkapi dengan motor penggerak, ball screw plus bearing dan guide way slider untuk akurasi
11
pergerakannya.Sedangkan Sumbu Z secara fisik adalah Column (tiang mesin )yang pada ujungnya terdapat Spindle mesin yang dan berfungsi sebagai menjadi rumah holder tool Spindle inilah yang mengatur putaran dan pergerakan tool pada sumbu Z. Spindle inipun digerakkan oleh motor yang dilengkapi oleh transmisi berupa belting atau kopling.
Gambar 2.2. Meja Mesin CNC Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com
Gambar 2.3. Spindle Mesin CNC Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com
12
Gambar 2.4. Linear Axis Mesin CNC Machining Center Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com 2.3.2. Rotation Axis Rotation Axis adalah sumbu yang bergerak secara rotary (berputar). Tingkat kepresisian untuk mesin Machining center tipe terbaru bisa di gerakkan 0.1o . sedangkan kepresisian gerakan rotari axis umumnya 0.001˚ .Pada beberapa mesin bagian ini adalah berupa rotary table yang dipasang pada meja mesin .Rotary table ini terintergrasi dengan sistem pengontrolan program CNC dan biasa di beri symbol sumbu A
Gambar 2.5. Rotary Axis
13
Sumber : Dokumen pribadi 2.3.3. Cutting Tool Cutting tool adalah alat atau perkakas yang di gunakan untuk membentuk proses machining. Yang masuk kategori cutting tool adalah : Drill (mata bor)Tap,Cutter, Face Milling, End Mill, Ball mill dll
Gambar 2.6. Cutting Tool Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com 2.3.4. Magazine tool Magazine tool adalah tempat parkir cutting tool. Semua cutting tool yang di gunakan dalam proses di simpan dalam magazine ini. Kapasitas dari magazine tool bermacam macam tergantung juga pada kapasitas mesin,ada yang mampu menampung 14 tool,21 tool dan lain lain.Letak nya juga bervariasi tergantung model mesin dan juga maker mesin
14
Gambar 2.7. Magazine Tool Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com 2.3.5. Automatic Tool Change (ATC) Automatic Tool change berfungsi sebagai penggantian tool secara otomatis,
proses
ATC
secara
simple
adalah
sebagai
berikut:
1. Magazine menyiapkan tool yang akan di pindahkan ke area spindle. 2. Arm ATC mengambil tool dari magazine dan meletakkan tool
ke
spindle.
3. Jika pada spindle sebelumnya terdapat tool, maka tool yang ada di spindle di pindahkan ke port magazine sesuai dengan alamat sebelumnya ATC arm berfungsi untuk proses pergantian tool, dimana arm mengambil cutting tool yang ada di magazine dan Tool yang ada di spindle di taruh ke magazine. Proses pergantian tool dapat di lakukan secara manual, MDI (Manual data Input) maupun secara otomatis yang di sebut dengan istilah
Gambar 2.8. ATC Arm Sumber : http://belajarmachining.blogspot.com 2.3.6. Lubrication system Mesin CNC machining center memerlukan pelumasan, karena gerakannya sangat cepat dan akurat. Sistem lubrikasi pada mesin CNC adalah:
15
1.
Pelumasan slideway,pelumasan untuk tempat / alur jalannya sumbu X,Y dan Z
2.
Pelumas ball screw
3.
Pelumas untuk Silinder udara bertekanan pada proses ATC (Auto Tool Change)
4.
Pelumasan untuk instalasi hidrolik clamping jig & rotary table Pelumas ini biasanya ditampung dalam tabung plastik yang ditempatkan di
bagian belakang mesin. Tabung ini dilengkapi dengan sensor yang terhubung dengan mesin yang akan memberikan peringatan kedalam monitor apabila jumlah oli sudah tidak mencukupi, jenis oli yang digunakan adalah tipe 68 kecuali untuk instalasi hidrolik memakai oli 32
Gambar 2.9. Komponen Dengan Sistem Pelumasan Sumber : Dokumen pribadi 2.3.7. CNC Controller dan Monitor Kumpulan tombol-tombol panel yang terdapat pada bagian depan mesin dan berfungsi untuk memberikan perintah-perintah khusus pada mesin, seperti memutar spindle, menggerakkan meja, mengubah setting parameter, dan lain-lain.
16
Masing-masing tombol ini harus diketahui dan dipahami betul oleh seorang CNC Setter
sedang monitor menampilkan data-data mesin mulai dari setting
parameter, posisi koordinat benda, pesan error, program mesin dan lain-lain.
Gambar 2.10. CNC Controller & Monitor Sumber : Dokumen pribadi 2.3.8.Instalasi Coolant Coolant di gunakan untuk pendingin dan pelumas cutting tool saat proses berlangsung,coolant ini bersifat sirkulasi dengan memanfaatkan pompa yang dipasang pada bak coolant dan didistribusikan dengan selang khusus,hal myang perlu diperhatikan adalah kadar PH coolant biasanya adalah ± 5- 7.
Gambar 2.11. Instalasi Coolant Sumber : Dokemen pribadi
17
2.3.9.Aksesoris Mesin Aksesoris mesin CNC machining center cukup banyak, umumnya di siapkan guna mengoptimalkan kinerja dari mesin itu sendiri. Aksesories yang umumnya di gunakan adalah : a)
Chip Conveyor. Berfungsi untuk mengambil scrap hasil proses yang ada di dalam mesin dan di masukkan ke dalam gerobak scrap.
b)
Oil
skimmer. berfungsi untuk mengambil tramp oil yang tercamput
dengan coolant. tramp oil ada karena adanya kebocoran pada sistem hydraulic atau karena pelumasan sleding. c)
Magnetic separator.
berfungsi
untuk
memisahkan
kontaminasi scrap yang mengandung besi
Gambar 2.12 Chip Conveyor Sumber : Dokumentasi Pribadi 2.4. Jenis dan Metode Proses Machining
coolant
dari
18
Proses Machining adalah pembentukan benda dengan menghilangkan bagian yang tidak diperlukan dengan alat potong ( cutting tool).Proses ini terbagi dalam beberapa jenis proses antara lain : 2.4.1. Proses Drilling Proses drilling adalah proses pembuatan lubang dengan cara memberi tekanan pada drill yang berputar menuju ke benda jadi proses ini terdiri dari 2 pergerakan yaitu gerakan berputar dari mata bor yang biasa dinyatakan dalam satuan Rpm dan juga gerakan laju pemakanan yaitu gerakan turunnya mata bor menuju ke benda kerja yang bias juga disebut dengan feeding jadi factor penting dalam proses drilling adalah factor cutting tool dan parameter proses
Gambar 2.13. Macam- macam Cutting Tool Drilling Sumber : Cutting Tool Technology Industrial Handbook Dalam perkembangan teknologi sama seperti cutting tool lainnya, sekarang ini mata bor atau cutting tool drilling bentuknya sangat beraneka macam, begitu juga dengan material yang di pakai bahkan beberapa engineer diperusahaan yang bergerak
dalam
bidang
machining
terutama
untuk
produksi
masspro
19
menggunakan
jenis special tool untuk proses tertentu yang bertujuan untuk
efisiensi baik itu dari segi waktu proses (cycle time) ,daya tahan tool (life time tool) yang inputnya bertujuan meningkatkan produktifitas .Dalam artian tool tersebut dikhususkan untuk proses tertentu.Secara umum performa dari cutting tool yang dapat dijadikan kreteria kinerja proses drilling yaitu antara lain :
Laju pemakanan
Daya tahan mata bor
Efisiensi pemakanan
Akurasi hasil pengeboran
Tingkat kekasaran permukaan hasil pengeboran. Selain proses dengan menggunakan mata bor (twist drill )ada beberapa
proses
machining
yang
berhubungan
dengan
proses
drilling
Reaming,Tapping, Counter boring,Counter sinking,Center drill,Spot facing
Gambar 2.14. Proses Pelubangan Sumber : Fundamental Of Modern Manufacturing
yaitu:
20
a)
Proses Reaming Proses ini merupakan proses memperbesar lubang dari lubang yang sudah
ada untuk menghasilkan dimensi finishing yang mampu menghasilkan akurasi tinggi,
Gambar 2.15. Reamer Solid Sumber : Cutting Tool Technology Industrial Handbook
Gambar 2.16. Reamer Dengan Insert Sumber : Cutting Tool Technology Industrial Handbook b)
Proses Tapping Yaitu proses membuat ulir dari lubang yang telah terbentuk,dilihat dari
prosesnya terbagi menjadi 2 macam yaitu hand tap dan machine tap Hand Tap atau Tap manual yaitu Tool hanya bisa dipakai secara manual dengan menggunakan tangan, dalam satu pembuatan lubang ulir terdiri dari 3 tool
21
yaitu tool nomer 1(Taper) , 2(Pluging) , 3(Bottoming) yang dipakai secara berurutan
Gambar 2.17. Hand Tap Sumber : Cutting Tool Technology Industrial Handbook Machine Tap yaitu tap yang pengoperasiannya menggunakan mesin,baik itu mesin milling bisa juga dengan mesin bubut
Gambar 2.18. Machine Tap Sumber : Cutting Tool Technology Industrial Handbook
22
Berdasarkan bentuk flute (alur untuk keluarnya chip) nya terbagi menjadi 3 jenis yaitu Quick flutes,Medium flutes dan straight flutes.Ada juga jenis tap yang mempunyai lubang cooling yang berguna untuk pelumasan saat proses serta tap yang
khusus
untuk
pengetapan
material
Allumunium
casting
dimana
pembentukan ulir menggunakan metode forging bukan cutting c)
Proses Counterboring Yaitu proses pembesaran lubang dari yang sudah ada untuk kedalaman
tertentu,biasanya diaplikasikan untuk pembuatan lubang kepala baut dengan tujuan agar kepala baut tidak keluar dari permukaan benda kerja, terutama jika diaplikasikan pada pengikatan dua benda kerja.
Gambar 2.19. Macam - Macam Counterboring Sumber : Cutting tool technology industrial handbook d)
Proses Counter sinking Yaitu pembentukan lubang step dari yang sudah ada dengan bentuk
kerucut,biasanya untuk pembuatan lubang kepala baut yang berbentuk kerucut atau bisa juga dimanfaatkan untuk sekedar pembuatan champering pada lubang
23
Gambar 2.20. Counter Sinking Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Countersin e)
Proses center drilling Pembuatan lubang awalan sebelum di drilling agar mendapatkan posisi
ordinat yang akurat
Gambar 2.21. Center Drilling Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Countersin f)
Proses Spot Facing Mirip dengan prosees milling
proses ini digunakan untuk meratakan
permukaan benda kerja tertentu terutama setelah proses drilling.
24
2.4. Proses Milling Proses milling bisa didefisinikan sebagai suatu proses permesinan yang pada umumnya menghasilkan bentukan bidang datar (bidang datar ini terbentuk karena pergerakan dari meja mesin) dimana proses pengurangan material benda kerja terjadi karena adanya kontak antara alat potong (cutter) yang berputar pada spindle dengan benda kerja yang tercekam pada meja mesin.Secara dasar prinsip kerja proses ini dibedakan menjadi 3 yaitu : Slab milling,Face milling,End Milling
Gambar 2.22. Macam Macam Proses Milling Sumber : Fundamental Of Modern Manufacturing Pada perkembangannya jenis tool dan metode yang dipakai dalam proses milling sekarang ini makin komplek dan banyak jenisnya tergantung pada kebutuhan. Material yang dipakai untuk alat potong milling banyak jenisnya seperti HSS, Carbide, diamond disesuaikan dengan kondisi pemakanan 2.5.Material Aluminium ADC 12 Aluminium ADC 12
merupakan
paduan
Aluminium tuang dengan
komposisi silikon < 12 % yang biasa biasa dipakai untuk komponen otomotif misalnya Cover Crank Case R/L, Comp Head, Bottom Metal, Cover L side dan lain-lain .Jenis ini merupakan paduan Aluminium tuang yang mengikuti tatanam
25
JIS (Japan International Standart) dan memiliki kesetaraan dengan paduan Aluminium 384.0 dan 383.0- F (ASM Handbook,vol 15 1992) Menurut standar klasifikasi AA, jenis ini termasuk ke dalam paduan Al-Si-Cu. Tabel 2.1. Kesetaraan Aluminium Die Castting Alloy
Sumber : (ASM Handbook,vol 15 1992) Tabel 2.2. Komposisi Material Aluminium Die Castting Alloy
Sumber : (ASM Handbook,vol 15 1992)
26
Sifat utama dari paduan aluminium ADC12. (ASM Handbook vol.2,1992) 1.
Sifat Nilai Densitas
2.74 - 2.823 g/cm
2.
Temperatur cair
516 - 582 °C
3.
Kekuatan tarik
310 - 331 MPa
4.
Kekuatan luluh
150 - 165 MPa
5.
Kekerasan Brinell
75
6.
Perpanjangan
2.50 - 3.5 %
7.
Temperatur tuang
616 - 699 °C
– 85 HB
Jadi silikon (Si) merupakan unsur paduan terbesar pada ADC 12, sedangkan dengan karakteristik dari paduan silikon (Si) adalah : Unsur Si dalam paduan aluminium mempunyai pengaruh positif : 1.
Meningkatkan sifat mampu alir (Hight Fluidity).
2.
Mempermudah proses pengecoran
3.
Meningkatkan daya tahan terhadap korosi
4.
Memperbaiki sifat-sifat atau karakteristik coran
5.
Menurunkan penyusutan dalam hasil cor
6.
Tahan terhadap hot tear (perpatahan pada metal casting pada saat solidifikasi karena adanya kontraksi yang merintangi)
Pengaruh negatif yang ditimbulkan unsur Si berupa: 1.
Penurunan keuletan bahan terhadap beban kejut jika kandungan silikon terlalu tinggi. Menurut ASM Handbook vol 15 1998 Aplikasi atau kegunaan material
dari alumunium paduan adalah :
27
Tabel 2.3. Aplikasi Material Paduan Aluminium
Sumber : (ASM Handbook,vol 15 1992) 2.6. Jig & Fixture Proses Machining Menurut Hoftman (2004) Jig & Fixure merupakan alat bantu produksi yang digunakan pada proses manufakture sehingga dihasilkan duplilkasi part yang akurat.Hubungan yang tepat dan sejajar antara alat pemotong dan benda kerja
28
harus diperhatikan dan dijaga karena sangat mempengaruhi hasil proses untuk itu sebuah Jig &Fixture dirancang untuk memposisikan bagian part yang akan diproses hingga dapat dipastikan proses permesinan dilakukan dengan akurat dan presisi. Jig adalah sebuah alat khusus yang berfungsi untuk menahan dan menopang benda kerja yang akan mengalami proses permesinan sedangkan fixture adalah peralatan yang berfungsi untuk menahan benda kerja dan mendukung pekerjaan sehingga operasi permesinan dapat berlangsung.Jadi sebuah metode dan perancangan Jig & Fixture juga sangat berpengaruh pada hasil kerja machining. Secara umum hal – hal penting yang harus di miliki oleh jig & fixture machining adalah : 1
Sebuah fixture milling harus kuat dan tidak goyah serta mampu redam getar
2
Sebuah perlengkapan fixture milling ditopang dengan meja mesin dan tidak bergerak bergerak sampai proses machining selesai dan tidak memberatkan pergerakan eretan mesin
3
Milling adalah sebuah operasi yang menghilangkan jumlah besar skrap, sehingga diperlukan untuk tempat untuk pembuangan skap jangan sampai desain fixture menyebabkan penumpukan skrap pada benda kerja
4
Operator harus mudah dalam memasang benda kerja pada awal proses dan memboongkar benda kerja setelah selesai proses
5
Kontruksi harus aman dari kemungkinan tool machining nabrak ke komponen jig & fixture
29
2.6.1. Bagian – bagian Jig & Fixture Sebuah Jig & Fixture untuk proses machining biasanya dibuat dengan material baja atau dengan material lain disesuaikan dengan fungsi dari masing – masing komponen .Komponen – komponen tersebut biasanya dirakit dengan menggunakan pengikat baut atau bisa juga dengan pengelasan. Dalam sebuah rangkaian jig & fixture untuk proses machining biasanya terdiri atas komponenkomponen sebagai berikut : 1.
Base Plate Bagian yang merupakan tempat perakitan seluruh komponen jig & fixture,
biasanya terbuat dari mild steel atau jika menurut aturan JIS adalah tipe SS41.Base plate juga merupakan penghubung antara sistem koordinat benda kerja dan koordinat pada mesin, hal penting yang harus diperhatikan dalam pengerjaan base plate adalah tingkat kesejajaran dan kehalusan dan pengerjaan finishing yang sesuai adalah dengan surface grinding .
Base Plate
Gambar 2.23. Base plate Sumber : www.enerpac.com
30
Tabel 2.4. Karakteristik baja SS41
Karakter
Nilai
Density Modulus Young Poisson Ratio Shear Modulus Tensile Strength (under 650oF)
7.8 g/cm3 29×106 psi 0.260 79.3 GPa 58,000–80,000 psi
Elongation
17%
Yield Strength
32.000 – 36.000 psi
Sumber : http://www.a516gr70-steel.com 2.
Pencekam (Clamping) Merupakan bagian yang memegang benda kerja pada posisi tertentu, gaya pencekaman bisa berasal dari sistem pengencangan baut, toggle clamp, pneumatik ataupun dengan sistem hidrolik disesuaikan dengan kondisi pencekaman.Pada proses machining dengan menggunakan mesin CNC biasanya menggunakan pengekleman dengan tenaga pneumatik atau pun hidrolik dikarenakan lebih cepat, praktis dan tepat.Pneumatik biasanya kinerjanya lebih cepat tetapi kekuatanya kurang jika dibandingkan dengan hidrolik. Clamping hidrolik
Gambar 2.24. Clamping Hidrolik Sumber : www.enerpac.co Tabel 2.5. Karakteristik Baja SS41
31
Characteristic
Value
Density
7700-8030 kg/m3
Young’s Modulus
190-210 GPa
Tensile Strength Standard
569 MPa
Quenching & Tempering
686 MPa
Yield Strength Standard
343 Mpa
Quenching & Tempering
490 MPa
Poisson’s ratio
0.27 – 0.30
Hardness
160-220
Melting Point
Approximately 1520oC
Proff Stress
422 MPa
Elongation
23% Brinell
Sumber : http://www.a516gr70-steel.com 3.
Lokator Bagian yang memposisikan benda kerja pada tumpuan (rest pad) bagian
ini bersentuhan langsung dengan benda kerja tapi tidak memberikan gaya pencekaman biasanya terbuat dari material S45C .Komponen ini tidak menumpu benda kerja , tapi hanya memposisikan benda kerja secara tepat, syarat yang lain adalah harus mudah saat memasang dan melepaskan benda kerja serta tidak mengakibatkankan cacat
Gambar 2.25. Lokator dan Rest Pad Sumber : http://irawanah.wordpress.com
32
4.
Rest Pad Bagian yang kontak langsung dengan benda kerja dan mengalami gaya
pencekaman, bagian ini biasanya terbuat dari baja dengan perlakuan panas agar tidak mudah aus.Bagian ini harus benar-benar diperhatikan posisi dan ketinggiannya,sebab akan mempengaruhi hasil dari proses.Penempatan tumpuan yang salah akan menyebabkan benda kerja tidak seimbang dan kemungkinan adanya spring back dan kerusakan lain terjadi.Pada komponen ini kemungkinan aus akibat lifetime pemakaian juga sangat mungkin karena selalu terkena gesekan dengan benda kerja. 2.6.2. Jig & Fixture dengan Work Support Hidrolik Pada kondisi dan fungsional tertentu hidrolik juga banyak diaplikasikan dalam perancangan jig & fixture, antara lain sebagai clamping dan sebagai penumpu benda kerja .Menurut Hoffman E.G, “Jig & Fixture Design” beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan jig & fixture dengan holding system hydrolic antara lain : 1.
Pengontrolan clamping force
Pengontrolan ini sangat penting karena jika tidak tepat akan mengakibatkan beberapa kegagalan, clamping force harus disesuaikan dengan karakter benda kerja yang akan di klem, yaitu ketebalan, kerapuhan benda kerja dan elastisitas.Pengaturan kekuatan clamping dapat dilakukan dengan penambahan tekanan pada instalasi hidrolik,kekuatan lengan klemping juga harus disesuaikan 2.
Work Support Hidrolik
33
Digunakan pada pengoperasian dimana benda kerja harus ditopang untuk mencegah
benda
kerja
defeksi
selama
pengoperasian
machining
berlangsung.Disamping itu dengan metode hidrolik ketinggian kontak
dapat
menyesuaikan secara otomatis sehingga jika memproses benda kerja yang memiliki bentuk yang sedikit bervariasi hasil proses tetap tidak terpengaruh 3.
Pengaturan Operasi Proses
Untuk proses yang memerlukan jumlah klemping yang lebih dari satu yang harus diperhatikan keselamatan operator saat memasang benda kerja.Selain itu proses klemping harus terlebih dahulu sebelum work support hidrolik bekerja
Gambar 2.26. Instalasi Hidrolik Pada Jig & Fixture Dengan Work Support Sumber : Hoffman E.G, “Jig & Fixture Design” Beberapa mesin CNC machining center memang sudah di desain untuk sistem pengekleman dengan hidrolik dan beberapa tipe lainya belum, atau bisa
34
juga dengan sistem opsi dalam artian jika mau menambahkan sistem tersebut maka akan dikenakan biaya tambahan saat pembelian mesin.Pada prinsipnya pemakaian works support hidrolik adalah untuk mempermudah dan meningkatkan hasil produksi pada kondisi proses tertentu.
Gambar 2.26. Konstruksi Jig & Fixture dengan Work Support Hidrolik Sumber : Hoffman E.G, “Jig & Fixture Design 2.6.3 Menentukan gaya pencekaman Dalam menentukan besarnya gaya pencekaman yang harus diberikan pada benda kerja dapat ditentukan berdasarkan besarnya gaya permesinan yang akan terjadi selama pencekaman berlangsung.Perhitungan sederhanan dapat dilakukan dengan menganggap gaya pemotongan oleh mesin bekerja seluruhnya pada arah horizontal dan benda kerja dapat ditahan secara stabil dengan hanya memanfaatkan gaya gesek.
35
Gambar 2.27. Clamping Force Sumber : http://www.carrlane.com Cutting Force sendiri ditentukan oleh beberapa parameter permesinan yang digunakan. Dalam setiap proses permesinan terdapat 3 parameter yang harus ditetapkan nilainya antaralain : 1.
Kedalaman pemakanan (Depth of Cut) 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. 2.
Kecepatan Spindel (Spindle Speed) Kecepatan spindel merupakan kecepatan gerak putar pahat, yang dinyatakan
dalam meter per menit. Kecepatan gerak pahat tergantung dari benda kerja yang akan di-milling dan bahan dari pahat potong itu sendiri. 3.
Kecepatan pemakanan (Feed rate) Kecepatan pemakanan dihitung berdasarkan ketebalan geram yang dapat
dipotong oleh setiap gigi pahat, yang disebut pemakanan per gigi Besarnya
36
pemakanan tiap gigi tergantung oleh beberapa faktor yaitu : jenis material yang dipotong, jenis pahat yang digunakan, kedalaman pemotongan dan hasil akhir yang diinginkan. Sedangkan cutting force menurut mitsubishi cutting tool dinyatakan dalam tabel dibawah ini : Tabel 2.6. Specific Cutting Force
Sumber : www.mitsubishicarbide.com/ Gaya gesekan statik (fs) adalah gaya gesekan antara dua buah permukaan yang saling diam atau belum bergerak dan bisa dikatakan merupakan tetapan menuju tingkat kekasaran benda ,sedangkan besarnya gaya koefisien gesekan statis pada beberapa material adalah :
37
Tabel 2.7. Koefisien Gesek Statik
PERMUKAAN
KOEFISIEN GESEKAN STATIK(µS)
KOEFISIEN GESEKAN KINETIK(µK)
KAYU PADA KAYU KAYU PADA BAJA KAYU PADA SALJU BAJA PADA BAJA ALUMINIUM PADA BAJA TEMBAGA PADA BAJA KACA PADA KACA TEMBAGA PADA KACA TEFLON PADA TEFLON TEFLON PADA BAJA KARET PADA BETON(KERING) KARET PADA BETON (BERAIR) BOLA GOTRI YANG DIBERI OLI
0,4 0,7 0,08 0,74 0,61 0,53 0,94 0,68 0,04 0,04 1 0,3 <0,01
0,2 0,4 0,06 0,57 0,47 0,36 0,4 0,53 0,04 0,04 0,8 0,25 <0,01
Sumber : Modul Fisika 1 Universitas Mercu Buana 2.6.4. Springback Akibat Pengekleman Hal lain yang yang harus diperhatikan dalam kondisi pengekleman benda kerja pada jig
adalah tidak adanya cacat benda kerja akibat pengekleman
misalnya saja benda kerja tergores,penyok dan lain-lain.Salah satu hal yang mungkin lain yang tidak diinginkan akibat kondisi pengekleman adalah springback, yaitu keadaan kembali ke bentuk semula setelah mengalami pembengkokan, hal ini terjadi karena semua benda - benda memiliki modulus tertentu dari elastisitas, perubahan logam diikuti dengan pemulihan lenting pada pulihan beban. Dalam pembentukan, pemulihan ini dikenal sebagai springback., sudut lengkung akhir setelah diberi kekuatan tekanan/pembentukan lebih kecil dan radius lengkung akhir lebih besar dari yang sebelumnya.Dalam kaitannya pengekleman komponen dengan material aluminium casting pada jig & fixture,
38
springback sangat mungkin terjadi mengingat karakteristik material yang elastis terutama untuk bentuk part tipis dan juga karakter komponen hasil cetak yang bending akibat adanya deformasi panas.Part yang bending jika ditumpu pada posisi yang rata dan mendapatkan pembebanan akibat pengekleman akan mengalami pembengkokan dan sisa energi elastis akan membawa bidang terkait melenting kembali (springback) 2.7. Rumus dan Perhitungan Dalam melakukan perancangan penulis menggunakan beberapa rumus dan perhitungan yang terkait dengan metode perancangan: 2.7.1.Rumus dan Perhitungan Parameter Proses Machining Beberapa rumus dan perhitungan yang digunakan dalam menentukan parameter machining adalah:
2.7.2. Rumus Menentukan Clamping Force Pada Pencekaman Jig & Fixture
39
Clamping force dapat dihitung dengan perhitungan : 𝐶𝑢𝑡𝑡𝑖𝑛𝑔 𝐹𝑜𝑟𝑐𝑒 𝑋 𝐹𝑎𝑘𝑡𝑜𝑟 𝐾𝑒𝑎𝑚𝑎𝑛𝑎𝑛
Clamping Force
=
Cutting Force
: (dapat ditentukan pada tabel 2.6)
Faktor Keamanan
: 1,2 – 2
𝐾𝑜𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛 𝑔𝑒𝑠𝑒𝑘 𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑠
Koefisien gesek statis : (tabel 2.7) 2.7.3. Rumus Springback Material : Besarnya springback yang terjadi akibat pembengkokan dapat dihitung dengan rumus :
dimana :
k
= melenting kembali (spring back);
α2 = bending awal sebelum spring back α1 = bending setelah spring back
40
Tabel 2.8. Harga Pemantulan Kembali Dari Berbagai Bahan
Sumber : (Pardjono & Hantoro, 1991 : 106 – 110) 2.8. Sistematika Perancangan Berikut ini diagram alir sistematika perancangan
Start
Data Hasil Produksi Machining
Data Jenis Penyebab NG dominan pada proses machining
Analisa penyebab NG bending pada proses machining A
41
A
Menentukan rencana perbaikan
Desain ulang Jig machining OP 1
Trial Jig setelah di desain ulang
Analisa hasil perbaikan
Yes Aplikasi Jig hasil perbaikan
Finish
No No
