JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH

Volume 3 Nomor 2 , Desember 2015

ISSN 2301-8224

JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH

Hasil simulasi molding

Jurnal Teknik Mesin Unsyiah

Mesin CNC 4 axis

Volume Nomor Halaman 3 2 58-100

The Feedstock after granulation process

Banda Aceh, Desember 2015

ISSN 2301-8224

JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH ISSN 2301-8224 Volume 3 Nomor 2, Desember 2015 DEWAN PENYUNTING Ketua Penyunting Prof. Dr. Ir. Ahmad Syuhada, M.Sc

Universitas Syiah Kuala

Wakil Ketua Penyunting Amir Zaki Mubarak, ST, M.Sc

Universitas Syiah Kuala

Penyunting Pelaksana Ir. Hamdani, MT Sarwo Edhy S, ST, M.Eng Irwansyah, ST, M.Eng

Universitas Syiah Kuala Universitas Syiah Kuala Universitas Syiah Kuala

Tata Pelaksana Usaha Ir. Razali Thaib, M.Si Akram, ST Ratna Sari, ST, MT

Universitas Syiah Kuala Universitas Syiah Kuala Universitas Syiah Kuala

Alamat Penyunting PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SYIAH KUALA Jln. Syech Abdul Rauf, No. 7, Darussalam, Banda Aceh, 23111, telp: 085276150888, email: [email protected], website: www. jtm-unsyiah.com

JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH merupakan jurnal ilmiah ilmu pengetahuan dan teknologi, khususnya bidang Teknik Mesin, yang diterbitkan secara berkala dua kali tiap tahun oleh PROGRAM STUDI MAGISTER TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SYIAH KUALA. Dewan Penyunting mengundang para peneliti, praktisi dan profesional untuk berpartisipasi menyumbangkan artikel pada jurnal ini.

JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH ISSN 2301-8224 Volume 3 Nomor 2, Desember 2015 DAFTAR ISI 1. Simulasi Cetakan (Molding) Hot Press Dengan Metode Elemen Hingga Untuk Pemakaian pada Papan Partikel Iskandar Hasanuddin, M. Tadjuddin, Qadri dan Norhafizan Ahmad..........................

58

2. Analisis Perpindahan Panas pada Boiler Pipa Api Dengan Bahan Bakar Biomassa Mahyuddin, Ahmad Syuhada dan Hamdani ..................................................................

65

3. Perencanaan Sistem Perpipaan Air Bersih Dengan Menggunakan Software Epanet 2.0 Ibrahim ........................................................................................................................... 69 4. Rancang Bangun Mesin CNC 4 Axis Berbasis PC Syahriza, Teuku Firsa dan Masri Ibrahim ..................................................................... 75 5. Analisis Pemanfaatan Uap Bekas Akhir Perebusan untuk Pemanasan Awal pada Proses Perebusan di Pabrik Kelapa Sawit Abdul Wahab, Ahmad Syuhada dan Zahrul Fuadi......................................................... 80 6. Production Micro Component by Micro Metal Injection Molding (µMIM) Process Murtadhahadi, Norhamidi Muhamad dan Che Hassan Che Harun .............................. 89 7. Kajian Unjuk Kerja Perangkat Termoelektrik untuk Kotak Penyimpanan (Carrier Box) Usman, Ahmad Syuhada dan Hamdani ......................................................................... 96

Syahriza, Jurnal Teknik Mesin Unsyiah, volume 3, nomor 2 (Desember 2015)

ISSN 2301-8224

Rancang Bangun Mesin CNC 4 Axis Berbasis PC (Personal Computer) Syahriza, Teuku Firsa, Masri Ibrahim Jurusan Teknik Mesin, Universitas Syiah Kuala Jl. Tgk. SyechAbdurrauf No. 7 Darussalam – Banda Aceh 23111, INDONESIA Phone/Fax.: +62-651- 7428069, e-mail: [email protected]

Abstract CNC (computer numerical control) is machine controlled using a computer by running a command in the form of a code of letters and numbers (Numerical) to perform the machining process. CNC machine has a very high degree of accuracy compared to the machining process manually. This research aims to design and build a prototype machine CNC 4 axis. All four axis CNC (X, Y, Z and A) is moving simultaneously, with the axis A rotating on the X axis as the axis of the four uses chuck TU-2A, while the axis X, Y, and Z move linearly actuated using stepper motors. This machine is controlled by a PC and a program that is also used as a place pengimput G code to process. Components of the resulting product is more complex for 4 axis CNC machines can reach parts that can not be reached by a 3 axis CNC machines, such as propellers and hand griper products. In the end, these machines are able to produce products of complex machining at an affordable price. Kata kunci : Mesin CNC 4 axis , rotary axis, personal komputer, motor stepper

1. Pendahuluan Saat ini penggunaan mesin CNC hampir terdapat disegala bidang. Dari bidang industri manufaktur, riset dan lembaga pendidikan. Padalembaga pendidikan khususnya perguruan tinggi biasanya mengunakan mesin EMCO CNC turning training unit 2 axis (TU-2A) dan milling training unit 3 axis (TU-3A) sebagai sarana praktikum pada mahasiswa. Namun mesinmesin yang ada pada lembaga pendidikan saat ini hanya mesin CNC 3 axis, oleh karena itu diperlukan adanya perancangan dan pembuatan mesin CNC 4 axis. Mesin CNC 4 axis ini masih berupa protipe yang hanya mampu melakukan proses permesinan dari bahan selain logam. Inti dari penelitian ini adalah membuat prototipe mesin CNC 4 axis dengan sumbu A yang berotasi pada sumbu X berbasis PC. Pemesinan 4 axis adalah proses pemesinan dengan mesin CNC yang memiliki 4 arah gerak (axis), yaitu axis X, Y, Z, dan A. Selain bagi sarana praktikum, mesin ini juga layak digunakan untuk menghasilkan produk-produk komersial dengan harga yang relatif murah. Prototipe mesin CNC 4 axis ini memiliki pergerakan simultan untuk semua axis gerakannya, dan juga dapat diinput program pengerjaannya secara DNC (Direct Numerical Control). Selain memasukkan kode G secara

otomatis, memasukan kode G dapat juga dilakukan secara manual. 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Mesin NC Peralatan NC (Numerical Control) didefenisikan oleh Electronic Industries Association (EIA) sebagai “A System in which action are controlled by the direct insertion of numerical data at same point. The system must automatically interpret at least some portion of this data” (sebagai sebuah sistem dimana aksiaksi yang dikontrol dimasukkan langsung dari data numeric pada poin yang sama. Secara otomatis sistem harus menterjemahkan paling sedikit beberapa bagian dari data ini). Pengoprasian mesin NC diperlukan program intruksi yang dinamakan part program atau disebut program NC, yang merupakan prosedur yang menentukan urutan proses, posisi pahat potong relatif terhadap benda kerja, yang harus diikuti oleh mesin untuk membuat suatu part tertentu. 2.2 Mesin CNC Mesin CNC (Computer Numerically Controlled) merupakan sebuah istilah yang digunakan hingga sistem operasinya dikontrol 75


dengan memakai sebuah komputer internal. Teknologi CNC adalah metode yang terbaik saat ini untuk memenuhi produk pasar terhadap keperluan akan komponen manufaktur, disebabkan karena ketelitian dan efisiensi yang dimilikinya. Kehandalan dari mesin CNC tidak terlepas dari kompone- komponen pendukungnya, seperti operator (brainware), perangkat keras (hardware) dan perangkar lunak (software). Ketika komponen itu harus saling mendukung untuk memperoleh hasil kerja yang memuaskan. 2.3 Motor Stepper Motor stepper (motor stepper bipolar dan motor stepper unipolar) merupakan motor DC yang dapat diatur posisinya dengan akurat pada posisi tertentu dan dapat berputar ke arah yang diinginkan dengan memberi pulsa-pulsa listrik dengan pola tertentu. Wirdarto juga menyebutkan motor stepper adalah motor DC yang gerakannya bertahap (step per step) dan memiliki akurasi yang tinggi tergantung pada spesifikasinya. Setiap motor stepper mampu berputar untuk setiap step-nya dalam satuan sudut (0.75°, 0.9°, 1.8°), makin kecil sudut per step-nya maka gerakan per stepnya motor stepper tersebut makin presisi.

2.5 Parallel Port (LPT) Parallel port adalah salah satu jenis soket pada PC untuk berkomunikasi dengan peralatan luar. Parallelport biasanya terletak pada salah satu port panel bagian belakang komputer. Arti istilah parallel yakni sistem pengiriman data digital, dimana beberapa bit data dikirim sekaligus pada satu saat dengan menggunakan jalur terpisah. Pada komputer umumnya digunakan konektor DB-25 yang mempunyai jumlah pin sebanyak 25 buah.

ISSN 2301-8224

Sumber:http://www.computerports.net/parallelport/ 2.6Mach® 3 Mach® 3 adalah software buatan Artsoft yang dapat mengolah program yang dihasilkan oleh software CAM berupa g-code. Kemuadian Mach® 3 meneruskan perintah yang ada pada program g-code ke driver board untuk mengendalikan motor stepper. Keuntungan menggunakan software Mach3:  Data tool yang lengkap.  Tampilan dan sistem pengoperasian yang hampir sama dengan kontrol mesin CNC yang sebenarnya.  Penggunaan dan pengoperasian yang sangat mudah.

Gambar 2 Interface Software Mach®3 Sumber: Penelitian 3. Metodologi Langkah-langkah Penelitian Adapun langkah-langkah penelitian yang yang akan dilaksanakan antara lain: 1. Mempelajari literatur mengenai mesin CNC 4 axis. 2. Merancang/membuat mesin CNC 4 axis. 3. Mempelajari software CAM. 4. Mempelajari software Mach® 3 untuk menggerakkan motor stepper. 5. Memasang 4 buah motor stepper pada driver motor control sebagai penggerak sumbu X, Y, Z dan sumbu A. 6. Menghubungkan driver motor control pada PC dengan kabel parallel port BD25. 7. Menghubungkan driver motor stepper dengan power supply 24 V 15 A.

Gambar 1 Skema LPT DB-25 76


8. Setup software Mach® 3 agar pergerakan setiap axis sesuai dengan yang diinginkan. 9. Menjalankan software Mach® 3 dengan menginput G code yang dihasilkan oleh software CAM untuk mengontrol motor stepper. 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Sistem Kontrol Mesin CNC Pada diagram dibawah ini dapat dilihat mekanisme sistem kontrol yang digunakan dalam proses Perancangan Dan Pembuatan Mesin CNC 4 Axis Berbasi PC (Personal Computer).

Gambar 3 Diagram mekanisme sistem kontrol mesin CNC 4 axis Sumber: Penelitian 1. PC PC disini sebagai pengontrol mesin dan juga tempat mengisi NC program yang dibutuhkan untuk proses pengerjaan komponen. 2. Mach 3 NC program yang sudah ada kemudian di proses dalam aplikasi Mach 3sehingga dapat di ubah menjadi source code yang dapat di baca oleh sistem kontroler. 3. Kontroler dan Mesin CNC 4 axis Kontroler membaca program yang telah di masukkan kemudian menggerakkan motor stepper sehingga membentuk suatu mekanisme mesin NC. 4.2 Konfigurasi Hardware Pada penelitian ini digunakan beberapa hardware untuk pembuatan mesin CNC 4 axis. 1. Linear bearing dan linear shafting Linear bearing dan linear shafting disini merupakan perangkat keras (hardware) yang digunakan sebagai reil, untuk menggerakkan axis-axis mesin CNC yang akan dibuat. Tetapi hanya pergerakan sumbu X, Y, Z saja

ISSN 2301-8224

yang bergerak linear, sedangkan sumbu Abergerak rotasi pada sumbu X. 2. Pemutar Sumbu A Pemutar sumbu A dan pemegang benda kerja menggunakan spidle dan chuck masin CNC EMCO TU-2A. 3. Timing belt Untuk menggerakkan seluruh axis mesin CNC maka dibutuhkan sarana penghubung antara motor stepper dengan axis yang digerakkan. Maka digunakan timing belt yang sesuai dengan gigi yang terhubung pada poros motor stepper. 4.3 Konfigurasi Kontroler 1. WiringSystem Wiring System adalah sistem yang menjelaskan segala sesuatu tentang pemasangan kabel pada controller dimulai dari power supply, programmer ke komputer, limit switch,motor spindle hingga motor stepper. 2. Pemasangan kabel motor stepper pada controller Pada controller terdapat konektor untuk dihubungkan dengan motor stepper. Pemasangan kabel motor stepper pada controller ini sesuai dengan konfigurasi motor stepper itu sendiri. Untuk satu unit motor stepper terdapat 4 buah kabel input signalyaitu A+, A-, B+, B-. 3. DIP Setting pada controller Pengaturan DIP pada controller digunakan untuk mengatur daya yang masuk ke motor stepper, micro stepping dan kecepatan step motor stepper untuk penggerakan motor stepper. 4. Power supply untuk controller Untuk menggerakkan keempat sumbu, controller memerlukan tegangan sebesar 1235 volt. Power supply yang digunakan adalah power supply 24 volt 15 A. 4.4 Konfigurasi Software Perangkat lunak yang digunakan untuk mendukung penelitian ini adalah software CAD/CAM untuk desain dan simulasi dan juga Mach®3 mengendalikan motor stepper. 1. Desain dan Simulasi Pemotongan Adapun untuk mendesain sebuah komponen bisa menggunakan aplikasi CAD yang mendukung CAM yang berfungsi untuk mendesain gambar dan melakukan 77


simulasi pemotongan 4 axis hingga menghasilkan program g-code. 2. Kontrol dan Kalibrasi Motor Stepper pada Mach®3 Untuk dapat mengendalikan motor stepper dengan Mach®3 maka harus dilakukan setting dan kalibrasi sesuai dengan karakteristik dan spesifikasi masing-masing motor stepper. Setting pada Mach®3 adalah sebagai berikut: a. Setting port dan pin Merupakan pengaturan dasar untuk mengaktifkan port dan pin pada komputer untuk mengirimkan data pada controller. b. Kalibrasi Motor Stepper Kalibrasi motor stepper dilakukan agar gerakan sumbu sesuai dengan perintah pada g-code dan software.

ISSN 2301-8224

Jarak tempuh (mm)

1

2

3

4

Akurasi (%)

2

1.90

1.85

2.00

1.80

99.89

4

4.00

4.05

3.95

3.95

99.99

7

6.80

6.80

7.15

6.70

99.86

10

9.55

9.90

10.50

10.00

99.99

Pengujian sumbu Z

Akurasi rata-rata

99.93

Tabel 1 Spesifikasi motor stepper Motor Sumbu

Jumlah Step

Sudut per step

Tegangan (V)

0

12

X

200

1.8

Y

200

1.80

12

Z

200

1.80

12

A

200

1.80

12

Sumber : Penelitian Dari tabel diatas maka dapat dimasukkan jumlah step dari masing-masing motor stepper pada software Mach®3. 4.5 Pemasangan Komponen Mesin Sebelum melakukan pengujian pada mesin maka seluruh bagian sumbu mesin, motor stepper, controller dan komputer dipasang pada posisi masing-masing. Pada gambar dibawah ini dapat dilihat mesin CNC 4 axis dengan sumbu A berotasi pada sumbu X. Gambar 11 Grafik batang akursi rata-rata sumbu X, Y, Z dan A hasil pengujian Sumber : Penelitian

Gambar 4 Mesin CNC 4 axis Sumber : Penelitian Tabel 2 Akurasi pergerakan sumbu mesin CNC 4 axis pada sumbu X

5. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang dilakukan ini, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Akurasi mesin CNC 4 axis sangat bergantung pada mekanisme mesin tersebut. untuk sumbu X adalah 99,94%, Y=99,95%, Z=99,93% dan sumbu A sebesar 99.97%. 2. Pengujian sistem pemotongan 4 axis mesin CNC dapat berjalan sesuai dengan program 78


g-code yang dimasukkan dengan tingkat akurasi 99,50%. 3. Mesin CNC 4 axis ini dapat melakukan proses pemesinan sesuai program (G-code) yang dihasilkan software CAM. 4. Mesin CNC 4 axis ini mampu menghasilkan produk-produk yang komplek dan keakurasian yang tinggi dengan biaya yang relatif murah. 6.

CNC Milling Vertikal, Tugas Akhir Teknik Mesin, Unsyiah, Banda Aceh. 5. .A. Hermansyah. 2012. Pembuatan Sistem Mesin Cnc 4 Axis Sebagai Pengembangan Mesin Cnc Emco TU-3A, Tugas Akhir Teknik Mesin, Unsyiah, Banda Aceh. 6. risnandi, Dikdik.,Aplikasi Kontrol Switch Menggunakan Silicon Controlled Rectifier (SCR) Melalui Parallel Port, Pusat Penelitian Informatika Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia, Bandung.

Daftar Pustaka 1. ailar, Sebastian, 2011.” 4 Axis TB6560 CNC Stepper Motor Driver Board Controller”, termuat di http://reprap.org/wiki/4 Axis TB6560 CNC Stepper Motor Driver Board Controller, diakses 1 Maret 2014.

7. aier, Emco and Co., 1990. Student’s Handbook Emco TU-3A, Friedmann-MaierStraβe 9, Austria. 8.

2. roover, Mikell P., Zimmers, JR, Emory W., 1983. CAD/CAM: Computer-Aided Design and Manufacturing, Department of Industrial Engineering, Lehigh University.

ujahidin, Parallel Port Pogramming, Universitas Gunadarma, Jakarta hlm 2-4. 9. ochim, Taufik. 1993. Teori dan Teknologi Proses Pemesinan, Laboratorium Teknik Produksi, Jurusan Mesin, FTI-ITB, Bandung.

3. anief, Fithrul. 2009. Pembuatan Program Pengendali Stepper Motor Pada Mesin CNC TU-3A Dengan Menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0, Tugas Akhir Teknik Mesin, Unsyiah, Banda Aceh.

ISSN 2301-8224

10. idarto. 2008. Teknik Pemesinan untuk Sekolah Menengah Kejuruan, Departmen PendidikanNasional,Jakarta.

4. etiawan, Budi. 2009. Simulasi Kode G

79

JURNAL TEKNIK MESIN UNSYIAH

Recommend Documents