PERANCANGAN SISTEM KONTROL MESIN BUBUT CNC “ILA 0007” DALAM PROSES PEMBUATAN EXHAUST CAMSHAFT TR KAI PART DI ENGINE PLANT SUNTER I PT.TOYOTA MOTOR MANUFACTURING INDONESIA Oleh:
Bagas Novendra Mulyabitama 2409100076 Dosen pembimbing:
Dr. Ir.Purwadi Agus Darwito, MSc NIP. 196208221988031001
Ir. Agung Budiono, M.Eng NIP. 195005111976121001 LABORATORIUM REKAYASA INSTRUMENTASI DAN KONTROL JURUSAN TEKNIK FISIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
LATAR BELAKANG VVT Technology
TOYOTA to Sarana transportasi sebagai penunjang aktivitas manusia
VVT-i
Dual VVT-i
Terjadi perubahan bentuk exhaust camshaft
EX Camshaft TR
Perlu perancangan sistem kontrol mesin bubut CNC ILA-0007 yang baru
EX Camshaft TR Kai
RUMUSAN MASALAH Bagaimana menerapkan algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part yang mengalami perubahan bentuk dengan penambahan proses cam angle sensor dan front groove pada mesin bubut CNC “ILA0007”.
TUJUAN Tujuan dalam tugas akhir ini adalah merancang algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA-0007” agar dapat siap digunakan dalam proses produksi engine TR Kai.
BATASAN MASALAH Adapun batasan permasalahan dari sistem yang dirancang ini adalah :
Yang dibahas dalam penelitian ini hanya mengenai pemrograman CNC pemrosesan exhaust camshaft TR-Kai pada mesin bubut CNC “ILA-0007”. Dalam simulasi rancangan sistem kontrol tidak menggunakan software namun langsung dilakukan trial and error di mesin ILA0007. Belum dilakukan validasi kestabilan proses karena keterbatasan testpiece TR-Kai. Beberapa gauge yang ada saat ini tidak cocok untuk part TR-Kai dan gauge baru masih dalam proses pemesanan, sehingga dalam proses pengukuran menggunakan bantuan balok besi yang telah disesuaikan ukurannya.
TINJAUAN PUSTAKA S., Dalmasius Ganjar. 2012. Pemrograman CNC & Aplikasi di Dunia Industri. Informatika. Bandung. Pada buku ini dijelaskan mengenai pengertian mesin bubut serta parameter-parameter pemrograman mesin bubut dengan beberapa contoh pemrograman sederhana. Kuljanic, E. 1991. Face Turning on CNC Lathe. University of Rijeka. Yugoslavia. Pada jurnal ini dijelaskan mengenai bagaimana proses pembubutan permukaan benda menggunakan mesin bubut CNC. Toyota: Operational Drawing Camshaft TR & TR Kai. Pada literatur tersebut dijelaskan mengenai prosesan pembuatan camshaft, serta keterangan dimensi dari camshaft.
TEORI PENUNJANG Proses Pembubutan Workpiece Exhaust Camshaft TR Dalam proses pembubutan workpiece exhaust camshaft TR pada mesin ILA-0007, dilakukan empat buah proses yakni finish turning jurnal, thrust face, finish turning, dan front face.
TEORI PENUNJANG Proses Pembubutan Workpiece Exhaust Camshaft TR Kai Dalam proses pembubutan workpiece exhaust camshaft TR Kai pada mesin ILA-0007 nantinya, dilakukan enam buah proses yakni finish turning jurnal, lathing cam angle sensor, thrust face, finish turning, front groove, dan front face. Dimana terdapat penambahan proses lathing cam angle sensor dan front groove serta perubahan proses front face. Thrust Face
Front Groove
Finish Turning Jurnal
EXHAUST CAMSHAFT TR KAI Front Face
Finish Turning
Lathing Cam Angle Sensor
METODOLOGI PENELITIAN Mulai Pemodelan sistem ( algoritma ) Pengkajian sistem kerja mesin ILA-0007
Tidak
Perancangan program ( CNC ) Simulasi mesin (C/T < 68? STD Q/C?)
Studi pustaka
Berhasil Pengumpulan data ( operational drawing camshaft TR &TR Kai, source code ILA0006 & ILA-0007 )
Analisa data hasil simulasi
Penyusunan laporan
Selesai
Flowchart penelitian
PENGKAJIAN SISTEM KERJA MESIN ILA0007
T1-2 T1-1
Proses pembubutan jurnal #2 ̴ #5 dilakukan oleh tool T1-1 dan T1-2 untuk menghasilkan diameter sesuai dengan standard sebesar 27.5 ± 0.1 mm T2-2
T2-1
Proses pembubutan front journal dilakukan oleh tool T2-1 dan T2-2 untuk menghasilkan diameter sesuai dengan standard sebesar 50.3 ± 0.1 dan 34.5 ± 0.1 mm T2-3
T2-4
ALGORITMA PROSES BUBUT MESIN ILA-0007 MOVING T2-1 TURRET "L"
MOVING T1-1 MOVING T1-2
T1-1 >> T1-2
MOVING T2-2 MOVING T2-3 MOVING T2-4
TURRET "R" T2-1 T2-2 T2-3 << T2-4
Mesin bubut CNC ILA-0007 menggunakan bentuk program main program dan subprogram. Dengan bentuk program tersebut penulisan program bisa menjadi lebih singkat. MAIN PROGRAM N260X15.7H01M60 N270M61 N280G65X13.545(X13.75)Z242.A-0.035E270.F300.P210(3J-R) N290G00Z140.95 N300G65X13.625(X13.75)Z139.5A-0.025E270.F300.P210(4J-R) N310G00Z38.45 N320G65X13.75Z37.A-0.015E270.F300.P210(5J-R) N330G00X70.M50 N340I1Q0 N350T02M06Q2110(P4,R0.8) N360G55
SUBPROGRAM
O210(SUB,T1-1
)
N010G00X[#24+1.95]M51 N020G01X#24Z[#26-0.5]F#8 N030Z[#26-9.5]F#9 N040X[#24+#1+0.2]Z[#26-8.201]F3000. N050G01X[#24+#1-0.55]Z[#26-9.5]F#9 N060G04U0. N070G01X[#24+0.5] N080G00X30. N090G69
PEMODELAN ALGORITMA PROSES BUBUT MOVING T2-1 TURRET "L"
MOVING T1-1 MOVING T1-2
T1-1 >> T1-2
MOVING T2-2 MOVING T2-3
MOVING T2-4 MOVING T2-5
TURRET "R" T2-1 T2-2 T2-3 << T2-4 T2-5
PERANCANGAN PROGRAM CNC CAM ANGLE SENSOR
FRONT GROOVE
PERANCANGAN PROGRAM CNC FRONT FACE
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Validasi Program Validasi program bertujuan untuk menghindari terjadinya kerusakan fatal terhadap mesin akibat program yang salah. Ukuran Standard Diameter (mm)
Hasil Pengukuran Diameter (mm)
Selisih Dimensi (mm)
Journal #2
27.5 ± 0.1
29.1
1.6
Journal #3
27.5 ± 0.1
28.9
1.4
Journal #4
27.5 ± 0.1
28.9
1.4
Journal #5
27.5 ± 0.1
29
1.5
36.5 ± 0.1
37.9
1.4
50.3 ± 0.1
51.9
1.6
34.5 ± 0.1
36.1
1.6
47.4 ± 0.15
50.5
3.1
Nama Bagian
Front Journal #1 Front Face Cam Angle Sensor
Dengan selisih diameter ±3 mm maka proses cam angle sensor harus dilakukan dua kali agar tool tidak rusak. N421G00X35.000Z289.000 N422X24.500 N423G01Z300.000F400. N424G00X35.000 N425G00X25.000Z289.000 N426X23.700 N427G01Z300.000F200. N428G00X60.000
Simulasi Program Simulasi program CNC pada mesin ILA-0007 berhasil dilakukan dengan cycle time sebesar 88 detik (belum memenuhi target). Sedangkan untuk hasil pengujian quality didapatkan data sebagai berikut Ukuran Standard OD (mm)
Hasil Pengukuran (mm)
Judge
Distance Journal #2
38.4 ± 0.1
38.452
O
Distance Journal #3
32.5 ± 0.13
32.607
O
Distance Journal #4
21.9 ± 0.2
21.83
O
Distance Journal #5
10.6 ± 0.2
10.555
O
Nama Bagian
Dari investigasi yang dilakukan didapatkan hasil bahwa yang menyebabkan cycle time 88 detik adalah sistem safety dari mesin yang tidak mengijinkan spindle bekerja terlalu dekat secara. Keadaan tersebut terjadi pada saat spindle kiri memproses cam angle sensor dan spindle kanan memproses front groove. Dengan besar cycle time yang belum memenuhi target maka perlu dilakukan perancangan algoritma proses ulang.
Pada spindle kanan terdapat tool yang sama yakni T2-1 dan T2-4 yang masing-masing digunakan untuk proses bubut bagian rear dari front journal #1 dan front face. Apabila menggabungkan kedua proses tersebut menjadi satu proses maka dapat menghilangkan kerja salah satu tool. Pada perancangan ulang algoritma proses bubut ini, proses front face yang sebelumnya berada pada proses terakhir spindle kanan diubah menjadi proses pertama yang dilakukan spindle kanan yang dilanjutkan oleh proses bubut bagian rear dari front jurnal #1
BENTUK ALGORITMA PROSES BUBUT MOVING T2-1 MOVING T1-1 TURRET "L"
MOVING T1-2
MOVING T2-2 MOVING T2-3 MOVING T2-5
T1-1 >> T1-2
TURRET INDEX (TOOL CHANGING)
TURRET "R" T2-1 T2-2 T2-3 << T2-4 T2-5
Pada simulasi kedua, pemrosesan workpiece exhaust camshaft TR-Kai dapat diselesaikan dengan cycle time 64 detik (sudah dapat memenuhi target).
Data quality dari pemrosesan jurnal yang dilakukan oleh spindle kiri No
Aktual (mm)
JUD
O
O
O
O
O
O
#5
O
O
#2
0.1
O
0.08
O
0.08
O
#5
0.12
O
#2
O
O
O
O
O
O
#5
O
O
#2
O
O
O
O
O
O
O
O
Bagian yang Diukur
Metode Pengukuran
STD OD (mm)
#2 1 Diameter Journals
2 Run Out Journals
3 Rougness Journals
4 Width Journals
#3 #4
#3 #4
#3 #4
#3 #4 #5
9C
101 MLF
Visual
10 L
27.4 – 27.6
±0.2
25 Z
18.7 – 19.3
No
Aktual (mm)
JUD
O
O
O
O
#4
O
O
#5
O
O
#2
0.815
O
0.823
O
#4
0.85
O
#5
0.793
O
#2
0.924
O
#3
0.913
O
#4
0.918
O
#5
0.876
O
Bagian yang Diukur
Metode Pengukuran
STD OD (mm)
#2 5
6
Diameter Groove Journals
Radius Groove Journals FR
Radius Groove Journals 7 RR
#3
#3
8C
PM
PM
Ø26.2 ± 26.6
0.4 – 1.8
0.4 – 1.8
Data quality dari pemrosesan front journal yang dilakukan oleh spindle kanan No 1 2 3
Bagian yang Diukur Distance FR face to thrust face Distance thrust face to RR datum Distance thrust face to RR face
Metode Pengukuran
STD OD (mm)
Aktual (mm)
JUD
28H
27.4 – 27.6
O
O
101 MLF
7.9 - 8.1
8.01
O
PM
406.5 ± 407.5
407.04
O
4
Perp. Thrust face to both center
101 MLF
± 0.03
0.006
O
5
Run out thrust face to both center
101 MLF
± 0.02
0.006
O
6
Perp. front face to both center
101 MLF
± 0.01
0.008
O
7
Run out front face to both center
101 MLF
± 0.03
0.01
O
8
Diameter thrust face
48 C
50.2 – 50.4
O
O
9
Diameter front groove
PM
36.4 – 36.6
36.6
O
25 MC
17.97
O
O
11 Roughness front face
PM
12.5 Z
11.6
O
12 Chamfer front face
S/C
± 0.5
0.5
O
13 Width front face
PM
3.8 – 4.2
O
O
14 Roughness thrust front face
PM
12.5 Z
10.3
O
10 Diameter front face
Metode Pengukuran
STD OD (mm)
Aktual (mm)
JUD
15 Chamfer thrust face front #1
PM
± 0.5
0.5
O
16 Chamfer thrust face rear #1
S/C
± 0.5
0.5
O
17 Chamfer thrust face rear #2
S/C
± 0.5
0.5
O
18 Chamfer thrust face rear #3
S/C
± 0.5
0.5
O
19 Diameter thrust face
12 C
49.7 -50.3
O
O
20 Diameter radius front face
PM
17.4 – 17.6
17.6
O
21 Radius Front Face
PM
0.4 - 1.8
0.837
O
22
PM
9Z
O
O
PM
0.4 - 1.8
0.819
O
24 Diameter Radius thrust face
23 S
39 max
O
O
25
S/C
35.2 – 35.4
35.34
O
PM
0.2 max
0.196
O
Jangka Sorong
±0.15
0.1
O
No
Bagian yang Diukur
Roughness radius thrust face
23 Radius thrust front face
Diameter depth radius thrust
26 Width radius thrust face 27
Cam Angle Sensor
Analisa Hasil Simulasi
Pemrosesan workpiece exhaust camshaft TR-Kai dapat diselesaikan dengan cycle time 64 detik pada simulasi kedua. Hasil tersebut sudah memenuhi target awal cycle time kurang dari 68 detik. Dan dari hasil pengujian quality didapatkan bahwa semua parameter bernilai baik (sesuai dengan standard pada Operational Drawing). Berdasarkan hasil tersebut algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA0007” dapat digunakan dalam proses produksi engine TR Kai.
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Perancangan algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA-0007” dapat digunakan dalam proses produksi engine TR Kai karena hasil pengukuran semua bagian workpiece masih dalam rentang standard. Pada simulasi kedua menghasilkan nilai cycle time sebesar 64 detik. Selain itu dari hasil pengujian quality workpiece exhaust camshaft TR-Kai sudah memenuhi standard dari Toyota Operational Drawing.
Saran Saran yang diberikan oleh peneliti untuk penelitian selanjutnya adalah mengenai analisa proses pembubutan (feeding) terhadap ketahanan tool. Hal tersebut untuk mengetahui efisiensi dari perbandingan kecepatan proses dengan ketahanan dari tool.
DOKUMENTASI
TERIMAKASIH
