BAB III METODOLOGI PENELITIAN
C. Instrumen Penelitian
a) Autodesk Inventor
Autodesk Inventor digunakan untuk membuat gambar baik gambar dua dimensi ataupun tiga dimensi serta dapat mensimulasikan pergerakan benda secara animasi. Pada penelitian ini Autodesk Inventor akan digunakan untuk menggambar semua bagian dari mesin CNC Milling, merakitnya, serta mensimulasikan mesin CNC Milling dalam bentuk gerakan linear sesuai dengan yang direncanakan.
b) Artsoft Mach3
Artsoft Mach3 digunakan untuk mengontrol dan menguji kinerja dari mesin CNC Milling, adapun penggunaannya melibatkan komputer untuk memasukkan perintah-perintah diantaranya mengatur pergerakan linear pada setiap Axis dengan cara mengatur putaran dan arah putaran motor pada setiap Axis pada mesin CNC Milling 5 Axis ini.
2. Hardware a) Laptop
Gambar 3. 1. Laptop (Sumber: dokumentasi pribadi)
b) Controller CNC
Gambar 3. 2. Controller CNC (Sumber: dokumentasi pribadi) c) Mesin CNC
Gambar 3. 3. Mesin CNC 5 Axis (Sumber: dokumentasi pribadi) D. Alat dan Bahan
Peralatan yang digunakan dalam pembuatan komponen Rangka mesin CNC ini adalah sebagai berikut: Mesin produksi (bubut, brander, bor, gerinda, las), dan Alat Ukur (jangka sorong, mistar,dll). Sedangkan, bahan yang
digunakan dalam pembuatan komponen Rangka mesin CNC Milling 5 Axis adalah sebagai berikut:
1. Pelat besi
Digunakan untuk pembuatan komponen seperti alas meja, pelat support, lengan, pelat sumbu Y, rumah sumbu X, Pelat Bracket, dan frame.
Gambar 3. 4. Pelat Besi (Sumber: https://images.app.goo.gl/) 2. Besi pejal
Digunakan untuk pembuatan komponen batalan poros Linear Shaft dan dudukan Motor Stepper.
Gambar 3. 5. Besi pejal (Sumber: https://images.app.goo.gl/)
3. Besi Kanal U
Digunakan untuk pembuatan komponen rangka depan dan rangka belakang.
Gambar 3. 6. Besi Kanal U (Sumber: dokumentasi pribadi)
Komponen-komponen lain yang digunakan dalam proses pembuatan mesin CNC Milling 5 Axis adalah sebagai berikut:
1. Cylinder Linear Shaft
Gambar 3. 7. Cylinder Linear Shaft (Sumber: dokumentasi pribadi)
2. Linear Bearing
Gambar 3. 8. Linear Bearing (Sumber: dokumentasi pribadi) 3. Ball Screw
Gambar 3. 9. Ball Screw (Sumber: dokumentasi pribadi) 4. Pillow Block Bearing
Gambar 3. 10. Pillow Block Bearing (Sumber: dokumentasi pribadi)
5. Flexible Coupling
Gambar 3. 11. Flexible Coupling (Sumber: dokumentasi pribadi) 6. Aluminium Profile
Gambar 3. 12. Aluminium Profile (Sumber: dokumentasi pribadi) 7. Motor Stepper Nema 23
Gambar 3. 13. Motor Stepper Nema 23 (Sumber: www.inventables.com)
8. Clamp Spindle
Gambar 3. 14 Clamp Spindle (Sumber: dokumentasi pribadi) 9. Motor Spindle
Gambar 3. 15. Motor Spindle (Sumber: www.inventables.com)
Dari beberapa komponen diatas dikelompokan menjadi dua yaitu komponen Mechanical dan Electrical. Komponen-komponen Mechanical yang digunakan untuk CNC Miling 5 Axis ini adalah sebagai berikut:
Tabel 3. 2. Daftar komponen Mechanical
Komponen-komponen Electrical yang digunakan untuk CNC Miling 5 Axis ini adalah sebagai berikut:
Tabel 3. 3. Daftar komponen Electrical
No Komponen Spesifikasi Qty
1 Motor Stepper Nema 23 - 3
E. Perencanaan Desain
Konsep desain dalam penelitian ini adalah menggunakan Software Autodesk Inventor untuk perancangan desain, Breakout Board Mach3 sebagai Microcontroller, dan dalam perancangan elemen kontrol Motor Driver yang akan digunakan adalah Board TB6600 untuk mesin CNC Milling 5 Axis.
Perencanaan desain mesin CNC ini adalah menggunakan rangka yang terbuat dari pelat besi, Alumunium Profile, dan jenis slide mengunakan linier
bearing dan poros yang terbuat dari bahan baja. Dimensi mesin yang dihasilkan yaitu Panjang 830 mm, lebar 696 mm dan tinggi 700 mm.
Gambar 3. 16. Dimensi Perencanaan Desain Mesin (Sumber: dokumentasi pribadi)
F. Proses Perakitan
Proses perakitan adalah penyusunan atau penyatuan beberapa Part atau komponen pada bagian mesin sehingga menjadi suatu produk jadi. Prosses
perakitan pada penelitian ini menggunakan metode Metode Perakitan secara individual. Perakitan secara individual dalam pengerjaannya tidak dapat kita pisahkan antara pasangan satu dengan pasangannya. karena dalam pengerjaannya harus berurutan tergantung bagian sebelumnya. Salah satu komponen yang berpasangan tersebut kita selesaikan terlebih dahulu, kemudian pasangan lainnya menyusul dengan ukuran patokan yang diambil dari komponen yang pertama.
Dalam penelitian ini proses perakitan akan melalui beberapa tahap sebagai berikut:
1. Kerangka dasar mesin
Komponen utama kerangka dasar mesin yaitu:
a) Aluminium Profil (Kaki Rangka Dasar) b) Besi Kanal U (Rangka depan dan belakang) c) Pelat Meja
Perakitan kerangka dasar mesin meliputi penyatuan 2 Part Aluminium profile, rangka depan, rangka belakang dan pelat meja.
2. Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back
Komponen-komponen utama pada Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back, yaitu:
a) Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) b) Linear Bearing
c) Pillow Block Bearing d) Ball Screw
e) Pelat Support f) Pelat Sumbu Y g) Pelat Lengan
h) Bantalan Motor Stepper i) Flexible Coupling j) Motor Stepper
Instruksi kerja perakitan pada bagian Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back, yaitu:
a) Pasang Ball Screw dan Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) yang terhubung dengan rangka depan dan rangka belakang.
b) Pasang pelat sumbu Y yang terangkai dengan Linear Bearing dan Ball Screw.
c) Selanjutnya pasang kedua pelat penyangga Y-Axis pada pelat sumbu Y.
d) Terakhir pasang dudukan Motor Stepper, Coupling Flexible dan Motor Stepper pada bagian belakang rangka dasar untuk penggerak Ball Screw Y-Axis.
3. X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side
Komponen-komponen utama pada X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side, yaitu:
a) Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) b) Linear Bearing
c) Pillow Block Bearing
d) Ball Screw e) Pelat Support f) Rumah Z-Axis
g) Bantalan Motor Stepper h) Flexible Coupling i) Motor Stepper
Instruksi kerja perakitan pada bagian X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side, yaitu:
a) Pasang Pillow Block Bearing dan Ball Screw pada kedua pelat lengan serta pastikan Pelat Support sudah terpasang pada kepala Ball Screw.
b) Pasang 2 Part Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) pada kedua pelat lengan dan pastikan 2 Part Linear Bearing sudah terpasang pada tiap Silinder Poros Panjang.
c) Pasang rumah sumbu Z yang terhubung dengan 4 Part Linear Bearing dan Pelat Support pada kepala Ball Screw.
d) Terakhir pasang dudukan Motor Stepper, Coupling Flexible dan Motor Stepper pada bagian samping luar pelat lengan untuk penggerak Ball Screw X-Axis.
4. Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down
Komponen-komponen utama pada Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down, yaitu:
a) Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) b) Linear Bearing
c) Pillow Block Bearing d) Ball Screw
e) Pelat Support f) Pelat Bracket g) Bracket Spindle h) Motor Spindle
i) Bantalan Motor Stepper j) Flexible Coupling k) Motor Stepper
Instruksi kerja perakitan pada bagian Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down, yaitu:
a) Pasang Pillow Block Bearing dan Ball Screw pada rumah Z-Axis serta pastikan Pelat Support sudah terpasang pada kepala Ball Screw.
b) Pasang 2 Part Silinder Poros Panjang (Cylinder Linear Shaft) pada rumah Z-Axis dan pastikan 2 Part Linear Bearing sudah terpasang pada tiap Silinder Poros Panjang.
c) Pasang Pelat Bracket yang terhubung dengan 4 Part Linear Bearing dan Pelat Support pada kepala Ball Screw.
d) Pasang Bracket Spindle pada Pelat Bracket.
e) Pasang Motor Spindle pada Bracket Spindle.
f) Terakhir pasang dudukan Motor Stepper, Coupling Flexible dan Motor Stepper pada bagian atas rumah sumbu Z untuk penggerak Ball Screw Z-Axis.
5. Rotary Table
Rotary table adalah komponen terakhir dalam proses perakitan mesin CNC Milling 5 Axis ini. Instruksi kerja untuk pemasangan rotary table yaitu:
a) Letakan rotary table diatas pelat meja
b) Pastikan posisi sumbu A sejajar dengan sumbu X c) Selanjutnya pasang klem, kencangkan dan selesai.
G. Metode Analisa Data
1. Waktu Perakitan Mesin CNC Milling 5 Axis
Dari tahapan proses perakitan tersebut juga akan dihitung waktu perakitan yang dibutuhkan untuk menjadi suatu mesin CNC. Untuk perhitungan waktu perakitan dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 3. 4. Waktu Perakitan Bagian-Bagian Mesin CNC Milling 5 Axis No Bagian-Bagian Mesin CNC Milling 5 Axis Waktu
(Menit) 1 Kerangka Dasar Mesin
2 Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back 3 X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side 4 Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down 5 Rotary Table
Waktu Total
2. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Mesin CNC Milling 5 Axis.
a) Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu X
Tabel 3. 5. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu X No Jarak Tempuh
(mm)
Pengujian Sumbu X Akurasi 1 2 3 (%)
1 50
2 70
3 100
Akurasi rata-rata
b) Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Y
Tabel 3. 6. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Y
No Jarak Tempuh (mm)
Pengujian Sumbu Y Akurasi 1 2 3 (%)
1 50
2 70
3 100
Akurasi rata-rata
c) Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Z
Tabel 3. 7 Pengujian Akurasi Pergerakan Sumbu Ketepatan Z
No Jarak Tempuh (mm)
Pengujian Sumbu Akurasi 1 2 3 (%)
1 3
2 5
3 8
Akurasi rata-rata
d) Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu A
Tabel 3. 8. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu A
No Jarak Tempuh (deg)
Pengujian Sumbu A Akurasi 1 2 3 (%)
1 20o
2 45o
3 90o
Akurasi rata-rata
e) Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu B
Tabel 3. 9. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu B
No Jarak Tempuh (deg)
Pengujian Sumbu B Akurasi 1 2 3 (%)
1 75o
2 180o
3 300o
Akurasi rata-rata
H. Diagram alir Perancangan (Flowchart)
Diagram alir pelaksanaan penelitian adalah sebagai berikut:
Gambar 3. 17. Flowchart Penelitian (sumber: dokumentasi pribadi)
Mulai
Identifikasi Masalah
Studi Literatur
Perencanaan Desain Mesin CNC Milling 5 Axis
Kebutuhan Alat dan Bahan
Perakitan Mesin CNC Milling 5 Axis
Pengujian
Analisa Hasil dan Pembahasan
Kesimpulan
Selesai
Tidak
Ya
52 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Perencanaan Desain Dengan Gambar Sketsa
Perencanaan desain dengan sketsa adalah menggambar perencanaan mesin secara manual dengan melakukan observasi lapangan dan mengumpulkan data dari penelitian yang sudah ada. Selanjutnya mengidentifikasi permasalahan yang ada guna melakukan pengembangan mesin dengan dengan spesifikasi yang lebih baik lagi.
Gambar 4. 1. Hasil Observasi Penelitian Mesin CNC Mini 3 Axis (Sumber: dokumentasi pribadi)
Spesifikasi mesin CNC Mini 3 Axis berbasis Micricontroller Arduino dari hasil observasi adalah sebagai berikut:
1. Jenis mesin : CNC 3 Axis
2. Rangka Mesin : Alumunium + Akrilik 3. Ukuran : 300 x 400 x 160 mm
4. Spindle Motor : Dc 300 W Max. 9000 rpm/min
5. Stepper Motor : Nema 17 6. Mocrocontroller : Arduino Uno 7. Software controller : Grbl
8. Motor Driver : Ln298
Dari hasil observasi penelitian mesin CNC sebelumnya, maka peneliti melakukan pengembangan dari mesin CNC Router 3 Axis menjadi mesin CNC Milling 5 Axis dan membuat perencanaan desain yang lebih baik lagi dengan gambar sketsa seperti berikut.
Gambar 4. 2. Gambar sketsa mesin CNC Milling 5 Axis (Sumber: dokumentasi pribadi)
B. Proses Desain Dengan Software Autodesk Inventor
Dari hasil gambar sketsa mesin CNC Milling 5 Axis diatas, penulis terlebih dahulu mendesain/merancang part-part atau komonen-kompoonen yang dibutuhkan untuk mempermudah dalam pembuatan mesin CNC ini.
Dalam proses perancangan mesin CNC Milling 5 Axis ini menggunakan Software Autodesk Inventor. Langkah-langkah perancangan komponen mesin
CNC Milling 5 Axis ini menggunakan Software Autodesk Inventor adalah sebagai berikut
1. Buka Software Autodesk Inventor
Gambar 4. 3. Tampilan awal Autodesk Inventor (Sumber: dokumentasi pribadi)
2. Klik New → pilih Matric → pilih standart (mm).ipt → create
Gambar 4. 4. Pemilihan templates (Sumber: dokumentasi pribadi)
3. Klik Sketch → pilih plane sesuai keinginan
Gambar 4. 5. Pemilihan plane untuk memulai sketch gambar 2D (Sumber: dokumentasi pribadi)
Setelah memilih plane sesuai yang kita inginkan maka akan muncul tampilan 2D Sketct seperti gambar dibawah ini.
Gambar 4. 6. Tampilan Sketch gambar 2D (Sumber: dokumentasi pribadi)
4. Gambar part 2D sesuai yang diinginkan
Gambar 4. 7. Gambar 2D (Alumunium Profile) (Sumber: dokumentasi pribadi)
5. Gambar 2D menjadi gambar 3D
Pilih tool sesuai dengan kebutuhan untuk merubah gambar 2D menjadi gambar 3D bisa menggunakan. Selanjutnya klik area gambar 2D yang akan diubah menjadi gambar 3D.
Gambar 4. 8. Pemilihan area dari gambar 2D (Sumber: dokumentasi pribadi)
Gambar 4. 9. Penggunaan Tool Extrude (Sumber: dokumentasi pribadi)
Gambar 4. 10. Hasil gambar 3D (Aluminium Profile) (Sumber: dokumentasi pribadi)
Dari hasil gambar Part 3D akan mempermudah proses penelitian berikutnya yang meliputi perkitan part/komponen (Assembly), Drawing, dan Simulation.
Desain Komponen-komonen mesin CNC Milling 5 Axis dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Kaki Meja (Aluminium Profile)
Kaki Meja (Aluminium Profile) adalah bagian dari kerangka dasar yang berfungsi penopang plat siku depan dan belakang dengan ukuran Panjang 700 mm, lebar 60 mm dan tinggi 30mm.
Gambar 4. 11. Kaki Meja (Aluminium Profile) (Sumber: dokumentasi pribadi)
2. Besi Kanal U
Besi Kanal U adalah salah satu bagian utama kerangka dasar yang mempunyai fungsi sangat penting untuk mendukung kerangka mesin lainnya seperti plat meja, shaft axis Y, Motor Stepper Axis Y, dll.
Gambar 4. 12. Besi Kanal U (Sumber: dokumentasi pribadi)
3. Bantalan Poros
Bantalan poros terletak pada bagian dalam pelat besi kanal u siku 100 mm yang berfungsi sebagai dudukan silinder poros panjang (Cylinder Linear Shaft).
Gambar 4. 13. Bantalan poros (Sumber: dokumentasi pribadi) 4. Pelat Meja
Plat alas berfungsi sebagai dudukan rotary table dan benda kerja (Job Sheet) dengan dimensi benda kerja yang diizinkan.
Gambar 4. 14. Pelat Meja (Sumber: dokumentasi pribadi)
5. silinder poros panjang (Cylinder Linear Shaft)
Cylinder Linear Shaft adalah batang rel linear bearing yang memiliki sifat tahan abrasi, tidak mudah berkarat, presisi tinggi dan kekuatan yang baik. Cylinder Linear Shaft ini digunakan sebagai lintasan linier sumbu X, Y, dan Z.
Gambar 4. 15. silinder poros panjang (Cylinder Linear Shaft) (Sumber: dokumentasi pribadi)
6. Linear Bearing
Linear Bearing berfungsi untuk men-support Ball Screw dalam menggerakan komponen mekanik lainnya seperti pelat penampang dan pelat lengan, dll. Linear Bearing bergerak smooth dan rendah gesekan pada Cylinder Linear Shaft.
Gambar 4. 16. Linear Bearing (Sumber: dokumentasi pribadi)
7. Pillow Block Bearing
Pillow Block Bearing berfungsi sebagai bantalan ball screw sumbu X, Y, dan Z. Pillow Block Bearing banyak digunakan diberbagai mesin, seperti mesin spin, mesin cetak, mesin CNC, system konveyor, dll.
Gambar 4. 17. Pillow Block Bearing (Sumber: Dokumentasi Pribadi)
8. Ball Screw
Ball Screw berfungsi untuk menggerakan komponen/part lain secara linier pada sumbu X, Y, dan Z.
Gambar 4. 18. Ball Screw (Sumber: dokumentasi pribadi)
9. Pelat Support
Pelat Support ini berfungsi sebagai pendukung komponen Ball Screw untuk menggerakan komponen lainnya.
Gambar 4. 19. Pelat Support (Sumber: dokumentasi pribadi) 10. Pelat Sumbu Y
Plat Sumbu Y berfungsi sebagai dudukan kedua pelat lengan yang bergerak linier pada Y-Axis.
Gambar 4. 20. Pelat Sumbu Y (Sumber: dokumentasi pribadi)
11. Pelat Lengan
Pelat lengan adalah salah satu komponen penting yang berfungsi untuk menopang bagian X-Axis dan Z-Axis.
Gambar 4. 21. Pelat Lengan (Sumber: dokumentasi pribadi) 12. Bantalan Motor Stepper
Bantalan Motor Stepper berfungsi sebagai dudukan motor stepper penggerak sumbu X, Y, dan Z.
Gambar 4. 22. Bantalan Motor Stepper (Sumber: dokumentasi pribadi)
13. Flexible Coupling
Flexible Coupling adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan dua poros pada kedua ujungnya dengan tujuan untuk mentransmisikan daya mekanis. Fungsi utama Flexible Coupling adalah menyatukan dua bagian yang berputar agar bergerak Flexible.
Gambar 4. 23. Flexible Coupling (Sumber: dokumentasi pribadi) 14. Motor Stepper
Motor Stepper bersungsi sebagai penggerak utama sumbu-sumbu mesin CNC.
Gambar 4. 24. Motor Stepper (Sumber: dokumentasi pribadi)
15. Rumah Z-Axis
Rumah Z-Axis berfungsi sebagai dudukan komponen-komponen penggerak sumbu Z.
Gambar 4. 25. Rumah Z-Axis (Sumber: dokumentasi pribadi) 16. Pelat Bracket
Pelat Bracket berfungsi sebagai dudukan Bracket Motor Spindle.
Gambar 4. 26. Pelat Bracket (Sumber: dokumentasi pribadi)
17. Bracket Spindle
Bracket Spindle berfungsi sebagai penjepit poros atau dudukan Motor Spindle.
Gambar 4. 27. Bracket Spindle (Sumber: dokumentasi pribadi) 18. Motor Spindle
Motor Spindle adalah motor penggerak Spindle mesin CNC, Motor inilah yang dapat diprogram untuk memutar Spindle dalam satuan Revolution Per Minute (RPM) yang dapat ditentukan.
Gambar 4. 28. Motor Spindle (Sumber: dokumentasi pribadi) 19. Rotary Table
Rotary Table adalah perangakat pemosisian yang digunakan dalam pengerjaan logam.
Gambar 4. 29. Rotary Table (Sumber: dokumentasi pribadi)
Dari beberapa komponen diatas untuk mempermudah proses permesinan, maka dapat dikelompokan dalam komponen jadi dan komponen proses pemesinan sebagai berikut.
Tabel 4.1. Pengelompokan komponen Jadi dan komponen proses pemesinan No Komponen Jadi Komponen Proses Permesinan
1 Rotary Table Pelat Bracket
2 Motor Spindle Rumah Z-Axis
3 Bracket Spindle Bantalan Motor Stepper
4 Motor Stepper Pelat Lengan
5 Flexible Coupling Pelat Sumbu Y
6 Ball Screw Pelat Support
7 Pillow Block Bearing Bantalan Poros 8 Lenear Bearing Cylinder Linear Shaft 9 Alumunium Profile Pelat Meja
10 Besi Kanal U
C. Proses Pembuatan Komponen
Dari Tabel 4.1. Pengelompokan komponen Jadi dan komponen proses pemesinan ada beberapa komponen yang yang harus diproses dengan permesinan. komponen rangka mesin CNC Milling 5 Axis dalam penelitian yang harus melalui proses pemesinan antara lain: rangka depan-belakang, bantalan poros, pelat meja, pelat sumbu Y, pelat lengan, rumah sumbu Z, pelat Bracket, dudukan Motor Stepper, pelat Support, Cylinder Linear Shaft, dan poros Ball Screw. Proses pembuatan komponen-komponen tersebut akan melalui Standar Operasional Pekerjaan (SOP) sebagai berikut:
a) Persiapan alat dan bahan
b) Proses machining (bubut, cutting plasma, frais dll) sesuai dengan dimensi yang yang telah ditentukan.
c) Proses marking hole dan drilling sesuai dengan dimensi yang yang telah ditentukan.
d) Pengelasan (penggabungan beberapa bahan yang dibutuhkan khusunya pelat lengan dan rangka depan-belakang)
e) Pengecekan benda kerja (QC)
f) Finishing (gerinda, amplas, painting).
D. Proses Perakitan (assembly)
Dalam penelitian ini, proses perakitan akan golongkan menjadi beberapa bagian yang dapat dilihat pada gambar sebagai berikut:
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 4. 30. Bagian-Bagian Mesin CNC 5 Axis (Sumber: dokumentasi pribadi)
1. Kerangka Dasar Mesin
Gambar 4. 31. Rangka Dasar Mesin (Sumber: dokumentasi pribadi) 2. Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back
Gambar 4. 32. Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back (Sumber: dokumentasi pribadi)
3. X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side
Gambar 4. 33. X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side (Sumber: dokumentasi pribadi)
4. Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down
Gambar 4. 34. Z-Axis Assembly Moves Tool Up and Down (Sumber: dokumentasi pribadi)
5. Rotary Table
Gambar 4. 35. Rotary Table (Sumber: dokumentasi pribadi)
Setelah melalui beberapa proses yang sudah dilakukan sesuai dengan ketentuan dan dimensi untuk perancangan mesin CNC Milling sehingga diperoleh desain mesin CNC sebagai berikut.
Gambar 4. 36. Desain mesin CNC Milling (sumber: dokumentasi pribadi)
OPERATION PROCESS CHART Aktivitas : Perakitan Mesin CNC 5 Axis
Nomor Peta : 01
Dipetakan Oleh : Surinto
Tanggal Dipetakan : 31 Januari 2020
RINGKASAN
Kegiatan Jumlah Waktu (Menit) Operasi
Gambar 4. 37. Operation Process Chart (sumber: dokumentasi pribadi)
Dari beberapa tahapan proses perakitan diatas dapat dihiting waktu perakitan sebagai berikut:
Tabel 4. 1. Waktu Perakitan Bagian-Bagian Mesin CNC Milling 5 Axis No Bagian-Bagian Mesin CNC Milling 5 Axis Waktu
(Menit)
1 Kerangka Dasar Mesin 25
2 Y-Axis Assembly Moves Tool Front-To-Back 50 3 X-Axis Assembly Moves Tool Side-To-Side 40 4 Z-Axis Assembly Moves Tool Up And Down 35
5 Rotary Table 15
Waktu Total 165
E. Sistem Kontrol Mesin CNC
Mekanisme sistem kontrol yang digunakan dalam proses perancangan dan pembuatan Mesin CNC Milling 5 Axis Berbasis Microcontroller Mach 3 Breakout Board Dan Microstep Motor Driver Controller TB6600 dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4. 38. Diagram Mekanisme Sistem Kontrol Mesin CNC Milling 5 Axis (Sumber: Penelitian/dokumentasi pribadi)
1. Laptop
Laptop disini digunakan sebagai pengontrol mesin dan juga tempat mengisi NC program yang dibutuhkan untuk proses pengerjaan benda kerja (Job Sheet). NC program yang sudah ada kemudian di proses dalam Software Mach 3 sehingga dapat di ubah menjadi source code yang dapat di baca oleh sistem Controller.
2. Controller CNC 5 Axis
Beakout board Mach 3 disini sebagai Controller utama yang mengirim perintah ke setiap pengendali sumbu mesin (Motor Driver TB6600) 3. Mesin CNC 5 Axis
Microstep Motor Driver Controller TB6600 membaca program yang telah di masukkan kemudian menggerakkan Motor Stepper sehingga membentuk suatu mekanisme mesin NC.
F. Perbandingan Mesin CNC Milling 5 Axis dengan Mesin CNC Mini 3 Axis Pada penelitian rancang bangun Mesin CNC Milling 5 Axis ini, peneliti akan membandingkan dengan mesin CNC Mini 3 Axis dari penelitian sebelumnya.
Gambar 4. 39. Perbandingan Mesin CNC Milling 5 Axis dengan Mesin CNC Mini 3 Axis
(Sumber: Penelitian/dokumentasi pribadi)
Tabel 4. 2. Perbandingan Mesin CNC Milling 5 Axis dengan CNC Mini 3 Axis
6 Microcontroller Mach 3 Breakout Board
Arduino Uno
7 Software Contrller Artsoft Mach3 Grbl
8 Motor Driver Tb6600 Ln298
9 Media Datar, Silinder, dan bentuk Keseluruhan
Datar dan bentuk 3D timbul
G. Kelebihan dan Kelemahan Mesin CNC Milling 5 Axis
Kelebihan dan kelemahan mesin CNC Milling 5 Axis ini yang peneliti dapat paparkan adalah sebagai berikut.
1. Kelebihan:
a. Tidak membutuhkan tempat yang luas untuk mesin.
b. Tingkat ketelitian pengukuran lebih presisi.
c. Tingkat keakuratan lebih tinggi.
d. Dapat menggunakan media datar, silinder dan bentuk keseluruhan e. Operator tidak harus terampil seperti operator mesin konvensional.
f. Waktu pengerjaan benda kerja lebih cepat.
g. Dapat membuat benda kerja dengan tingkat kesulitan dan kerumitan yang tinggi.
2. Kelemahan:
a. Kinerja mesin menggantungkan pada peralatan NC.
b. Butuh tenaga ahli yang bisa memprogram dengan komputer dan peralatan NC.
c. Dimensi benda kerja kecil.
H. Pengujian Mesin
Sebelum melakukan pengujian pada mesin maka mesin CNC Milling 5 Axis ini harus sudah terkoneksi dengan controller CNC dan Laptop. Pada gambar dibawah ini dapat dilihat mesin CNC Milling 5 Axis dengan sumbu X, Y, Z bergerak Linier, sumbu A berotasi 180o pada sumbu X dan sumbu B berotasi 360o pada sumbu Z.
Gambar 4. 40. Sistem Kontrol Mesin CNC Milling 5 Axis (sumber: dokumentasi pribadi)
Pada pengujian kali ini peneliti akan melakukan Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Mesin CNC Milling 5 Axis dengan Mach3 CNC Controller. Hal ini bertujuan untuk mengetahui akurasi ketepatan gerakan setiap Axis-nya. Dimana ketepatan gerakan Axis ini menjadi salah satu faktor penting yang mempengaruhi kepresisian suatu produk yang dihasilkan oleh mesin CNC. Langkah-langkah pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Mesin CNC Milling 5 Axis ini adalah sebagai berikut.
1. Siapkan alat dan bahan.
2. Pasang papan kayu pada meja mesin CNC untuk hasil goresan dari pergerakan axis X, Y, dan Z.
3. Hidupkan mesin CNC.
4. Buka Software Artsoft Mach3, selanjutnya masuk dalam menu Setting Alt6.
Gambar 4. 41. menu setting alt6 (sumber: dokumentasi pribadi)
5. Pilih Set Step Per Unit, pilih Axis yang akan dikalibrasi, klik ok.
Gambar 4. 42. Axis Celection (sumber: dokumentasi pribadi)
6. Kemudian isi kolom answer this sesuai angka variabel pengujian pergerakkan Axis tersebut. Nyalakan Motor Spindle, Klik ok maka Axis tersebut akan berjalan secara otomatis dengan ujung pahat menggores pada papan kayu.
Gambar 4. 43. Answer This (sumber: dokumentasi pribadi)
7. Selajutnya isi kolom yang berisi hasil aktual dari pergerakan Axis tersebut.
Lalu klik ok sampai proses kalibrasi selesai.
Gambar 4. 44. Answer This (Measured Value) (sumber: dokumentasi pribadi)
8. Ukur hasil pergerkan sumbu X, Y, Z menggunakan Jangka sorong atau mistar dan ukur hasil pergerakan sumbu A dan sumbu B menggunakan penggaris busur. kemudian masukan hasil pengukuran kedalam tabel pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu.
Gambar 4. 45. Pengukuran hasil pergerakan sumbu (sumber: dokumentasi pribadi)
Gambar 4. 46. posisi Axis A sebelum bergerak (sumber: dokumentasi pribadi)
Gambar 4. 47. Pengukuran Axis A setelah bergerak (sumber: dokumentasi pribadi)
Karena Axis X, Y, dan Z adalah Axis yang mempunyai gerak Linear maka untuk pengujiannya dapat dilakukan cara yang sama. Sedangkan untuk pengujian Axis A dan Axis B menggunakan langkah yang sama, namun dalam pengukuran menggunakan busur karena Axis A dan Axis B mempunyai gerak berotasi.
Pengolahan data pengujian akurasi ketepatan pergerakan sumbu mesin CNC Milling 5 Axis adalah sebagai berikut
1. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu X
Tabel 4. 3. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu X
1 2 3
1 50 50,00 49,90 49,95 99,90
2 70 70,00 69,95 69,95 99,95
3 100 99,95 100,00 99,95 99,97
99,94
2. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Y
2. Pengujian Akurasi Ketepatan Pergerakan Sumbu Y