commit to user
LAPORAN PROYEK AKHIR
DESAIN DAN ANALISIS RANGKA LENGAN
CNC
SUMBU Z
PADA
PC
BASED CNC MILLING MACHINE
Disusun guna memenuhi sebagian syarat Untuk menyelesaikan studi dan mendapatkan gelar
Ahli Madya Teknik Mesin
Oleh:
MUHAMAD ARIF RAHMATULLAH NIM I8112024
PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan atas ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat rahmat dan karunia-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik dan lancar. Tugas akhir merupakan salah satu mata kuliah wajib yang harus ditempuh oleh mahasiswa Program Studi Diploma Tiga Teknik Mesin Produksi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta sebagai syarat kelulusan dalam menempuh perkuliahan dewasa ini. Pelaksanaan tugas akhir kemudian dilaporkan dalam bentuk laporan sebagai pertanggungjawaban kepada pihak Program Studi.
Melalui tugas akhir ini, penulis dapat menyalurkan banyak ilmu yang diperoleh di bangku kuliah lalu diterapkan kedalam sebuah mesin dari tugas akhir ini.
Selama proses pelaksanaan tugas akhir maupun penulisan laporan
tentunya tidak lepas dari bantuan berbagai pihak, oleh karena itu penulis menyampaikan terima kasih atas dukungan dan bimbingan kepada:
1. Dr. Budi Santoso, S.T., M.T. selaku ketua jurusan Diploma Tiga Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta
2. Bapak Jaka Sulistya Budi, ST., selaku Koordinator Tugas Akhir Jurusan Diploma Tiga Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Bapak Sukmaji Indro Cahyono., S.T., M.Eng. selaku pembimbing I dari penulis
4. Ibu Indri Yaningsih, S.T., M.T. selaku pembimbing II dari penulis
5. Keluarga yang senantiasa memberikan do’a, dukungan dan motivasi untuk
bersemangat dalam menyelasaikan setiap tugas perkuliahan
6. Teman-teman diploma tiga yang bersama-sama membuat Tugas akhir 7. Mas Rudi, Mas Bowo, Mas Adi, dan Mas Mardi yang telah membimbing
dan membantu penulis dalam pembuatan laporan dan proyek akhir ini.
commit to user
iv
dan saran yang membangun untuk kesempurnaan laporan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir serta laporan yang telah terseleaikan bermanfaat bagi semua pihak dan dapat dipergunakan sebagaimana mestinya.
Surakarta, 28 Juli 2015
commit to user
DESAIN DAN ANALISIS RANGKA LENGAN
CNC
SUMBU Z
PADA PC
BASED CNC MILLING MACHINE
Oleh: Muhamad Arif Rahmatullah
ABSTRAK
PC Based CNC adalah salah satu jenis dari mesin CNC yang di
intergrasikan dengan Personal Computer dan menggunakan software pengendali
Artsoft Mach3. Mesin ini didesain mampu membentuk benda kerja dengan ukuran
1,8 x 0,9 x 1,45 m. Selain dapat mempersingkat waktu pembuatan mock-up komponen bodi mobil yang terbuat dari Styrofoam, juga dapat meningkatkan akurasi benda kerja yang dihasilkan dibandingkan dengan metode sebelumnya
(layer manual). Tujuan proyek akhir ini adalah menghitung kekuatan struktur
rangka lengan CNC sumbu Z, proses desain, dan simulasi komputasi dari rangka. Dari hasil perencanaan didapatkan desain dari rangka lengan CNC sumbu Z. Sedangkan dari hasil perhitungan kekuatan rangka didapatkan tegangan maksimum yang terjadi pada rangka sebesar 0,0995 N/mm2 sedangkan tegangan luluh material sebesar 55,14 N/mm2, sehingga desain rangka dinyatakan aman.
Kata Kunci: PC Based CNC, desain rangka lengan sumbu Z, kekuatan rangka lengan CNC sumbu Z.
THE DESIGN AND ANALYSIS OF Z AXIS CNC ARM IN PC
BASED CNC MILLING MACHINE
By: Muhamad Arif Rahmatullah
ABSTRACT
PC based CNC is one of the type CNC machine that it is intergrated between personal computer and use software controller Artsoft Mach3. This machine is designed form a workpiece with 1.8 x x 1,45 x 0.9 m maximum was obtained the Z axis CNC arm design . The calculations of structure strength
is resulted, maximum stress is reached at 0,0995 N/mm2 and yield stress of the
material is 55,14 N/mm2 , so the design is categorized safe.
commit to user
2.5. Analisa Kekuatan Material ... 13
2.5.1 Tegangan Normal (Normal Stress) ... 13
2.6. Momen ... 16
2.7. Momen Inersia ... 16
2.8. Rangka Batang Sederhana ... 18
2.8.1 Metode Perhitungan Struktur Rangka Batang Sederhana ... 20
2.9.Factor of Safety ... 21
2.9.1 Pemilihan Faktor Keamanan ... 22
BAB III PERANCANGAN DAN GAMBAR 3.1 Flow Chart Pembuatan PCBased CNC milling 3 axis dengan pengendali software Artsoft Mach3) ... 24
3.2 Perancangan Rangka Lengan Sumbu Z ... 26
3.2.1 Dimensi Mobil ... 27
commit to user
3.2.3 Dimensi Ruangan ... 28
3.3 Pemilihan Desain Rangka Lengan CNC sumbu Z ... 28
3.3.1 Data dan Spesifikasi CNC ... 28
3.3.2 Pemilihan Desain Rangka Lengan CNC Sumbu Z ... 29
3.4 Pemilihan Material Rangka Lengan CNC Sumbu Z ... 30
3.5 Perhitungan Kekuatan Rangka Lengan CNC Sumbu Z ... 31
BAB IV PEMBUATAN DAN PENGUJIAN 4.1 Perencanaan Gambar ... 37
4.2 Proses Desain ... 38
4.3 Simulasi Beban Statis Desain Rangka Lengan Cnc Sumbu Z ... 44
commit to user
Gambar 2.5 Templates Solidworks ... 9
Gambar 2.6 Prinsip Statika Keseimbangan ... 11
Gambar 2.7 Reaksi Tumpuan Rol ... 12
Gambar 2.8 Reaksi Tumpuan Sendi... 12
Gambar 2.9 Reaksi Tumpuan Jepit ... 12
Gambar 2.10 Komponen-Komponen Tegangan Normal Dan Geser Dari Tegangan ... 13
Gambar 2.11 Batang Prismatik Yang Dibebani Gaya Aksial ... 14
Gambar 2.12 Gaya Tarik Aksial ... 14
Gambar 2.13 Gaya Tekan Aksial ... 15
Gambar 2.14 Batang Mengalami Tegangan Geser ... 15
Gambar 2.15 Momen ... 16
Gambar 2.16 Momen inersia ... 17
Gambar 2.17 Struktur gaya luar ... 19
Gambar 3.1 Alur kerja tim dalam pembuatan Pembuatan PCBased CNC milling 3 axis dengan pengendali softwareArtsoft Mach3 ... 25
Gambar 3.2 Dimensi mobil Molina ... 27
Gambar 3.3 Ball screw ... 28
Gambar 3.4 Gambar Dimensi Ruangan ... 28
Gambar 3.5 Desain I ... 29
Gambar 3.6 Desain 2 ... 29
Gambar 3.7 Desain 3 ... 30
Gambar 3.8 Rangka lengan CNC sumbu Z ... 31
Gambar 3.9 Tumpuan dan beban pada rangka sumbu z ... 31
Gambar 3.10 Force Body Diagram ... 32
Gambar 3.11 Pot. X-X ... 33
Gambar 3.11 Pot. Y-Y ... 33
Gambar 3.13 Diagram NFD, SFD, dan BMD ... 34
Gambar 3.14 Penampang rangka ... 34
Gambar 4.1 Sketsa desain handmade rangka lengan sumbu Z ... 37
commit to user
Gambar 4.8 Part nut ... 41
Gambar 4.9 Baut M6 ... 41
Gambar 4.10 Insert Komponen ... 42
Gambar 4.11 Assembly total ... 43
Gambar 4.12 Desain I Rangka lengan CNC sumbu Z. ... 44
Gambar 4.13 Diagram alir simulasi ... 45
Gambar 4.14 Model Komputasi Rangka. ... 46
Gambar 4.15 Factor of Safety. ... 47
Gambar 4.16 Tegangan Von Mises . ... 48
commit to user
x
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Rumus Momen Inersia ... 18
Tabel 2.2 Factor of Safety ... 24
Tabel 3.1 Dimensi CNC dan Batasan ... 29
Tabel 3.2 Pemilihan Desain Rangka Lengan CNC sumbu Z ... 30
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar PC Based CNC ... 53
Lampiran 2. Gambar rangka lengan CNC sumbu Z ... 54
Lampiran 3. Gambar L bracket ... 55
