RANCANG BANGUN MESIN SPINDLE PROFIL
KAYU DENGAN KECEPATAN PEMOTONGAN
100 mm/menit
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK MEKANIK
Oleh:
1. ADE SETIAWAN NUGROHO NIM: 1105011002
2. BILMART SITORUS NIM: 1105011014
3. DWI SULISTIO NIM: 1105011026
4. IBRAHIM ZA’FAR NIM: 1105011040
5. RAHMAT NIM: 1105012173
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2014
INTISARI
RANCANG BANGUN MESIN SPINDLE PROFIL KAYU
DENGAN KECEPATAN PEMOTONGAN
100 mm/menit
Kemajuan teknologi dewasa ini menunjukkan perkembangan yang sangat pesat di segala bidang, salah satunya dalam bidang bahan/material perkayuan. Kemajuan dari teknologi tersebut telah memberikan kemudahan bagi masyarakat. Kayu akan selalu digunakan dan dimanfaatkan dalam kehidupan manusia.
Salah satu penggunaan kayu adalah membentuk kayu dengan cara permesinan, agar kayu memiliki keindahan dan keunikan tersendiri, juga meningkatkan harga jual kayu. Kayu profil telah banyak digunakan untuk memperindah rumah maupun perabot rumah tangga. Proses pembuatan profilnya menggunakan pisau profil dimana poros pisau terpasang vertikal dan pisau profil horizontal pada sebuah permukaan meja mesin dan berfungsi untuk membuat bentuk profil pada sisi samping kayu dengan cara kayu didorong kearah pisau, lalu pisau memotong kayu sesuai bentuk profil pisaunya. Jenis pisau bisa disesuaikan dengan desain yang diinginkan. Jumlah pisau bisa lebih dari satu dan seluruhnya terpasang secara vertikal. Proses bisa dilakukan setelah proses penggergajian dengan putaran 1692 rpm dan daya 2 HP.
Dengan adanya rancang bangun mesin spindle profil kayu ini, kita dapat menghasilkan kayu yang memiliki bentuk profil dengan hasil yang baik dan menarik, ukuran yang tepat, dan efisiensi penggunaan mesin yang tinggi. Dengan penggunaan mesin profil kayu diharapkan dapat memperindah kayu dalam jumlah maksimal dan hasil yang baik.
Kata kunci: Kayu, Mesin spindle profil kayu, pisau profil kayu, efisiensi yang tinggi.
ABSTRACT
DESIGN SPINDLE WOODEN PROFILE MACHINE
WITH CUTTING SPEED 100 mm/min
Advances in technology nowadays shows the development of a very rapidly in all fields, including in the field of materials/wood material. Progress of the technology has provided convenience for the public. Wood will always used and utilized in human life.
One of the use of the wood is shaping wood by means of machinery, to wood having beauty and uniqueness, also increasing the selling price of wood. Wood profile has been much used to beautify the house and household furniture. The process of making profile use a solid cutter where the shaft of a blade attached a vertical and horizontal solid cutter profile on a surface of a table of a machine and serves to make the form of profiles on its sides of wood, of the timber by timber driven towards the solid cutter, then cut the wood according solid cutter profile shape
With the engineering up a spindle this wooden profiles we can make wood having the profile with good results and draws, the right size, the efficient use of machines and high. With the use of a wooden profiles expected to embellish wood in a maximum amount and good results.
. A kind of a solid cutter can be in accordance with a design to be desired. The solid cutter can more than one and all attached vertically. The process can be done after any process to the sawmill with a round 1692 rpm and 2 HP power.
Key words: Wood, Spindle Wooden Profile Machine, solid cutter wood profile, high efficient.
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas semua nikmat dan rahmat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat pada waktunya, dengan judul: “Rancang Bangun Mesin Spindle Profil kayu dengan Kecepatan Pemotongan 100 mm/menit”.
Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Program Diploma III Jurusan Teknik Mesin semester VI Politeknik Negeri Medan. Laporan ini juga nantinya akan dipertanggungjawabkan di hadapan dosen penguji.
Dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini, Penulis telah banyak menerima bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun secara tidak langsung, terutama dosen pembimbing yang telah memberikan pengarahan sejak merancang hingga penulisan tugas akhir ini selesai. Oleh karena itu, sudah layaknya penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan;
2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
3. Joni Indra, S.T., M.T., Kepala Program Studi Teknik Mekanik Politeknik Negeri Medan;
4. Joko Sutrisno, S.T., M.T., Kepala Bengkel Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
5. Nurman, S.T. M.T., Dosen Pembimbing dalam penulisan dan pengerjaan Tugas Akhir ini;
6. Seluruh Dosen Politeknik Negeri Medan yang telah memberikan ilmunya kepada penulis khususnya kepada dosen-dosen Jurusan Teknik Mesin; 7. Staf Administrasi Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan;
8. Joko Sutrisno S.T., M.T., yang telah memberikan arahan dan bimbingan yang baik.
9. Teman-teman satu tim proyek Tugas Akhir: Ade Setiawan Nugroho, Bilmart Sitorus, Dwi Sulistio, Ibrahim Za’far dan Rahmat;
10. Teristimewa buat ayah dan ibunda tercinta serta seluruh keluarga yang sangat banyak memberikan bantuan dan dukungan berupa moril maupun material.
Penulis menyadari kemungkinan terdapat kekurangan dan kesilapan. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini dan juga sebagai masukan bagi penulis.
Semoga Laporan Tugas Akhir ini bermanfaat bagi semua orang yang membaca dan yang akan membahas hal yang sama.
Medan, 28 Agustus2014 Hormat kami,
Ade Setiawan Nugroho NIM: 1105011002 ………. Bilmart Sitorus NIM: 1105011014 ………. Dwi Sulistyo NIM: 1105011026 ………. Ibrahim Za’far NIM: 1105011040 ………. Rahmat NIM: 1105012173 ……….
DAFTAR ISI
Halaman
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR PENGESAHAN ... iv
INTI SARI ... v
ABSTRACT ... vi
KATA PENGANTAR ... vii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAMBAR ... xv
DAFTAR LAMPIRAN ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah ... 2
C. Tujuan ... 2
D. Manfaat ... 3
E. Teknik Pengumpulan Data ... 3
F. Langkah-Langkah Perancangan ... 4
1. Perancangan Mesin ... 5
2. Pemilihan dan Perhitungan Bahan ... 5
3. Pembuatan Mesin ... 5
4. Pengujian dan Pengambilan Data ... 5
5. Analisa ... 5
BAB II LANDASAN TEORI ... 6
A. Gambaran Umum ... 6
B. Klasifikasi Kayu ... 6
2. Karakteristik Kayu ... 10
3. Kelebihan dan Kekurangan Kayu ... 12
C. Pengertian Mesin Spindle Profil kayu ... 13
1. Kecepatan Potong (Cutting Speed) ... 13
2. Kecepatan Dorong Kayu ... 14
3. Langkah (p) ... 14
D. Teori Dasar Perhitungan Elemen-Elemen Mesin ... 14
1. Pisau Profil ... 14 2. Motor Listrik ... 15 3. Bantalan ... 16 4. Poros ... 18 5. Pasak ... 22 6. Baja Profil ... 23 7. Pulley ... 24 8. Sabuk ... 24 9. Pelat ... 26
10. Mur dan Baut ... 27
BAB III PEMBAHASAN ... 29
A. Gambar dan Nama-Nama Komponen Mesin ... 29
B. Prinsip kerja Mesin ... 30
C. Komponen Mesin Beserta Perhitungannya ... 30
1. Rangka Mesin ... 30
2. Pisau Profil Kayu ... 31
3. Putaran Pisau Profil ... 32
4. Daya yang Dibutuhkan ... 33
5. Motor Listrik ... 44
6. Sabuk ... 44
7. Poros Pisau Profil ... 49
8. Bantalan Poros ... 54
10. Pasak ... 56
11. Mur Pengunci Pisau Profil ... 59
BAB IV PEMBUATAN KONSTRUKSI MESIN DAN ANALISA BIAYA ... 60
A. Proses Pembuatan Mesin (Rancang Bangun) ... 60
1. Rangka Mesin ... 60
2. Poros ... 60
3. Mur Pengunci ... 60
4. Plat Meja Mesin ... 61
5. Pembatas (Stopper) ... 61
6. Body Mesin ... 62
7. Pintu Mesin ... 62
BAB V ANALISA BIAYA ... 63
A. Analisa Biaya ... 63
1. Biaya Material ... 63
2. Biaya Listrik yang Dipakai Selama Pembuatan Mesin ... 64
3. Biaya Penyewaan ... 70
B. Analisa Titik Impas (Break Even Point) ... 70
1. Biaya Tetap (FC) ... 71
2. Biaya Variabel (V)... 71
3. Harga Jual (P) ... 72
BAB VI PENGOPERASIAN, PERAWATAN DAN PERBAIKAN MESIN ... 74
A. Pengoperasian ... 74
1. Bentuk Hasil Profil Kayu ... 75
2. Manfaat Serbuk Kayu Hasil Pembentukan Profil ... 78
B. Perawatan ... 79
2. Perawatan Korektif (Corrective maintenance
3. Perawatan Bagian-Bagian Utama Mesin ... 80
) ... 80
C. Perbaikan ... 82
BAB VII PENUTUP ... 83
A. Simpulan ... 83
B. Saran ... 83
DAFTAR PUSTAKA ... 84
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Langkah-Langkah Pengerjaan ... 4
Gambar 2. Kayu Mahoni dan Kayu Durian ... 10
Gambar 3. Pisau Profil dan Hasil Profil ... 15
Gambar 4. Konstruksi Motor Induksi (Automated Buildings) ... 15
Gambar 5. Poros ... 19
Gambar 6. Pasak... 22
Gambar 7. Bentuk-Bentuk Baja Profil ... 23
Gambar 8. Pulley ... 24
Gambar 9. Konstruksi dan Ukuran Penampang Sabuk-V. ... 25
Gambar 10. Pelat ... 27
Gambar 11. Mur dan Baut ... 27
Gambar 12. Komponen Utama Mesin ... 29
Gambar 13. Rangka Mesin ... 31
Gambar 14. Pisau Profil ... 31
Gambar 15. Luas Permukaan Kayu yang Terpotong ... 34
Gambar 16. Motor Listrik 2 HP ... 44
Gambar 17. Sabuk ... 44
Gambar 18. Jarak Antara Poros Motor dengan Poros Pisau Profil ... 46
Gambar 19. Penampang Sabuk Tipe-A ... 46
Gambar 20. Gaya-Gaya yang Bekerja pada Poros ... 49
Gambar 21. Gaya Vertikal Poros ... 50
Gambar 22. Gaya horizontal poros ... 51
Gambar 23. Poros ... 53
Gambar 24. Bantalan ... 54
Gambar 25. Pulley 3 Inchi (Kiri) Dan 5 Inchi (Kanan) ... 59
Gambar 26. Mur Pengunci ... 60
Gambar 27. Pelat Meja Mesin ... 61
Gambar 29. Body Mesin ... 62
Gambar 30. Pintu Mesin ... 62
Gambar 31. Grafik Break Even Point ... 73
Gambar 32. Pengoperasian Mesin ... 74
Gambar 33. Diagram Alur Pengoperasian Mesin ... 74
Gambar 34. Hasil Profil Kayu ... 75
Gambar 35. Profil Pintu dan Grooving ... 75
Gambar 36. Profil Tangga ... 76
Gambar 37. Profil Kusen ... 76
Gambar 38. Profil Plapon ... 77
Gambar 39. Profil Timbul Kaca dan Panel ... 77
Gambar 40. Profil Lantai/Plint ... 78
Gambar 41. Profil Plank ... 78
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kemajuan teknologi dewasa ini menunjukkan perkembangan yang sangat pesat di segala bidang, salah satunya dalam bidang bahan/material perkayuan. Kemajuan dari teknologi tersebut telah memberikan kemudahan bagi masyarakat khususnya wiraswasta dalam bidang pengolahan industri kayu.
Di industri pengolahan kayu, baik dalam skala besar, menengah, maupun kecil masih banyak menggunakan alat yang sederhana dan dikerjakan secara manual, sebagai contoh, memotong atau membelah kayu dengan menggunakan gergaji tangan, membuat profil kayu dengan memahat atau mengukir dan lainnya. Dengan cara tersebut hasil yang diperoleh kurang baik dan diperlukan tenaga yang berpengalaman serta waktu pengerjaan yang lama. Bagi pelaku usaha perkayuan skala besar, akan membutuhkan biaya operasional yang besar.
Mesin spindle profil kayu didesain untuk membuat bentuk khusus pada komponen kayu sesuai bentuk yang direncanakan. Ada juga yang menyebutnya dengan mesin frais samping atau shaper. Sebagai contoh hasil dari mesin spindle profil kayu ini adalah bentuk profil kayu dipinggiran asbes rumah, pinggiran kosen rumah, sambungan pintu/jendela dan lain-lain. Prinsip kerja dari mesin ini yaitu poros yang berdiri vertikal, pisau profil horizontal dan benda kerja didorong ke arah pisau tersebut di atas sebuah meja kerja.
Kelebihan mesin ini adalah konfigurasi dan fungsinya yang sangat beragam. Mata pisau bisa diganti dan putaran poros pisau yang bisa diatur dan bisa juga dilengkapi dengan feeder (penarik kayu). Pada beberapa varian mesin, sudut vertikal poros pisau bisa diatur miring sesuai dengan sudut kemiringan yang kita butuhkan.
Mesin spindle profil kayu ini sangat berguna bagi siapapun yang bergelut dalam usaha atau bisnis pengolahan kayu ataupun bagi perorangan khususnya usaha dalam pembuatan profil kayu. Pengoperasian mesin ini tidak memerlukan keahlian khusus. Itulah sebabnya penulis berkeinginan untuk membuat dan
membahas ini sebagai tugas akhir dengan judul “Rancang Bangun Mesin Spindle Profil Kayu dengan Kecepatan Pemotongan 100 mm/menit”.
B. Perumusan Masalah
Berhubung dengan begitu luasnya permasalahan yang ada dalam suatu rancang bangun ini dan dengan keterbatasan waktu, kemampuan, dan pengalaman dalam merancang bangun sebuah mesin maka penulis merasa perlu membatasi masalah-masalah yang akan dibahas di dalam tugas akhir ini.
Dalam rancang bangun ini ruang lingkup yang akan dibahas meliputi: 1. Bagaimana prinsip kerja mesin spindle profil kayu?
2. Bagaimana merencanakan proses pembuatan mesin spindle profil kayu? 3. Bagaimana gambar assembling dan detail mesin spindle profil kayu?
4. Bagaimana merancang dan menghitung poros, pasak, sabuk, kapasitas, putaran, bantalan dan daya yang dibutuhkan pada mesin spindle profil kayu?
5. Bagaimana bentuk profil kayu yang dihasilkan?
6. Bagaimana menganalisa biaya yang diperlukan dalam pembuatan mesin
spindle profil kayu?
7. Bagaimana melakukan perawatan dan perbaikan mesin agar tetap dalam keadaan baik dan tidak sering mengalami gangguan atau kerusakan pada saat operasional?
C. Tujuan
Adapun tujuan dari penulisan laporan ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui prinsip kerja mesin spindle profil kayu.
2. Untuk mengetahui proses perancangan dan pemilihan elemen-elemen mesin spindle profil kayu.
3. Untuk mengetahui bagaimana gambar mesin dan komponen-komponen utama mesin spindle profil kayu.
4. Untuk mengetahui poros, pasak, sabuk, kapasitas, putaran, bantalan dan daya yang dibutuhkan pada mesin spindle profil kayu.
5. Untuk mengetahui bentuk hasil profil kayu.
6. Untuk mengetahui biaya yang diperlukan dalam pembuatan mesin spindle profil kayu.
7. Untuk mengetahui cara yang terbaik dalam perawatan dan perbaikan mesin agar tetap dalam keadaan baik dan tidak sering mengalami gangguan atau kerusakan pada saat operasional.
D. Manfaat
Laporan tugas akhir rancang bangun mesin spindle profil kayu ini diharapkan dapat bermanfaat bagi:
1. Penulis untuk memperdalam, memantapkan ilmu pengetahuan dan pemahaman yang telah penulis terima selama melakukan perkuliahan di Politeknik Negeri Medan serta penulis mampu bekerja secara kelompok (team work).
2. Mahasiswa yang akan membahas hal yang sama, untuk dijadikan bahan masukan atau sebagai bahan perbandingan maupun untuk mengembangkannya menjadi lebih baik.
3. Para pembaca khususnya yang ingin mengetahui dan memahami cara kerja mesin spindle profil kayu.
4. Masyarakat khususnya yang bergerak dalam bidang perindustrian kayu agar dapat mempermudah dalam pengolahan kayu.
E. Teknik Pengumpulan Data
Untuk melaksanakan pengerjaan proyek tugas akhir ini, penulis terlebih dahulu melakukan studi pendahuluan. Studi pendahuluan yang penulis lakukan adalah studi kepustakaan mengenai teori-teori dasar permesinan. Teknik pengumpulan data yang dilakukan penulis adalah sebagai berikut:
1. Melakukan studi lapangan/konsultasi dengan pemilik usaha industri pengolahan kayu di sekitar kota Medan.
2. Konsultasi dengan dosen pembimbing. 3. Melakukan studi kepustakaan.
4. Melakukan percobaan-percobaan terhadap kayu sebagai sampel dalam proses pembuatan profil kayu.
5. Browsing melalui internet.
F. Langkah-Langkah Pengerjaan
Adapun langkah-langkah yang dilakukan penulis dalam rancang bangun mesin spindle profil kayu ini agar menghasilkan suatu mesin yang berguna dan dapat dijangkau oleh ekonomi masyarakat, khususnya bagi pengrajin kayu atau industri perkayuan adalah sebagai berikut.
Gambar 1. Langkah-Langkah Pengerjaan
Analisa
Pengujian dan Pengambilan Data Pembuatan Mesin
Pemilihan dan Perhitungan Bahan Perancangan Mesin
Pengumpulan Data
1. Perancangan Mesin
Agar dapat diketahui proses kerja mesin spindle profil kayu yang akan
dibuat dan juga pemilihan elemen-elemennya, maka mesin yang akan dibuat harus terlebih dahulu digambar untuk mempermudah perancangan mesin.
2. Pemilihan dan Perhitungan Bahan
Agar mesin spindle profil kayu yang dihasilkan sesuai dengan rencana, maka harus dilakukan pemilihan dan perhitungan elemen-elemen yang digunakan dalam mesin spindle profil kayu ini.
3. Pembuatan Mesin
Agar menghasilkan mesin spindle profil kayu yang sesuai dengan rencana, maka dalam pengerjaan dibutuhkan ketelitian dan pengerjaan sesuai dengan gambar dan juga penggunaan elemen-elemen yang sesuai dengan pemilihan dan perhitungan.
4. Pengujian dan Pengambilan Data
Setelah pembuatan mesin akan dilakukan pengujian dan pengambilan
data beberapa kali. Data yang diambil berupa bagaimana hasil dari pemotongan pisau profil terhadap kayu serta penghitungan waktu pengerjaan dan biaya pembuatan mesin spindle profil kayu.
5. Analisa
Data yang telah dikumpulkan, kemudian dianalisa apakah sesuai dengan hasil perancangan mesin tersebut. Apabila sudah sesuai antara perancangan dan pengujian maka langsung dilakukan penarikan kesimpulan. Namun apabila tidak sesuai maka perlu dilakukan revisi ulang pada perancangan mesin tersebut.
