BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENDAHULUAN
Pada bab ini menjelaskan tentang teori yang berkaitan dengan kinerja mesin CNC router
milling. Teori perhitungan dan efisiensi di jelaskan pada bab ini. 2.2 KAYU
2.2.1 Penjelasan Tentang Kayu
Kayu adalah bagian batang atau cabang serta ranting tumbuhan yang mengeras karena mengalami lignifikasi (pengayuan). Kayu digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari memasak, membuat perabot (meja, kursi), bahan bangunan (pintu, jendela, rangka atap), bahan kertas, dan banyak lagi. Kayu juga dapat dimanfaatkan sebagai hiasan-hiasan rumah tangga dan sebagainya. Penyebab terbentuknya kayu adalah akibat akumulasi selulosa dan lignin pada dinding sel berbagai jaringan di batang. Ilmu perkayuan (dendrologi) mempelajari berbagai aspek mengenai klasifikasi kayu serta sifat kimia, fisika, dan mekanika kayu dalam berbagai kondisi penanganan.
Kayu merupakan produk organisme hidup. Oleh kerena itu kayu mempunyai sifat sifat alami yang sangat unik dan setiap jenis kayu mempunyai penampilan yang karakteristik. Sifat-sifat kayu yang unik itu inherent dalam struktur anatomi sel-sel
Gambar 2.1 Blockboard Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007)
Kayu memiliki beberapa kelebihan dan kelemahan, diantaranya sebagai berikut: Keuntungan kayu,
a. Murah dan mudah dikerjakan
b. Mempunyai kekuatan yang tinggi dan bobotnya rendah
c. Mempunyai daya penahan tinggi terhadap pengaruh listrik (bersifat isolasi) d. Bila ada kerusakan mudah di ganti dan bias diperoleh dengan mudah e. Bila terawat dengan baik akan tahan lama
Kerugian kayu,
a. Kurang homogenya dan ketidak samaan sebagai hasil alam b. Cacat-cacat pada kayu
c. Mudah terbakar
2.2.2 Jenis-Jenis Kayu
Kayu merupakan salah satu material bahan bangunan yang sering digunakan dalam kontruksi maupun industri mebel. Setiap kayu memiliki sifat dan ciri tersendiri baik dalam segi keindahan serat, kadar air, keawetan, berat jenis, kerapatan,dan kekuatan. Maka dalam memilih kayu yang akan di pergunakan ada baiknya kita mengenal jenis dan ciri kayu yang sering di gunakan sebagai bahan kontruksi. Selain agar kita dapat mengetshui kayu yang cocok dengan kriteria dan spesifikasi yang kita inginkan, tentunya juga agar kita tidak tertipu dengan jenis-jenis kayu lainya. Berikut beberapa macam kayu yang sering di gunakan yaitu kayu jati, kayu merbau, kayu kamper, kayu kelapa, kayu meranti, kayu karet, kayu ulin, kay akasia dan lainya. (Sekitarduniaunik,2013)
2.2.3 Sifat Fisik Kayu
Berat jenis merupakan petunjuk penting bagi aneka sifat kayu. Makin berat kayu itu, umumnya makin kuat pula kayunya. Semakin ringan suatu jenis kayu, akan berkurang pula kekuatannya. Berat jenis ditentukan antara lain oleh tebal dinding sel, dan kecilnya rongga sel yang membentuk pori-pori.
a. Kerapatan dan Berat Jenis
Menurut Brown et al. (1952), berat jenis kayu adalah perbandingan antara kerapatan kayu tersebut terhadap benda standar. Kerapatan adalah perbandingan antara massa atau berat benda terhadap volumenya. Air pada temperatur 40 0C mempunyai kerapatan sebesar 1 g/cm3. oleh karena itu air pada temperatur tersebut dijadikan sebagai kerapatan standar. Berat kayu meliputi berat zat kayu sendiri, berat zat ekstraktif dan berat air yang dikandungnya. Jumlah zat kayu dan zat ekstraktif biasanya konstan, sedangkan jumlah air berubah-ubah. Oleh karna itu berat jenis dari sepotong kayu bervariasi tergantung dari kadar air yang dikandungnya. Untuk mendapat keseragaman, maka pada umumnya dalam penentuan berat jenis kayu, berat ditentukan dalam keadaan kering tanur. Dalam keadaan kering, volume kayu akan mencapai minimum sedangakan air yang dikandungnya sangat kecil, kurang lebih 1% dari berat kayu ( Brown et al, 1952 ).
b. Kadar Air
Brown et al. (1952) menyatakan kadar air kayu adalah banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam persen terhadap berat kering tanurnya. Dengan demikian
standar kekeringan kayu adalah pada saat kering tanur. Air dalam kayu tediri dari air bebas dan air terikat dimana keduaanya secara bersama-sama menentukan kadar air kayu. Dalam satu pohon kadar air segar bervariasi tergantung tempat tumbuh dan umur pohon (Haygreen dan Bowyer, 1993).
Kollmann dan Cote (1968) menyatakan bahwa biasanya kayu akan bertambah kuat apabila terjadi penurunan kadar air, terutama bila terjadi dibawah titik jenuh serat. Wangaard (1950) menyatakan bahwa kekuatan kayu sebagai balok (lenturan) dan sebagai kolom (tekan sejajar serat) akan bertambah besar bila kondisi kayu tersebut bertambah kering, kecuali keuletannya.
c. Keawetan Alami Kayu
Yang dimaksud dengan keawetan alami, ialah ketahanan kayu terhadap serangan dari unsur-unsur perusak kayu dari luar seperti : jamur, rayap, bubuk, cacing laut dan makhluk lainnya yang diukur dengan jangka waktu tahunan. Keawetan kayu tersebut disebabkan oleh adanya suatu zat di dalam kayu (zat ekstraktif) yang merupakan sebagian unsur racun bagi perusak- perusak kayu, sehingga perusak tersebut tidak sampai masuk dan tinggal di dalamnya serta merusak kayu.
d. Warna Kayu
Ada beraneka macam, antara lain warna kuning, keputih-putihan, coklat muda, coklat tua, kehitam-hitaman, kemerah-merahan dan lain sebagainya. Hal ini disebabkan oleh zat-zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna suatu jenis kayu dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut : umur pohon dan kelembaban udara. Kayu pohon yang lebih tua dapat lebih gelap dari kayu pohon yang lebih muda dari jenis yang sama. Kayu yang kering berbeda pula warnanya dari kayu yang basah. Kayu yang lama berada diluar dapat lebih gelap, dapat juga lebih pucat daripada kayu yang segar.
d. Higroskopik
Kayu mempunyai sifat higroskopik, yaitu dapat menyerap atau melepaskan air atau kelembaban. Suatu petunjuk, bahwa kelembaban kayu sangat dipengaruhi oleh
kelembaban dan suhu udara pada suatu saat tertentu. Semakin lembab udara disekitarnya akan semakin tinggi pula kelembaban kayu sampai tercapai keseimbangan dengan lingkungannya. Masuk dan keluarnya air dari kayu menyebabkan kayu itu menjadi basah atau kering. Akibatnya kayu itu akan mengembang atau menyusut.
e. Tekstur
Tekstur ialah ukuran relatif sel-sel kayu. Yang dimaksud dengan sel kayu ialah serat-serat kayu. Jadi dapat dikatakan tekstur ialah ukuran relatif serat-serat kayu. Berdasarkan teksturnya, jenis kayu digolongkan kedalam :
1. Kayu bertekstur halus, contoh : giam, lara, kulim dan lain-lain. 2. Kayu bertekstur sedang, contoh : jati, senokeling dan lain-lain. 3. Kayu bertekstur kasar, contoh : kempas, meranti dan lain-lain. g. Kekerasan
Pada umunya terdapat hubungan langsung antara kekerasan kayu dan berat kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk Kayu-kayu-Kayu-kayu yang berat. Sebaliknya Kayu-kayu ringan adalah kayu yang lunak. Cara menetapkan kekerasan kayu ialah dengan memotong kayu tersebut dengan arah melintang. Kayu yang sangat keras akan sulit dipotong melintang dengan pisau. Pisau tersebut akan meleset dan hasil potongannya akan memberi tanda kilau pada kayu. Kayu yang lunak akan mudah rusak, dan hasil potongan melintangnya akan memberikan hasil yang kasar dan suram.
2.2.4 Sifat Mekanik Kayu
Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu adalah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah bentuk dan besarnya benda. Dalam hal ini dibedakan menjadi beberapa macam kekuatan sebagai berikut :
a. Modulus Elastisitas
Menurut haygreen dan Bowyer (1993) kekuatan lentur atau Modulus of Elasticity (MOE) adalah suatu nilai yang konstan dan merupakan perbandingan antara tegangan dan regangan dibawah batas proporsi. Tegangan didefinisikan sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan renggangan adalah perubahan panjang per unit panjang bahan. Modulus elastisitas (MOE) berkaitan dengan regangan, defleksi dan perubahan bentuk yang terjadi. Besarnya defleksi dipengaruhi oleh besar dan lokasi pembebanan, panjang dan ukuran balok serta MOE kayu itu sendiri. Makin tinggi MOE akan semakin kurang defleksi balok atau gelagar dengan ukuran tertentu pada beban tertentu dan semakin tahan terhadap perubahan bentuk (Haygreen dan Bowyer, 1993).
b. Kekerasan (Hardness)
Kekerasan merupakan ukuran kekerasan kayu untuk menahan kikisan pada permukaannya, sifat kekerasan ini dipengaruhi oleh kerapatan kayu, keuletan kayu,ukuran serat, daya ikat antar serat Nilai yang di dapaat dari hasil pengujian merupakan uji pembanding, yaitu besar gaya yang dibutuhkaan untuk memasukan bola baaja berdiameter 0.444 inchi pada kedalamaan 0.22 inchi.
c. Kekuatan Lengkung (lentur)
Kayu juga tahan terhadap gaya yang berusaha melengkungkan kayu dengan satu kali tekanan secara terus menerus atau berkali-kali (secara mendadak, seperti pukulan). Ialah kekuatan untuk menahan gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipukul oleh kayu tersebut.
Gambar 2.2 Kekuatan Lentur Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007)
d. Kekuatan Tarik (Tension Strength)Kekuatan atau keteguhan tarik suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu itu. Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah sejajar arah serat.
Gambar 2.3 Kekuatan Tarik Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007) e. Kekuatan Tekan/kompresi (Compresion strength)
Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk menahan muatan jika kayu itu dipergunakan untuk penggunaan tertentu.
Gambar 2.4 Kekuatan Tekan Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007) f. Kekuatan geser
Kekuatan geser adalah kekuatan kayu menahan gerakan dan tekanan yang membuat kayu bergeser (tanpa pukulan) baik itu beban mati ataupun bebanhidup. Beban mati artinya tekanan secara terus menerus pada skala tekanan tertentu. Sedangkan beban hidup berarti tekanan yang berulang-ulang dan bias berubah-ubah kekuatannya. Kekuatan geser kayu paling besar adalah pada posisi melintang serat kayu.
Gambar 2.5 Kekuatan Geser Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007)
g. Kekuatan belah
Daya tahan kekuatan kayu terhadap tekanan belah paling rendah pada posisi searah serat. Walaupun demikian untuk beberapa jenis kayu tertentu sangat baik apabila kekuatan belahnya sangat lemah karena jenis kayu ini akan sangat cocok untuk pembuatan atap sirap atau kayu bakar.
Gambar 2.6 Kekuatan Belah Kayu (Sumber: Eko Wahyu Hidayat, 2007)
2.2.5 Kelas Kekuatan Kayu
Di dalam Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas kekuatan kayu didasarkan pada berat jenis, kekuatan lengkung mutlak (klm) dan kekuatan tekan mutlak (ktm), dan dapat dilihat pada tabel berikut ini:
Tabel 2.7 Kelas Kekuatan Kayu
Kelas Kayu Berat Jenis Klm (kg/cm²) Ktm (kg/cm²)
I 0,90 1.100 650
II 0,60- < 0,90 725- < 1.100 425- < 650
III 0,40- < 0,60 500- < 725 300- < 425
IV 0,30- < 0,40 400- < 500 215- < 300
V < 0,30 < 300 < 215
Kekuatan kayu terhadap gaya tekanan (sejajar serat) disebut daya tegang kayu. Tegangan adalah gaya yang tersebar persatuan luas dan dinyatakan dalam psi (pon per inci persegi) atau dalam Pascal (newton per meter kwadrat). Apabila suatu gaya dikenakan pada suatu suku (benda), maka akan terjadi tegangan-tegangan internal. Tegangan ini memiliki atau mengubah bentuk ukuran benda tersebut. Perubahan panjang per satuan panjang dalam arah tekanan disebut regangan.
2.3 CNC ROUTER MILLING
Mesin CNC router milling memiliki prinsip kerja yang sama seperti dengan mesin CNC sebenarnya. Hanya saja CNC router milling ini sederhana dan menggunakan komponen yang kecil, karena bahan baku yang akan diolah adalah kayu. Mesin ini mengolah kayu yaang nantinya akan dijadikan oranamen furnitur atau hiasan dari kayu. Mesin CNC router milling yang akan dibangun menggunakan 3 axis dalam pengoprasiannya yang bertujuan untuk mempermudah dalam penempatan. Mesin ini memiliki kapasitas yang terbatas dalam ukuran bahan baku yang akan digunakan. Alat ini memiliki motor utama yang digunakan untuk memutar pahat yaitu menggukan mesin router atau profil kayu, sedangkan untuk menggerakkan 3 axis alat ini menggunakan 3 unit motor stepper pada tiga sisi berbeda. Motor stepper dihubungkan pada controller perangkat electronik agar
dapat menjalankan perintah dari software melalui PC dan dihubungkan pada poros ulir dengan coupling tetap. Pada bagian dudukan poros ulir menggunakan bearing sebagai bantalannya yang diletakkan pada kerangka.
2.3.1 Metode Pemrograman CNC
Pemrograman adalah suatu urutan perintah yang disusun secara rinci tiap blok per blok untuk memberikan masukan ke mesin CNC tentang apa yang harus dikerjakan. Untuk menyusun pemrograman pada mesin CNC diperlukan metode pemrograman sebagai berikut :
a. Metode Incremental
Pada system ini titik awal penempatan alat potong yang digunakan sebagai acuan adalah menetapkan titik refrensi yang berlaku teta[ selama proses operasi mesin berlangsung.
b. Metode Absolute
Pada system ini titik awal penempatan yang digunakan sebagai acuan adalah selalu berpindah sesuai dengan titik acuan yang dinyatakan terakhir. Untuk mesin bubut atau mesin frais dilakukan cara yang sama. Setiap kali suatu gerakan pada proses benda kerja berakhir, maka titik akhir dari gerakan alat potong dianggap titik awal gerakan alat potong tahap berikutnya.
2.3.2 Prinsip Kerja Mesin CNC Router Kayu
Prinsip kerja mesin CNC router kayu ini adalah bahasa pemrogram ditransfer ke controller sebagai inputan data, kemudian data tersebut oleh controller akan dirubah menjadi sinyal perintah ke komponen electric, oleh komponen electric sinyal perintah tersebut diterjemahkan untuk memutus, menyambung, dan mengatur arus yang akan masuk ke komonen mekanik, sehingga komponen mekanik bias bergerak sesuai perintah controller. Secara sederhana digambarkan pada skema dibawah ini :
Output (Sinyal Perintah) Energi Listrik
Input (Sinyal Konfirmasi)
Gambar 2.8 Skema diagram dari CNC
2.3.3 Struktur Mesin
Setruktur mesin merupakan bagian terpenting karena menjadi penompang dari komponen-komponen mesin CNC. Dimana tiap komponen-komponen tersebut memiliki masa yang berbeda-beda dan akan diterima sebagai beban oleh struktur. Struktur mesin meliputi komponen-komponen dari mesin CNC yaitu sebagai berikut (Rahadiyanto,2012):
1. Rangka Mesin
Rangka mesin CNC memiliki nilai pengaruh terhadap kinerja dari mesin tersebut. Tiap perbedaan model rangka mesin memiliki perbedaan dimana fungsi mesin tersebut dimaksimalkan. Terdapat beberapa permodelan rangka mesin CNC :
Bahasa Pemrograman (Data Numerik, dank ode perintah
Gambar 2.9 Rangka Mesin 2. Motor Penggerak
Motor penggerak memiliki fungsi utama pada penggerakan meja pada sumbu cartesian. Dimana kebutuhan motor yang sesuai sangat mempengaruhi kepresisian mesin dalam kata lain jika pemilihan motor tidak sesuai akan terjadi selip maupun overloading pada motor yang mengakibatkan motor tidak berjalan sesuai perencanaan. Terdapat 2 motor penggerak yang dapat di gunakan pada system CNC modern (Fahmi,2016) yaitu :
Stepper Motor
Motor stepper mengubah pulsa-pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan-gerakan diskrit rotor yang disebut langkah (steps). Nilai rating dari suatu motor stepper diberikan dalam langkah per putaran (steps per revolution). Motor stepper umumnya mempunyai kecepatan dan torsi yang rendah.
Gambar 2.10 Motor Stepper (Sumber: Pamungkas, 2010)
Servo Motor
Motor servo adalah sebuah motor dengan system closed feedback dimana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian control yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari motor DC, rangkaian gear, potensio meter, dan rangkaian control. Untuk mengoprasikannya yaitu dengan memberikan pulsa digital tertentu pada motor ini (Elemen Mesin, Sularso, 1997)
Gambar 2.11 Motor Servo (Sumber: Pamungkas, 2010)
Tabel 2.12 Perbandingan motor stepper dengan motor servo
Item Pembanding Motor Stepper Motor Servo
Driver Sederhana, untuk driver dapat
dibuat sendiri Komplek
Tingkat kebisingan
dan vibrasi Cukup signifikan Sangat kecil
Metode control Open loop
(tidak memiliki encoder)
Closed loop
(memakai encoder) Kondisi out of step Motor tidak akan jalan kalau
beban overload
Motor tidak akan jalan kalau beban overload Kecepatan Lambat (1000-2000 rpm maksimal) Cepat (3000-5000 rpm maksimal) (Sumber : Materi CNC, 2012) 3. Spindel / Router
Spindel adalah alat pemegang cutting tool untuk melakukan proses machining. Spindel dapat diputar sesuai dengan kecepatan yang diinginkan, namun kecepatan putarnya maksimal sesuai dengan spesifikasi dari motor spindle yang digunakan. Untuk pengerjaan benda ringan seperti akrilik, kayu, maupun alumunium, spindle cukup menggunakan rpm yang tinggi dan torsi yang rendah. Sedangkan untuk pengerjaan untuk benda berat seperti mild steel atau baja membutuhkan rpm yang rendah dan torsi yang tinggi. Kebutuhan umum untuk spindle pada mesin CNC adalah (Kuspriyanto dan Hari, 2003) :
Gambar 2.13 Mesin Profil Kayu (Sumber: Ridho, 2012) 4. Ball Screw
Ball Screw adalah actuator linier mekanik yang menerjemahkan gerak rotasi untuk
gerakan linierr dengan sedikit gesekan. Sebuah poros berulir menyediakan jalur alur helixs untuk bantalan bola yang bertindak sebagai sekrup presisi, serta mampu menerapkan atau menahan beban dorong yang tinggi. Ball screw sangat cocok digunakan dalam kebutuhan machining yang memiliki presisi tinggi. Dengan type Hiwin dia 15 dan pitch 10.
Gambar 2.14 Ball srew dan lead screw (Sumber: Misumi, 2017)
5. Cutting Tool
Cutting tool adalah alat yang digunakan untuk membuat, membentuk pada proses pemesinan (Kuspriyanto, 2003).
Katagori cutting tool antara lain adalah sebagai berikut :
1. Drill merupakan alat potong yang digunakan untuk membuat lubang pada benda kerja, tangkainya ada yang silindris da nada yang konus.
2. Tap merupakan alat potong yang digunakan sebagai ulir dalam / luar pada benda kerja. Ukuranya ada yang metric da nada yang whithworth.
3. End mill merupakan cutter dengan sisi potong pada ujung muka dan pada sisi spiralnya. End mill dibuat dari diameter 0.5 s/d 50 mm dengan tipe tangkai yang bermacam-macam.
6. Poros Pejal
Menurut Elemenn Mesin Sularso,1987:hal 1, Poros adalah salah satu bagian terpenting dari mesin. Hampir semua mesin meneruskan tenaga bersama-sama dengan putaran. Peranan dalam transmisi seperti itu dipegang oleh poros. Secara garis besarnya poros dibedakan menjadi:
Poros transmisi
Poros ini mendapat beban puntir murni atau puntir dan lentur. Daya ditransmisikan kepada poros ini melalui kopling, roda gigi, puli sabuk dan sproket rantai .
Spindel Spindel
poros transmisi yang relatif pendek, seperti poros utama mesin perkakas, dimana beban utamanya berupa puntiran. Syarat yang harus dipenuhi oleh poros ini adalah depormasinya harus kecil dan bentuk serta ukurannya harus teliti .
Gandar
Gandar adalah poros yang dipasang diantara roda-roda kereta barang dimana, tidak mendapat beban puntir. Gandar ini hanya mendapat beban lentur.
2.3.4 Sistem Wiring Pada Mesin CNC Router Kayu
Pada mesin CNC terdapat beberapa control electric yang berfungsi untuk menjalankan mesin menjadi mesin yang dapat dikontrol computer. Pada system wairing mesin CNC router terdapat beberapa komponen antara lain :
1. Power supply
Power supply adalah perangkal listrik yang dapat menyediakan energy listrik untuk
perangkat electronic. Pada dasarnya power supply memerlukan energy listrik yang kemudian mengubahnya menjadi enrgy listrik yang dibutuhkan oleh perangkat electronic lainnya. Oleh karena itu, power supply sering disebut dengan istilah Electric Power
Converter (Gunawan, 2011).
Gambar 2.15 Power Supply (Sumber: Misumi, 2017) 2. Breakout Board
Breakout board adalah card electronic yang berfungsi menghubungkan sinyal data dari
computer dengan peripheral input maupun output. Breakout board merupakan komponen utama yang digunakan untuk merakit mesin CNC, menghubungkan sinyal data dari computer menuju driver, serta menghubungkan sinyal input dari luar untuk bias dibaca oleh computer (Adrian, 2016)
Gambar 2.16 Breakout Board (Sumber: Adrian, 2016) 3. Motor Driver
Motor Driver berfungsi untuk memberikan sinyal untuk memutar motor atau mengatur pergerakan motor. Jenis driver motor tergantung dari motor itu sendiri.
Gambar 2.17 Motor Driver (Sumber: Patrick, 2017) 4. Software
Perancangan mesin CNC router dibantu oleh beberapa software yang berfungsi untuk membantu proses desain dan pengoprasian mesin CNC router kayu. Beberapa software yang digunakan adalah sebagai berikut :
4. Solid Works 2016
Solid Work merupakan software 3D yang dapat digunakan untuk membuat desain produk yang sederhana sampai dengan yang kompleks seperti roda gigi, mesin mobil, dan lain sebagainya. Software ini merupakan salah satu opsi diantara design software lainya. Dalam pengambaran menggunakan solid work menyediakan featured based, parametric
solid modeling. Feature based dan parametric solid modeling ini sangat mempermudah
bagi pengguna dalam membuat model 3D, karena dengan adanya fitur tersebut desain dapat dirubah ukurannya tanpa harus merusak model dari gambar itu sendiri. Soild work juga menyediakan 3 template utama untuk membantu proses mendesain, yaitu part,
assembly, dan drawing part.
5. Mach 3
Mach 3 merupakan software yang dapat mengubah computer desktop atau PC menjadi sebuah perangkat controller mesin CNC. Mach 3 sangat kaya akan fitur dan memberikan nilai yang besar untuk kebutuhan paket control CNC. Mach 3 bekerja pada PC windows untuk mengendalikan perangkat motor baik motor servo maupun motor stepper dengan mengolah G-Code. Mach 3 memiliki fitur penambahan program (Vbcscript) yang memungkinkan untuk menambahkan fungsi khusus pada mesin ATC (Automatic Tool
Charger). MPI menggunakan Mach 3 untuk mengembangkan mesin Plasma Cutting
Gambar 2.18 Tampilan Mach 3 (Sumber: Setyoadi, 2016)
2.4 PERANCANGAN BEBAN TERPUSAT 2.4.1 Perancangan Beban Terpusat
Dalam perancangan beban terpusat ini semua gaya yang bekerja pada benda dianggap bekerja pada titik tersebut,dan jika gaya-gaya ini tidak seimbang. Oleh karena itu agar sebuah system gaya dalam keseimbangan resultan semua gaya dan resultan semua moment terhadap suatu titik = 0, Persyaratan harus dipenuhi adalah ƩFy =0, ƩFx =0, dan ƩM= 0 (Todd, 1998).
a. Perancangan Batang Beban Poros
Syarat Keseimbangan
ƩFy = 0 (gaya lintang arah sumbu y ) ƩFx = 0 (gaya lintang arah sumbu x) Ʃmy= 0 (momen lentur arah sumbu y ) ƩMx= 0 ( momen lentur arah sumbu x )
b. Menentukan Gaya Aksi-Reaksi Pada Tumpuan R
Apabila gaya (F) terjadi pada batang kontruksi A dan D dengan tumpuan sederhana (beban terpusat), maka gaya reaksi pada tumpuan Rᴀ dan Rв sama dengan F.
Mᴀ = 0
Rв . L₁ + Rв . L – Rв . L₃= 0 2.1
Mв = 0
Rᴀ . L₁ + Rᴀ . Lᴀв - Rᴀ . L = 0 2.2
c. Menentukan Bidang Gaya Geser (F)
Potongan I dengan 0 ≤ x ≤ L₁
Fy = 0
F₁ =Rв + Fy . x 2.3
Potongan II 0 ≤ x ≤ L₁
Gambar 2.21 Potongan II bidang geser
Fy = 0
Fy = Rв – P₂ - P₁ + Fy.x 2.4
d. Menentukan bidang momen ( M )
Potongan I dengan 0 ≤ x ≤ L₁
Gambar 2.22 Potongan I bidang momen
My = 0
Potongan II dengan 0 ≤ x ≤ L₂
Gambar 2.23 Potongan II bidang momen
My = 0
M₂ = Rв . (x +L₂) – F . x 2.6
e. Menentukan momen inersia pada poros Pejal (Khurmi, Machine Design, 2013:341) J = 2.7 Dimana: J = Momen inersia = jari-jari D = Diameter
f. Menentukan jarak titik berat
Dimana:
V = jarak titik berat L = jarak penampang
W = beban
g. Menentukan tegangan lentur
= 2.9
Dimana:
= tegangan
M = momen gaya Y = jarak titik berat I = momen inersia
Gambar 2.24 Tegangan lentur
2.5 Perancangan Pengelasan (welding)
Pengelasan (welding) adalah salah satu cara untuk menyambung dua buah benda dengan cara kedua benda tersebut dipanaskan.
2.5.1 Metode pengelasan
Berdasarkan klasifikasi ini pengelasan dapat dibagi dalam tiga kelas utama yaitu: a. Pengelasan tekan yaitu cara pengelasan yang sambunganya dipanaskan dan
kemudian ditekan hingga menjadi satu
b. Pengelasan cairan yaitu dengan ruangan yang hendak disambung(kampuh) diisi dengan suatu bahan cair, sehingga dengan waktu yang sama tepi bagian yang berbatasan mencair
c. Pematian yaitu cara pengelasan yang sambunganya diikat dan disatukan dengan menggunakan paduan logam yang mempunyai titik car rendah dalam cara ini logam induk turut mencair.
2.5.2 Kampuh Las
Agar perlakuan las dapat memperoleh kampuh yang baik dengan pelekatan atau pelelehan yang baik terhadap benda kerja dilas maka sebaikny:
a. Pelat dengan ketebalan ≤2,5 mm dapat diletakan tumpuk satu terhadap yang lain dan disambung
b. Pelat dengan ketebalan ≥2,5 mm dapat dilas dengan diberi ruang antara 1-5 mm dilas dua sisi sebaiknya terlebih dahulu diberi tepi miring pada pelat dengan jalan mengetam atau mengefrais dan dapat juga dengan pembakaran potong.
2.5.3 Menentukan Perhitungan Lasan
a. Menentukan gaya yang terjadi pada lasan
F = W . g 3.0
Dimana:
F = Gaya (N) W = Beban 9KG0
b. Momen lentur Mb =F . y 3.1 Dimana: Mb = Momen lentur (N.mm) F = Gaya (N)
y = panjan bena yang mendapat beban kegaris normal (mm) c. Menentukan tegangan normal dalam kampuh
= . y 3.2
Dimana:
= Tegangan normal (N/mm²) Mb = Moment lentur (N.mm) Itotal = Moment inersia (mm )
y = Setengan panjang benda kerja yang mendapat beban normal (mm) d. Menentukan tegangan geser dalam kampuh
= 3.3
Dimana:
= Tegangan geser dalam kampuh (N/mm²)
F = Gaya (F)
