Rancang bangun jig and fixture pelepas dan pemasang Cutter CNC 3 axis secara universal
Ari Maulana[1]; Daniel Roy Jusanto[1]; Muhammad Firdaus[1]; Wahyu Ristianto[1]; Budi Yuwono[2]
[1] Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Politkenik Negeri Jakarta [2] Dosen Pembimbing Jurusan Teknik Mesin Politkenik Negeri Jakarta
mohh.firdaus@gmail.com
Abstrak
Alat ini bekerja dengan cara memanfaatkan sumbu putar dan baut pengunci rel untuk mengunci pergerakan body jig pada sudut tertentu sehingga memudahkan dalam memasang atau melepas cutter milling CNC . Tujuan rancang bangun ini dibuat untuk untuk memaksimalkan kerja praktikum dan meminimalisir kerusakan cutter milling CNC pada saat praktikum di bengkel Politeknik Negeri Jakarta.
Komponen alat ini terdiri dari body jig, pengunci, cover body samping, baut sumbu putar, bottom plate, dan baut pengunci rel.
Metode rancang bangun ini yang pertama adalah identifikasi masalah dengan lingkup bengkel teknik mesin Politeknik Negeri Jakarta, mendesign dan menentukan bahan apa saja yang cocok digunakan berdasarkan modul-modul kuliah atau dari konsultasi yang ahli dibidangnya
Rancang bangung jig and fixture ini pada dasarnya lebih efektif dan efisien karena bisa melepas dan memasang cutter milling CNC dengan poisisi yang bisa disesuaikan, dan design yang dibuat lebih sederhana sehingga harga bahan dan biaya pembuatannya akan lebih murah.
Bahan yang digunakan untuk body jig adalah S 45 C yang berstandar JIS dikarenakan spesifikasi bahan S 45 C tidak melebihi bahan side lock adaptor, sehingga tidak menyebabkan kerusakan pada side lock adaptor saat membuka atau memasang cutter milling CNC. Bahan pendukungnya lainnya mengunakan ST 41 dikarenakan harganya yang murah dan mudah didapatkan.
Kata kunci: Jig and Fixtue, mesin CNC 3 Axis, sumbu putar.
Abstract
This tool works by make use of turning axis and rail locking bolt to lock the motion of jig’s body in specific axis, so that can be simpfily for set up and realeas CNC milling cutter. The objective of this build and design is maximize work and minimize broken of milling cutter when practic in workshop of State Polytechnic of Jakarta
The part of this tool consist of the component body jig, locker, side body cover, swivel axis bolt, bottom plate, and the bolt locking rail.
The methods of this build and design , the first is identification of problem in Mechanical Enginering workshop of State Polytechnic of Jakarta, designing, and make certain about the material which is suitable based on literatures and consultation with lecturer who competent at this topic.
This designing and buildng jig and fixture basicly more effective and efficient, because it can release and set up in any suitable postion , and design are made simpler so that the price of materials and manufacturing costs will be cheaper.
The material used for jig’s body is S 45 C, the standard is JIS. Because of spesificarion S 45 C material not exceed the material side lock adaptor , so it’s not caused broken of side lock adaptor when releasing or setting up CNC milling cutter. Another supporting material use ST 41, because of the price is cheap and easy to obtained
1)Pendahuluan Latar belakang
Keadaan bengkel Teknik Mesin di Politkenik Negeri Jakarta yang saat ini masih belum mampu untuk melengkapi alat-alat pembantu (penunjang) dalam proses pembelajaran mahasiswa, disebabkan karena harga yang cenderung mahal dari alat-alat penunjang tersebut. Alat-alat penunjang ini sebenarnya sangat mampu untuk membantu produktifitas pada saat praktikum dan meminimalisir kerusakan peralatan-peralatan (khusunya dalam hal ini alat-alat potong) pada saat praktikum.
Untuk mengatasi masalah tersebut, penulis mencoba membantu dalam melengkapi salah satu alat penunjang tersebut untuk digunakan di bengkel teknik mesin Politeknik Negeri Jakarta, yaitu sebuah alat bantu untuk pelepasan dan pemasangan cutter pada mesin CNC milling yang biasanya disebut “ Jig and Fixture “.
Salah satu alasan penulis untuk merancang jig and fixture dengan sedemikian rupa yaitu agar dapat dibuat dengan sangat mudah, sehingga akan berguna terhadap keamanan tambahan bagi operator serta untuk membantu dalam suatu pekerjaan tertentu.
Kenggulan alat yang penulis buat ini dapat melepas dan memasang cutter CNC milling
secara vertikal dan horizontal secara sekaligus dalam satu alat. Dibandingkan dengan Jig and
Fixture yang telah ada sebelumnya, yang hanya memiliki satu fungsi saja, yakni membuka cutter
CNC milling secara vertikal / horizontal saja. Alat ini akan lebih efisien dalam penggunaanya.
2)Teori
Fixture adalah sebuah alat khusus yang digunakan untuk menempatkan dan menahan
dengang kuat sebuah benda kerja dalam posisi yang tepat selama operasi manufaktur. Pada umumnya fixture disertai dengan alat untuk menahan dan menjepit benda kerja. Selain itu, bisa juga memiliki perangkat untuk memandu alat sebelum atau selama operasi. Jadi jig adalah jenis
fixture yang berfungsi untuk menahan alat untuk proses pengeboran pada umumnya atau operasi
lainnya.Dengan demikian Jig and fixture merupakan “perkakas bantu” yang berfungsi untuk memegang atau mengarahkan benda sehingga proses manufaktur suatu produk dapat lebih efisien, karena tidak merusak mesin
Rancang bangung jig and fixture pelepas dan pemasang Cutter milling CNC secara universal ini merupakan mesin/alat yang terdiri dari beberapa komponen yang dirangkaikan menjadi satu unit sistem. Pembagian komponen tersebut berdasarkan pada elemen-elemen yang memiliki fungsinya masing-masing. Pembagian elemen-elemen tersebut umumnya adalah sebagai berikut:
b). Body
Berfungsi sebagai peletak sidelock adaptor / end mill agar mudah dalam penguncian dan pada saat memasang / melepas cutter milling.
c). Base Plate
Berfungsi sebagai dudukan dari body, cover dan pengunci. d). Pengunci
Bentuk pengunci ini dibuat sedemikian rupa sehingga pada saat sidelock adaptor terpasang dapat dikunci agar tidak goyang pada saat melepas/memasang cutter .
e). Material
Dalam rancang jig and fixture pemasang dan pelepas cutter pada mesin CNC Milling
perlu dipilih suatu bahan dan material baja yang mempunyai karakteristik yang baik sesuai dengan peruntukannya , misalnya keras dan elastisitasnnya tinggi.
3)Metodologi 3.1 Pendahuluan
Pada tahap pertama yang dilakukan adalah mencari ide untuk pembuatan alat, diambil dari kekurangan-kekurangan peralatan penunjang yang ada di Bengkel Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta.
3.1.1 Survei (Penentuan Bahan dan Pemilihan Mesin)
Setelah didapat alat apa yang akan dibuat maka dilakukan survei penentuan bahan apa yang diperlukan untuk pembuatan Jig dan Fixture untuk Mesin CNC Milling perlu dipilih suatu bahan dan material baja yang mempunyai karakteristik yang baik sesuai dengan peruntukannya , misalnya keras, elastisitasnnya tinggi. Lalu, menentukan mesin apa saja yang akan digunakan pada proses pembuatan Jig dan Fixture.
3.1.2 Tinjaun Pustaka
Menetukan teori-teori dasar yang digunakan pada saat pembuatan Jig dan Fixture. Diambil dari modul-modul kuliah, buku literatur, atau konsultasi kepada pembimbing/dosen yang ahli pada bidang tersebut
3.2 Pengumpulan Data
a). Teknik Observasi Langsung
b). Teknik Wawancara
Teknik wawancara adalah proses memperoleh keterangan untuk tujuan penelitian dengan cara tanya jawab, sambil bertatap muka antara si pewawancara (peneliti) dan responden, menggunakan alat yang dinamakan panduan wawancara.
c). Teknik Dokumentasi
Teknik dokumentasi ialah cara peneliti untuk memperoleh informasi dari bermacam-macam sumber tertulis atau dokumen yang berupa gambar, foto dan lampiran dari responden yang mendukung penelitian.
3.3 Identifikasi Masalah
Pada tahap ini identifikas masalah dibagi-bagi berdasarkan point-point beriku: a) Seberapa besar alat tersebut menunjang produktifitas
b) Efesiensi kinerja alat dibanding alat-alat yang sudah ada c) Harga bahan dan proses yang diperlukan dalam pembuatan alat
3.4 Penentuan Spesifikasi
Penentuan Spesifikasi ditentukan berdasarkan point-point berikut:
a) Ukuran arbor yang tersedia di Bengkel Teknik Mesin Politeknik Negeri Jakarta
b) Karakterisik bahan atau material yang baik untuk digunakan pada pembuatan Jig dan Fixture
c) Harga bahan material yang akan digunkan pada pembuatan Jig dan Fixture 3.5 Perancangan dan Pembuatan
Proses Perancangan dilakukan setelah ditentukan spesifikasi-spesifikasi yang diperlukan untuk pembuatan Jig dan Fixture berdasarakan Arbor yang tersedia, serta menetukan jenis material yang akn digunakan agara alat bisa berfungsi baik dengan harga yang murah.
Proses pembuatan dilakukan setelah proses perancangan, memilih proses permesinan apa saja yang diperlukan untuk membuat alat tersesbut dengan hasil yang akurat.
3.6 Pengujian Alat
Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui seberapa baik kinerja alat dan seberapa efektif pengguaan alat dalam penunjang proses pembelajaran.Point-point yang diuji adalah sebagai berikut:
a) Seberap efektif alat untuk menunjang proses permesinan, dilihat berdasarkan waktu yang diperlukan untuk melepas dan memasang cutter CNC milling.
b) Kepresisian alat yang dibuat dangan melihat kesesuaian arbor dengan Jig dan Fixture yang dibuat
3.7 Kesimpulan
4)Analisis
4.1 Efesiensi Kinerja Alat
Jig and Fixture ini berfungsi untuk melepas dan memasang cutter CNC milling secara
vertikal dan horizontal secara sekaligus dalam satu alat. Dibandingkan dengan Jig and Fixture
pelepas dan pemasang cutter CNC milling yang telah ada sebelumnya, yang hanya memiliki satu fungsi saja, yakni membuka cutter CNC milling secara vertikal / horizontal saja. alat ini akan lebih efisien dalam penggunaanya.
4.2 Perancangan Dari Design
Jig and Fixture ini dibuat dengan mengabungkan dua fungsi secara sekaligus, yakni
membuka cutterCNC milling secara vertikal dan horizontal, selain itu alat ini dilengkapi dengan pengikat yang berfungsi sebagai penahan arbor pada saat dipasang ke alat agar arbor tidak jatuh atau slip saat cutter millingCNC dilepas. Untuk design lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar A.
Komponen-komponen dari jig and fixture ini adalah;
1) Sidelock adaptor, sebagai rumah tempat cutter milling yang akan dibuka.
2) Body Jig, yang digunakan untuk meletakan arbor agar mudah dalam penguncian dan pada saat memasang atau melepas cutter milling.
3) Pengunci, yang berfungsi untuk mengunci arbor saat sudah dipasang pada body sehingga saat memasang atau melepas cutter milling arbor tidak akan terlepas pada body.
4) Cover body samping, digunakan untuk memasang body jig tempat dudukan arbor, rel, dan sumbu pemutar body jig.
5) Baut sumbu putar, yang digunakan sebagai sumbu putar body jig saat akan diatur pada sudut tertentu.
6) Rel, digunakan untuk pergerakan body jig pada sudut tertentu sehingga pemudahan dalam pelepasan atau pemasangan arbor cutter milling.
7) Bottom plate, digunakan untuk meletakan komponen-komponen pada point sebelumnya. 8) Baut pengunci rel, yang digunakan untuk menyesuaikan posisi jig/mengunci body jig saat
sudah diatur pada sudut tertentu.
4.3 Bahan material
Dalam rancang jig and fixture pemasang dan pelepas cutter pada mesin CNC Milling
perlu dipilih suatu bahan dan material baja yang mempunyai karakteristik yang baik sesuai dengan peruntukannya , misalnya keras dan elastisitasnnya tinggi. Bahan yang penulis gunakan dalam rancang bangun jig and fixture ini adalah S 45 C untuk body jig dan ST 41 untuk bahan pendukung lainnya.
Bahan S 45 C untuk body jig yang berstandar JIS dipilih dengan pertimbangan dan alasan sebagai berikut :
a) Kekerasan dan Spesifikasi bahan S 45 C tidak melebihi bahan side lock
adaptor.dikarenakan apabila spesifikasi dan kekerasannya melebihi side lock adaptor,
maka akan merusak side lock adaptor tersebut. b) Bahan S 45 C mudah didapatkan di pasaran. c) Harganya murah
Untuk bahan side lock adaptor adalah 40Cr steel atau sama dengan SCr440 berstandar JIS. Berikut merupakan perbandingan kekuatan antar S 45 C dan SCr440 berstandar JIS.
a) Kekerasan
SCr440 = 52 HRC S 45 C = 44 HRC b) Kuat Tarik
SCr440 = 1905 Mpa S 45 C = 569 Mpa
Bahan ST 41 untuk bahan pendukung lainnya dipilih dengan pertimbangan dan alasan sebagai berikut :
a) Bahan ST 41 mudah didapatkan di pasaran
b) Harganya lebih murah dibandingkan dengan S 45 C yang mana hanya digunakan sebagai bahan tambahan untuk pengunci, cover body, bottom plate, sehingga dapat menghemat biaya.
Berikut adalah rincian biaya bahan baku utama yang digunakan dalam pembuatan jig and
fixture dapat dilihat pada tabel A.
Tabel A. Biaya bahan baku utama jig and fixture secara universal
BIAYA BAHAN BAKU UTAMA
No Bahan Unit Biaya Satuan
( Rp )
Biaya yang diperlukan ( Rp )
1 Base Plate tebal 25 mm ( Baja ST 41 ) 12 ( Kg ) 16,000 192,000
2 Body ( Baja S 45 C ) 4 ( Kg ) 18,000 72,000
3 Pengunci side lock adaptor ( ST 41 ) 1 (Kg ) 16,000 16,000
4 Baut sumbu putar & Pengunci gerakan body ( Baja silinder ST 41 Ø 40 mm )
3 ( Kg ) 16,000 48,000
TOTAL 328,000
Tabel B. Biaya bahan baku utama jig and fixture secara vertical atau horizontal
BIAYA BAHAN BAKU UTAMA
No Bahan Unit Biaya Satuan
( Rp )
Biaya yang diperlukan ( Rp )
1 Base Plate tebal 25 mm ( Baja ST 41 ) 6 ( Kg ) 16,000 96,000
2 Body ( Baja S 45 C ) 4 ( Kg ) 18,000 72,000
3 Pengunci side lock adaptor ( ST 41 ) 1 (Kg ) 16,000 16,000
4 Baut Body 8 ( Buah ) 7,000 56,000
TOTAL 240,000
Tabel diatas menjelaskan biaya bahan baku utama yang digunakan untuk membuat 1 unit
jig and fixture pemasang dan pelepas cutter milling CNC secara universal. Biaya tersebut belum
termasuk biaya pengerjaan untuk pembuatan jig and fixture. Pada tabel A dan B bisa dilihat perbandingan biaya jika jig and fixture tersebut jika dibuat secara universal dan secara vertical/horizontal dengan design yang sama. Untuk pembuatan jig and fixture secara universal dibutuhkan biaya bahan baku utama sebesar Rp 328,000. Sedangkan untuk membuat jig and
fixture secara vertical dan horizontal dengan design yang sama membutuhkan biaya Rp 480,000.
4.5 Cara Penggunaan Alat
Dalam penggunaanya, alat ini dikhususkan untuk membuka cutter CNC milling. Untuk membuka maupun melepas cutter CNC milling langkah yang dilakukan adalah hampir sama caranya. Tahapan-tahapan penggunaannya adalah sebagai berikut ;
a) Atur posisi bagian body dimana tempat arbor akan diletakkan sesuai dengan keinginan kita yaitu secara vertical maupun horizontal ataupun dengan sudut tertentu.
b) Jika posisi body telah sesuai dengan sudut yang diinginkan, atau secara horizontal/vertical maka kencangkan pengunci body jig.
c) masukan arbor CNC Cutter milling ke dalam body jig.
d) Kunci arbor dengan pengunci yang telah dipasang di sisi luar arbor, sehingga arbor tidak terlepas ketika proses membuka atau pemasangan CutterCNC milling tersebut.
e) Proses untuk pemasang cutter CNC milling pada arbor hampir sama dengan proses pelepasan cutterCNC milling.
5)Kesimpulan
1) Jig and Fixture yang penulis buat lebih efisien dalam penggunaanya karena bisa
digunakan untuk melepas dan memasang cutter CNC milling secara vertikal dan horizontal secara sekaligus dalam satu alat.
2) Biaya yang lebih murah karena material yang digunakan lebih sedikit kuantitasnya jika dibandingkan dengan jig and fixture sebelum digabungkan ( Horizontal dan Vertical )
6)Daftar Pustaka
1) Chapman, W.A.J., Workshop Tecnology, Edward Arnold 1975
2) Colvin, C.B., Tool Design, American Technical Society & D.B. Taraporevala & Sons Co, Pv, Ltd., 1969 3) Robert O. Parmley, P.E., Design Manual Jigs and Fixture Second Edition, 1976
4) Jurnal Sains dan Teknologi Indonesia Vol. 11, 2009
