PERHITUNGAN SISTEM PENGGERAK PROSES PRO

“

PERHITUNGAN SISTEM PENGGERAK, PROSES PRODUKSI & PERANCANGAN

KONTROL ELEKTRONIKA SEDERHANA PADA

PROTOTIPE MESIN MILLING KAYU 3 AXIS

”

Agung Sulastio(1), Bayu Aji Girawan (2),Dian Prabowo (3) (1) Mahasiswa, (2) Dosen, (3) Dosen

“Jurusan Tek nik Mesin, Politeknik Negeri Cilacap” Jalan Dr. Soetomo-Sidakaya-Cilacap

2015

Abstract

Wood craft production in small industries are still using simple equipment. Prototype wood 3 axis milling machine equipped with simple electronic control is one of the tools that are u sed to create a profile (special form) of wood that can be used to increase the productivity of woodcraft. By using the method of calculation formula derived from the literature as well as the approach of the journal is produced by the design of the contro l electronics 12 volt dc power required 5 amperes.

Based on the calculation of machine elements needed for a motor power of 2.7 watts and 15 watts of power transmissions for motor feeds, screw shaft diameter of at least 10 mm, with bearing age 3 years. Production of the prototype machine timber 3 axis milling machine equipped with simple electronic controls carried out several processes, namely soldering, cutting, drill, lathe, milling, welding, assembly, and finishing.

The costs are calculated in the manufacture of these tools is the cost of materials, labor, electricity, and machinery rental. Measurement of the work piece is done by using a caliper accuracy of 0.05 mm. In the production process of these tools require soldering time for 3.79 hours; cuts fo r 9.13 hours; the auger for 9.79 hours; lathing for 8.01 hours; frais process for 7.64 hours; welding process for 3 hours; the asse mbly process for 7.25 hours; 2.83 hour finishing process. Total time during the production process ie 51.44 hours. The cost o f mak ing these tools is the cost of materials for Rp.1.495.499; labor costs Rp. 751,141.28, -; electricity costs Rp. 9161.93, -; machine rental fee of Rp. 314,770,00. The total cost of mak ing that is Rp. 2,570,572.21.

1. Pendahuluan

Dala m rangka menghadapi era pasar bebas dunia industri,kini banyak me la kukan berbagai cara untuk men ingkatkan produktiv itas penghasilan berbagai maca m barang dengan mutu yang baik dala m waktu yang singkat. Banyak perusahaan yang berusaha menciptakan dan menginovasi barang -barang/diproduksi menjadi lebih efisien. Dengan menggunakan teknologi yang modern dapat menjadikan salah satu cara untuk meningkatan produktivitas dan meningkatkan keefisiensian, baik terhadap waktu dan tenaga kerja. Tentu saja ini menimbu lkan persaingan besar antar perusahaan yang me mproduksi jenis barang yang sama dengan tipe/merk yang berbeda di dunia industri khususnya permesinan.

Perke mbangan teknologi di dunia permesinan saat ini telah mengala mi ke majuan yang amat pesat. Dala m hal ini ko mputer telah diaplikasikan ke dala m mesin perkakas diantaranya mesin bubut, mesin frais, mesin skrap, mesin bor. Hasil perpaduan teknologi ele ktronika dan teknologi mekan ik in ilah yang selanjutnya dike mbangkan men jadi teknologi tepat guna . Dimana sistem pengoperasiann ya sudah dikontrol menggunakan kontrol elekt ronika sehingga ma mpu me mroduksi barang barang yang berkualitas.

Konstruksi mesin perka kas khususnya mesin milling yang banyak di era modern ini sangat beraneka ragam dan memiliki fungsi yang beragam . Jika dibandingkan dengan mesin milling konvensional manual yang setaraf dan sejenis, mesin perka kas yang me miliki kontrol e lektron ik leb ih unggul baik dari segi kete lit ian (accurate), ketepatan (precision), fle ksibilitas, dan kapasitas produksi.

Maka dari itu ka mi a kan me mbuat prototipe mesin milling kayu 3 axis dilengkapi kontrol e lektronik sederhana yang diharapkan dapat me mpermudah proses produksi pembuatan kerajinan berbahan baku kayu (carving) serta pengefraisan menjadi pra ktis dan lebih menghemat tenaga. Dala m pe mbuatan TA prototipe mesin milling kayu 3 a xis in i di fokuskan pada prinsip ke rja mesin mula i dari sistem penggerak mesin,kontrol e lektron ik sederhana ,desain mesin,dan proses produksi.

2. Tinjauan Pustaka

Pada jurnal “Perancangan Software Simu lasi Mesin Perka kas CNC Milling” I Gusti Made Winata jurusan

Teknik Mesin Fa kultas Manufaktur, Institut Teknologi Sepuluh Nope mber 2011 yang berisikan tentang

3. Me todol ogi

3.1 Bahan Perhitung an Sistem Penggerak Transmisi Pada Pr ototi pe Mesin Milling Kayu 3 Axis Dilengkapi

Kontrol Elektr onik Sederhana

Bahan perhitungan untuk menghitung elemen mesin pada prototipe mesin milling kayu axis ini dia mbil dari berbagai literatur.

3.2 Prosedur Perhitungan Sistem Penggerak Transmisi Pada Pr ototi pe Mesin Milling Kayu 3 axis

Dilengkapi Kontrol Elektronik Sederhana

a. Metode Literatur

Metode literatur dilaku kan dengan jalan me mpela jari, mencari, dan mengumpulkan data-data tentang objek yang akan penulis buat dari buku-buku ilmiah, laporan, dan sumber la innya.

b. Metode Bimbingan

Metode bimbingan dila kukan dengan mela kukan konsultasi dan bimbingan kepada dosen pembimbing 1 & 2.

Diagram Alir Perhi tung an Sistem Penggerak Per anc ang an Elektronik Sederhana Pada Mesin Milling Transmisi Pada Prototi pe Mesin Milling Kayu Kayu 3 Axis Dilengkapi Kontrol Elektronik Sederhana 3 Axis

Gambar 3.2 Rancangan Kontrol Elektronika Sederhana Pada Prototipe Mesin Milling 3 Axis[2][5]

3.3 Metode Pr oses Produksi

Metode proses produksi merupakan urutan langkah pengerjaan dari bahan baku sampai menjad i benda kerja yang dikehendaki sesuai dengan ukuran yang telah direncanakan. Di dala m pengerjaan harus me mpe rhatikan efisiensi wa ktu, ke mudahan pengerjaan dan faktor perakitan, proses pengerjaan ini be rfungsi seb agai petunjuk bagi operator dalam me mbuat ko mponen.

Rencana pengerjaan me mpunyai a rti penting yaitu sebagai acuan untuk menentukan waktu perakitan sehingga pada akhirnya dapat diketahui besar biaya yang diperlukan serta mengetahui la manya wa ktu yang

Dari tahap-tahap pengerjaan in i disusun secara berurutan dan bertahap dari a wal sa mpai terbentuknya benda jadi dengan didasarkan pada pengalaman dan teori[3].

3.3.1 Alat dan Bahan

Peralatan dan bahan yang digunakan dalam me mbuat alat atau mesin merupakan hal yang harus diperhitungkan sebelumnya, ka rena me mpengaruhi hasil dan kualitas mesin/alat yang akan dibuat.

1. Alat

Beberapa peralatan/ mesin yang digunakan untuk proses pengerjaan mesin milling kayu 3 a xis dilengkapi control elektron ika sederhana ditunjukkan pada tabel 3.1 sesuai dengan fungsinya masing – masing.

2. Bahan

3.3.2 Diagram Alir Pr oses Produksi Prototi pe Mesin Milling Kayu 3 Axis

4. PEMB AHASAN

4.5 Peranc angan Kontr ol Elektr onika Se derhana

Kontrol elektronika adalah suatu sistem elekt ronika yang dibuat untuk mengontrol gerakan motor penggerak transmisi sebagai penggerak pada eretan agar dapat bergerak ke a rah yang telah ditentukan, kontrol ini t idak menggunakan progam khusus atau berprogam ka rena ko mponen ini be kerja berdasarkan fungsi murn inya. Kontrol ini dike mas dalam bentuk sebuah panel kontrol berbentuk box yang didalamnya terdapat power supply sebagai pensuplai tegangan kepada motor penggerak dan motor pemakanan. Ada rangkaian H-Bridge sebagai kontrol utama motor penggerak transmisi dan terdapat potensiometer sebagai pengatur kecepatan putaran gerak, switch 1 sebagai untuk pengaturan loss (putaran penuh) , switch 2 dan switch 3 untuk gerakan motor.

Gambar 4.1Panel Bo x Kontrol Elektron ika Sederhana

4.6 PROS ES PRODUKS I

Gambar a (assy rangka mesin), b (assy rangka tegak), c (assy eretan), d (me ja mesin)

4.6.1 Perhitung an Waktu Pr oses Pemotongan

Waktu proses pemotongan dilakukan secara manual (stopwatch), berikut perhitungan waktu proses pemotongan.

Gambar 4.3 Contoh Material Besi Hollo Pada Proses Pemotongan

Diketahui :

A = Penampang 1(2,5 cm x 0,2 cm) +Penampang 2 (2,3 cm x 0,2 cm) + Penampang 3 (2,3 cm x 0,2 cm) + Penampang 4 (2,1 cm x 0,2) = 1,84 cm2

Ke Waktu Satuan

t1 8 detik

t2 9 detik

t3 9,5 detik

t rata2 _{8,83 detik}

Tabel 4.1 Percobaan Waktu Pemotongan

Dari data diatas maka dapat mencari waktu pemotongan per satuan luas sebagai berikut : Maka rumus waktu pemotongan t per satuan luas berdasarkan waktu nyata = t

t potong =

= 4,8 detik/cm 2

jika pemotongan benda sebanyak 6 kali maka total waktu yang dibutuhkan = waktu potong x jumlah benda

4,8 x 6 = 28,8 detik/cm2 = 0,48 menit

4.6.2 Perhitung an Waktu Pr oses Frais

Proses frais pada komponen mesin milling kayu 3 axis menggunakan mesin frais tegak. Berikut contoh perhitungan waktu proses frais

a

b

c

d

lv (mm) ln (mm)

A MM3A 400 150 1100 1.3333333 2 1100 1113.333 4 3 2 19.475 menit B MM4A 105 40 290 1.3333333 2 290 303.3333 4 3 2 5.3061 menit D MM4E 150 30 360 1.3333333 2 360 373.3333 4 3 2 6.5306 menit E MM4C 115 30 290 1.3333333 2 290 303.3333 4 3 2 6.7846 menit F MM4G 130 115 490 1.3333333 2 490 503.3333 4 3 1 4.4023 menit C MM4B 200 150 700 1.3333333 2 700 713.3333 4 3 1 6.2391 menit

48.738 menit p (mm) l (mm) nilai lv & ln 1 x proses jml sisi lv & ln

Tabel Perhitungan Frais Pada Prototipe Mesin Milling Kayu 3 Axis

Satuan

Total Waktu Frais

No Nama Bagian K (mm) lw (mm) lt (mm) T.jmlh proses Jml Benda Waktu

Diketahui :

Diasumsikan bahwa sebuah benda kerja dengan bentuk persegi panjang memiliki 4 sisi dengan rumus keliling 2 x (p + l) dilakukan proses pemakanan sebanyak 3 kali dan 1 kali pemakanan nilai lv = 1,3 didapatkan dengan rumus 2/3 dikali dept of cut (2mm) dan nilai ln= 2 di dapat dari tebal benda 1 kali proses

Dari data diatas, maka :

Jadi, n = 1225 rpm (diambil yang paling mendekati)

b. Kecepatan makan

Total waktu pemotongan dapat dirumus dengan cara : (lt/Vf) × jumlah proses pengefraisan × jumlah benda Maka , tc total perbenda =

× 3×2 = 19,47521866 menit

4.6.3 Perhitung an Waktu Bubut

Proses pembubutan komponen prototipe mesin milling kayu 3 axis menggunakan mesin bubut konvesional. Berikut perhitungan waktu proses bubut.

Gambar 4.5 Contoh Material Poros X

Diketahui :

Jadi, n = 755 rpm (diambil yang paling mendekati dilihat pada tabel 8.2 lampiran C-7)

b. Kecepatan makan

Vf = fz. n = 0,127 . 755

do dm d V n n (aktual) Fz Vf lv lw ln lt (mm) (mm) (mm) (m/min) (rpm) (rpm) (mm/put) (mm/min) (mm) (mm) (mm) (mm)

15 13 14 29.5 671.0646 755 0.127 95.885 5 300 5 310 2 6.466079157 13 11 12 29.5 782.9087 755 0.127 95.885 5 300 5 310 2 6.466079157 15 13 14 29.5 671.0646 755 0.127 95.885 5 500 5 510 2 10.63774313 13 11 12 29.5 782.9087 755 0.127 95.885 5 500 5 510 2 10.63774313 15 12.5 13.75 29.5 683.26578 755 0.127 95.885 5 188 5 198 2 4.129947333 12.5 10 11.25 29.5 835.10262 860 0.127 109.22 5 188 5 198 2 3.625709577 16 15 15.5 29.5 606.12287 755 0.127 95.885 5 330 5 340 1 3.545914377 15 14 14.5 29.5 647.92445 755 0.127 95.885 5 330 5 340 1 3.545914377 14 13 13.5 29.5 695.91885 755 0.127 95.885 5 20 5 30 1 0.312874798 16 14 15 29.5 626.32696 755 0.127 95.885 5 520 5 530 1 5.527454764 14 12.5 13.25 29.5 709.04939 755 0.127 95.885 5 520 5 530 1 5.527454764 12.5 10 11.25 29.5 835.10262 860 0.127 109.22 5 100 5 110 1 1.007141549 16 14 15 29.5 626.32696 755 0.127 95.885 5 220 5 230 1 2.398706784 14 12.5 13.25 29.5 709.04939 755 0.127 95.885 5 220 5 230 1 2.398706784

66.22746968

TABEL PROSES BUBUT PADA PROTOTIPE MESIN MILLING KAYU 3 AXIS

No Nama Bagian jumlah waktu (menit)

= 95,885 mm/menit

= 3,23 menit (perbenda perproses)

Karena jumlah poros x ada 2 kali proses dan jumlahnya ada 2, maka waktu proses bubut menjadi :

tc = 3,23 ×2×2 = 12,93 menit

4.6.4 Perhitung an Waktu Gur di

Proses pembuatan lubang pada komponen mesin milling kayu 3 axis menggunakan mesin gurdi peka. Berikut perhitungan waktu proses gurdi.

Gambar 4.6 Contoh Material Lubang Poros X

Diketahui :

Karena jumlah komponen poros x ada 2, maka waktu proses gurdi menjadi : tc = waktu proses perbenda × jumlah lubang perbenda × jumlah benda

tc = 0,12 × 2 × 2 = 0,48 menit

Ø Mata Bor Ukuran Tap lw (mm) Jml Lubang Jml Benda Total Proses lt (mm) Waktu Perbenda Waktu Total Hasil Satuan MM3C 7.5 M 8 25 2 2 4 31.45322732 0.120013841 0.480055362

MM3B 5 M 6 30 2 1 2 35.00215155 0.153195691 0.306391383

MM2C 7.5 M 8 25 2 2 4 31.45322732 0.120013841 0.480055362

MM4D 5 M 6 20 2 2 4 25.00215155 0.109428184 0.437712737 11 - 10 2 2 4 19.8047334 0.066079214 0.264316856 16 - 10 1 2 2 144.806885 0.427552452 0.855104905 7.5 M 8 20 3 2 6 26.45322732 0.100935696 0.605614179 6 - 6 2 2 4 11.55258186 0.047228962 0.188915847 16 - 6 1 2 2 140.806885 0.415742173 0.831484345 3.5 M 4 2.5 5 2 10 5.551506083 0.027174901 0.271749005 8 - 6 2 2 4 12.90344248 0.048003878 0.192015513 16 - 6 1 2 2 140.806885 0.415742173 0.831484345 3.5 M 4 2.5 4 2 8 5.551506083 0.027174901 0.217399204

MM4B 4 - 6 10 1 10 9.321721238 0.043621412 0.436214119

MM4G 4 - 6 8 1 8 9.321721238 0.043621412 0.348971295 11 - 10 2 2 4 19.8047334 0.066079214 0.264316856 40 - 10 1 2 2 232.0172124 0.506251773 1.012503545 19 - 10 4 2 8 215.7081759 0.596643698 4.773149581

MM4F 5 M 6 5 4 1 4 10.00215155 0.043776924 0.175107695 16 - 5 1 4 4 139.806885 0.412789603 1.651158411 6 - 5 4 4 16 10.55258186 0.043140788 0.690252607 11 - 5 2 2 4 10.55258186 0.035209074 0.140836294 14 - 5 1 2 2 109.2060243 0.337155529 0.674311057

MM4A 11 - 50 1 2 2 59.8047334 0.19954067 0.399081341

67 48 120 16.5282 menit 0.27547 jam Tabel Perhitungan Gurdi Pada Prototipe Mesin Milling Kayu 3 Axis

Total Hasil Perhitungan Waktu Proses Produksi Prototipe Mesin Milling Kayu 3 Axis Dilengkapi Kontrol Elektronika Sederhana

No Nama Proses Waktu

1 Waktu Pemotongan 9,13 jam

2 Waktu Frais 7,64 jam

3 Waktu Bubut 8,01 jam

4 Waktu Gurdi 9,79 jam

5 Waktu Pengelasan 3 jam

6 Waktu Finishing 2,83 jam

7 Waktu Penyolderan 3,79 jam

8 Waktu Assymbling 7,25 jam

Total Waktu 51,44 jam

Maka dari perhitungan diatas untuk proses pembuatan prototipe mesin milling kayu a xis, total wa ktu keselurahan adalah 51,44 ja m 7 hari

4.6.5 Perhitung an Biaya Material

Biaya material dihitung berdasarkan pema ka ian ko mponen beserta bahan habis pakai yang digunakan pada pembuatan alat/mesin. Biaya materia l dapat dilihat pada la mpiran yaitu sebesar Rp. 1.495.499,00

4.6.6 Perhitung an Biaya Kerja

Berdasarkan perhitungan rinci yang terdapat pada laporan tugas akhir maka total biaya tenaga kerja sebesar Rp. 751.141,28 untuk pembuatan prototipe mesin milling kayu 3 a xis .

4.6.7 Perhitung an Biaya Listrik

Berdasarkan perhitungan rinci yang terdapat pada laporan tugas akhir maka total biaya listrik untuk proses pembuatan prototipe mesin milling kayu 3 a xis dilengkapi kontrol e le ktronika sebesar Rp. 9161,93

4.6.8 Perhitung an Biaya Se wa Mesin

Berdasarkan perhitungan rinci yang terdapat pada laporan tugas akhir ma ka total biaya sewa mesin untuk proses pembuatan prototipe mesin milling kayu 3 a xis d ilengkap i kontrol ele ktronika sebesar Rp. 314,770,00

4.6.9 Perhitung an Laba

Berdasarkan perhitungan rinci yang terdapat pada laporan tugas a khir maka laba atau untung jika me la kukan penjualan prototipe mesin milling kayu 3 a xis dilengkapi kontrol ele ktronika sebesar Rp. 3.341.743,87

5.PENUTUP

5.1 Foto Pr oses pengerjaan Prototi pe Mesin Milling Kayu 3 Axis Dilengkapi Kontrol Elektronika Se de rhana Tabel 4.5 Total waktu produksi

5.1 5.2 5.3

5.4

1. Gambar 5.1 proses penandaan

2. Gambar 5.2 proses penggerindaan

3. Gambar 5.3 proses pembubutan

4. Gambar 5.4 proses pengefraisan

Gambar 5.5 Pr ototi pe Mesin Milling Kayu 3 Axis Dilengkapi Kontr ol Elektr onika Se derhana

5.2 KES IMPULAN

1. Estimasi b iaya yang dibutuhkan sebesar Rp. 2.570.572,21 ,-

2. Estimasi la manya waktu yang dibutuhkan adalah 51,44 ja m atau 7 hari 3. flow of process terla mp ir

4. Daya motor yang digunakan untuk proses pemakanan sebesar 15 watt dan daya motor penggerak transmisi yang dibutuhkan sebesar 2,7 watt, & poros power screw minima l berd ia meter 10 mm

5. Umur bantalan adalah 3,1 tahun

6. Rangkaian H-bridge dapat bekerja sesuai kebutuhan

7. Dapat menjelaskan tentang fungsi ko mponen pada sistem kontrol

5.3 SARAN

Agar laporan dan alat leb ih baik untuk ke depan, penulis me mbe rikan saran sebagai berikut :

1. Prototipe mesin milling kayu 3 a xis ini dapat dimodifikasi menjadi Prototipe berbasis CNC jika pengontrolannya digunakan mikrokontrole r .

2. Akan lebih presisi jika diberikan nomor atau angka pada bed mesin untuk me mudahkan proses pengerjaan 3. Menggunakan motor trimme r yang dapat diatur kecepatannya

Memodifikasi jenis mata pahat yang digunakan untuk proses lanjutan seperti analisa permesinan.

DAFTAR PUS TAKA

[1] I Gusti Made Winata. 2011. Perancangan Software Simulasi Mesin Perk ak as CNC Milling. Fakultas ManufakturTeknik Mesin. Institut Teknologi Sepuluh Nope mber. pdf

[2] H-Bridge. topic_10_Motor_DC_PWM-libre.pdf

[3] Adipranata Rudy, Rostianingsih Silvia , Edwin Suryo Njo. Perancangan dan pembuatan sistem perhitungan harga pok ok produk si dengan metode process costing studi k asus pada PT.XYZ. http://fportfolio.petra.ac.id/user_files/99015/Pengembangan%20A plikasi%20Pe rhitungan%20HPP.pdf [4] Widarto. 2008. Tek nik Pemesinan Untuk Sekolah Menengah Kejuruan, jilid 1, Departe men Pendidikan

Nasional. Ja karta, 2008