BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISIS
Pada bab ini akan memaparkan secara jelas tentang pengujian yang telah dilakukan terhadap spindel utama yang ada pada mesin Aciera F5 serta menganalisa hasil dari percobaan tersebut. Untuk menjadikan seluruh sistem mesin dapat bekerja seperti bagaimana mestinya, diperlukan commissioning antara sistem hardware mesin dengan personal komputer. Sistem hardware mesin meliputi sistem sumbu, sistem spindel, sistem pelumasan, sistem hidrolik untuk clamping tool, sistem kendali dan juga sensor (hardware limit switch).
Pengujian akan dilakukan mulai dari menghidupkan sistem spindel dengan perintah yang ada di kontroller Mach3
1.1 Pengujian
Pengujian dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui apakah spindle yang terpasang pada mesin dapat berfungsi dengan baik. Ada dua aspek yang penyusun uji yaitu aspek elektrik dan aspek mekanik.
1.1.1 Program G codes
Program yang kami lakukan menggunakan bahasa pemrograman fanuc type Oi Mate. Adapun program yang dipakai saat proses pengujian meliputi antara lain : G97 - constant spindle speed (min-1) yaitu bahwa kecepatan spindle konstan dan perubahan feeding atau kecepatan potong konstan
S ___ yaitu besarnya kecepatan pada spindle yang akan diperintahkan
Contoh : S1000 , maksudnya yaitu perintah memutar spindle sebesar 1000 Rpm. M 3 yaitu memerintahkan spindle berputar searah jarum jam
Gambar 4.1 Perintah spindle searah atau berlawanan arah jarum jam
Berikut struktur program dalam software mach3 terutama untuk perintah
spindle:
Gambar 4.2 struktur program
1.1.2 Pengujian Elektrik
Nomor Pin Konfigurasi
Pin 1 -
Pin 2 Sign Spindel Pin 3 Pulse Spindel
Pin 4 Sign Z
Pin 5 Pulse Z
Pin 6 Sign Y
Pin 7 Pulse Y
Pin 8 Sign X
Pin 9 Pulse X
Pin 10 Home Z
Pin 11 Home X
Pin 12 Home Y
Pin 13 Emergency
Pin 14 -
Pin 15 Limit switch
Pin 16 -
Pin 17 -
Pin 18-25 Ground
Tabel 4.1 Konfigurasi Pin Parallel Port yang Digunakan
1.1.2.1 Pengujian Tegangan
nomor yang mengeluarkan signal dimana signal tersebut akan memberikan perintah pada inverter untuk memutar motor clockwise atau counter clockwise
Nomor Pin Arah Gerakan Output Tegangan
(V)
Pin 2
Positif 0,1
Negatif 4,40
Pin 4
Positif 0,1
Negatif 4,40
Pin 6
Positif 0,1
Negatif 4,39
Pin8
Positif 0,1
Negatif 4,40
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Output Tegangan Parallel Port
1.1.2.2 Pengujian Frekuensi
Pengujian frekuensi dimaksudkan untuk memastikan besarnya nilai frekuensi yang keluar untuk mengatur kecepatan putaran motor.
1. Pengujian Frekuensi Motor Spindel
Pengujian output frekuensi yang dikeluarkan oleh komputer diatur oleh software Mach3 dengan merubah nilai jog speed menjadi frekuensi tertentu yang akan dimasukkan ke inverter untuk memutar motor spindel.
Jog speed (mm/m in) Frekuensi Spindel (Hz) Jog speed (mm/m in) Frekuensi Spindel (Hz)
Inverter Inverter
100 3.0 600 20.2
300 10.0 800 27.3
400 13.6 900 30.8
500 17.2 1000 34.4
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Output Frekuensi untuk Motor Spindel
Berdasarkan hasil pengujian, kecepatan putaran motor spindel akan semakin meningkat seiiring dengan kenaikan frekuensi yang dikeluarkan oleh komputer yang mana akan diproses sedemikian rupa oleh inverter.
1.1.3 Pengujian Mekanik
Pengujian mekanik ini dimaksudkan untuk menguji apakah sistem dapat bekerja dengan keakurasian dan repeatabilitas yang baik atau tidak. Dalam pengujian ini komponen yang akan diuji meliputi komponen pada sistem spindel, sistem pencekaman alat potong, sistem pelumasan, dan sistem sumbu.
Pengujian untuk spindle kita menggunakan alat yang disebut Rpm Meter dengan ketelitian 1Rpm. Kita menggunakan metode kontak langsung dengan media yang diukur baik untuk soindle horizontal maupun vertical.
Gambar 4.3 RPM meter
1.1.3.1 Sistem Spindel
menjadikan daya maksimal yang mampu dihasilkan oleh motor induksi AEG dengan tipe AMBX112MZ yaitu sebesar 4kW.
Berikut data hasil pengujian pada mekanik motor spindel setelah dilakukan beberapa parameterisasi pada Mach3 dan inverter sehingga menghasilkan putaran motor yang konstan. Putaran motor diukur dengan tachometer mengingat bahwa rangkaian pada sistem ini menggunakan rangkaian open loop sehingga tidak ada feedback yang masuk ke kontroler.
Mach3 Spindel speed (rpm) Kecepatan Putaran Motor Induksi (rpm) Kecepatan Putaran CW Spindel (rpm) Kecepatan Putaran CCW Spindel (rpm) Frekuensi Inverter (Hz)
100 102 100.1 100.8 3.1
200 205 202 205.3 6.5
300 306 307.4 311.5 10.0
400 409 399.6 418.3 13.6
500 508 512.6 520.1 17.2
600 609 616.6 615.9 20.2
700 704 717.3 727.9 23.7
800 810 819.6 824.7 27.3
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Kecepatan Putar Motor Induksi dan Putaran Horisontal Spindel yang Didapat
Mach3 Spindel speed (rpm) Kecepatan Putaran Motor Induksi (rpm) Kecepatan Putaran CW Spindel (rpm) Kecepatan Putaran CCW Spindel (rpm) Frekuensi Inverter (Hz)
200 205 194.5 193.3 6.6
500 508 496.2 494.8 16.7
700 704 679.5 683.3 23.4
900 909 903.3 892.2 30.3
1000 1014 977.5 1158 34.6
1200 1215 1194 1194 41.1
1300 1320 1261 1261 44.7
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Kecepatan Putar Motor Induksi dan Putaran Vertical Spindel yang Didapat
1.1.3.2 Sistem Pencekaman Alat Potong
Percobaan pada sistem pencekaman alat potong dengan hidrolik yang digunakan untuk pencekaman alat potong tersebut. Percobaan dilakukan secara manual dengan tambahan pengaman overload dan MCB yang dialih fungsikan sebagai saklar.
Motor hidrolik yang digunakan untuk memompa oli menggunakan motor induksi 3 fasa. Input tegangan yang masuk ke U V W motor dirangkai secara star. Kabel line R dihubungkan dengan U motor, line S dengan V motor dan line T dengan W motor. Setelah dicoba, tidak ada respon apapun dari output hidrolik. Ternyata U V pada motor terbalik sehingga putaran motor juga terbalik yang mengakibatkan motor hidrolik tidak menghisap oli tetapi menyemburkan oli.
Setelah mengetahui permasalahan yang menyebabkan proses clamping-unclamping tool tidak berjalan dengan semestinya, pengujian dilakukan kembali untuk kedua kalinya dengan membalik kabel line R dan S. Line R dipasang pada V motor dan line S dipasang pada U motor kemudian mulai mencoba mengaktifkan kembali sistem hidrolik. Putaran motor pada percobaan kedua berputar sesuai arah yang dibutuhkan oleh sistem hidrolik untuk melepas ataupun memasang tool holder.
disebabkan oleh pemasangan input tegangan 24VDC yang masuk ke koil pada solenoid hidrolik terbalik. Walaupun sudah ada dioda sebagai pengaman rangkaian jika terjadi tegangan yang terbalik (Gambar 73), namun arus yang dilewatkan terlalu besar (10A) dan dioda tidak dapat menahan lagi sehingga terjadi short tegangan dan dioda terbakar.
1.1.3.3 Sistem Pelumasan
Sistem pelumasan ini menggunakan pompa oli TM5 Pump Lubricator Bijur D2990 yang memerlukan input tegangan 1 fasa untuk menghidupkan sistem tersebut. Rangkaian kontrol untuk sistem pelumasan ini menggunakan sebuah tombol dimana untuk menghidupkan motor pelumasan hanya perlu menekan tombol tersebut sekali saja. Namun berdasarkan datasheet, cara kerja dari sistem pelumasan Bijur D2990 ini menggunakan timing system. Sistem akan memompa oli keluar menuju bagian mesin yang memerlukan pelumasan setelah seting waktu yang ditentukan telah tercapai.
Percobaan yang telah dilakukan hanya menghidupkan motor pompa dalam waktu singkat, dan percobaan tidak memberikan hasil bahwa oli telah dipompa keluar. Percobaan dilakukan kembali dengan waktu yang lebih lama, sesuai dengan seting waktu yang ada pada datasheet yaitu dengan durasi 27 menit. Waktu keluar oli tersebut dikarenakan oleh adjusting screw yang mengatur banyaknya volume yang hendak dikeluarkan (2,5 hingga 5 cm3).
Pengujian Waktu oli dipompa
Pengujian I 20 menit
Pengujian II 15 menit
Pengujian III 30 menit
1.1 Analisa
1.1.1 Analisa Pengujian Elektrik
Dari hasil pengujian elektrik mesin, menganalisa bahwa :
a. Pengujian output tegangan pada inverter menunjukkan bahwa sinyal direction yang digunakan sebagai input pada sumbu dan spindel akan bernilai 4 volt saat arah gerakan negatif dan akan bernilai nol saat arah gerakan positif.
b. Pada pengujian frekuensi motor spindel, diketahui bahwa semakin tinggi putaran motor, frekuensi yang digunakan akan semakin tinggi pula..
1.1.2 Analisa Pengujian Mekanik
Dari hasil pengujian mekanik sistem penggerak mesin, menganalisa bahwa : a. Pengujian Sistem Spindel
Kecepatan putar spindel mesin mendekati kecepatan putar motor induksi. Semakin tinggi kecepatan putar spindel yang di perintahkan oleh Mach3 akan semakin tinggi pula frekuensi pada inverter yang mana akan memutar motor induksi.
Berdasarkan analisa dari pengujian sistem spindel, putaran motor spindel saat searah jarum jam (M3) lebih cepat dibandingkan dengan putaran motor saat berlawanan arah jarum jam (M4). Hal tersebut dikarenakan sistem mekanik spindel lebih sering diputar searah jarum jam sehingga pada saat motor diputar berlawanan arah jarum jam akan lebih berat untuk memutar bagian mekanik spindel.
Sistem spindel ini hanya menghasilkan kecepatan putar maksimal sebesar 1450 rpm. Berdasarkan data yang ada pada nameplate motor, putaran maksimal yang dapat dicapai pada rangkaian star yaitu sebesar 2840 rpm. Hal tersebut disebabkan karena faktor usia motor yang digunakan dan faktor cos φ yang terdapat pada motor.
Test spindel telah dilakukan dengan cara menghidupkan motor selama 12 jam untuk menguji ketahanan spindel mesin. Hasil yang diperoleh adalah bagian head mesin mengalami kenaikan suhu menjadi ± 45°C. Kenaikan suhu diakibatkan oleh gesekan antara roda gigi dalam sistem mekanik pada spindel mesin.
1.1.3 Analisa Pengujian Pengerjaan Material
Berdasarkan hasil uji pengerjaan material, menganalisa bahwa :
Jenis Material Kecepatan Rpm Maksimal
Kayu 1400 Rpm
Acrylic 1400 Rpm
Alumunium 1400 Rpm
MS 1000 Rpm
Tabel 4.7 Jenis Material yang Dapat Dikerjakan oleh Mesin CNC Aciera F5
Kemampuan pergerakan sistem mekanik yang mengalami factor usia membuat kurang stabil dan backlash pada spindle yang berbeda-beda menjadi salah satu penyebab hasil pengerjaan kurang sesuai dengan yang diharapkan. Untuk memperbaiki kesalahan tersebut, dilakukan commissioning ulang tentang besarnya backlash dan input pulsa per step pada software Mach3. Dengan adanya analisa biaya perbaikan mesin Aciera F5 ini, dapat disimpulkan bahwa biaya yang dibutuhkan untuk memperbaiki mesin lama lebih murah jika dibandingkan dengan pengadaan mesin baru. Harga mesin CNC baru berkisar antara 300 juta sampai 500 juta, sedangkan biaya perbaikan mesin dengan pengendali berbasis
