1 LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL Institusi RANCANG BANGUN MESIN ROUTER NC UNTUK KEBUTUHAN KRIYA SENI KAYU Tahun ke 2 dari rencana 3 tahun TIM PENGUSUL Ir. Rachmad Hartono, MT NIDN 0419126402 Ir. Sugiharto, MT NIDN 0401126902 Ir. Bukti Tarigan, MT NIDN 0416075702 UNIVERSITAS PASUNDAN November 2017 Kode/Nama Rumpun Ilmu : 431/ Teknik Mesin (dan Ilmu Permesinan Lain)
74
Embed
LAPORAN AKHIR TAHUN PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL …
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
LAPORAN AKHIR TAHUN
PENELITIAN STRATEGIS NASIONAL
Institusi
RANCANG BANGUN MESIN ROUTER NC UNTUK KEBUTUHAN
KRIYA SENI KAYU
Tahun ke 2 dari rencana 3 tahun
TIM PENGUSUL
Ir. Rachmad Hartono, MT NIDN 0419126402
Ir. Sugiharto, MT NIDN 0401126902
Ir. Bukti Tarigan, MT NIDN 0416075702
UNIVERSITAS PASUNDAN
November 2017
Kode/Nama Rumpun Ilmu : 431/ Teknik Mesin (dan Ilmu Permesinan Lain)
L2 – List program pengendali mesin router dituliskan di komputer
'program ini untuk running timer-11 delay 10 us 'koordinat tujuan dalam satuan mm, kecepatan dalam satuan mm/menit 'ada tambahan mode manual 'interpolasi g1, g2, dan g3 'format progam kode G/S x00 y00 z00 f00 'ada tambahan sistem koordinat mutlak 'ada tambahan g0 'ada tambahan penentuan jalr komunikasi serial Dim tanda, hitung, sisKor As Integer Dim terima, manual, moff As Integer Dim kodeS, xS, yS, zS, fS, sS, iSi, jS As String Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32.dll" (ByVal dwMilliseconds As Long) Private Sub Command14_Click() On Error GoTo selesai1 angka = Val(Text7.Text) MSComm1.CommPort = angka MSComm1.PortOpen = True GoTo selesai2 selesai1: MsgBox "Port yang dimasukkan salah ! " GoTo selesai3 selesai2: bukaAwal selesai3: End Sub Private Function terjemah(ByVal kalimat As String) As String kata = kalimat kriteria = 0 kodeS1 = kodeS xS1 = xS yS1 = yS zs1 = zS Do Until (kriteria = 1) spasi = InStr(kata, " ") pjkata = Len(kata) If (spasi <> 0) Then kata1 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Right(kata, pjkata - spasi) Else kriteria = 1 kata1 = kata End If kata2 = UCase(Left(kata1, 1)) pjkata = Len(kata1) kata3 = Right(kata1, pjkata - 1) If (kata2 = "S") Then kodeS = "S" sS = kata3 End If If (kata2 = "G") Then kodeS = UCase(kata1)
36
End If If (kata2 = "X") Then xS = kata3 End If If (kata2 = "Y") Then yS = kata3 End If If (kata2 = "Z") Then zS = kata3 End If If (kata2 = "F") Then fS = kata3 End If If (kata2 = "I") Then iSi = kata3 End If If (kata2 = "J") Then jS = kata3 End If Loop If (kodeS = "S") Then kalimat = kodeS + " " + sS End If If ((kodeS = "G0") And (sisKor = 0)) Then kalimat = "G1 " + xS + " " + yS + " " + zS + " 1000" End If If ((kodeS = "G0") And (sisKor = 1)) Then x = Val(xS) - Val(xS1) y = Val(yS) - Val(yS1) z = Val(zS) - Val(zs1) kalimat = "G1 " + Str(x) + " " + Str(y) + " " + Str(z) + " 1000" End If If ((kodeS = "G1") And (sisKor = 0)) Then kalimat = kodeS + " " + xS + " " + yS + " " + zS + " " + fS End If If ((kodeS = "G1") And (sisKor = 1)) Then x = Val(xS) - Val(xS1) y = Val(yS) - Val(yS1) z = Val(zS) - Val(zs1) kalimat = kodeS + " " + Str(x) + " " + Str(y) + " " + Str(z) + " " + fS End If If (((kodeS = "G2") Or (kodeS = "G3")) And (sisKor = 0)) Then kalimat = kodeS + " " + xS + " " + yS + " " + zS + " " + iSi + " " + jS + " " + fS End If If (((kodeS = "G2") Or (kodeS = "G3")) And (sisKor = 1)) Then x = Val(xS) - Val(xS1) y = Val(yS) - Val(yS1) z = Val(zS) - Val(zs1) i = Val(iSi) - Val(xS1) j = Val(jS) - Val(yS1) kalimat = kodeS + " " + Str(x) + " " + Str(y) + " " + Str(z) + " " + Str(i) + " " + Str(j) + " " + fS End If
37
If (kodeS = "G92") Then sisKor = 1 End If If (kodeS = "G91") Then sisKor = 0 xS = 0 yS = 0 zS = 0 End If terjemah = kalimat End Function Private Sub Command1_Click() sisKor = 0 hitung = 0 Command1.Enabled = False jumlahItem = List1.ListCount For i = 0 To (jumlahItem - 1) List1.ListIndex = i kata = Trim(List1.List(i)) kata = terjemah(kata) kirim (kata) Next Command1.Enabled = True End Sub Public Sub kirim(kata As String) kata1 = Trim(kata) spasi = InStr(kata1, " ") pjkata = Len(kata1) kata21 = Left(kata1, spasi - 1) kata22 = Right(kata1, pjkata - spasi) kata21 = UCase(kata21) If (kata21 = "G1") Then kirimG1 (kata22) End If If (kata21 = "G2") Then kirimG2 (kata22) End If If (kata21 = "G3") Then kirimG3 (kata22) End If If (kata21 = "S") Then kirimS (kata22) End If End Sub Public Sub kirimS(kata As String) MSComm1.Output = Chr(254) Sleep (100) angka = Val(kata) MSComm1.Output = Chr(angka) tunggu Sleep (1000)
38
End Sub Public Sub kirimG1(kata As String) On Error GoTo selesai1 hitung = hitung + 1 angka = Trim(kata) spasi = InStr(angka, " ") pjkata = Len(angka) langka = Left(angka, spasi - 1) rangka = Right(angka, pjkata - spasi) rangka = Trim(rangka) spasi = InStr(rangka, " ") pjkata = Len(rangka) langka1 = Left(rangka, spasi - 1) rangka1 = Right(rangka, pjkata - spasi) rangka1 = Trim(rangka1) spasi = InStr(rangka1, " ") pjkata = Len(rangka1) langka2 = Left(rangka1, spasi - 1) rangka2 = Right(rangka1, pjkata - spasi) rangka2 = Trim(rangka2) pjkata = Len(rangka2) x = 100 * Val(langka) y = 100 * Val(langka1) z = 100 * Val(langka2) v = Val(rangka2) resultan = Sqr(x * x + y * y + z * z) If (resultan = 0) Then GoTo keluar End If ax = Abs(x / resultan) ay = Abs(y / resultan) az = Abs(z / resultan) If (ax <> 0) Then delayx = Round(30000 / (ax * v)) Else delayx = 0 End If If (ay <> 0) Then delayy = Round(30000 / (ay * v)) Else delayy = 0 End If If (az <> 0) Then delayz = Round(30000 / (az * v)) Else delayz = 0 End If faktor = 1
39
If (delayx >= 32000) Then faktorx = 32000 / delayx If (faktorx < faktor) Then faktor = faktorx End If If (delayy >= 32000) Then faktory = 32000 / delayy If (faktory < faktor) Then faktor = faktory End If If (delayz >= 32000) Then faktorz = 32000 / delayz If (faktorz < faktor) Then faktor = faktorz End If delayx = Round(faktor * delayx * 0.7) delayy = Round(faktor * delayy * 0.7) delayz = Round(faktor * delayz * 0.7) MSComm1.Output = Chr(255) If (x < 0) Then MSComm1.Output = Chr(0) x = Abs(x) Else MSComm1.Output = Chr(1) End If kepala1 = x \ 245 ekor1 = x Mod 245 kelapa1 = delayx \ 245 buntut1 = delayx Mod 245 MSComm1.Output = Chr(kepala1) 'pengulangan1 MSComm1.Output = Chr(ekor1) MSComm1.Output = Chr(kelapa1) MSComm1.Output = Chr(buntut1) 'delay1 If (y < 0) Then MSComm1.Output = Chr(1) y = Abs(y) Else MSComm1.Output = Chr(0) End If kepala3 = y \ 245 ekor3 = y Mod 245 kelapa3 = delayy \ 245 buntut3 = delayy Mod 245 MSComm1.Output = Chr(kepala3) 'pengulangan2 MSComm1.Output = Chr(ekor3) MSComm1.Output = Chr(kelapa3) MSComm1.Output = Chr(buntut3) 'delay2 If (z < 0) Then MSComm1.Output = Chr(1) z = Abs(z) Else MSComm1.Output = Chr(0) End If kepala5 = z \ 245
40
ekor5 = z Mod 245 kelapa5 = delayz \ 245 buntut5 = delayz Mod 245 MSComm1.Output = Chr(kepala5) 'pengulangan3 MSComm1.Output = Chr(ekor5) MSComm1.Output = Chr(kelapa5) MSComm1.Output = Chr(buntut5) 'delay3 tunggu GoTo keluar selesai1: MsgBox "inputnya kurang coyyy ...." keluar: End Sub Private Sub Command10_Click() If (manual = 0) Then manual = 1 Command10.Caption = "OTOMATIS" Command1.Visible = False Command4.Visible = True Command5.Visible = True Command6.Visible = True Command7.Visible = True Command8.Visible = True Command9.Visible = True Command11.Visible = True Command2.Visible = False Command3.Visible = False tampilkanManual Else manual = 0 Command10.Caption = "MANUAL" Command1.Visible = True Command4.Visible = False Command5.Visible = False Command6.Visible = False Command7.Visible = False Command8.Visible = False Command9.Visible = False Command11.Visible = False Command2.Visible = True Command3.Visible = True sembunyiManual End If End Sub Private Sub Command11_Click() If (moff = 0) Then moff = 1 Command11.Caption = "M-OFF" kata = Trim(Text4.Text) kirimS (kata)
41
'List1.AddItem (kata) Else moff = 0 Command11.Caption = "M-ON" kata = "0" kirimS (kata) 'List1.AddItem (kata) End If End Sub Private Sub Command12_Click() CommonDialog1.FileName = "" CommonDialog1.ShowSave namaFile = CommonDialog1.FileName pjkata = Len(namaFile) If (pjkata > 0) Then jmlBaris = List1.ListCount If (jmlBaris > 0) Then Open namaFile For Output As #1 For i = 0 To (jmlBaris - 1) kata = List1.List(i) Print #1, kata Next Close #1 End If End If End Sub Private Sub Command13_Click() CommonDialog1.FileName = "" CommonDialog1.ShowOpen namaFile = CommonDialog1.FileName pjkata = Len(namaFile) If (pjkata > 0) Then List1.Clear Open namaFile For Input As #1 Do While Not EOF(1) Input #1, kata List1.AddItem (kata) Loop Close #1 End If End Sub Private Sub kirimG2(kata As String) kata = Trim(kata) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata1 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata2 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi))
42
pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata3 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata4 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata5 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata6 = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) x = Val(kata1) y = Val(kata2) i = Val(kata4) j = Val(kata5) f = Val(kata6) r = Sqr(i * i + j * j) dx1 = -i dy1 = -j dx2 = x - i dy2 = y - j If (dx1 = 0) Then sdAwal = 90 Else sdAwal = Atn(dy1 / dx1) sdAwal = sdAwal * 180 / 3.14159265358979 End If If ((dx1 <= 0) And (dy1 >= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 180 + sdAwal End If If ((dx1 >= 0) And (dy1 <= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 360 + sdAwal End If If ((dx1 <= 0) And (dy1 <= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 180 + sdAwal End If If ((dx1 < 0) And (dy1 = 0)) Then sdAwal = 180 End If If ((dx1 = 0) And (dy1 < 0)) Then sdAwal = 270 End If If (dx2 = 0) Then sdAkhir = 90 Else sdAkhir = Atn(dy2 / dx2) sdAkhir = sdAkhir * 180 / 3.14159265358979 End If 'Text3.Text = sdAkhir If ((dx2 < 0) And (dy2 > 0)) Then
43
sdAkhir = 180 + sdAkhir End If If ((dx2 > 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 360 + sdAkhir End If If ((dx2 < 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 180 + sdAkhir End If If ((dx2 < 0) And (dy2 = 0)) Then sdAkhir = 180 End If If ((dx2 = 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 270 End If If (sdAkhir >= sdAwal) Then sdAkhir = sdAkhir - 360 End If dSudut = sdAwal - sdAkhir step = 3 jmlstep1 = dSudut / step jmlstep2 = Round(jmlstep1) If (jmlstep2 < jmlstep1) Then jmlstep2 = jmlstep2 + 1 step = dSudut / jmlstep2 End If tetaold = sdAwal For i = 1 To jmlstep2 tetanew = tetaold - step xold = r * Cos(tetaold * 3.14159265358979 / 180) yold = r * Sin(tetaold * 3.14159265358979 / 180) xnew = r * Cos(tetanew * 3.14159265358979 / 180) ynew = r * Sin(tetanew * 3.14159265358979 / 180) dx = xnew - xold dy = ynew - yold dx = (dx * 100) \ 1 dx = dx / 100 dy = (dy * 100) \ 1 dy = dy / 100 st = Str(dx) + " " + Str(dy) + " 0 " + Str(f) 'List1.AddItem (st) kirimG1 (st) tetaold = tetanew Next Text2.Text = r 'Left(a, InStr(a, ".") + 2) End Sub Private Sub kirimG3(kata As String) kata = Trim(kata) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata1 = Trim(Left(kata, spasi - 1))
44
kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata2 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata3 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata4 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) pjkata = Len(kata) spasi = InStr(kata, " ") kata5 = Trim(Left(kata, spasi - 1)) kata6 = Trim(Right(kata, pjkata - spasi)) x = Val(kata1) y = Val(kata2) i = Val(kata4) j = Val(kata5) f = Val(kata6) r = Sqr(i * i + j * j) dx1 = -i dy1 = -j dx2 = x - i dy2 = y - j If (dx1 = 0) Then sdAwal = 90 Else sdAwal = Atn(dy1 / dx1) sdAwal = sdAwal * 180 / 3.14159265358979 End If If ((dx1 <= 0) And (dy1 >= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 180 + sdAwal End If If ((dx1 >= 0) And (dy1 <= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 360 + sdAwal End If If ((dx1 <= 0) And (dy1 <= 0) And (sdAwal <> 90)) Then sdAwal = 180 + sdAwal End If If ((dx1 < 0) And (dy1 = 0)) Then sdAwal = 180 End If If ((dx1 = 0) And (dy1 < 0)) Then sdAwal = 270 End If If (dx2 = 0) Then sdAkhir = 90 Else
45
sdAkhir = Atn(dy2 / dx2) sdAkhir = sdAkhir * 180 / 3.14159265358979 End If If ((dx2 < 0) And (dy2 > 0)) Then sdAkhir = 180 + sdAkhir End If If ((dx2 > 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 360 + sdAkhir End If If ((dx2 < 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 180 + sdAkhir End If If ((dx2 < 0) And (dy2 = 0)) Then sdAkhir = 180 End If If ((dx2 = 0) And (dy2 < 0)) Then sdAkhir = 270 End If If (sdAkhir <= sdAwal) Then sdAkhir = sdAkhir + 360 End If dSudut = sdAkhir - sdAwal step = 3 jmlstep1 = dSudut / step jmlstep2 = Round(jmlstep1) If (jmlstep2 < jmlstep1) Then jmlstep2 = jmlstep2 + 1 step = dSudut / jmlstep2 End If tetaold = sdAwal For i = 1 To jmlstep2 tetanew = tetaold + step xold = r * Cos(tetaold * 3.14159265358979 / 180) yold = r * Sin(tetaold * 3.14159265358979 / 180) xnew = r * Cos(tetanew * 3.14159265358979 / 180) ynew = r * Sin(tetanew * 3.14159265358979 / 180) dx = xnew - xold dy = ynew - yold dx = (dx * 100) \ 1 dx = dx / 100 dy = (dy * 100) \ 1 dy = dy / 100 st = Str(dx) + " " + Str(dy) + " 0 " + Str(f) 'List1.AddItem (st) kirimG1 (st) tetaold = tetanew Next Text2.Text = r 'Left(a, InStr(a, ".") + 2) End Sub
46
Private Sub Command15_Click() Text4.BackColor = &HFFFF80 Text4.Text = 0 End Sub Private Sub Command16_Click() Text5.BackColor = &HFFFF80 Text5.Text = 0 End Sub Private Sub Command17_Click() Text6.BackColor = &HFFFF80 Text6.Text = 0 End Sub Private Sub Command2_Click() kata = Text1.Text List1.AddItem (kata) End Sub Private Sub Command3_Click() List1.Clear End Sub Private Sub Command4_Click() Command4.Enabled = False Command5.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = jmlStep + " 0 0 " + cepat kirimG1 (kata) Command4.Enabled = True Command5.Enabled = True angka = Val(Trim(Text4.Text)) angka = angka + Val(jmlStep) Text4.Text = Str(angka) End Sub Private Sub Command5_Click() Command5.Enabled = False Command4.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = "-" + jmlStep + " 0 0 " + cepat kirimG1 (kata) Command5.Enabled = True Command4.Enabled = True angka = Val(Trim(Text4.Text)) angka = angka - Val(jmlStep)
47
Text4.Text = Str(angka) End Sub Private Sub Command6_Click() Command6.Enabled = False Command7.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = "0 " + jmlStep + " 0 " + cepat kirimG1 (kata) Command6.Enabled = True Command7.Enabled = True angka = Val(Trim(Text5.Text)) angka = angka + Val(jmlStep) Text5.Text = Str(angka) End Sub Private Sub Command7_Click() Command7.Enabled = False Command6.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = "0 -" + jmlStep + " 0 " + cepat kirimG1 (kata) Command7.Enabled = True Command6.Enabled = True angka = Val(Trim(Text5.Text)) angka = angka - Val(jmlStep) Text5.Text = Str(angka) End Sub Private Sub Command8_Click() Command8.Enabled = False Command9.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = "0 " + "0 " + jmlStep + " " + cepat kirimG1 (kata) Command8.Enabled = True Command9.Enabled = True angka = Val(Trim(Text6.Text)) angka = angka + Val(jmlStep) Text6.Text = Str(angka) End Sub Private Sub Command9_Click() Command8.Enabled = False Command9.Enabled = False jmlStep = Trim(Text2.Text) cepat = Trim(Text3.Text) kata = "0 " + "0 -" + jmlStep + " " + cepat kirimG1 (kata)
Text3.Visible = True Text4.Visible = True Text5.Visible = True Text6.Visible = True List1.Visible = False Form1.Width = 4950 Form1.Height = 7505 Form1.Caption = "MODE MANUAL" End Sub Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer) If (MSComm1.PortOpen = True) Then MSComm1.PortOpen = False End If End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() If (MSComm1.CommEvent = comEvReceive) Then tanda = Int(MSComm1.Input) End If End Sub Private Sub tunggu() tanda = 0 Do Until (tanda = 1) DoEvents Loop End Sub
51
L3 – Sertifikat Seminar SNTTM XVII
52
Hartono R., dkk. / Prosiding SNTTM XVII, Oktober 2018, hal. 013-017
Analysis of Frame Structure a Moving Gantry type NC Router Machine for Wood Carving
Rachmad Hartono1, Sugiharto
2,*, dan Bukti Tarigan
2
1Jurusan Teknik Mesin-Fakultas Teknik, Universitas Pasundan – Bandung -Jawa Barat *Corresponding author: [email protected]
Abstract. Generally, wood-carving is still done manually so the low productivity and product quality is
highly dependent on the skill of craftsmen maker. To improve the productivity and uniformity of the quality produced can be done using an auxiliary machine tool, one of the machines is a NC router machine. A router machine is a machine used to make wood carvings on a flat surface area where the cutting tool rotation mechanism is carried out by an electric motor drive system. The router machine model consists of two types of conventional and an automatic router machine. The difference of the two types of these machines is a motion control system of the cutting tools. This paper will discuss the process of analysis the frame structure of a router machine for wood carving of automatic type gantry. The results of analysis structure design has a maximum deflection of 22 μm and a personal frequency of 118 Hz with an amplitude of 1.6 mm.
Abstrak. Umumnya pembuatan ukiran kayu masih dilakukan secara manual sehingga produktivitas rendah
dan kualitas produk sangat tergantung dari keahlian pengrajin pembuatnya. Untuk meningkatkan produktivitas dan keserangaman kualitas yang dihasilkan dapat dilakukan dengan menggunakan mesin perkakas bantu, salah satu mesin tersebut adalah mesin router. Mesin router adalah mesin yang digunakan untuk membuat ukiran kayu pada bidang permukaan datar dimana mekanisme perputaran pahat dilakukan oleh sebuah sistem penggerak motor listrik. Model mesin router terdiri dari dua jenis yaitu mesin router konvensional dan mesin router otomatis. Perbedaan dari dua jenis mesin tersebut adalah pada sistem pengendalian gerak pahatnya. Pada paper ini akan dibahas proses analisis struktur rangka mesin router untuk ukiran kayu model otomatis jenis moving gantry. Hasil analisis struktur rangka memiliki defleksi maksimum
Parsons pada dekade tahun 1940-1950 [1,2]. Mesin dengan sistem kendali numerik ini dapat membuat suatu produk secara otomatis. Sistem kendali digunakan dalam pengendalian gerak pahat pemotong sesuai dengan gerakan pemotongan yang diinginkan.
Pada tahun 1970 an mulai dikembangkan NC sistem pada mesin CNC [3], dimana mesin dilengkapi mini komputer yang terintegrasi dengan mesin. Tiap perintah gerakan mesin tersimpan pada unit microcontroller yang ssbelumnya dibuat dalam bentuk PLC (Programmable Logic Controller).
Konfigunasi mesin router terdiri dari beberapa jenis yaitu (1) X-Y table, (2) cantilevered, (3) moving table, (4) Moving gantry, (5) pendulum, (6) 5–axis, dan (7) industrial robot fitted with a spindel router [1]. Pada konfigurasi mesin router X-Y table pengendaian dilakukan pada posisi meja dimana benda kerja disimpan. Meja penyimpan benda kerja dapat bergerak dalam arah x dan y.
Pada konfigunasi mesin router jenis cantilever,
pengedalian dilakukan pada posisi pisau/pahat pemotong, pahat disimpan pada ujung cantilever yang dapat bergerak pada sumbu x dan y menuntun gerakan pisau/pahat pemotong.
Gambar 1. Konfigunasi mesin router NC jenis
moving gantry Pada konfigurasi mesin router jenis moving
table pahat dapat bergerak pada sumbu y pada gantri dan meja dapat bergerak pada sumbu y.
Pada konfigurasi mesin router jenis moving gantry pisau/pahat pemotong dapat beregerak pada sumbu x dibatang gantri sedangkan gantri tempat pahat/pisau ditempatkan dapat bergerak pada
PMT – 03 | 13
53
Hartono R., dkk. / Prosiding SNTTM XVII, Oktober 2018, hal. 013-017
sumbu y. Konfigurasi mesin router jenis pendulum atau dual table router adalah konfigurasi yang digunakan untuk meningkatkan volume pemotongan. Pisau/pahat pemotong ditempatkan pada gantri dan dapat bergerak pada sumbu x dan meja dapat bergerak pada sumbu y. Konfigurasi mesin router jenis 5-axis adalah jenis yang sudah cukup modern dimana pahat dapat bergerak pada 5 sumbu gerakan yang diinginkan. Konfigurasi yag terakhir adalah konfigunasi mesin router dimana pahat dapat bergerak pada 6 sumbu (6-axis). Mesin jenis ini dikenal dengan konfigunasi jenis industrial robot.
Dalam perkembangan desain sudah dilakukan beberapa perbaikan mulai dari desain sistem mekanik, mulai dari mekanika penuntun gerakan pahat, motor penggerak, material frame, dan sistem komunikasi microcontroller [1,2,4,5,6]. Jayachandraiah (2014) memberikan usulan desain dan pemilihan komponen untuk mesin router CNC 3-axis dengan biaya yang relatif murah [4]. Olufemi (2015) membuat keypad desain mesin drill router [5].
router dengan biaya pembuatan murah dengan menggunakan gantri tunggal [7].
Siripen (2006) membuat investigasi kondisi pemotongan optimal pada mesin CNC router pada kayu [8]. Cammelia (2014) membuat investigasi kemungkinan Mesin CNC router digunakan untuk membuat beberapa ormamen kompleks pada kayu [9].
Irfan Hilmy (2014) membuat konsep pemilihan konfigunasi dalam desain mesin CNC router [10]. Dhruv H. Patel (2014), membuat investigasi parameter pemesinan pada mesin CNC router [11]. Takeshi Ohuchi, (2015), membuat analisis pada proses miling kayu dengan menggunakan CNC router [12]. Piotr Iskra (2012), membuat proses monitoring pada CNC router pada kayu pada kualitas pemukaan hasil pemesinan [13]. Mehmet Emin Aktan (2016), membuat desain dan implementasi mesin CNC router 3 axis dengan CAM (Computer Aided Manufacturing) [10]
Dari beberapa penelitian yang dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa mesin router NC sangat dimungkinkan digunakan untuk proses manufaktur
Mulai Identifikasi
Studi literatur masalah
Pengumpulan data
Pembuatan konsep desain
Tidak Perancangan
Ya Apakah semua
komponen dalam Analisa Defleksi batas aman ?
Apakah frekuensi
Ya Analisa dinamik pribadi dekat Tidak dengan operasi
system ?
Apakah semua
Selesai Ya komponen berfungsi Pengujian Assembly dengan baik ?
Tidak
Gambar 2. Diagram alir Perancangan
Tidak
Apakah komponen tersedia
dipasaran, Atau dapat dibuat ?
Ya
Pembuatan
Mane (2016) membuat suatu review bahwa mesin router dengan konfigurasi jenis gantri akan memberikan biaya manufaktur lebih kecil dibanding dengan konfigurasi jenis lainnya.[6]. Alexander D. Sprunt (2000) membuat desain CNC
dari material kayu dan dapat digunakan untuk membuat beberapa ornamen kompleks. Harga mesin CNC router saat ini masih sangat mahal, sehinggga penelitian yang dapat menghasilkan suatu mesin router NC dengan harga yang relatif murah masih sangat terbuka lebar. Turunnya harga
PMT – 03 | 14
54
Hartono R., dkk. / Prosiding SNTTM XVII, Oktober 2018, hal. 013-017
alat bantu untuk para pengrajin kriya seni kayu khususnya mesin router NC akan berdampak pada naiknya daya saing produk mereka di pasaran.
Pada paper ini akan dibahas proses analisis struktur rangka mesin router untuk ukiran kayu model otomatis jenis moving gantry
Metode Penelitian
Urutan perancangan dan pembuatan konstruksi mesin router NC digambarkan dengan diagram alir perancangan yang disajikan pada Gambar 1. Perancangan dimulai dari studi literarur, pengumpulan data, perancangan dan pembuatan.
Tahapan awal perancangan konstruksi mesin router NC diawali dengan membuat konsep perancangan struktur mesin. Struktur mesin yang dirancang harus memiliki kekakuan yang tinggi dan memiliki redaman yang cukup untuk mencegah getaran yang berlebihan.
Konsep perancangan bertujuan untuk mengetahui bagaimana bentuk mesin atau konstruksi mesin router NC yang akan dibuat. Konsep perancangan konstruksi mesin router NC dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3. Konsep perancangan mesin router NC jenis moving gantry
Mesin router yang dirancang adalah mesin router jenis moving gantry. Mesin router jenis moving gantry secara teoritis dapat mengerjakan benda kerja dengan ukuran tak berhingga secara bertahap. Mesin jenis ini mempunyai sepasang tiang (gantry) yang dapat bergerak pada suatu lintasan pada arah sumbu-y. Pada gantry tersebut dipasang konstruksi spindel yang dapat bergerak pada suatu lintasan pada arah sumbu-x. Pada pemegang pahat tersebut terdapat pemegang pahat yang dapat bergerak pada suatu lintasan pada arah sumbu-z. Mesin router yang dirancang mempunyai meja kerja berukuran 60 cm x 80 cm.
Mesin router yang dirancang sedapat mungkin menggunakan komponen-komponen utama yang telah tersedia di pasaran. Beberapa komponen-
komponen yang tersedia di pasaran adalah ballscrew, linear guide, motor spindel, motor servo, dan batang aluminium profil.
Ball screw adalah aktuator linier yang bertindak untuk mengubah gerak putar menjadi gerak lurus dengan gesekan kecil. Gesekan yang terjadi bisa kecil dikarenakan antara nut dengan boltnya terdapat bola baja yang berfungsi untuk mengurangi koefisien gesek.
Linear guide merupakan komponen mesin perkakas yang berfungsi untuk mengarahkan gerakan meja atau pahat pada suatu lintasan berupa garis. Linear guide terdiri dari guide dan linear bearing. Beberapa jenis linear guide yang tersedia di pasaran adalah linear guide hiwin, linear guide rail, dan linear guide shaft.
Motor spindel merupakan motor listrik DC yang porosnya sudah dilengkapi dengan pemegang pahat router. Motor spindel yang tersedia di pasaran sudah dilengkapi dengan pemegang motor dan rangkaian kontrol pengendali putaran motor spindel.
Aluminium profil merupakan batang aluminium hasil proses ekstrusi yang mempunyai bentuk penampang tertentu. Aluminium profil yang dapat digunakan untuk rangka mesin router adalah aluminium profil yang bentuk penampangnya sesuai dengan bentuk tempat kepala baut.
Kriteria utama mesin perkakas adalah defleksi yang terjadi pada setiap komponen harus sekecil mungkin dan mesin perkakas tidak mengalami resonansi ketika mesin tersebut dioperasikan. Rancangan yang telah dibuat perlu dianalisa kekakuannya akibat beban beratnya sendiri beban dari gaya-gaya pemotongan.
Analisa dinamik perlu dilakukan untuk menentukan frekuensi pribadi mesin router. Frekwensi pribadi mesin router perlu diketahui untuk memastikan apakah frekwensi operasi nilainya dekat dengan frekwensi pribadi sistem.
Pada mesin perkakas kriteria yang penting adalah akurasi dan presisi dari hasil pemotongan, sehingga frekuensi pribadi merupakan hal penting dalam merancang mesin perkakas. Jika mesin perkakas beroperasi pada frekuensi pribadinya maka akan sangat mudah terjadi vibrasi dan menghasilkan produk dengan penyimpangan yang besar. Persamaan frekuensi pribadi didefinisikan dengan persamaan;
! = "#/$ (1)
%&
Dimana k adalah kekakuan sistem (N/m) dan adalah massa sistem (kg).
PMT – 03 | 15
55
Hartono R., dkk. / Prosiding SNTTM XVII, Oktober 2018, hal. 013-017
Analisis defleksi dilakukan dengan bantuan perangkat lunak Solidworks dan analisis frekuensi pribadi dengan menggunakan software ansys.
Hasil dan Pembahasan
Defleksi adalah perubahan bentuk pada struktur rangka mesin router NC akibat adanya pembebanan yang diberikan pada ujung spindle. Analisa defleksi dilakukan pada konstruksi mesin router NC dengan menggunakan simulasi analisis statik pada software solidwork.
Analisis defleksi akibat beban sendiri bertujuan
untuk mengetahui nilai defleksi keseleuruhan pada
komponen konstruksi mesin router NC. Hasil analisis,
defleksi terjadi sebesar 22 μm. Defleksi terbesar
terjadi pada bagian spindel holder.
Gambar 4. Defleksi struktur rangka mesin router NC
akibat beban sendiri
Analisa defleksi akibat beban dari luar dengan asumsi besar gaya yang bekerkja pada ujung spindel sebesar 75 N adalah sebesar 26 μm. Defleksi terbesar terjadi pada bagian spindle.
Gambar 5. Defleksi struktur rangka mesin router NC akibat gaya luar
frekuensi pribadinya karena akan menyebabkan peningkatan amplitudo getaran yang berkali lipat.
Gambar 6. Frekuensi pribadi struktur rangka mesin
router NC akibat gaya luar
Mesin perkakas umumnya mempunyai
penyimpangan geometris maksimum antara 20 μm – 50 μm dan frekuensi pribadi sistem sebesar 145 Hz [1]. Maka dari hasil analisa struktur rangka mesin router NC dapat digunakan sebagai mesin perkakas karena sesuai dengan penyimpangan yang diijinkan.
Dengan demikian model desain sruktur rangka mesin bisa dilanjutkan untuk proses pembuatan prototipenya.
Kesimpulan
Hasil analisis struktur rangka memiliki defleksi maksimum akibat beratnya sendiri sebesar 22 μm dan akibat gaya luar sebesar 26 μm, defleksi tersebut masih berada dalam rentang penyimpangan gemetri maksimum mesin perkakas [1]. Frekuensi operasi saat putaran spindel maksimum sebesar terjadi 118 Hz dan ini masih dibawah frekuensi operasi mesin perkakas.
Dengan demikian konsep desain struktur rangka mesin router NC dapat dilanjutkan ketahap proses pembuatan prototipe.
Penghargaan
Pada kesempatan ini penulis mengucapakan banyak terimakasih kepada kementrian Riset dan Pendidikan Tinggi RI yang telah membiayai penelitian ini.
Frekuensi pribadi yang terjadi sebesar 118
Hz dengan amplitudo sebesar 1.6 mm. Struktur
mesin harus dicegah untuk bekerja pada daerah
PMT – 03 | 16
56
Hartono R., dkk. / Prosiding SNTTM XVII, Oktober 2018, hal. 013-017
Referensi
[1] Samah Mochtar, (2013), Design and Structural analysis of a CNC Router, Final year project mecahical engineering Department faculy of engineering, Lebanese University.
[2] Wei Qin, (2013), Design and Analysis of Small Scale Cost Effective CNC Milling,, These, Master of Science in Mechanical Engineering in the Graduate College of the University of Illinois at Urbana-Champaign.
[3] Benhabib, Beno. (2003). Manufacturing: Design, Production, Automation, and Integration. New York: Marcel Dekker
[4] B.Jayachandraiah, (2014), Fabrication of Low Cost 3-Axis Cnc Router, International Journal of Engineering Science Invention, ISSN (Online): 2319 – 6734, ISSN (Print): 2319 – 6726.
[5] Olufemi B. Akinnuli, et all (2015), Design of a Keypad Operated CNC Drilling Router, International Journal of Engineering Research and General Science Volume 3, ISSN 2091-2730
[6] Y. L. Mane, B. B. Deshmukh, (2016) A Review on Retrofit Design and Static Analysis of 3-Axis Gantry System, IOSR Journal of Mechanical & Civil Engineering (IOSRJMCE), e-ISSN: 2278-1684,p-ISSN: 2320-334X, pp 23-28.
[7] Alexander D. Sprunt (2000), A three axis CNC Router Design, Final Project at Bachelor of Science at The Massachusetts Institute Of Technology
[8] Siripen Supadarattanawong (2006), An Investigation of the Optimal Cutting Conditions in Parawood (Heavea Brasiliensis) Machining Process on a CNC Wood Router, Kasetsart J. (Nat. Sci.) 40 : 311 – 319.
[9] Camelia Cosereanu (2014), Complex ormament machining process on CNC Router, Pro Ligno, Vol 10 No 2014 pp 22-30.
[10] Irfan Hilmy (2014), Development of Design Structure Matrix of Product Architecture Case Study: Multi Purpose CNC Router, Proceeding ICAMME 2014
[11] Dhruv H. Patel (2014), An Investigation Effect of Machining Parameters on CNC Router, IJEDR, Volume 2, Issue 2.
[12] Takeshi Ohuchi, (2015), Milling of wood and wood-based materials with a computerized numerically controlled router
IV: development of automatic measurement system for cutting edge profile of throw-away type straight bit, J Wood Sci (2005) 51:278–281.
[13] Piotr Iskra (2012), Toward a process
monitoring of CNC wood router. Sensor selection and surface roughness prediction, Wood Sci Technol 46:115–128
[14] Mehmet Emin Aktan (2016), Design and Implementation of 3 Axis CNC Router for Computer Aided Manufacturing Courses, MATEC Web of Conferences 45, 05002 DOI:10.1051/matecconf/20164505
57
Analysis of Frame Structure a Moving Gantry type NC Router Machine
for Wood Carving
Sugiharto1,*
, Rachmad Hartono1,dan Bukti Tarigan
1
1Mechanical Engineering Department - Universitas Pasundan – Bandung -Jawa Barat-Indoneia