Top Banner
48

Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Apr 11, 2019

Download

Documents

vuongthuy
Welcome message from author
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
Page 1: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE
Page 2: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS SurabayaPembimbing : Agus Sigit Pramono, Ir., DEA., Dr.

Page 3: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Foreground

Literature Study

Methodology

Analysis & Result

Conclusion

Page 4: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

FOREGROUND

Page 5: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Perkembangan industriparalel terhadapperkembangan mc.tool

Permintaan thd mesinmeningkat setiap tahun

Data from : DMG Mori Seiki

Page 6: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

The products of Woodworking

CNC Machinery

Page 7: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Strong enough

Lightweight

Good damping capability

Page 8: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

perbandingan hasil analisa struktur dan geataran antarapenggunaan material besi tuang dan material kompositpada komponen bergerak.

perubahan geometri/design untuk material epoxy danbagaimana efeknya

Apakah epoxy resin layak sebagai bahan pengganti untukstruktur mesin perkakas

Page 9: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Benda kerja >> miniatur mesin CNC Milling

Analisa kekuatan struktur dan getaran,fokus: spindle carrier, work carrier

Feedrate max 30 m/menit dan spindle speed max 3000 rpm.

Tool: EMCF 10mm, 4 mata potong, doc= 1mm.

Permodelan ballscrew dan pemotongan pada material disederhanakan >> komponen gaya utama saja.

Analisa struktural dibatasi untuk mencari deformasimaksimal saat beban gaya potong maksimum.

Page 10: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Analisa getaran dibatasi untuk menentukan kekakuanlewat frekuensi pribadi.

Tidak dilakukan uji eksperimental untuk kemampuanredam/damping capability

Perubahan geometri untuk model dengan bahan epoxy dilakukan dengan tujuan memperoleh kekakuan yang mendekati atau lebih baik dari desain awal

Material telah ditetapkan dan diuji properti

Page 11: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Faktor-faktor lain dianggap konstan.

Komponen-komponen yang tidak bergerak >> rigid model.

Tidak ada getaran dari luar sistem.

Pada kekakuan yang sama, damping capability strukturdengan bahan epoxy resin lebih baik (kualitatif)

Sifat mekanik & komposisi kimia material homogen.

Bahan epoxy resin dimodelkan isotropik

Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian.

Page 12: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

LITERATURE STUDY

Page 13: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

JUNG DO, et al (2008)Karakteristik yg menentukanperforma mesin perkakas

KOVAC, et al (2010)Komponen gaya pada proses pemotongan frais

ABUTHAKEER (2011)Kemampuan redaman dan frekuensinatural mesin perkakas

Penelitian Terdahulu

Page 14: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

SELVAKUMAR, et al (2012)Untuk kekakuan yg sama, epoxy memberipengurangan berat dan redaman yg lebih baik(high damping ratio)

Page 15: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

LEE, et al (2004)Mengaplikasikan epoxy sbg lapisan tambahan(sandwich) pada struktur baja lasan, memberidamping yang lebih baik

Page 16: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

RUMUS GAYA POTONG PROSES MILLINGPutaran spindle Chipping speed

Feedrate Chip sectional area

Engaged teeth

Gaya potong tangensial empiris

Dasar Teori

𝒏𝒏 =𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏 𝒗𝒗

𝝅𝝅 𝒅𝒅

𝒇𝒇𝒛𝒛 = ⁄𝒗𝒗𝒇𝒇 𝒛𝒛 𝒏𝒏 𝑨𝑨 = 𝐚𝐚 × 𝒇𝒇𝒛𝒛

𝑪𝑪𝒗𝒗 =𝒗𝒗𝒇𝒇 𝒂𝒂 𝒘𝒘𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏𝟏

Zc = Z × α ÷ 360°

Ft = σ × A × Zc × Ef × Tf

Page 17: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

RUMUS TRANSMISI GAYA PENGGERAK

Percepatan Friction resistance

Screw Lead angle Gaya aksial yang diperlukan

Torsi minimum yang diperlukan

Gaya aksial dr torsi motor

f = 𝝁𝝁 × 𝒎𝒎 × 𝒈𝒈𝜶𝜶 = ⁄𝑽𝑽𝒎𝒎𝒂𝒂𝒎𝒎 𝒕𝒕

𝑭𝑭𝒂𝒂𝟏𝟏 = 𝝁𝝁 × 𝒎𝒎. 𝒈𝒈 + 𝒇𝒇 + 𝒎𝒎 × 𝛂𝛂 + 𝑭𝑭𝒖𝒖

𝑻𝑻 =𝟐𝟐 × 𝒑𝒑 × 𝑭𝑭𝒂𝒂𝟏𝟏

𝟐𝟐𝝅𝝅

𝐅𝐅𝐚𝐚 =𝟐𝟐𝝅𝝅 × 𝜼𝜼𝟏𝟏 × 𝑻𝑻

𝐩𝐩

tan β = 𝒑𝒑 / (⍉𝒑𝒑 × 𝝅𝝅)

Page 18: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

METHODOLOGY

Page 19: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logo

FINISH

Defleksi, KonsentrasiTegangan, Frekuensi Natural

Analisa Modal

Simulasi Struktural Sistem

Studi Literatur

START

Menentukan Tujuan dan Rumusan Masalah

Model Benda Uji, Gaya Potong, Gaya Penggerak

Pembuatan Model 3D

Page 20: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logo

X

MendefinisikanMaterial Umum

Mendefinisikan Tumpuan, Arah dan Besar Gaya

Mendefinisikan Kontak danSambungan / Joint

Mendefinisikan TitikKonsentrasi Gaya

Meshing Model

Import Model Assembly

START

Page 21: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logo

FINISH

A’ = A + 1 A = 3

Hasil Simulasi Structural Static Analysis

M’ = M + 1M = 2

M = 1

Input Material Moving Parts

A = 1

X

Page 22: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logo

FINISH

Hasil Simulasi Modal Analysis

M’ = M+1M=2

M=1

Mendefinisikan Material

Mendefinisikan Preload

Meshing Model

Import Model Sub-Assembly

START

Page 23: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoInput Data

Data from : BAKELITE AG, matweb.com, SolidWorks library

Page 24: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoInput Data

Data from : Wikipedia, carbidetooling.com, matweb.com,

SolidWorks library

Page 25: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoImport Geometry

Page 26: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoConnections

1. Bonded contact

2. Friction contact

Page 27: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoMeshing

Defaults Physics Preference Mechanical

Relevance 0 Sizing

Use Advanced Size Function Off Relevance Center Medium

Element Size Default Initial Size Seed Active Assembly

Smoothing Medium Transition Fast

Span Angle Center Coarse Minimum Edge Length 3.e-004 m

Patch Conforming Options Triangle Surface Mesher Program Controlled Patch Independent Options

Topology Checking Yes

Mesh type : Tetrahedron

,automatic

Page 28: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoPermodelan Beban

arahgaya

potonggaya

dorongmomen potong

Struktur BridgeFC10 EPR

X+ X+ - CCWX- X- - CCWY Z+ X- CCW

Page 29: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Your Company name

Your logoPermodelan Beban

arahgaya

potonggaya

dorongmomen potong

Struktur BaseFC10 EPR

X+ X- Z- CWX- X+ Z+ CWY Z- - CW

Page 30: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

EXPERIMENT RESULT

Page 31: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Stress Analysis

Bridge Base

FC10 EPR EPR-2 FC10 EPR EPR-2

X+ 1.6397E+8 1.6397E+8 1.6494E+8 1.3636E+8 1.3635E+8 1.4821E+8

X- 1.5781E+8 1.5781E+8 1.5810E+8 1.5269E+8 1.5269E+8 1.3556E+8

Y 1.3951E+8 1.3951E+8 1.2922E+8 1.5764E+8 1.5763E+8 1.4053E+8

Page 32: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

• Pemotongan arah X+

Deformation

Page 33: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Deformation

• Pemotongan arah X-

Page 34: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Deformation

• Pemotongan arah Y

Page 35: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

3.68

E-02

3.74

E-02

2.13

E-02

1.56

E-02

1.58

E-02

1.79

E-02

2.45

E-02

2.43

E-02

1.42

E-02

X+ X- Y

Defle

ksi(

mm

)

CUTTING

Deformasi Max pada struktur Bridge

EPR FC10 EPR-NEW

Deformation

• BRIDGE structure

Page 36: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

9.05

E-03

9.17

E-03

5.84

E-03

5.94

E-03

4.68

E-03

5.14

E-03

5.97

E-03

3.96

E-03

3.36

E-03

X+ X- Y

Defle

ksi(

mm

)

CUTTING

Deformasi Max pada struktur Base

EPR FC10 EPR-NEW

Deformation

• BASE structure

Page 37: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

3.40

08E-

05

3.33

60E-

05

2.13

31E-

05

1.55

60E-

05

1.54

71E-

05

1.78

52E-

05

2.44

14E-

05

2.42

70E-

05

1.42

30E-

05

X+ X- Y

Defle

ksi (

m)

CUTTING

Deformasi Max pada CUTTING TOOL

EPR FC10 EPR-NEW

Deformation

• Deformasi maksimum pd cutting tool

Page 38: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Modal Analysis

• Tujuan : mencari karakteristik getaran struktur(frekuensi natural, mode shape)

Page 39: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

282.

79

283.

78 801.

75

463.

78

649.

56

1354

.9

307.

74

337.

39

979.

34

1 2 3

Freq

uenc

y (Hz

)

MODE

Frekuensi Natural Sub-Assy Spindle Carrier/ Head

EPR FC10 EPR-NEW

Modal Analysis

• Spindle carrier / Head sub assembly

Page 40: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

469.

1

673.

05

832.

771378

.3 1950

.6

2707

611.

86

792.

59

1022

.8

1 2 3

Freq

uenc

y (Hz

)

MODE

Frekuensi Natural Sub-Assy Work Carrier/ Table

EPR FC10 EPR-NEW

• Work carrier / Table sub assembly

Modal Analysis

Page 41: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Weight Reduction

73 %79 %

massHead; FC10 1.2329Head; EPR, new design 0.3323Table; FC10 2.4873Table; EPR, new design 0.5067

Page 42: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Analisa

• Perkiraan frekuensi kerja 200Hz , ( << frekuensi natural )tdk terjadi resonansi

• Distribusi tegangan fokus di cutting tool, safety factor = 4.97, struktur aman ; tegangan pd struktur < tegangan ijin

• Deformasi yg penting pada cutting tool, dengan modifikasigeometri > deformasi berkurang > memperbaiki kekakuan > masuk ke ambang batas 0.025mm

• Deformasi pada work carrier, modifikasi geometri dapatmemperbaiki kekakuan statis

Page 43: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

CONCLUSION

Page 44: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Safety factor min=4.9 716, untuk pemotongan arah X+, tegangan berfokus di tool >> struktur aman& over-design

Dengan modifikasi geometri pada komponen berbahan epoxy resin, untuk arah pemotongan X+, terjadi perbaikankekakuan senilai 36 % pada struktur bridge dan 98 % padastruktur base

Untuk arah pemotongan X-, diperoleh perbaikan kekakuan39 % pada struktur bridge dan 137 % pada struktur base

Untuk arah pemotongan Y, diperoleh perbaikan kekakuan257 % pada struktur bridge dan 527 % pada struktur base

Page 45: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Frekuensi natural lbh condong dipengaruhi material pembentuk saja.

Deformasi max pada desain baru bahan epoxy, terjadi padatool 0.0244 mm, ambang batas 0.025mm >> aman

Dengan density yang lebih rendah, diperoleh penguranganberat hingga 73% dan 79 %

Epoxy resin cocok sbg bahan substitusi struktur mesinperkakas

Page 46: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

penelitian berikutnya hendaknyamelibatkan eksperimen , mencari damping ratio, respon getaran

Penelitian diteruskan dengan parameter desain dan jenis bahan, melalui metodeeksperimen optimasi rancangan untukbeban dinamis

Page 47: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE
Page 48: Tugas Akhir --- Teknik Mesin ITS Surabaya Pembimbing ...digilib.its.ac.id/public/ITS-paper-35987-2112105040-presentation.pdf · Mesin ukuran ideal tanpa toleransi dan suaian. LITERATURE

Thank you for YOUr attention

[email protected]

SEE YOUNEXT TIME

Sttechnica.blogspot.com