PENGARUH VARIASI MATRAS KARET TERHADAP KERATAAN PERMUKAAN PELAT PADA ALAT CEKAM VACUUM CLAMPING

Transkripsi

1 PENGARUH VARIASI MATRAS KARET TERHADAP KERATAAN PERMUKAAN PELAT PADA ALAT CEKAM VACUUM CLAMPING Oleh: Karnova Yanel 1, Herianto 2, R. Rachmat A. Sriwijaya 3 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri 1 Institut Teknologi Padang 1 Jurusan Teknik Mesin, Departemen Teknik Mesin dan Industri 2,3, Universitas Gadjah Mada 2,3 karnova.yanel@gmail.com 1, heriantougm@gmail.com 2, sriwijaya@gadjahmada.edu 3 Abstract A milling machine is used for machining process to finished material surfaces, sides, and cutting of material with a particular profile (Rochim, 1993).The selected vacuum clamp tool can be used to cut different profiles. In order to workpiece gripped perfectly, the surface of the tool is laminatedby a rubber mat as a seal. The purpose of this research is to investigate the effect of rubber mats on the flatness of plate surface which is gripped by vacuum clamping. The vacuum clamping specification is 280 mm x 180 mm x 35 mm (pxlxt) with a 200 mm x 150 mm (pxl), a 3 mm diameter hole, 5 mm spacing between which the workpiece is gripped (with mattress pads Rubber).The vacuum pump s specification is a rotary vane vacuum pump, power 1/3 HP or 0.25 kw. Rubber mattress pads use rubber mats that are often found on the market with a thickness of 1.7 mm and 3.5 mm. The suction pressure used -24 InchHg (Yanel, 2016). The measurement process uses a dial indicator that is mounted on a height meter on a flat table. From this research, it can be seen that the difference in surface height of the plate that is gripped by vacuum clamping for 3.5 mm rubber mat is 0.9 mm while for the 1.7 mm rubber mat is 0.56 mm. Abstrak Sebuah mesin milling digunakan dalam proses permesinan untuk pekerjaan pemakanan permukaan, sisi, dan pemotongan material dengan profil tertentu (Rochim, 1993). Alat bantu cekam vacuum clamp yang dipilih dapat digunakan untuk memotong profil yang berbeda-beda. Agar benda kerja tercekam dengan sempurna maka permukaan alat cekam dilapisi dengan matras karet sebagai perapat.tujuan dari penelitian ini untuk melihat pengaruh matras karet terhadap kerataan permukaan pelat yang dicekam menggunakan vacuum clamping. Spesifikasi vacuum clamping yang digunakan adalah 280 mm x 180 mm x 35 mm (p x l x t) dengan area cekam 200 mm x 150 mm (p x l), lubang diameter 3 mm, jarak antar lubang 5 mm yang berfungsi sebagai tempat benda kerja dicekam (dengan alas matras karet). Pompa vacuum menggunakan spesifikasi rotary vane vacuum pump, daya 1/3 hp atau 0,25 kw. Alas matras karet menggunakan matras karet yang banyak dijumpai di pasaran dengan ketebalan 1,7 mm dan 3,5 mm.tekanan hisap yang digunakan -24 InchHg(Yanel, 2016). Proses pengukuran menggunakan dial indicator yang dipasangkan pada alat ukur ketinggian pada meja kerataan.dari penelitian yang dilakukan dapat dilihat bahwa perbedaan ketinggian permukaan pelat yang dicekam menggunakan vacuum clamping untuk matras karet 3,5 mm adalah 0,9 mm sedangkan untuk matras karet 1,7 mm adalah 0,56 mm. Keyword: Vacuum Clamping, Active Clamping, Milling Fixture. 1. PENDAHULUAN Pada proses milling umumnya benda kerja berbentuk kotak, atau kubus (Yanuar, 2014). Adapun proses permesinan menggunakan mesin milling biasanya meliputi pemakanan permukaan, pemakanan sisi, dan pemotongan material dengan profil tertentu (Rochim, 1993). Pencekaman dapat menentukan bentuk atau profil yang dapat diproses permesinan, dan material yang akan diproses permesinan (Yanuar, 2014). Adapun bentuk alat cekam proses permesinan milling (frais) dapat berupa alat cekam standar (misalnya ragum jepit, chuck, dan lain-lain), dan alat cekam ( clamping) akses cepat (misalnya magnetic clamp, vacuum clamping dan lain-lain). Dari bentuk atau profil benda kerja yang akan diproses permesinan penggunaan pencekam sangat menentukan, misalnya alat cekam ragum jepit biasanya digunakan untuk proses pengeboran dan proses permesinan permukaan benda kerja, penggunaan chuck biasanya untuk proses permesinan benda kerja dengan bentuk silinder atau bulat, sedangkan untuk magnetic clamp dan vacuum clamp dapat digunakan DOI /JM.2017.V ITP Press. All right reserved. 28

2 untuk pemotongan permukaan maupun sisi benda kerja, dengan demikian hanya ada satu sisi pencekaman. Material benda kerja yang akan diproses permesinan juga menentukan alat cekam yang akan digunakan misalnya benda kerja non ferro dan bukan logam (plastik, kayu, dan lain-lain) tidak dapat dicekam dengan magnetic clamp. Hal ini disebabkan karena sifat material yang bukan logam ferro yang tidak menghasilkan gaya tarik menarik terhadap magnet. Pada proses permesinan menggunakan mesin milling kekuatan cekam akan sangat mempengaruhi hasil atau permukaan benda kerja akibat pemakanan (Anggoro, 2015). Pada proses pemotongan pelat alumunium untuk pembuatan komponen robotika menggunakan cnc milling membutuhkan alat bantu pencekaman benda kerja yang khusus. Hal ini disebabkan karena pemotongan sangat sulit dilakukan menggunakan ragum yang biasanya digunakan dalam proses milling. Alat cekam khusus ini dapat berupa fixture ataupun vacuum clamp. Dipilihnya alat bantu cekam vacuum clamp dikarenakan vacuum clamp dapat digunakan untuk memotong bentuk atau profil yang berbeda-beda, lain halnya jika menggunakan fixture yang biasanya hanya mampu untuk mengerjakan satu bentuk atau profil (biasanya untuk produk masal). Untuk dapat mencekam benda kerja dengan sempurna maka permukaan alat cekam dilapisi dengan matras karet yang berfungsi sebagai perapat. Alat cekam vacuum clamping mengandalkan tekanan hisap sebagai pemegang dari benda kerja yang diproses permesinan dimana pada umumnya tekanan vakum maksimal adalah - 1 Bar (-29,5 inchhg) sedangkan kemampuan dari motor vakum ditentukan dari daya dan kemampuan motor vakum yang biasanya berada di atas tekanan vakum maksimal. Penelitian ini dilakukan untuk melihat kerataan permukaan pelat yang dicekam menggunakan vacuum clamping rancangan dari penelitian sebelumnya dimana telah didapatkan hasil dari pengaruh tekanan hisap padavacuum clamping terhadap hasil dari proses milling menggunakan cutter end mill. Adapun tujuan dari penelitian ini untuk melihat pengaruh matras karet terhadap kerataan permukaan pelat yang dicekam menggunakan vacuum clamping. 2. PENCEKAMAN Proses pemesinan tidak dapat dilepaskan dari alat bantu jig dan fixture. Fixture adalah alat untuk menempatkan, mendukung dan memegang benda kerja untuk operasi pemesinan tetapi tidak membimbing alat pemotong (Dongre, 2014). Tujuan utamanya adalah menyediakan permukaan referensi. Fixture dibuat masingmasing menyesuaikan bagian atau bentuk tertentu spesimen (Gambar 1). Gambar 1. Fixture proses milling (Dongre, 2014) Keuntungan dari penggunaan alat bantu: 1. Produktivitas Jig dan fixture dapat meningkatkan produktivitas dengan menghilangkan waktu menandai dan memeriksa posisi. Waktu operasi juga berkurang karena peningkatan kecepatan, pemakanan dan kedalaman potong karena kekakuan menjepit yang tinggi. 2. Kualitas Jig dan fixture memfasilitasi produksi artikel dalam jumlah besar dengan tingkat akurasi yang tinggi, kualitas seragam dan pertukaran dengan biaya yang kompetitif. 3. Pengurangan Ketrampilan Dalam produksi tidak diperlukan operator yang memiliki ketrampilan tinggi. Pengurangan dari tenaga terampil produksi ini dapat membuat efek penghematan pengeluaran perusahaan. 4. Pengurangan Biaya Produksi yang lebih tinggi, penurunan scrap, perakitan mudah dan penghematan dalam hasil biaya tenaga kerja dalam pengurangan paling dalam biaya satuan. 29

3 Penggunaan fixture biasa dijumpai pada operasi pemesinan drilling, sawing, grinding, taping, welding, stamping,dan milling. Clamping pada operasi milling termasuk jenis fixture yaitu sebagai alat penahan atau pemegang benda kerja. Clamping menurut posisi benda kerja dapat dibedakan menjadi clamping perpendicular, parallel dan menggantung (Attila, 2013), seperti (Gambar 2). 2. Clamping akses cepat. Jenis clamping akses cepat seperti cam clamping (Gambar 3), pneumatic clamping dan hydraulic clamping. Gambar 3. Cam Clamping ( 2016) Gambar 2. Jenis clamping mesin milling (Attila, 2013) Benda kerja terpasang pada meja atau dengan alat pemegang tambahan. Jenis clamp pada gambar diatas sudah biasa dijumpai dalam pemesinan milling. Proses pemesinan milling diindustriakan sangat focus terhadap efisiensi waktu. Pertimbangan model clamping menjadi sangat penting karena pemilihan sistem clamping yang salah dapat memperlambat proses produksi. Mekanisme penahanan benda kerja juga terdapat beberapa macam. Clamping juga dapat dibedakan menjadi: 1. Clamping standar Jenis clamping standar seperti: cek amulir (milling dan drilling), chucks & collet (pada mesin bubut), clamp ulir. Kelebihan dari clamping standar adalah mudah untuk digunakan, ringkas, dan menggunakan system mekanis. Adapun kelemahannya proses penyetingan alat cekam yang lebih lama, sisi pemotongan yang berkurang akibat adanya sisi atau bagian benda kerja yang tercekam, dan pada proses permesinan tertentu sangat susah digunakan (misalnya pemotongan pelat menggunakan mesin milling). Pada pemesinan produk tertentu yang tidak banyak area pemegang material akan kesulitan dilakukan pemesinan milling. Teknologi clamping yang baru dikembangkan adalah menggunakan vacuum clamping. Keunggulan dari alat cekam ini adalah waktu penyetingan alat cekam relative lebih singkat, area cekam yang biasanya jauh lebih sedikit dibandingkan dengan clamping standar, dan mampu mengurangi getaran ataupun noise akibat proses permesinan. Kekurangan dari alat cekam ini adalah dibutuhkannya sumber daya tersendiri (diluar mesin) untuk proses pencekaman (Attila, 2013). 3. VACUUM CLAMPING Proses vacuum adalah proses penghisapan udara pada suatu ruang sehingga tekanan pada ruangan tersebut berada di bawah tekann atmosfer. Jika tekanan udara pada ruang vacuum telah berada di bawah tekanan atmosfer maka daya hisap pompa vacuum digunakan untuk menarik benda. Tekanan vakum maksimal yang dapat dihasilkan pada umumnya adalah -1 bar ( - 29,66 inchhg). Vacuum clamping adalah salah satu alat cekam akses cepat dimana alat bantu ini biasanya digunakan untuk memegang benda kerja dengan permukaan rata atau material tipis seperti pelat untuk kemudian diproses permesinan ataupun untuk proses pemindahan dari suatu tempat ke tempat lainnya ( 2014). Adapun spesifikasi ukuran dari vacuum clamping yang digunakan berdasarkan penelitian sebelumnya adalah 280mm x 180mm x 35mm (p x l x t) dengan area cekam 200mm x 150mm (p x l) berupa 30

4 lubang diameter 3mm dengan jarak antar lubang 5mm yang berfungsi sebagai tempat benda kerja dicekam (dengan alas matras karet) sedangkan untuk pompa vacuum menggunakan pompa rotary vane vacuum pump dengan daya 1/3 hp atau 0,25 kw. Untuk alas matras karet menggunakan matras karet yang banyak dijumpai di pasaran dengan ketebalan 1,7 mm dan 3,5 mm, dengan mekanikal properties yang dapat dilihat pada tabel 1 dan tabel 2. Untuk proses pemotongan pelat atau pengerjaan sampai tembus matras karet dikorbankan atau terpotong sedikit bagian permukaannya oleh pisau potong (cutter milling)(yanel, 2016). Tabel 1. Hasil Uji Alas karet 1,7 mm Gambar 5. vacuum clamping dengan matras karet Bagian Penahan Variabel tekanan hisap yang digunakan -24 InchHg. Hal ini dikarenakan kemampuan motor vakum untuk menghasilkan tekanan hisap maksimal selama proses pengerjaan -24 inchhg. Proses pengukuran menggunakan dial indicator yang dipasangkan pada alat ukur ketinggian pada meja kerataan (Gambar 6). JalurPerger akanalatpo Perapat Bagian Sisi Pelat Tabel 2. Hasil Uji Alas karet 3,5 mm Kekuatan dari vacuum clamping terletak pada pompa vacuum dan luasan area cekam yang digunakan, dimana: (Rochim, 1993) F = P.A....(1) F = gaya cekam P = Tekanan hisap A = Luasan area hisap (jumlah lubang x luas lubang hisap) Sedangkan untuk selisih hasil hitung dengan hasil eksperimen dapat diartikan sebagai efisiensi dari sistem cekam vacuum clamping(yanel, 2016). 4. METODE PENELITIAN Dalam penelitian pengukuran kerataan pelat pada alat cekam vacuum clamping dilakukan untuk melihat kerataan permukaan pelat yang dapat dicapai tekanan hisap vacuum clamping dengan variasi matras karet 1,7 mm dan 3,5 mm. Matras karet yang digunakan dipotong sesuai dengan bentuk lengan robot seperti (Gambar 5): (a) (b) Gambar 6. (a) Titik Pengukuran, (b) Metode Pengukuran Kerataan 5. HASIL PENGUKURAN KERATAAN PERMUKAAN Dari proses pengukuran kerataan permukaan pelat yang dicekam menggunakan alat cekam vacuum clamping maka hasil untuk matras karet 3,5 mm permukaan terendah -0,5 mm yang berada 31

5 pada titik B 5 dan tertinggi 0,4 mm yang berada pada titik C 2, sedangkan untuk matras karet 1,7 mm permukaan terendah - 0,21 mm ada di titik A 4 dan B 4 dan permukaan tertinggi 0,35 ada di titik C 1, C 3, dan E 1. Untuk hasil pengukuran pada seluruh titik dapat dilihat pada tabel 3: Tabel 3. Hasil pengukuran kerataan pelat aluminium yang dicekam padaa alat cekam vacuum clamping dengan lembaran karet 3,5 mm (atas) dan 1,7 mm (bawah) Posisi Pengukuran A B C Satuan (mm) Hasil pengukuran kerataan pelat (nilai penyimpa menggunakan vacuum clamping dengan tekana menggunakan lembaran karet 1,7 mm dan keti kerataan 55 mm Posisi Pengukuran A B C Satuan (mm) Keterangan: Hasil pengukuran kerataan pelat (ni yang dicekam menggunakan vacuum clamping de 24 Inch Hg menggunakan lembaran karet 3,5 mm meja kerataan 57 mm D E angan) yang dicekam an hisap -24 Inch Hg inggian dari meja D E ilai penyimpangan) engan tekanan hisap - dan ketinggian dari Adapun variasi posisi pengukuran merujuk pada Gambar 6 makaa didapatkan grafik permukaan seperti gambar 7: Gambar 7. (a). Grafik pengukuran kerataan pelat aluminium yang dicekam menggunakan vacuum clamping dengan tekanan hisap -24 Inch Hg menggunakan lembaran karet 3,5 mm,(b). Menggunakan lembaran karet 1,7 mm. Dari grafik di atas dapat digambarkan penyimpangan keratan pelat aluminium yang di cekam menggunakan alat cekam vacuum clamping memiliki kecendrungan melengkung ( -) pada posisi lebih dekat dengan lubang hisap dan mencembung (+) pada posisi tengah hingga menjauh dari lubang hisap, dengan nilai penyimpangan yang ada pada (Tabel 3). 6. KESIMPULAN Dari penelitian yang dilakukan dapat dilihat bahwa perbedaan ketinggian permukaan pelat yang dicekam menggunakan vacuum clamping untuk matras karet 3,5 mm adalah 0,9 mm sedangkan untuk matras karet 1,7 mm adalah 0,56 mm. Maka dari hasil penelitian pencekaman pelat menggunakan vacuum clamping dengan tekanan hisap -24 InchHg untuk pemotongan lengan robot matras karet 1,7 mm lebih baik untuk kerataan permukaan dibandingkan dengan matras karet 3,5 mm. DAFTAR PUSTAKA (a) (b) Anggoro, Dani. Analisa Proses Permesinan Sheet Metal pada PC-Based CNC Milling. (2015) UGM, Yogyakarta. Andreas Maier Fellbach. Vacuum clamping Technology, (2014). Attila, R., Michael, S., Szegh, I., 2013, Fixture and Setup Planning and Fixture Configuration System, Procedia CIRP 7, Csanady, Etele, Szabolcs Nemeth. Investigation of clamping on a cnc router. Trieskové a beztrieskové obrábanie dreva (2006) Dongre, S. D., Gulhane, U.D.., Harshal, C., dan Kuttarmare, 2014, Design and Finite Element Analysiss of JIGS and Fixtures for Manufacturing of Chassis Bracket, International Journal of 32

6 Research in Advent Technology, Vol.2, No.2, 1-3. Flip-Pod Vacuum Clamp Components, diakses tanggal 10 Agustus 2015, logy/flip-pod-vacuum-clampingsystem/flip-pod-vacuum-clampcomponents J. Hesselbach, H.-W. Hoffmeister, B.-C. Schuller, K. Loeis Development of an active clamping system for noise and vibration reduction. Institute of Machine Tools and Production Technology (IWF), Technische Universita t Braunschweig, Langer Kamp 19b, Braunschweig, Germany. Norelem Cam clamping, diakses 14 Maret 2016, dari: orelem/product html Rochim, Taufiq. Teori dan teknologi Proses Permesinan. (1993). Jakarta Vacuum clamping System for the Flexible Handling of Different Workpieces, diakses 10 Agustus 2015, 721/ Yanuar, Hari, Akhmad Syarief, Ach. Kusairi. Pengaruh variasi kecepatan potong dan kedalaman pemakanan terhadap kekasaran permukaan dengan berbagai media pendingin pada proses frais konvensional. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unlam, (2014) Vol. 03 No.1 pp Yanel, Karnova. Analisis Pengaruh Perubahan Parameter Pada Vacuum clamping Untuk Pengerjaan Pelat Alumunium Menggunakan Mesin Mini Pc-Based Cnc Milling. (2016) UGM, Yogyakarta. Yanel, Karnova, Rachmat Sriwijaya, Herianto. Pengaruh Tekanan Hisap Vacuum clamping Terhadap Hasil Proses Milling pada Pelat Aluminium. Prosiding Seminar Nasional Rekayasa dan Desain ITENAS, (2015) ISBN