MODIFIKASI BAGIAN MEKANIK MESIN BUBUT TIPE AL-PINE 350 DENGAN SISTEM OTOMATIS BERBASIS CNC Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir-BATAN email : ptrkn@batan.go.id ABSTRAK MODIFIKASI BAGIAN MEKANIK MESIN BUBUT TIPE AL-PINE 350. DENGAN SISTEM OTOMATIS BERBASIS CNC. Mesin bubut tipe Al-PINE 350 merupakan mesin bubut konvensional sehingga perlu modifikasi. Modifikasi mesin bubut ini bertujuan untuk meningkatkan kinerja dan mempermudah pengoperasian. Modifikasi sisi mekanik dilakukan terhadap pengatur posisi benda kerja dengan sistem otomatis berbasis Computer Numeric Controller (CNC) sehingga mampu menghasilkan benda kerja sesuai desain. Dari hasil modifikasi diperoleh bahwa mesin bubut tipe AL-PINE 350 dapat digunakan untuk membuat benda kerja secara presisi dengan sistem otomatis berbasis CNC. Kata kunci : Modifikasi, Mesin bubut, CNC ABSTRACT MECHANICAL PART MODIFICATION OF AL-PINE 350 TYPE LATHE MACHINE WITH AUTOMATIC SYSTEM BASED ON CNC. Al-type lathes PINE 350 are conventional lathe so it needs modification. Lathe modification aims to improve performance and simplify operation. Modifications made to the mechanical side of the regulatory position of the workpiece with an automated system based on computer numerical controller (CNC) so as to produce the workpiece according to the design. Modification of the lathe type that Al-Pin 350 can be used to make precise workpieces with an automated system based CNC Key words: Modification, Lathes, CNC PENDAHULUAN M esin bubut tipe ALPINE 350 model 350 x 1500 buatan Italia tahun 1987, merupakan salah satu fasilitas yang dimiliki oleh Subbidang Elektromekanik BOFa [1]. Mesin Bubut ini digunakan untuk pembuatan komponen-komponen untuk penunjang kegiatan penelitian. Untuk mengembangkan unjuk kerja mesin bubut tersebut, maka dilakukan modifikasi mesin bubut dengan menambahkan sistem pengoperasian otomatis berbasis CNC (Computer Numeric Controller). Sehingga mesin bubut hasil modifikasi mempunyai dua sistem pengoperasian yaitu manual dan otomatis. Modifikasi yang dilakukan pada mesin bubut terdiri dari tiga bagian, yaitu bagian mekanik, bagian kelistrikan dan bagian instrumentasi. Modifikasi sisi mekanik meliputi pembuatan dan pemasangan support dua buah motor servo, pemasangan empat buah limits switch, pemasangan proximity, pemasangan ball screw serta pemasangan dan pembuatan support ball screw. Pemakaian ball screw sebagai transmisi penggerak eretan lintang dan eretan bertujuan untuk meningkatkan kepresisian mesin. Dengan pemakaian ball screw akan menghilangkan adanya backlash yang timbul akibat pemakaian ulir trapesium. Sebagai penggerak pengganti tenaga manual digunakan dua buah motor servo untuk menggerakkan eretan lintang dan eretan. Penghubung antara motor servo dengan ball screw menggunakan kopling fleksibel, dimana kopling ini dapat mereduksi ketidak sentrisan antara poros motor dengan poros ball screw. Ball screw yang digunakan bertipe Hiwin Rolled Ball Screw R25-5T3-FSI-2150-2282-0,05-SW [2] sedangkan motor servo yang digunakan bertipe SE11D 1,1 kw dan SE06M 0,6 kw [3]. Dengan termodifikasinya mesin bubut tipe AL-PINE 350, diharapkan mampu mengerjakan benda kerja dengan tingkat kepresisian yang tinggi dapat dilakukan. Pengubahan sistem pengoperasian dari manual ke CNC atau sebaliknya dapat dilakukan dengan mudah. Buku II hal. 382
DISKRIPSI DESAIN Modifikasi mekanik bertujuan untuk menghasilkan suatu produk yang bermanfaat dan memenuhi kebutuhan serta pembuatannya cukup aman, handal, ekonomis dan praktis. Demikian juga hal yang diperhatikan dalam modifikasi mesin bubut tipe Al-Pin 350 yaitu agar mempermudah dalam pembuatan komponen. Langkah pertama yang harus dilakukan dalam memodifikasi mesin bubut pada bagian mekanik adalah pembuatan desain bagian mekanik yang akan ditambahkan. Desain support motor servo eretan lintang Desain support motor servo eretan Support motor servo eretan bermaterial Carbon Steel pipa berdiameter 120 mm dengan tebal 5 mm dan Carbon Steel Plat tebal 5 mm, disajikan pada Gambar 2. Direncanakan support ini terpasang pada ujung kanan mesin bubut. Gambar 1. Desain support motor servo eretan lintang Support motor servo eretan lintang direncanakan dibuat dengan menggunakan Carbon Steel Equal-Leg Angles 50 x 5 (besi L ) dan Carbon Steel Plat tebal 5 mm, gambar desain disajikan pada Gambar 1. Support ini akan dipasang pada bagian belakang eretan lintang. Gambar 2. Desain support motor servo eretan Desain support ball screw Support ball screw bermaterial Carbon Steel Plat tebal 5 mm, terlihat pada Gambar 3. Direncanakan support ini terpasang pada eretan mesin bubut. Pengujian kekuatan mekanik pada desain support ini telah di lakukan dan dari hasil pengujian support ini aman untuk digunakan [4]. Gambar 3. Desain support ball screw Buku II hal. 383
Desain pemasangan support ball screw Pemasangan support ball screw diletakkan pada eretan disajikan pada Gambar 4, dimana pada pemasangan ini sangat memperhatikan kerataan level ball screw TATA KERJA Pembuatan desain bagian-bagian mekanik Pembuatan gambar desain bagian-bagian mekanik dilakukan dengan menggunakan software CATIA versi 5 release 19. Gambar desain dibuat dengan mengacu dimensi pada mesin bubut sehingga tidak menemui kendala ketika desain tersebut diaplikasikan pada mesin bubut. Gambar 4. Desain pemasangan support ball screw HASIL DAN PEMBAHASAN Dalam mendesain atau modifikasi mesin bubut tipe AL-PINE 350 perlu memperhatikan faktor keselamatan dan kenyamanan, dalam pemasangan motor servo sebagai penggerak eretan lintang dan eretan kesentrisan antara poros sangat menjadi perhatian. Motor servo dan support- nya pada eretan lintang disajikan pada Gambar 5 dan 6. Penghubung antara poros motor dan ball screw sebagai transmisi menggunakan kopling fleksibel yang bermaterial aluminium alloy. Kopling ini berfungsi untuk mereduksi ketidaksentrisan antara dua buah poros. Pabrikasi bagian-bagian mekanik Pabrikasi dilakukan di bengkel elektromekanik-bofa PTRKN dengan menggunakan fasilitas-fasilitas yang telah tersedia. Fasilitas tersebut meliputi las listrik, mesin bor, mesin milling, gerinda, dan peralatan kerja bangku lainnya. Pemasangan bagian-bagian mekanik Hal yang harus diperhatikan dalam kegiatan pemasangan bagian mekanik adalah kesentrisan antara poros-poros yang akan dihubungkan. Khusus untuk pemasangan ball screw selain memperhatikan kesentrisan kerataan level juga harus diperhatikan. Pengujian pengoperasian mesin bubut Setelah seluruh bagian mekanik terpasang dengan baik, bagian kelistrikan telah diinstal dan pemrograman CNC dengan software Turbotek selesai dilakukan selanjutnya pengujian pengoperasian mesin bubut berbasis CNC dapat dilakukan Gambar 5. Motor servo dan support-nya pada eretan lintang Gambar 6. Motor servo dan support-nya pada eretan Buku II hal. 384
Pemasangan ball screw pada eretan ditunjukkan seperti pada Gambar 7 perlu memperhatikan kerataan level untuk menghindari kemacetan dan kerusakan pada ball screw ketika pengoperasian mesin dilakukan geseran pada kedua eretan tersebut. Pemasangan limits switch seperti yang disajikan pada Gambar 9. Gambar 7. Pemasangan ball screw pada eretan Tujuan penggunaan ball screw adalah untuk meningkatkan kepresisian mesin karena ball screw tidak menimbulkan adanya backlash yang sering muncul akibat pemakaian ulir trapesium. Backlash timbul pada ulir trapesium dikarenakan oleh konstruksi ulir tersebut sehingga hal ini menurunkan tingkat kepresisian mesin. Sedangkan pada konstruksi ball screw, dapat menghilangkan backlash sehingga mesin menjadi presisi. Perbedaan konstruksi antara ulir trapesium dan ball screw dapat disajikan pada Gambar 8. Gambar 9. Pemasangan limits switch Untuk menentukan posisi (0,0) pada kedua eretan digunakan proximity yang terpasang pada eretan. Proximity tersebut akan memberikan sinyal elektrik yang selanjutnya diproses oleh komponen-komponen instrumentasi dan ditampilkan pada layar sentuh sebagai kendali pengoperasi mesin berbasis CNC. Pemasangan promximity pada eretan disajikan pada Gambar 10. Gambar 8. Perbedaan ulir trapesium dengan ball screw Limits switch berfungsi untuk membatasi pergeseran pada eretan lintang dan eretan. Pergeseran yang terjadi pada eretan-eretan mesin bubut kearah 2 dimensi yaitu arah X positif dan negatif untuk eretan serta arah Y positif dan negatif untuk eretan lintang. Sehingga diperlukan 4 buah limits switch untuk membatasi Gambar 10. Pemasangan Proximity Setelah bagian mekanik, elektrik dan instrumentasi terinstal pada mesin bubut maka pengujian pengoperasian dapat dilakukan. Hal yang harus diperhatikan dalam pengoperasian mesin menggunakan sistem CNC adalah memastikan posisi mesin dalam mode pengoperasian berbasis CNC dengan menarik engkol eretan. Dengan menarik engkol eretan maka eretan terlepas dari transmisi ulir trapesium sehingga pergeseran eretan menggunakan transmisi ball screw dengan penggerak motor servo. Software Turbotek merupakan software pemrograman CNC yang digunakan untuk mengontrol pengoperasian mesin, melalui software ini dapat diinputkan G-Code yang merupakan code-code untuk mengoperasikan mesin bubut berbasis CNC. G-Code ini dapat diinputkan secara manual ke layar sentuh atau diperoleh dengan mengkonversi dari gambar desain 3-dimensi dari software CATIA atau Auto Cad. Mesin bubut dengan pengoperasian berbasis CNC disajikan pada Gambar 11. Buku II hal. 385
Gambar 11. Mesin bubut Uji fungsi Uji fungsi dilakukan dengan mengoperasikan mesin bubut secara otomatis berbasis CNC untuk membuat benda kerja seperti ulir, perataan permukaan benda kerja silinder, dan permukaan konis. Dalam pembuatan benda kerja tersebut ternyata mesin bubut mampu memperoleh dimensi benda kerja sesuai dengan desain yang dipersyaratkan yang dikerjakan secara otomatis berbasis CNC. KESIMPULAN Setelah dilakukan modifikasi maka mesin bubut dapat dioperasikan secara otomatis untuk membuat benda kerja berbasis CNC. UCAPAN TERIMAKASIH Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada Dedy Haryanto A.Md, Ir. Riswan Djambiar, Ir. Kussigit Santosa, M. T, Agus Nur Rachman A. Md, Edy Sumarno yang telah membantu dalam kegiatan modifikasi mesin bubut dibidang instrumentasi sehingga kegiatan tersebut dapat berlangsung sesuai dengan yang direncanakan. DAFTAR PUSTAKA. 1. ANSALDO, Equipment Instruction Manuals, Engineering and Safety Laboratory-Batan, June 4, 1985. 2. HIWIN, Ballscrews Technical Information, HIWIN TECHNOLOGIES CORP., Taiwan, 2007 3. MECAPION User Manual (APDS-VS Standard Series) Ver 3.6, MECAPION, 2007 4. DEDY HARYANTO, Pengujian Kekuatan Mekanik Desain Support Ball Screw Pada Otomatisasi Mesin Bubut, belum dipublikasikan.... Buku II hal. 386