Sistem Spindle Utama Mesin CNC dengan PC Base Mach 3
Transcript of Sistem Spindle Utama Mesin CNC dengan PC Base Mach 3
i
Sistem Spindle Utama Mesin CNC
dengan PC Base Mach 3
Oleh:
Rudi Kristianto
NIM: 612012805
Tugas Akhir
Untuk melengkapi syarat-syarat memperoleh
Ijasah Sarjana Teknik Elektro
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
ii
Sistem Spindle Utama Mesin CNC
dengan PC Base Mach 3
Oleh:
Rudi Kristianto
NIM: 612012805
Skripsiini telah diterima dan disahkan
Sebagai salah satu persyaratan guna mencapai
SARJANA TEKNIK ELEKTRO
dalam
Program Studi Teknik Elektro
FAKULTAS TEKNIK ELEKTRONIKA DAN KOMPUTER
UNIVERSITAS KRISTEN SATYA WACANA
SALATIGA
Disahkan Oleh:
Pembimbing I Pembimbing II
Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng
Tanggal : ………………………….
Ir. F. Dalu Setiaji, M. T.
Tanggal :…………………
iii
INTISARI
Mesin CNC Aciera F5 adalah mesin CNC milling, mesin ini mengalami
kerusakan pada sistem kendali dan penggeraknya. Sistem penggerak yang mengalami
kerusakan meliputi sistem penggerak sumbu dan sistem spindel. Mekanik unit mesin ini
masih memenuhi syarat untuk digunakan sehingga mesin ini sangat memungkinkan
untuk diperbaiki. Sistem kendali yang digunakan untuk memperbaiki mesin ini yaitu
sistem kendali dengan berbasis komputer personal menggunakan software Mach3.
Sistem kendali berbasis komputer personal ini mempunyai kelebihan mudah ditemukan
dipasaran dengan harga yang terjangkau. Software Mach3 memiliki kelebihan yaitu
program G-Code dapat dibuat berdasarkan gambar desain yang dimasukkan ke software
Mach3 yang selanjutnya diubah menjadi program G-Code. Komunikasi yang terjadi
antara personal komputer dengan sistem penggerak sumbu dan spindel menggunakan
parallel port yang dipisahkan oleh rangkaian breakout board sebagai pengamannya.
Sistem penggerak yang meliputi motor spindel, inverter, motor penggerak sumbu dan
driver merupakan komponen yang diganti dengan komponen baru. Motor spindel
diganti dengan motor induksi yang mempunyai putaran motor dan daya motor yang
lebih rendah dari motor induksi yang digunakan terdahulu. Software Mach3 akan
mengeluarkan signal perintah yang kemudian masuk ke breakout board untuk diolah
menjadi signal keluaran pulsa dan signal masukan ke inverter untuk mengatur putaran
motor. Motor akan berputar sesuai dengan program yang dijalankan software Mach3,
sehingga mesin CNC akan membuat profil benda kerja sesuai dengan gambar kerja.
iv
ABSTRACT
Aciera F5 is a CNC milling machine, this machine suffered damage on the
control and actuator systems. The actuator system’s damages include axis actuator and
spindle systems. The mechanical parts on this machine still qualified to be used, so this
machine has high possibility to be repaired. Control system that is used to repair this
machine is a personal computer-based control system using Mach3 software. This
personal computer-based control system is easily found in the market with reasonable
price. The advantage using Mach3 software is it can convert picture with specific
format to be G-code command. Communication from computer to actuator drivers is
using parallel port and breakout board as a safety circuit. The replaced actuator system
includes spindle motor, inverter, axis actuators, and axis actuator drivers. The spindle
motor is using induction motor that have lower motor rotation and motor power than
the previous motor. Stepper motors are used to replace the DC servo motor as the axis
actuators in order to make it more easily synchronized with Mach3 software. Mach3
software transmits command signals which are then transferred into the breakout board
to be processed to be input signals for inverter and actuator drivers to .control the
motor rotation. Motors will work according to the programs that executed by Mach3
software, so the CNC machine will make the workpiece accordance with the drawings.
v
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala berkat dan bimbingan-Nya
sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai syarat kelulusan dari Fakultas Teknik
Elektronika dan Komputer, Program Studi Teknik Elektro Universitas Kristen Satya
Wacana.
Semua usaha yang lakukan tentu tidak akan berarti tanpa bantuan, dorongan,
serta bimbingan dari berbagai pihak. dalam kesempatan ini ingin mengucapkan
terimakasih sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak dan Ibu yang telah memberikan dukungan moril dan motivasi
serta kasih saying kepada kami .
2. Anak dan Istri tercinta yang telah memberikan dorongan serta motivasi
tanpa henti kepada kami .
3. Bapak Dr. Iwan Setiawan, M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik
Elektronika dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana yang telah
memberikan kesempatan kepada untuk menyelesaikan skripsi.
4. Bapak Gunawan Dewantoro, M.Sc.Eng., selaku pembimbing I yang telah
bersedia memberikan pengarahan dan bimbingan selama melaksanakan tugas akhir.
5. Bapak Ir. F. Dalu Setiaji, M. T. selaku pembimbing II yang telah
bersedia memberikan pengarahan dan bimbingan selama melaksanakan tugas akhir.
6. Romo T. Agus Sriyono SJ, M.A, M.Hum. yang telah memberikan
bantuan berupa dana selama belajar di Universitas Kristen Satya Wacana
7. Bapak Y.V. Yudha Samodra HM, ST.,M.Eng. yang telah memberikan
kesempatan kepada untuk belajar di Universitas Kristen Satya Wacana
8. Rekan-rekan instruktur Program Studi Teknik Mekatronika Politeknik
ATMI Surakarta yang telah memberikan dorongan kepada kami.
vi
Banyak pihak yang mungkin tidak disebutkan disini karena keterbatasan ruang,
untuk itu mohon maaf sebesar-besarnya.
Akhir kata, menyadari bahwa masih terdapat kekurangan dalam skripsi ini, oleh
sebab itu kritik dan saran yang membangun dari pembaca sangat diharapkan. Semoga
an skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Salatiga, 22 September 2015
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... I
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. II
INTISARI ............................................................................................................ III
ABSTRACT ......................................................................................................... IV
KATA PENGANTAR .......................................................................................... V
DAFTAR ISI ...................................................................................................... VII
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... IX
DAFTAR TABEL ................................................................................................ XI
BAB I ...................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
LATAR BELAKANG ........................................................................................... 1
1.1 RUMUSAN MASALAH ................................................................................... 4
1.2 BATASAN MASALAH .................................................................................... 4
1.3 TUJUAN ........................................................................................................ 7
1.4 METODE PENGERJAAN ................................................................................. 7
BAB II .................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
DASAR TEORI .................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.1 RUMUS PERHITUNGAN POWER MESIN DAN POWER MOTOR ............. ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.
2.2 BREAKOUT BOARD ................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.3 MOTOR INDUKSI 3 FASA ...................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.4 INVERTER .............................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.5 SOFTWARE MACH3 ................................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.6 KOMPONEN ARUS KUAT ...................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
2.7 FUSE .................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
viii
2.8 POWER SUPPLY UNIT ............................ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
BAB III .................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
PERANCANGAN SISTEM................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.1 SISTEM SECARA KESELURUHAN .......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.2 SISTEM HARDWARE .............................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
3.3 SISTEM SOFTWARE MACH3 ................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
BAB IV .................................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
PENGUJIAN DAN ANALISIS ........... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
4.1 PENGUJIAN ........................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
4.1 ANALISA .............................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
BAB V .................................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
PENUTUP ............................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
5.1 KENDALA DAN PENYELESAIAN ............ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
5.2 KEMUNGKINAN PENGEMBANGAN ........ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
5.3 KESIMPULAN ....................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
5.4 KEUNGGULAN DAN KELEMAHAN ......... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
DAFTAR PUSTAKA ........................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
LAMPIRAN .......................................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
ix
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 1.1 MESIN F5 , ACIERA ................................. ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
GAMBAR 1.2 BAGIAN MAIN SPINDLE ........................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
GAMBAR 2.1 BREAKOUT BOARD MESIN ACIERA F5 ........................................................... 18
GAMBAR 2.2 MOTOR INDUKSI ........................................................................................... 18
GAMBAR 2.3 INVERTER TOSHIBA ...................................................................................... 19
GAMBAR 2.4 TAMPILAN MACH 3 ....................................................................................... 20
GAMBAR 2.5 CARA PEMBACAAN G-CODE ......................................................................... 21
GAMBAR 2.6 ELCB 25A ..................................................................................................... 25
GAMBAR 2.7 MCB ............................................................................................................. 26
GAMBAR 2.8 S-N11 KONTAKTOR ...................................................................................... 26
GAMBAR 2.9 THERMAL OVERLOAD RELAY ....................................................................... 27
GAMBAR 2.10 RELAY 24V ................................................................................................ 28
GAMBAR 2.11 FUSE DILENGKAPI DENGAN HOLDER FUSE .................................................. 30
GAMBAR 2.12 POWER SUPPLY 24V ................................................................................... 31
GAMBAR 2.13 FLOW CHART SISTEM MESIN ACIERA F5 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
GAMBAR 3.1 MOTOR INDUKSI 3 FASA ............................................................................... 34
GAMBAR 3.2 INVERTER VF-S15 – 4037PL-W ..................................................................... 35
GAMBAR 3.3 RANGKAIAN OPTOCOUPLER UNTUK INVERTER ............................................. 36
GAMBAR 3.4 BREAKOUT BOARD ....................................................................................... 38
GAMBAR 3.5 TAMPILAN INTERFACE MACH3 ..................................................................... 39
GAMBAR 3.6 FILE INSTALLER MACH3 ............................................................................... 39
GAMBAR 3.7 TAMPILAN AWAL INSTALLER MACH 3 ........................................................... 40
GAMBAR 3.8 LICENCE AGREEMENT .................................................................................. 40
GAMBAR 3.9 LETAK FOLDER PENYIMPANAN HASIL INSTALASI ......................................... 41
GAMBAR 3.10 FITUR-FITUR MACH3 YANG DIINSTAL ......................................................... 41
GAMBAR 3.1PROFIL MACH3 YANG DAPAT DIPILIH ............................................................ 42
GAMBAR 3.11 TAMPILAN KONFIRMASI INSTALASI MACH 3 ................................................ 42
GAMBAR 3.12 INSTALASI DRIVER PARALLEL PORT ........................................................... 43
GAMBAR 3.13 PEMBERITAHUAN INSTALASI TELAH SELESAI ............................................. 43
x
GAMBAR 3.14 LOAD SCREEN MACH3 ................................................................................ 44
GAMBAR 3.15 FILE SCREEN THEME ................................................................................... 44
GAMBAR 3.16 BUKA FILE SCREEN ..................................................................................... 45
GAMBAR 3.17 HASIL DARI LOAD SCREEN .......................................................................... 45
GAMBAR 3.18 KONFIGURASI PORTS DAN PINS ................................................................... 46
GAMBAR 3.19 TAB KONFIGURASI MOTOR OUTPUT ............................................................ 47
GAMBAR 3.20 KONFIGURASI STEP DAN PIN MOTOR OUTPUT ............................................. 47
GAMBAR 3.21 KONFIGURASI INPUT SIGNALS .................................................................... 47
GAMBAR 3.22 KONFIGURASI SPINDEL SETUP .................................................................... 48
GAMBAR 3.23 SETTING RASIO PULLEY.............................................................................. 48
GAMBAR 3.24 KONFIRMASI PERUBAHAN SETTING ............................................................ 49
GAMBAR 4.1 PERINTAH SPINDLE SEARAH ATAU BERLAWANAN ARAH JARUM JAM ............ 51
GAMBAR 4.2 STRUKTUR PROGRAM .................................................................................. 51
GAMBAR 4.3 RPM METER .................................................................................................. 54
xi
DAFTAR TABEL
TABEL 1.1 KEADAAN MESIN YANG DIPERBAIKI ............................................................... 6
TABEL 1.2 SPESIFIKASI KOMPUTER ................................................................................... 7
TABEL 2.1 PENJELASAN G-CODE ............................... ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
TABEL 3.1 SPESIFIKASI INVERTER VF-S15 – 4037PL-W ........... ERROR! BOOKMARK NOT
DEFINED.
TABEL 3.2 PARAMETER SETTING INVERTER .................................................................... 37
TABEL 4.1 KONFIGURASI PIN PARALLEL PORT YANG DIGUNAKAN ................................. 52
TABEL 4.2 HASIL PENGUJIAN OUTPUT TEGANGAN PARALLEL PORT ............................... 53
TABEL 4.3 HASIL PENGUJIAN OUTPUT FREKUENSI UNTUK MOTOR SPINDEL ................... 53
TABEL 4.4 HASIL PENGUJIAN KECEPATAN PUTAR MOTOR INDUKSI DAN PUTARAN
HORISONTAL SPINDEL YANG DIDAPAT ..................................................................... 55
TABEL 4.5 HASIL PENGUJIAN KECEPATAN PUTAR MOTOR INDUKSI DAN PUTARAN
VERTICAL SPINDEL YANG DIDAPAT ......................................................................... 55
TABEL 4.6 HASIL PENGUJIAN POMPA OLI ........................................................................ 57
TABEL 4.7 JENIS MATERIAL YANG DAPAT DIKERJAKAN OLEH MESIN CNC ACIERA F5 . 60
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini kebutuhan akan tenaga ahli dalam hal pengoperasian, perawatan dan
perbaikan serta retrofiting terutama mesin CNC masih belum banyak terpenuhi,
sedangkan di Indonesia, kebutuhan akan tenaga ahli dalam hal tersebut semakin
meningkat tiap tahunnya. Hal ini menuntut lembaga pendidikan untuk
menghasilkan lulusan-lulusan baru dengan kualitas dan kuantitas yang dapat
memenuhi permintaan industri. Seiring dengan peningkatan tersebut, dibutuhkan
pula penambahan kuantitas mesin untuk sarana pendidikan.
Pengadaan sarana dan prasarana untuk memenuhi kebutuhan praktek maupun
kebutuhan produksi tentu membutuhkan biaya yang tidak sedikit. Oleh sebab itu,
banyak pelaku usaha maupun lembaga pendidikan yang memilih untuk mencari
alternatif lain untuk memenuhi kebutuhan mesin produksinya. Salah satu alternatif
yang banyak diminati adalah me-retrofit mesin CNC yang memiliki kontrol yang
rusak atau tidak dapat berfungsi mengganti dengan sistem kontrol yang lebih baru
dan menghidupkan mesin tersebut supaya dapat dipergunakan kembali.
Studi kasus yang dilaksanakan di Politeknik ATMI Surakarta menunjukan
bahwa biaya yang diperlukan untuk perbaikan mesin lama, tidak mencapai
seperempat biaya yang dibutuhkan untuk mengadakan sebuah mesin baru.
Politeknik ATMI surakarta memiliki mesin CNC yang rusak secara sistem dan
elektronik , tetapi dalam sistem mekaniknya masih bagus. Dalam hal ini kami akan
melakukan retrofiting mesin Aciera F5 CNC 3000 untuk bagian main spindle serta
mengganti controller dengan control baru yang berbasis PC dengan menggunakan
software Mach3. Biaya yang dikeluarkan tidak begitu banyak jika dibandingkan
dengan membeli mesin baru, dengan cara mengganti motor untuk main spindle dan
controller- nya serta untuk komputer sebagai sistem controller-nya.
2
Gambar 1.1 Mesin F5 , Aciera
Salah satu rancangan main spindle yang akan dilakukan adalah mengganti motor
yang lama dengan motor type yang baru dengan motor induksi 3 phase serta
dengan pengendali putaran menggunakan fungsi inverter. Controller juga akan kita
ganti dengan controller berbasis PC menggunakan software Mach3, hal ini
disebabkan biaya dari controller tersebut murah dengan kapasitas serta kemampuan
yang tidak kalah dengan controller mesin industri pada umumnya, Mesin Milling
CNC merupakan suatu mesin yang dimana fungsi utamanya meliputi main spindle
serta axis atau penggerak lainnya , serta yang tidak kalah utama yaitu system
control-nya.
3
Gambar 1.2 bagian main spindle
Mesin CNC Politeknik ATMI Surakarta yang mengalami kerusakan secara
sistem dan elektronika , tetapi secara fungsi mekanik masih bagus. Baik secara
pengoperasian, perawatan dan perbaikan mesin CNC belum banyak dilakukan.
Khususnya di politeknik ATMI surakarta. Kondisi tersebut menuntut lembaga
pendidikan untuk menghasilkan lulusan baru dengan kualitas dan kuantitas yang
dapat memenuhi permintaan industri. Sehingga lembaga pendidikan perlu untuk
menambahkan kuantitas mesin CNC untuk sarana belajar mengajar seiring dengan
peningkatan tersebut.
Pengadaan sarana dan prasarana untuk memenuhi kebutuhan praktek maupun
kebutuhan produksi membutuhkan biaya cukup besar. Oleh sebab itu,
politeknikATMI surakarta memilih untuk mencari alternatif lain untuk memenuhi
kebutuhan mesin cnc milling sebagai sarana proses pembelajaran mahasiswa. Salah
satu alternatif yang banyak diminati adalah memperbaiki mesin dengan sistem
mekanik yang masih bagus tetapi sistem yang lama dan rusak diganti dengan
teknologi yang lebih baru serta memadai.
Studi kasus yang dilaksanakan di Politeknik ATMI Surakarta bahwa biaya
yang diperlukan untuk perbaikan mesin lama, tidak lebih mahal dari biaya yang
dibutuhkan untuk mengadakan sebuah mesin baru. Biaya yang dikeluarkan untuk
memperbaiki mesin lama, rata-rata hanya untuk mengganti motor dan driver-nya,
komputer sebagai pengendali utamanya serta biaya jasa perbaikan mesin tersebut.
4
Mesin CNC Aciera F5 merupakan mesin milling CNC yang mengalami
kerusakan pada sistem kendali dan sistem penggeraknya. Sistem kendali
sebelumnya menggunakan Siemens Sinumerik FMNC NCU570.2. Sistem
penggerak yang meliputi motor servo DC dan motor spindel mengalami kerusakan
sehingga mesin tidak dapat digunakan untuk pembelajaran.
Bagian mekanik unit mesin Aciera F5 tersebut masih memenuhi syarat untuk
digunakan karena konstruksi mesin masih bagus walau usia mesin sudah tua.
Berdasarkan alasan ini, mesin CNC Aciera F5 tersebut sangat memungkinkan
untuk dilakukan tindakan perbaikan.
1.2 Rumusan Masalah
Berikut rumusan-rumusan masalah yang ada :
1.2.1 Kurangnya kuantitas mesin CNC untuk mendukung pertumbuhan tenaga-tenaga
ahli dalam hal pengoperasian, perawatan dan perbaikan mesin CNC
1.2.2 Pengadaan mesin CNC baru lebih mahal daripada memperbaiki mesin CNC yang
rusak
1.3 Batasan Masalah
Dalam proses pembuatan skripsi ini diperlukan adanya batasan-batasan
masalah, supaya konsep yang diberikan sesuai dengan kebutuhan dan tetap fokus
dalam satu permasalahan. Berikut batasan-batasan yang berikan :
1.3.1 Pembahasan hanya menjelaskan mengenai bagian spindle utama pada mesin aciera
F5
1.3.2 Mengganti bagian dudukan mekanik pada motor spindlenya
1.3.3 Pengendali mesin milling CNC yang dipakai berupa pengendali berbasis komputer
personal dengan software Mach3.
1.3.4 Pergerakan yang dapat dilakukan oleh mesin dengan pengendali pada spindle
utama diganti dengan motor induksi 3 phase serta inverter sebagai variable speed
drivenya
5
1.3.5 Keadaan mesin yang akan diperbaiki yaitu :
Kompone
n mesin Nama Tipe Spesifikasi
Motor
sumbu
Motor
Servo
DC
FDE
T4C4
B
R050
5
Torsi motor 8 Nm
Arus
maksimal 125 A
Arus
nominal 12,8 A
Kecepatan
putar motor
maksimal
2700
rpm
Driver
motor
sumbu
Heldt+R
ossi
17750
/175
Kendali
CNC
Sinumeri
k
FMN
C
NCU
570.2
Pelumasa
n
Bijur
Delimon
D299
0
Volume Oli
per siklus
2,5-5
cm3
Waktu
siklus
30meni
t
Kapasitas
tangki 1 liter
Motor
induksi 1 fasa
Tegangan
input
115-
230V
Frekuensi
input
50/60
Hz
6
Daya motor 3 Watt
Hidrolik Maagtec
hnic
Tekanan 80 bar
Motor
induksi 3 fasa
Tegangan
input 380V
Putaran
motor
maksimum
2800
rpm
Cos φ motor 0,77
Arus
nominal
motor
0,73A
Daya motor 0,25
kW
Tabel 1.1 Keadaan Mesin yang Diperbaiki
7
1.3.6 Mesin milling CNC yang diperbaiki untuk spindle horizontal 2000rpm dan pada
spinlde vertical 1500rpm
1.3.7 Komunikasi dari komputer ke mesin menggunakan USB.
1.3.8 Spesifikasi komputer yang digunakan :
Operating System Windows XP 32bit
CPU 1 GHz
Memori 512 MB
VGA 32MB RAM
Tabel 1.2 Spesifikasi Komputer
1.4 Tujuan
Tujuan dalam pembuatan Skripsiini adalah:
1.4.1 Rebuilding / retrofit mesin lama dengan pengendali baru berbasis komputer
personal untuk menghemat biaya dibanding dengan pembelian mesin CNC baru.
1.4.2 Menambah jumlah mesin CNC yang bisa digunakan mahasiswa untuk praktek atau
produksi.
1.4.3 Menambah pengalaman dalam hal perbaikan mesin CNC.
1.5 Metode Pengerjaan
Pada bab ini akan dijelaskan beberapa metode dalam pengerjaan
skripsidengan judul “Sistem Spindle Utama Mesin CNC dengan PC Base Mach 3”.
Berikut adalah metode yang gunakan untuk menyelesaikan tugas akhir.
1.5.1 Perencanaan Kerja
Dalam metode perencanaan kerja ini terdapat beberapa tahapan yang
dilaksanakan sebagai berikut.
1.5.1.1 Tahap Pencarian Data
Tahap pencarian data ini bertujuan untuk mengumpulkan data dan informasi
mengenai kondisi awal mesin dan kemungkinan komponen yang akan dipilih.
8
Mesin Aciera F5 yang menjadi obyek penelitian dalam skripsiini sudah
pernah mengalami perbaikan. Mesin tersebut diperbaiki karena adanya kerusakan
pada sistem kendali dan tidak berfungsinya encoder yang digunakan sebagai
feedback untuk mengetahui kerja dari motor sumbu dan spindel.
PT CNC Indonesia telah melakukan perbaikan yang pertama dengan
mengganti pengendali utamanya menjadi CNC Control Type LNC controller yang
dilaksanakan pada tahun 2007. Perusahaan tersebut melakukan commissioning dan
PT CNC Indonesia tidak berhasil dalam retrofit tersebut.
Dalam skripsiyang berjudul “Sistem Spindle Utama Mesin CNC dengan PC
Base Mach 3” ini, perbaikan mesin akan dilakukan dengan mengganti motor
spindel, dan sistem kendali mesin dengan berbasis komputer personal.
1.5.1.2 Penelitian dan Pemilihan Komponen
Dalam pemilihan komponen untuk penggerak sumbu, memilih menggunakan
motor induksi 3 phase sebagai penggeraknya. Motor induksi 3 phase dipilih karena
cocok dengan software Mach3 sebagai kendali berbasis komputer personal.
Disamping itu, harga motor induksi 3 phase juga lebih murah dibandingkan dengan
motor servo spindle.
Pemilihan komponen juga dilakukan untuk komponen arus kuat yang
digunakan sebagai kendali dari pendistribusian arus listrik. Pemilihan komponen
arus kuat berdasarkan besarnya arus dan tegangan yang akan didistribusikan apakah
mencukupi dari spesifikasi masing-masing komponen atau tidak.
9
1.5.1.3 Perancangan Rangkaian Arus Kuat
Membuat rangkaian arus kuat yang digunakan untuk mengendalikan aktuator
beserta pengaman untuk rangkaian aktuator. Pemilihan komponen berdasarkan
pada perhitungan komponen arus kuat. Perhitungan komponen arus kuat ditentukan
melalui spesifikasi aktuator yang sudah ditentukan dari awal.
1.5.1.4 Perancangan Panel Box
Membuat rancangan panel box yang digunakan untuk tempat peletakan
rangkaian pengendali arus kuat dan arus lemah. Terdapat rangkaian breakout
board, wiring mesin dan rangkaian pengaman. Perancangan layout letak komponen
juga diperlukan agar semua komponen yang digunakan untuk rangkaian kendali
dapat semua masuk ke dalam panel box dengan susunan yang rapi.
1.5.1.5 Perancangan Dudukan Motor
Membuat rancangan dudukan motor sebagai tempat diletakkannya motor atau
aktuator sesuai dengan ukuran motor dan tempat yang tersedia pada mesin. Untuk
dudukan motor, sudah tersedia dari kerangka dudukan motor yang terdahulu, dan
perlu sedikit modifikasi untuk dapat digunakan.
1.5.1.6 Mencoba Komunikasi Antara Sistem Pengendali dengan Motor Tanpa Beban
Sistem kendali berupa komputer personal yang akan digunakan untuk
mengendalikan aktuator yang berada di mesin. Sebelum menuju ke mesin, sinyal
pengendali melewati breakout board yang berfungsi sebagai pengaman. Bila terjadi
sesuatu yang salah pada mesin/aktuator tidak akan merusak sistem kendalinya.
Percobaan ini dilakukan sebelum memasangkan motor pada mesin (tanpa
beban). Hal ini ditujukan untuk mengetahui apakah motor dapat berputar atau tidak.
Putaran motor sesuai dengan masukan dari Mach3 atau tidak. Jika tidak sesuai
maka dilakukan parameter ulang sampai putaran motor sesuai dengan yang
diinginkan. Apabila sudah sesuai dengan putaran motor yang diinginkan dapat
dilanjutkan ke tahap yang selanjutnya.
10
1.5.1.7 Pemasangan Motor Spindel
Pemasangan motor dapat dilakukan setelah dudukan motor selesai dibuat,
tentu saja dengan memperhitungkan penyesuaian-penyesuaian yang ada seperti
transmisi yang digunakan.
1.5.1.8 Penggabungan Total
Penggabungan total dilakukan dengan menghubungkan antara komputer
pengendali, aktuator pada mesin, rangkaian pengendali serta rangkaian pengaman
yang sudah ada pada panel box sedemikian rupa sehingga dapat berfungsi
sebagaimana mestinya.
1.5.1.9 Trial dan Cek Ulang
Memastikan mesin berjalan dengan lancar dan melakukan cek ulang apakah
bagian aktuator sudah berjalan seperti apa yang diperintahkan oleh sistem
pengendali. Pengujian diawali dengan mencoba mengkomunikasikan antara
perintah dari komputer ke mesin. Bagian pertama yaitu mencoba memutar motor
induksi, mengukur kecepatan putar motor induksi dan membandingkannya dengan
kecepatan putar spindel mesin. Jika terjadi selisih putaran yang besar antara motor
induksi dengan spindel mesin, maka dilakukan parameterisasi kembali sampai
putaran mendekati sama.
Percobaan juga dilakukan untuk mengerjakan raw material, apakah hasil
pengerjaan menggunakan mesin tersebut memiliki kepresisian yang baik sehingga
menjadi benda kerja yang sesuai dengan yang diharapkan.