TUGAS AKHIR

PENGARUH TOOL PATH DAN FEED RATE PADA PROSES

MESIN CNC MILLING ROUTER 3 AXIS DENGAN MATERIAL

ACRYLIC

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar

Sarjana S1 pada jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun :

DWI WIJAYANTO

NIM : D200 11 0003

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

Sebaik-baik manusia adalah yang paling bermanfaat bagi orang lain.

( HR. Ahmad, Thabrani, Daruqutni )

Jika kalian berbuat baik,sesunguhnya kalian berbuat baik bagi diri kalian

sendiri.

(QS Al-isra :7)

Hidup itu harus terus melangkah maju, jika tidak maka Anda akan tetap

berada ditempat. Dan modal untuk melangkah maju adalah ilmu.

(Penulis)

Berangkat dengan penuh keyakinan,Berjalan dengan penuh

keikhlasan,Istiqomah dalam menghadapi cobaan

“ YAKIN, IKHLAS, ISTIQOMAH “

( TGKH. Muhammad Zainuddin Abdul Madjid )

Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, maka

apabila kamu telah selesai dari sesuatu urusan, kerjakanlah dengan

sungguh-sungguh urusan yang lain. Dan hanya kepada Tuhanmulah

hendaknya kamu berharap.

(Q.S Al Nasyarah :6-8)

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Dengan rasa syukur kehadirat Allah SWT, beserta Rasulnya.

Alhamdulillah kami selalu bersyukur atas kemampuan sederhana yang

kami miliki. Rasa bangga, haru, serta bahagia yang mendalam setelah

melewati berbagai cobaan, halangan maupun rintangan dalam perjuangan

yang panjang, saya persembahkan tugas akhir ini kepada :

1. Bapak dan Ibu tercinta,sebagai tanda bakti,hormat,dan rasa

terimakasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini

kepada Bapak dan ibu yang telah memberikan kasih sayang,segala

dukungan,dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin

dapat ku balas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata

cinta dan persembahan.

2. My brother’s tercinta Kakak Eko Ari Bowo, Adik Deni Tri Febriantoro

dan Nenek Ngaminem tercinta yang selalu mendoakan mengasuh dari

kecil sampai menjadi Sarjana Teknik Mesin yang penuh rasa sabar.

3. Dosen Pembimbing Tugas Akhir Bapak Bambang Waluyo

Febriantoko, ST., MT dan Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng,

Ph.D.,selaku dosen pembimbing pendamping tugas akhir,terima kasih

banyak pak, saya sudah di bantu selama ini,sudah di nasehati,sudah

di ajari,saya tidak akan lupa atas bantuan dan kesabaran dari bapak-

bapak.

4. Seluruh Dosen Pengajar di Jurusan Teknik Mesin,Terima kasih untuk

Semua ilmu,didikan dan pengalaman yang sangat berarti.

viii

5. Fikri,Danang,Agus,Fajar,Nova,harjo,ony,abdul,shobar,gilang,ody,ferdi

selaku teman seperjuangan di tugas akhir.

6. Andi,Maret,Thoriq,Exno,Punto,budi Sarjana Teknik angkatan 2011

banyak memberi diskusi dan semangat.

7. KMTM,KOPMA UMS,Keluarga Asisten Laboratorium Teknik Mesin

UMS , Terimakasih atas segala amanah dan pengalaman yang di

berikan pada saya.

8. Semua saudaraku terhebat dan tangguh sehidup seperjuangan di

angkatan 2011 teknik mesin UMS surakarta .

ix

KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr.Wb

Syukur alahamdulillah, penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “Pengaruh Tool Path Dan Feed Rate Pada

Proses Mesin Cnc Milling Router 3 Axis Dengan Material Acrylic “

dapat terselesaikan atas dukungan dari beberapa pihak. Untuk itu pada

kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati

ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-

besarnya kepada :

1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT., Ph.D, sebagai Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Bapak Tri Widodo Besar Riyadi, ST., MSc., Ph.D, selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin.

3. Bapak Bambang Waluyo Febriantoko, ST., MT, selaku dosen

pembimbing utama yang telah membimbing dan mengarahkan

dalam penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah.

4. Bapak Agus Dwi Anggono, ST, M.Eng, Ph.D., selaku dosen

pembimbing kedua yang telah membimbing dan mengoreksi dalam

penyusunan Tugas Akhir ini dengan baik, sabar dan ramah.

x

5. Bapak Ir.Agus Hariyanto,MT,selaku Dosen penguji yang telah

memberikan arahan dalam penyusunan Tugas Akhir.

6. Semua Dosen teknik mesin yang telah memberikan banyak ilmu

dan dorongan yang sangat membantu penulis dalam penyusunan

Tugas Akhir ini dengan baik.

7. Staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Surakarta yang membantu kelancaran Tugas Akhir.

8. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan terimakasih atas

dukungannya.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna,

oleh karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun dari pembaca

akan penulis terima dengan senang hati.

Wassalamualaikum Wr.Wb.

Surakarta, Juni 2016

Dwi Wijayanto

xi

Pengaruh Tool Path Dan Feed Rate Pada Proses Mesin Milling CNC Router 3 Axis Dengan Material Acrylic

Dwi Wijayanto, Bambang Waluyo F, Agus Dwi Anggono Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro email : wijayantodwi42@yahoo.co.id

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi tool path dan feed rate pada permukaan yang datar hasil pemesinan CNC milling Router 3 axis pada material acrylic,terhadap kekasaran permukaan yang dihasilkan dalam satuan (Ra) mana yang hasilnya baik.

Penelitian ini menggunakan bahan acrylic dan mengunakan mesin CNC milling Router 3 axis dengan control mach3 proses pemesinan dilakukan dengan variasi tool path dan variasi feed rate,dengan pengujian kekasaran permukaan dengan alat uji kekasaran (Roughness Tester Type TR200 dengan standar ISO). Hasil penelitian menunjukan semakin rendah feed rate yang di gunakan pada proses mesin CNC milling Router 3 axis dengan material acrylic menghasilkan nilai kekasaran permukaan yang semakin rendah, tingkat kekasaran pada proses mesin CNC milling Router 3 axis dengan material acrylic dengan variasi tool path zig-zag,parallel spiral dan one way dan feed rate 200,300,400 mm/min akan menghasilkan tingkat kekasaran antara N7 sampai dengan N8.Tingkat kekasaran permukaan paling rendah pada tool path parallel spiral dengan feed rate 200 mm/min sebesar 1,178 µm dengan nilai rata-rata nilai Roughness Average (Ra) sebesar 1,675 µm,sedangkan kekasaran permukaan paling tinggi pada tool path one way dengan feed rate 400 mm/min sebesar 2,555 µm dengan nilai rata-rata nilai Roughness Average (Ra) sebesar 2,482 µm.sehingga tingkat kehalusan yang paling bagus pada pengujian kekasaran permukaan dengan alat uji kekasaran (Roughness Tester Type TR200 dengan standar ISO) yaitu pada tool path parallel spiral dengan feed rate 200 mm/min.

Kata kunci : Tool Path,Feed rate, Acrylic, CNC milling Router 3 axis,

Roughness Average (Ra) .

xii

Influence Tool Path And Feed Rate Process Milling Machine 3 Axis CNC Router With Acrylic Material

Dwi Wijayanto, Bambang Waluyo F, Agus Dwi Anggono

Mechanical Engineering Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartosuro

email : wijayantodwi42@yahoo.co.id

ABSTRACT

The aim of study is to determine the effect of tool path and feed rate variations on a flat surface of acrylic material machined by CNC milling Router 3 axis, on the surface roughness in unit of Roughness average (Ra).

This study used acrylic materials and CNC milling machine 3 axis Router with mach3 control. Machining process was conducted by varying the feed tool path and feed rate. Roughness Tester Type TR200 with ISO standards was used for surface roughness testing. The results showed that the lower feed rate used in the process the lower value of surface roughness was. The level of roughness with variations of zig - zag, parallel spiral and one way tool path and feed rate of 200,300,400 mm/min produced the level of roughness between the N7 until N8.The lowest value of surface roughness in the parallel spiral tool path with a feed rate of 200 mm/min was at 1.178 μm with an average value of Roughness Average ( Ra ) was 1.675 μm , whereas the highest value of surface roughness on the one way tool path with a feed rate of 400 mm / min was at 2.555 μm with an average value of Roughness average ( Ra ) was 2.482 μm. Hence the highest level of fineness resulted from this study that was the spiral tool path parallel with feed rate of 200 mm/min.

Key Words : Tool Path,Feed rate, Acrylic, CNC milling Router 3 axis,

Roughness Average (Ra) .

xiii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ................................................. ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN................................................................. iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ......................................................... v

HALAMAN MOTTO ............................................................................. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .............................................................. vii

KATA PENGANTAR ........................................................................... ix

ABSTRAK ......... ................................................................................. xi

DAFTAR ISI ......................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xviii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... xix

BAB I PENDAHULUAN

Latar Belakang Masalah .................................................. ... 1

Tujuan Penelitian ........................................................... ..... 2

Manfaat Penelitian.......................................................... ..... 3

Batasan Masalah ........................................................... ..... 4

Sistem Penulisan Laporan ............................................. ..... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................... . 7

2.2. Landasan Teori .............................................................. 9

2.2.1. Mesin Cnc Milling.................... .............................. 9

2.2.2. Klasifikasi Proses Freis ......................................... 10

2.2.3. Metode Proses Freis ………................................ .. 13

2.2.4. Pengertian Mesin Milling Cnc Router ..................... 15

2.2.5. Elemen-Elemen Dasar Proses Freis ..................... 16

xiv

2.2.6. Pengertian Acrylic ................................................. 19

2.2.7. Material Pahat ....................................................... 20

2.2.8. Pengertian Permukaan .......................................... 20

2.2.9. Metrologi Konfigurasi Permukaan ......................... 23

2.2.10. Alat Ukur Kekasaran Permukaan ........................ 29

2.2.11.Bagian-Bagian Alat Ukur Kekasaran Permukaan... 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir ................................................................... . 35

3.2. Tempat Penelitian Lapangan .......................................... 36

3.3. Alat Dan Bahan Pendukung….............................. .......... 36

3.4. Proses Eksperimen ......................................................... 43

3.5. Pengamatan Foto Makro.................................................... 45

3.6. Uji Kekasaran Permukaan .............................................. 46

3.7. Hasil/Data ....................................................................... 48

3.8. Analisis Dan Pembahasan .............................................. 48

3.9. Kesimpulan ..................................................................... 48

BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Proses Pemesinan ................................................ 49

4.2. Data Hasil Pengukuran Dengan Stopwatch ................... 50

4.3. Pengamatan Foto Makro ................................................ 51

4.4. Pengujian Kekasaran ..................................................... 55

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan .................................................................... 63

5.2. Saran .............................................................................. 64

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Freis Periperal (Slab Milling) ..................................... 11

Gambar 2.2. Freis Muka (Face Milling) .......................................... 12

Gambar 2.3. Freis Jari (End Milling)............................................... 12

Gambar 2.4. Freis Naik (Up Milling) ............................................... 13

Gambar 2.5. Freis Turun (Down Milling) ........................................ 14

Gambar 2.6. Mesin Cnc Milling Router 3 Axis................................ 15

Gambar 2.7. Bentuk Kasar (Roughness) Dan Gelombang (Waviness)

................................................................................ 22

Gambar 2.8. Simbol Kekasaran Permukaan .................................. 23

Gambar 2.9. Grafik Profil Permukaan ............................................ 25

Gambar 2.10. Sensor Alat Ukur Kekasaran Permukaan ................ 31

Gambar 2.11. Pick-Up ................................................................... 32

Gambar 2.12. Prinsip Opto-Mekanik .............................................. 33

Gambar 2.13. Drive Unit ................................................................ 33

Gambar 2.14. Amplifier .................................................................. 34

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian .............................................. 35

Gambar 3.2. Satu Set Komputer ................................................... 36

Gambar 3.3. Mesin Cnc Milling Router 3 Axis............................... 37

Gambar 3.4. Digital Tachometer .................................................... 38

Gambar 3.5. Stop Watch ............................................................... 38

Gambar 3.6. Kunci Pas .................................................................. 39

Gambar 3.7. Jangka Sorong .......................................................... 39

xvi

Gambar 3.8. Dial Indikator ............................................................. 40

Gambar 3.9. Alat Foto Makro Merek Dinolite ................................. 40

Gambar 3.10. Endmill Aplus Memy-0302 3*2t*50l ......................... 41

Gambar 3.11. Acrylic Bening ......................................................... 42

Gambar 3.12. Disain Benda Kerja ................................................. 43

Gambar 3.13. Alur Pahat ............................................................... 44

Gambar 3.14. Pengambilan Foto Makro ........................................ 45

Gambar 3.15. Spesimen Bertanda ................................................. 46

Gambar 3.16. Alat Kalibrasi Dengan Ra 1,63 µm .......................... 47

Gambar 3.17. Setting Spesimen Pada Alat Uji .............................. 47

Gambar 3.18. Pick Up Position ...................................................... 47

Gambar 4.1. Posisi Uji Kekasaran Spesimen Pada 5 Titik ........... 55

Gambar 4.2. Tabel Nilai Ra Spesimen Dengan Feed Rate 200

Mm/Min ..................................................................... 56

Gambar 4.3. Tabel Nilai Ra Spesimen Dengan Feed Rate 300

Mm/Min ..................................................................... 57

Gambar 4.4. Tabel Nilai Ra Spesimen Dengan Feed Rate 400

(Mm/Min) ................................................................... 58

Gambar 4.5. Grafik Pengaruh Kecepatan Pemakanan Terhadap

Kekasaran Permukaan Dengan Alur Pahat Zig-

Zag............................................................................ 59

Gambar 4.6. Grafik Pengaruh Kecepatan Pemakanan Terhadap

Kekasaran Permukaan Alur Pahat Parallel Spiral .... 59

Gambar 4.7. Grafik Pengaruh Kecepatan Pemakanan Terhadap

Kekasaran Permukaan Dengan Alur Pahat One

Way........................................................................... 60

xvii

Gambar 4.8. Grafik Pengaruh Kecepatan Pemakanan Terhadap

Kekasaran Permukaan Dengan Alur Pahat Zig-

Zag,Parallel Spiral, One Way .................................... 61

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Blok Pemrograman Numerical Control ......................... 16

Tabel 2.2. Nilai Kekasaran ............................................................. 26

Tabel 2.3. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang

Permukaan) .................................................................. 27

Tabel 3.1. Spesifikasi Benda.......................................................... 43

Tabel 3.2. Spesifikasi Parameter Produk Percobaan ..................... 44

Tabel 4.1. Proses Pemesinan Milling Feed Rate 200 Mm/Min....... 49

Tabel 4.2. Proses Pemesinan Milling Feed Rate 300 Mm/Min ...... 49

Tabel 4.3. Proses Pemesinan Milling Feed Rate 400 Mm/Min....... 50

Tabel 4.4. Waktu Yang Di Hasilkan Pada Proses Milling ..................... 50

Tabel 4.5. Hasil Foto Makro .......................................................... 51

xix

DAFTAR LAMPIRAN

- Perintah NC Pemograman

- Tabel Hasil Pengujian Kekasaran dengan kecepatan spindel 7500

Rpm,Deph of cut 0,5 mm,Feed rate 200,300,400 mm/min

- Annual Book of Portable Surface Roughness Tester, Advanced

Testing Technologies