PERANCANGAN SISTEM KONTROL

MESIN BUBUT CNC “ILA 0007” DALAM PROSES

PEMBUATAN EXHAUST CAMSHAFT TR KAI PART

DI ENGINE PLANT SUNTER I

PT. TOYOTA MOTOR MANUFACTURING INDONESIA

Oleh:

Bagas Novendra Mulyabitama

2409100076

Dosen pembimbing:

Dr. Ir.Purwadi Agus Darwito, MSc

NIP. 196208221988031001

Ir. Agung Budiono, M.Eng

NIP. 195005111976121001

LABORATORIUM REKAYASA INSTRUMENTASI DAN KONTROL

JURUSAN TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

LATAR BELAKANG

TOYOTA

VVT Technology

VVT-i Dual VVT-i

to

Sarana transportasi sebagai penunjang aktivitas manusia

EX Camshaft TR

EX Camshaft TR Kai

Terjadi perubahan bentuk exhaust camshaft

Perlu perancangan sistem kontrol mesin bubut CNC

ILA-0007 yang baru

Bagaimana menerapkan algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part yang mengalami perubahan bentuk dengan penambahan proses cam angle sensor dan front groove pada mesin bubut CNC “ILA- 0007”.

RUMUSAN MASALAH

Tujuan dalam tugas akhir ini adalah merancang algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA-0007” agar dapat siap digunakan dalam proses produksi engine TR Kai.

TUJUAN

Adapun batasan permasalahan dari sistem yang dirancang ini adalah :

Yang dibahas dalam penelitian ini hanya mengenai pemrograman CNC pemrosesan exhaust camshaft TR-Kai pada mesin bubut CNC “ILA-0007”.

Dalam simulasi rancangan sistem kontrol tidak menggunakan software namun langsung dilakukan trial and error di mesin ILA-0007.

Belum dilakukan validasi kestabilan proses karena keterbatasan testpiece TR-Kai.

Beberapa gauge yang ada saat ini tidak cocok untuk part TR-Kai dan gauge baru masih dalam proses pemesanan, sehingga dalam proses pengukuran menggunakan bantuan balok besi yang telah disesuaikan ukurannya.

BATASAN MASALAH

S., Dalmasius Ganjar. 2012. Pemrograman CNC & Aplikasi di Dunia Industri. Informatika. Bandung. Pada buku ini dijelaskan mengenai pengertian mesin bubut serta parameter-parameter pemrograman mesin bubut dengan beberapa contoh pemrograman sederhana.

Kuljanic, E. 1991. Face Turning on CNC Lathe. University of Rijeka. Yugoslavia. Pada jurnal ini dijelaskan mengenai bagaimana proses pembubutan permukaan benda menggunakan mesin bubut CNC.

Toyota: Operational Drawing Camshaft TR & TR Kai. Pada literatur tersebut dijelaskan mengenai prosesan pembuatan camshaft, serta keterangan dimensi dari camshaft.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam proses pembubutan workpiece exhaust camshaft TR pada mesin ILA-0007, dilakukan empat buah proses yakni finish turning jurnal, thrust face, finish turning, dan front face.

TEORI PENUNJANG

Proses Pembubutan Workpiece Exhaust Camshaft TR

Dalam proses pembubutan workpiece exhaust camshaft TR Kai pada mesin ILA-0007 nantinya, dilakukan enam buah proses yakni finish turning jurnal, lathing cam angle sensor, thrust face, finish turning, front groove, dan front face. Dimana terdapat penambahan proses lathing cam angle sensor dan front groove serta perubahan proses front face.

TEORI PENUNJANG

Proses Pembubutan Workpiece Exhaust Camshaft TR Kai

Finish TurningFront Face

Thrust FaceFront Groove

Finish Turning Jurnal

Lathing Cam Angle Sensor

EXHAUST CAMSHAFT TR KAI

METODOLOGI PENELITIAN

Flowchart penelitian

Mulai

Pengkajian sistem kerja mesin ILA-0007

Studi pustaka

Pengumpulan data ( operational

drawing camshaft TR &TR Kai,

source code ILA- 0006 & ILA-0007 )

Pemodelan sistem ( algoritma )

Perancangan program ( CNC )

Simulasi mesin

Analisa data hasil simulasi

Penyusunan laporan

Selesai

Tidak

Berhasil

(C/T < 68? STD Q/C?)

PENGKAJIAN SISTEM KERJA MESIN ILA-

0007

T1-2 T1-1

T2-2 T2-1

T2-3

T2-4

Proses pembubutan jurnal #2 ̴ #5 dilakukan oleh tool T1-1 dan T1-2

untuk menghasilkan diameter sesuai dengan standard sebesar 27.5 ±

0.1 mm

Proses pembubutan front journal dilakukan oleh tool T2-1 dan T2-2

untuk menghasilkan diameter sesuai dengan standard sebesar 50.3 ±

0.1 dan 34.5 ± 0.1 mm

MOVING T2-1

MOVING T2-2

MOVING T2-3

MOVING T2-4

TURRET"R"

T2-1T2-2T2-3T2-4<<

TURRET"L"

T1-1T1-2 >>

MOVING T1-1

MOVING T1-2

ALGORITMA PROSES BUBUT MESIN ILA-0007

Mesin bubut CNC ILA-0007 menggunakan bentuk program main program dan subprogram. Dengan bentuk program tersebut penulisan program bisa menjadi lebih singkat.

N260X15.7H01M60N270M61N280G65X13.545(X13.75)Z242.A-0.035E270.F300.P210(3J-R)N290G00Z140.95N300G65X13.625(X13.75)Z139.5A-0.025E270.F300.P210(4J-R)N310G00Z38.45N320G65X13.75Z37.A-0.015E270.F300.P210(5J-R)N330G00X70.M50N340I1Q0N350T02M06Q2110(P4,R0.8)N360G55

O210(SUB,T1-1 )N010G00X[#24+1.95]M51N020G01X#24Z[#26-0.5]F#8N030Z[#26-9.5]F#9N040X[#24+#1+0.2]Z[#26-8.201]F3000.N050G01X[#24+#1-0.55]Z[#26-9.5]F#9N060G04U0.N070G01X[#24+0.5]N080G00X30.N090G69

MAIN PROGRAM SUBPROGRAM

PEMODELAN ALGORITMA PROSES BUBUT

MOVING T2-1

MOVING T2-2

MOVING T2-3

MOVING T2-5

MOVING T2-4

TURRET"R"

T2-1T2-2T2-3T2-4T2-5

<<

TURRET"L"

T1-1T1-2 >>

MOVING T1-1

MOVING T1-2

PERANCANGAN PROGRAM CNC

CAM ANGLE SENSOR

FRONT GROOVE

PERANCANGAN PROGRAM CNC

FRONT FACE

Validasi program bertujuan untuk menghindari terjadinya kerusakan fatal terhadap mesin akibat program yang salah.

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Validasi Program

Nama Bagian

Ukuran

Standard

Diameter

(mm)

Hasil

Pengukuran

Diameter

(mm)

Selisih

Dimensi

(mm)

Journal #2 27.5 ± 0.1 29.1 1.6

Journal #3 27.5 ± 0.1 28.9 1.4

Journal #4 27.5 ± 0.1 28.9 1.4

Journal #5 27.5 ± 0.1 29 1.5

Front Journal #1 36.5 ± 0.1 37.9 1.4

50.3 ± 0.1 51.9 1.6

Front Face 34.5 ± 0.1 36.1 1.6

Cam Angle Sensor 47.4 ± 0.15 50.5 3.1

N421G00X35.000Z289.000

N422X24.500

N423G01Z300.000F400. N424G00X35.000

N425G00X25.000Z289.000

N426X23.700

N427G01Z300.000F200. N428G00X60.000

Dengan selisih diameter ±3 mm maka proses cam angle sensor harus dilakukan dua kali agar tool tidak rusak.

Simulasi program CNC pada mesin ILA-0007 berhasil dilakukan dengan cycle time sebesar 88 detik (belum memenuhi target). Sedangkan untuk hasil pengujian quality didapatkan data sebagai berikut

Simulasi Program

Nama Bagian

Ukuran

Standard OD

(mm)

Hasil

Pengukuran

(mm)

Judge

Distance Journal #2 38.4 ± 0.1 38.452 O

Distance Journal #3 32.5 ± 0.13 32.607 O

Distance Journal #4 21.9 ± 0.2 21.83 O

Distance Journal #5 10.6 ± 0.2 10.555 O

Dari investigasi yang dilakukan didapatkan hasil bahwa yang menyebabkan cycle time 88 detik adalah sistem safety dari mesin yang tidak mengijinkan spindle bekerja terlalu dekat secara. Keadaan tersebut terjadi pada saat spindle kiri memproses cam angle sensor dan spindle kanan memproses front groove.

Dengan besar cycle time yang belum memenuhi target maka perlu dilakukan perancangan algoritma proses ulang.

Pada spindle kanan terdapat tool yang sama yakni T2-1 dan T2-4 yang masing-masing digunakan untuk proses bubut bagian rear dari front journal #1 dan front face. Apabila menggabungkan kedua proses tersebut menjadi satu proses maka dapat menghilangkan kerja salah satu tool. Pada perancangan ulang algoritma proses bubut ini, proses front face yang sebelumnya berada pada proses terakhir spindle kanan diubah menjadi proses pertama yang dilakukan spindle kanan yang dilanjutkan oleh proses bubut bagian rear dari front jurnal #1

BENTUK ALGORITMA PROSES BUBUT

TURRET"L"

T1-1T1-2 >>

TURRET"R"

T2-1T2-2T2-3T2-4T2-5<<

MOVING T1-1

MOVING T1-2

MOVING T2-1

MOVING T2-2

MOVING T2-3

MOVING T2-5

TURRET INDEX (TOOL CHANGING)

Pada simulasi kedua, pemrosesan workpiece exhaust camshaft TR-Kai dapat diselesaikan dengan cycle time 64 detik (sudah dapat memenuhi target).

Data quality dari pemrosesan jurnal yang dilakukan oleh spindle kiri

No Bagian yang Diukur Metode Pengukuran STD OD (mm)

Aktual (mm)

JUD

1 Diameter Journals

#2

9C 27.4 – 27.6

O O

#3 O O

#4 O O

#5 O O

2 Run Out Journals

#2

101 MLF ±0.2

0.1 O

#3 0.08 O

#4 0.08 O

#5 0.12 O

3 Rougness Journals

#2

Visual 25 Z

O O

#3 O O

#4 O O

#5 O O

4 Width Journals

#2

10 L 18.7 – 19.3

O O

#3 O O

#4 O O

#5 O O

No Bagian yang Diukur Metode Pengukuran STD OD (mm)

Aktual (mm)

JUD

5 Diameter Groove Journals

#2

8C Ø26.2 ± 26.6

O O

#3 O O

#4 O O

#5 O O

6 Radius Groove Journals FR

#2

PM 0.4 – 1.8

0.815 O

#3 0.823 O

#4 0.85 O

#5 0.793 O

7 Radius Groove Journals RR

#2

PM 0.4 – 1.8

0.924 O

#3 0.913 O

#4 0.918 O

#5 0.876 O

Data quality dari pemrosesan front journal yang dilakukan oleh spindle kanan

No Bagian yang Diukur Metode Pengukuran STD OD (mm)

Aktual (mm)

JUD

1 Distance FR face to thrust face 28H 27.4 – 27.6 O O

2 Distance thrust face to RR datum 101 MLF 7.9 - 8.1 8.01 O

3 Distance thrust face to RR face

PM 406.5 ± 407.5 407.04 O

4 Perp. Thrust face to both center 101 MLF ± 0.03 0.006 O

5 Run out thrust face to both center 101 MLF ± 0.02 0.006 O

6 Perp. front face to both center 101 MLF ± 0.01 0.008 O

7 Run out front face to both center 101 MLF ± 0.03 0.01 O

8 Diameter thrust face 48 C 50.2 – 50.4 O O

9 Diameter front groove PM 36.4 – 36.6 36.6 O

10 Diameter front face 25 MC 17.97 O O

11 Roughness front face PM 12.5 Z 11.6 O

12 Chamfer front face S/C ± 0.5 0.5 O

13 Width front face PM 3.8 – 4.2 O O

14 Roughness thrust front face PM 12.5 Z 10.3 O

No Bagian yang Diukur Metode Pengukuran STD OD (mm)

Aktual (mm)

JUD

15 Chamfer thrust face front #1 PM ± 0.5 0.5 O

16 Chamfer thrust face rear #1 S/C ± 0.5 0.5 O

17 Chamfer thrust face rear #2 S/C ± 0.5 0.5 O

18 Chamfer thrust face rear #3 S/C ± 0.5 0.5 O

19 Diameter thrust face 12 C 49.7 -50.3 O O

20 Diameter radius front face PM 17.4 – 17.6 17.6 O

21 Radius Front Face PM 0.4 - 1.8 0.837 O

22 Roughness radius thrust face

PM 9 Z O O

23 Radius thrust front face PM 0.4 - 1.8 0.819 O

24 Diameter Radius thrust face 23 S 39 max O O

25 Diameter depth radius thrust

S/C 35.2 – 35.4 35.34 O

26 Width radius thrust face PM 0.2 max 0.196 O

27 Cam Angle Sensor

Jangka Sorong ±0.15 0.1 O

Pemrosesan workpiece exhaust camshaft TR-Kai dapat diselesaikan dengan cycle time 64 detik pada simulasi kedua. Hasil tersebut sudah memenuhi target awal cycle time kurang dari 68 detik. Dan dari hasil pengujian quality didapatkan bahwa semua parameter bernilai baik (sesuai dengan standard pada Operational Drawing). Berdasarkan hasil tersebut algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA-0007” dapat digunakan dalam proses produksi engine TR Kai.

Analisa Hasil Simulasi

Perancangan algoritma sistem kontrol proses pembuatan exhaust camshaft TR Kai part pada mesin bubut CNC “ILA-0007” dapat digunakan dalam proses produksi engine TR Kai karena hasil pengukuran semua bagian workpiece masih dalam rentang standard.

Pada simulasi kedua menghasilkan nilai cycle time sebesar 64 detik. Selain itu dari hasil pengujian quality workpiece exhaust camshaft TR-Kai sudah memenuhi standard dari Toyota Operational Drawing.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Saran yang diberikan oleh peneliti untuk penelitian selanjutnya adalah mengenai analisa proses pembubutan (feeding) terhadap ketahanan tool. Hal tersebut untuk mengetahui efisiensi dari perbandingan kecepatan proses dengan ketahanan dari tool.

Saran

DOKUMENTASI

TERIMAKASIH