Analisis Statik dan Dinamik Struktur Tranduser pada Low-Cost Dynamometer untuk Mengukur Gaya Potong Proses Bubut Orthogonal

Penulis

  • Risma Alfiyani Politeknik Negeri Madiun
  • Agus Susanto Politeknik Negeri Madiun
  • Wida Yuliar Rezika Politeknik Negeri Madiun
  • Ramadhana Eka Wicaksono Politeknik Negeri Madiun
  • Putri Hana Widyaning Mudmainah Politeknik Negeri Madiun

DOI:

https://doi.org/10.26593/jrsi.v13i1.6746.107-116

Kata Kunci:

dinamometer, experimental modal analysis (EMA), finite element method (FEM), proses bubut, orthogonal

Abstrak

Gaya potong pada proses bubut biasanya diukur menggunakan dinamometer dan gaya potong tersebut umumnya digunakan untuk mengevaluasi kualitas proses pemotongan. Dinamometer komersil yang ada di pasaran saat ini ditawarkan dengan harga yang cukup mahal. Sehingga banyak peneliti yang berusaha merancang dinamometer dengan harga yang lebih terjangkau. Salah satu komponen terpenting dalam merancang dinamometer adalah tranduser. Artikel ini membahas desain serta analisis statik dan dinamik tranduser berbentuk full octagonal shaped ring untuk mengukur gaya potong pada proses bubut tegak (orthogonal cutting). Desain tranduser tersebut dianalisis secara statik menggunakan metode Finite Element Method (FEM) dan dinamik menggunakan metode Experimental Modal Analysis (EMA) untuk mengetahui kekuatan strukturnya. Hasil analisis statik kekuatan struktur tranduser mampu menahan beban statik sebesar 224 hingga 388 N. Hal ini karena tegangan tranduser tidak melampaui yield strength material yaitu 233 MPa. Sedangkan analisis dinamik struktur tranduser menggunakan EMA menunjukkan bahwa frekuensi pribadi (natural frequency), rasio redaman (damping ratio), konstanta kekakuan (stiffness), modal massa, dan koefisien redaman masing-masing sebesar 3851 Hz, 18.5 x 106 N/m, 1.04%, 32 g, and 16 N/s/m. Dengan parameter dinamik tersebut, maka desain tranduser untuk dinamometer low-cost ini aman dan reliable ketika digunakan pada proses bubut dengan kecepatan putaran spindle hingga 20 Krpm.

Biografi Penulis

Risma Alfiyani, Politeknik Negeri Madiun

Teknik

Agus Susanto, Politeknik Negeri Madiun

Teknik

Wida Yuliar Rezika, Politeknik Negeri Madiun

Teknik

Ramadhana Eka Wicaksono, Politeknik Negeri Madiun

Teknik

Putri Hana Widyaning Mudmainah, Politeknik Negeri Madiun

Teknik

Referensi

Brandt, A. (2011). Noise and Vibration Analysis: Signal Analysis and Experimental Procedures (1st ed.). Wiley. https://doi.org/10.1002/9780470978160

Gobetto, M. (2014). Operations Management in Automotive Industries (From Industrial Strategies to Production Resources Management, Through the Industrialization Process and Supply Chain to Pursue Value Creation). Springer Dordrecht.

Hutton, D. V. (2004). Fundamentals of Finite Element Analysis. McGraw Hill.

Kappmeyer, G., Hubig, C., Hardy, M., Witty, M., & Busch, M. (2012). Modern Machining of Advanced Aerospace Alloys—Enabler for Quality and Performance. Procedia CIRP, 1, 28–43. https://doi.org/10.1016/j.procir.2012.04.005

Korkut, I., & Boy, M. (2007). Experimental Examination of Main Cutting Force and Surface Roughness Depending on Cutting Parameters. Journal of Mechanical Engineering, 531-538.

KORLOY Railway Industry. 2019. Technical Information Korloy Railway Industry.

Rizal, M., Ghani, J. A., . H., & . H. (2018). Design and Construction of a Strain Gauge-Based Dynamometer for a 3-axis Cutting Force Measurement in Turning Process. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 12(4), 4072–4087. https://doi.org/10.15282/jmes.12.4.2018.07.0353

Şeker, U., Kurt, A., & Çiftçi, İ. (2004). The Effect of Feed Rate on the Cutting Forces when Machining with Linear Motion. Journal of Materials Processing Technology, 146(3), 403–407. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.12.001

Shen, W., Zhang, S., & Li, C. (2010). Research of Experimental Modal Analysis and Multi-information Fusion Applied in Structural Damage Detection. 2010 International Conference on Digital Manufacturing & Automation, 172–173. https://doi.org/10.1109/ICDMA.2010.248

Susanto, A., Yamada, K., Tanaka, R., Handoko, Y. A., & Subhan, M. F. (2020). Chatter Identification in Turning Process Based on Vibration Analysis Using Hilbert-Huang Transform. Journal of Mechanical Engineering and Sciences, 14(2), 6856–6868. https://doi.org/10.15282/jmes.14.2.2020.25.0537

Umurani, K., & Siregar, R. A. (2019). Development of Dynamometer for Cutting Force Measurement in Turning Operation. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 705(1), 012051. https://doi.org/10.1088/1757-899X/705/1/012051

Yang, Q., Xing, A., & Zhanqiang, L. (2010). Machining Performance and Tool Wear of Coated Carbide Inserts in High Speed Turning Powder Metallurgy Nickel-base Superalloy. 2010 WASE International Conference on Information Engineering, 71–74. https://doi.org/10.1109/ICIE.2010.195

Zhao,Y., Zhao,Y., & Liang, S. (2015). Design and Fabrication of a Triaxial Cutting Force Dynamometer Based on MEMS Technique. 10th IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, 323–326. https://doi.org/10.1109/NEMS.2015.7147436

Zheng, Q., Yang, C., Zhang, S., & Hu, Y. (2015). Simulation and Experimental Research on Cutting Force of Turning Titanium Alloy. MATEC Web of Conferences, 31, 03013. https://doi.org/10.1051/matecconf/20153103013

##submission.downloads##

Diterbitkan

2024-04-26