Optimisasi Parameter Desain Corner-Filleted Hinge Dengan Metode Full Factorial Untuk Penggunaan Pada Ultrasonic Vibration Assisted Machining (UVAM)
Abstract
Abstrak— Permesinan Ultrasonic Vibration Assisted Machining (UVAM) muncul sebagai alternatif untuk
menghasilkan komponen presisi tinggi dengan tingkat detail dan kehalusan yang luar biasa. Metode ini memanfaatkan getaran
untuk menghasilkan gerakan relatif antara alat potong dan
benda kerja, yang menghasilkan hasil potong dengan presisi
tinggi. Getaran pada permesinan UVAM timbul dari
penggunaan keramik piezoelektrik yang menghasilkan getaran
ultrasonik. Namun, agar getaran ini dapat optimal, diperlukan
dukungan dari desain vibration tool yang mampu meningkatkan
tingkat deformasi yang dihasilkan yaitu dengan desain flexure
hinge. Deformasi ini juga dipengaruhi oleh jenis flexure hinge
yang digunakan. Salah satu jenis flexure hinge yang umum
digunakan adalah Corner-filleted hinge, terutama dalam
penggunaan pada vibration tool. Corner-filleted hinge
merupakan jenis flexure hinge yang paling banyak digunakan
dan memiliki peran penting dalam meningkatkan deformasi
pada aplikasi tersebut. Pada kajian ini, Simulasi menggunakan
metode finite element dilakukan untuk memahami respons dan
karakteristik mekanis Corner-filleted Hinge dalam berbagai
kondisi pembebanan vibrasi. Berdasarkan konteks yang telah
disebutkan, tujuan dari kajian ini adalah untuk mempelajari
penggunaan desain Corner-filleted Hinge pada vibration tool
UVAM. Penelitian ini bertujuan untuk mengidentifikasi
kombinasi parameter desain Corner-filleted hinge yang optimal,
dengan mempertimbangkan parameter seperti radius, tebal
hinge, dan panjang hinge, yang masing-masing dieksplorasi
dengan 5 level nilai. Penelitian ini mengeksplorasi kemampuan
Corner-filleted Hinge dalam meningkatkan deformasi dan
meminimalisir stres melalui simulasi getaran yang realistis,
menggunakan metode Design of Experiments (DOE) khususnya
metode Full Factorial untuk mengkombinasikan parameter
desain. Dengan demikian, hasil dari kajian ini diharapkan dapat
memberikan kontribusi dalam mengembangkan desain yang
optimal untuk meningkatkan deformasi pada permesinan
UVAM.
Kata kunci — Ultrasonic Vibration Assisted Machining, Flexure Hinge, Corner-filleted Hinge, Deformasi, Finite Element
Method
References
[1] W. Chen, L. Zheng, X. Teng, K. Yang, and D. Huo, .Cutting Mechanism Investigation in Vibration-Assisted Machining,= Nanomanufacturing and Metrology, vol. 1, no. 4, pp. 268-276, Dec. 2018, doi: 10.1007/s41871 018-0031-x.
[2] H. Martins and H. Puga, .Ultrasonic Assisted Machining Overview: Accessing Feasibility and Overcoming Challenges for Milling Applications,= May 01, 2023, MDPI. doi: 10.3390/met13050908.
[3] H. Z. Firouzabadi, .Precision Force Measurement and Control in Micro Ultrasonic Machining,= 2017. [Online]. Available: www.SID.ir
[4] X. Hao, K. Cai, Z. Xu, and X. Peng, .Design of Flexible Hinge of Micro-vibration Platform Based on ThreeTranslational Parallel Mechanism,= in 2010 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation, IEEE, Mar. 2010, pp. 993-996. doi: 10.1109/ICMTMA.2010.452.
[5] H. T. Kien, N. T. Van Phat, and P. D. Le Hai, .Design of the Flexure Hinge Utilized for Ultrasonic-Aided Machining,= in 2018 4th International Conference on Green Technology and Sustainable Development (GTSD), IEEE, Nov. 2018, pp. 213-216. doi: 10.1109/GTSD.2018.8595592.
[6] S. Linss, P. Schorr, and L. Zentner, .General design equations for the rotational stiffness, maximal angular deflection and rotational precision of various notch flexure hinges,= Mechanical Sciences, vol. 8, no. 1, pp. 29-49, Jan. 2017, doi: 10.5194/ms-8-29-2017.
[7] L. Rui-qi, .Analytical Solution of Stiffness for a CornerFillet Leaf-Spring Type Flexure Hinge with a Long Fatigue Life,= International Journal of Mechanical Engineering and Applications, vol. 6, no. 3, p. 64, 2018, doi: 10.11648/j.ijmea.20180603.14.
[8] F. Harfensteller, S. Henning, L. Zentner, and S. Husung, .Modeling of corner-filleted flexure hinges under various loads,= Mech Mach Theory, vol. 175, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2022.104937.
[9] X. H. Shen, J. H. Zhang, H. Li, J. J. Wang, and X. C. Wang, .Ultrasonic vibration-assisted milling of aluminum alloy,= International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 63, no. 1-4, pp. 41-49,Nov. 2012, doi: 10.1007/s00170-011-3882-5.
[10] R. Andias Anugraha and A. Kusnayat, .OPTIMASI WAKTU & BIAYA PADA PROSES PENGUJIAN CUTTING TEMPERATURE PADA TOOL HOLDER ULTRASONIC VIBRATION ASSISTED TURNING DENGAN MENGGUNAKAN METODE ELEMEN HINGGA TIME & COST OPTIMIZATION OF CUTTING TEMPERATURE TEST ON ULTRASONIC VIBRATION ASISSTED TURNING TOOL HOLDER WITH FINITE ELEMENT METHOD.=
