Optimisasi Parameter Desain Asymmetric Notch Hinge Dengan Metode Elemen Hingga Untuk Penggunaan Pada Ultrasonic Vibration Assisted Turning (UVAT)
Abstrak
Abstrak — Teknik permesinan Ultrasonic Vibration Assisted Turning (UVAT) adalah salah satu teknik permesinan yang menggunakan gelombang ultrasonic untuk menciptakan gerakan relatif antara alat potong dan benda kerja yang menghasilkan pemotongan dengan tingkat presisi tinggi. Kajian ini difokuskan pada peningkatan efisiensi dan kualitas permesinan UVAT dengan mempelajari karakteristik asymmetric notch hinge. Simulasi ini dilakukan untuk memahami karakteristik asymmetric notch hinge dengan parameter (radius, tebal hinge, dan jarak antar hinge) dalam menghantarkan getaran untuk memaksimalkan deformasi dan mengurangi hinge stress. Pengaruh dari setiap parameter desain akan dievaluasi menggunakan metode full factorial. Hinge yang lebih tebal dapat mengurangi stress dan mengurangi deformasi. Sementara radius yang lebih besar dapat memperbesar stress dan meningkatkan deformasi. Namun perubahan ukuran jarak antar hinge tidak diketahui pengaruh terhadap deformasi dan stress. Desain yang optimal ditentukan dengan metode gray relational analysis dengan hasil optimal yaitu 1 mm radius, 6.5 mm tebal hinge, dan 7 mm jarak antar hinge. Desain ini dapat memaksimalkan deformasi pada tool hingga 8.56 μm dan meminimasi stress yang diterima sebesar 216.91 Mpa Dengan demikian, hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi dalam mengembangkan desain optimal yang dapat meningkatkan tingkat deformasi dalam permesinan UVAT.
Kata kunci— UVAT, Flexure Hinge, Asymmetric Notch Hinge, Deformasi, Parameter Desain, Finite Element
Unduhan
Referensi
[1] D. E. Brehl and T. A. Dow, .Review of vibrationassisted machining,= Jul. 2008. doi: 10.1016/j.precisioneng.2007.08.003.
[2] S. Mohith, A. R. Upadhya, K. P. Navin, S. M. Kulkarni, and M. Rao, .Recent trends in piezoelectric actuators for precision motion and their applications: a review,= Jan. 01, 2021, IOP Publishing Ltd. doi: 10.1088/1361-665X/abc6b9.
[3] H. Rachmat, M. R. Ibrahim, and S. Bin Hasan, .Design selection of an innovative tool holder for ultrasonic vibration assisted turning (IN-UVAT) using finite element analysis simulation,= AIP Conf Proc, vol. 1831, no. April, 2017, doi:10.1063/1.4981170.
[4] Z. Ying, L. Shu, and N. Sugita, .Experimental and Finite Element Analysis of Force and Temperature in Ultrasonic Vibration Assisted Bone Cutting,= Ann Biomed Eng, vol. 48, no. 4, pp. 1281–1290, 2020, doi: 10.1007/s10439-020-02452-w.
[5] J. Wu, Y. Zhang, S. Cai, and J. Cui, .Modeling and analysis of conical-shaped notch flexure hinges based on NURBS,= Mech Mach Theory, vol. 128, pp. 560– 568, 2018, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2018.07.005.
[6] X. Long, H. Jiang, and G. Meng, .Active vibration control for peripheral milling processes,= J Mater Process Technol, vol. 213, no. 5, pp. 660–670, 2013, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2012.11.025.
[7] M. J. Madou et al., Nicolae Lobontiu-Compliant Mechanisms_ Design of Flexure Hinges-CRC Press (2002), vol. 53, no. 9. 2013.
[8] Z. Wang et al., .A high-frequency non-resonant elliptical vibration-assisted cutting device for diamond turning microstructured surfaces,= International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 112, no. 11–12, pp. 3247–3261, 2021, doi: 10.1007/s00170-021-06608-3.
[9] O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor, and J. Z. Zhu, .The Finite Element Method: Its Basis and Fundamentals Sixth edition.= [Online]. Available: www.cimne.upc.es
