Optimisasi Parameter Desain Corner-Filleted Hinge Dengan Metode Full Factorial Untuk Penggunaan Pada Ultrasonic Vibration Assisted Machining (UVAM)
Abstrak
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
Unduhan
Referensi
[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.=
