pengaruh kecepatan potong tinggi terhadap...

PENGARUH KECEPATAN POTONG TINGGI TERHADAP KUALITAS PERMUKAAN BENDA KERJA

PADA PROSES BUBUT

Disusun oleh:

ROSEHAN 86.99.03.05.5X

PROGRAM PASCASARJANA BIDANG ILMU TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS INDONESIA

JULI, 2001

PENGARUH KECEPATAN POTONG TINGGI

TERHADAP KUALITAS PERMUKAAN BENDA KERJA PADA PROSES BUBUT

Disusun oleh:

ROSEHAN 86.99.03.05.5X

TESIS INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI MAGISTER TEKNIK

PROGRAM PASCASARJANA BIDANG ILMU TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS INDONESIA

JULI, 2001

PERNYATAAN KEASLIAN TESIS

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tesis dengan judul:

“Pengaruh kecepatan potong tinggi terhadap kualitas permukaan benda kerja pada proses bubut”

yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Magister Teknik

pada Program Studi Teknik Mesin Program Pascasarjana Universitas

Indonesia, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi

dari tesis yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk men-

dapatkan gelar Magister di lingkungan Universitas Indonesia maupun di

Perguruan Tinggi atau Instansi manapun, kecuali yang sumbernya dicantum-

kan sebagaimana mestinya.

Jakarta, 04 Juli 2001

(Rosehan)

NPM. 86.99.03.05.5X

ii

PERSETUJUAN

Tesis dengan judul:

“Pengaruh kecepatan potong tinggi terhadap kualitas permukaan benda kerja pada proses bubut”

Dibuat untuk melengkapi persyaratan kurikulum program Magister Bidang

Ilmu Teknik Universitas Indonesia guna memperoleh gelar Magister Teknik

pada program Pascasarjana studi Teknik Mesin.

Tesis ini dapat disetujui untuk diajukan dalam sidang Ujian Tesis.

Dosen Pembimbing II

Ir. Henky S. Nugroho, MT


Dosen Pembimbing I

Dr. Ir. Danardono A.S.

iii

UCAPAN TERIMA KASIH

Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah Yang Maha Esa,

telah melimpahkan rahmatNya. Sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis ini.

Tesis ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menjadi Magister

Teknik pada program Studi Teknik Mesin Program Pascasarjana Universitas

Indonesia. Tugas ini membahas tentang pengaruh kecepatan potong tinggi

pada proses pembubutan.

Dengan selesainya Tesis ini, penulis menyampaikan ucapan terima kasih

kepada:

1. Bapak Dr. Ir. Danardono A.S. dan Ir. Henky S. Nugroho, MT, selaku

pembimbing penulis dalam menyelesaikan Tesis ini

2. Bapak Dr. Ir. Yanuar, selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin

Program Pasca Sarjana Universitas Indonesia.

3. Bapak Ir. Sofyan D., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas

Tarumanagara.

4. Istriku Anna Resha R. serta anak-anakku R.G. Margareka, Rizhsky D.,

R.A. Ramadhan yang selalu memberikan dukungan moril.

5. Ayah, Ibu serta adik-adik yang ikut memberikan dorongan moril.

6. Iwan Santoso, dan semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu

persatu yang telah memberikan bantuan sehingga terwujudnya Tesis ini.

Akhir kata dengan selesainya penulisan Tesis ini, dapat dimanfaatkan

sebagaimana mestinya.


Penulis,

(Rosehan)

NPM. 86.99.03.05.5X

iv

ABSTRAKSI

Tesis ini meneliti pengaruh kecepatan potong tinggi dengan

menggunakan mesin perkakas MAZAK QUICK TURN 8N terhadap kualitas

permukaan. Data yang diperoleh dari penelitian ini adalah beban pada

sumbu–sumbu mesin, kekasaran permukaan dan tebal geram.

Proses pemesinan adalah pelepasan material dari permukaan benda

kerja menggunakan pahat potong. Untuk memperbesar pelepasan material

dilakukan dengan cara meningkatkan kecepatan potong (cutting speed) di

atas 600 m/min. Pada proses pemesinan banyak pengaruh yang akan timbul

seperti; keausan pahat, gaya pemotongan, temperatur pemotongan, bentuk

geram yang akan dihasilkan, hasil akhir dari permukaan benda kerja dan

biaya produksi.

Kecepatan potong tinggi membentuk geram yang mempengaruhi

kualitas permukaan benda kerja. Kualitas permukaan selain dipengaruhi oleh

parameter pemesinan dan kondisi pemesinan juga dipengaruhi oleh geometri

pahat.

v

ABSTRACTION

This thesis is to investigate the effect of high cutting speed to the

surface quality with the help of MAZAK QUIK TURN 8N machine tools. The

data get from this research are the load of respective machine axis, surface

roughness, and chips formation.

Machining process is defined as material removal from the surface of

the work pieces using cutting tools. The cutting speed that are higher than

600 m/min could increase the rate of chips removal. Generally, machining

process mush influences such as: tool wear, cutting force, cutting

temperature, chips formation, surface finish and production cost.

High speed cutting will produces chips that affect the surface finish of

the work pieces. In addition to influenced by machining parameter, the surface

quality is affected by geometry as well.

vi

DAFTAR ISI

Judul i

Pernyataan Keaslian Tesis ii

Persetujuan iii

Ucapan Terima Kasih iv

Abstraksi v

Abstraction vi

Daftar Isi vii

Daftar Gambar ix

Daftar Tabel x

Daftar Simbol xi

BAB I: PENDAHULUAAN 1

1.1. Latar Belakang Masalah 1

1.2. Pokok Permasalahan 2

1.3. Pembatasan Masalah 3

1.4. Tujuan Penelitian 3

1.5. Metode Penelitian 3

1.7. Sistematika Penulisan 4

BAB II: LANDASAN TEORI 5 2.1. Pengertian Proses Pemesinan 5

2.2. Elemen Dasar Proses Pemesinan 5

2.3. Mekanisme Pembentukan Geram 6

2.3.1. Komponen gaya pembentukan geram 7

2.3.2. Sistem pemotongan miring (oblique cutting) 9

2.3.3. Daya pemotongan 10

2.4. Rasio Pemotongan 10

2.5. Geometri Pahat 12

2.5.1. Bagian-bagian pahat 12

2.5.2. Luas penampang potong 13

vii

2.6. Kekasaran permukaan 14

2.6.1. Kekasaran Ideal 14

2.6.2. Kekasaran sesungguhnya 15

2.6.3. Parameter permukaan 15

BAB III: METODE PENELITIAN 18

3.1. Alat dan Material Penelitian 19

3.2. Rancangan Penelitian 19

3.2.1. Penentuan material benda kerja dan pahat 19

3.2.2. Program NC 20

3.2.3. Rancangan tabel data percobaan 20

3.2.4. Rancangan proses pemesinan 21

3.2.5. Pengukuran 21

3.3. Prosedur Pengujian 22

3.3. Parameter dan Variabel yang ditentukan 24

3.4. Analisa Korelasi dan Regresi 24

BAB IV: PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA 24

4.1. Data Mesin 24

4.2 Data Material 24

4.3. Data Pemesinan 24

4.4. Data Pahat 26

4.5. Data Hasil Pengamatan 27

4.6. Analisa Model Regresi 27

4.7. Pengolahan Data 30

BAB V: ANALISA DAN PERHITUNGAN 32 5.1. Gaya Pemotongan 32

5.2. Sudut Geser 33

5.3. Kekasaran Permukaan 34

BAB VI: KESIMPULAN 37

DAFTAR PUSTAKA 38

LAMPIRAN A. 40

LAMPIRAN B. 48

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Parameter proses bubut 6

Gambar 2.2. Diagram gaya pemotongan (lingkaran Merchant) 7

Gambar 2.3. Pemotongan tegak dan miring 9

Gambar 2.4. Komponen gaya potong dalam ruang 10

Gambar 2.5. Geometri geram terhadap kedalaman potong 11

Gambar 2.6. Kinematika dari proses pelepasan geram 11

Gambar 2.7. Pahat dan sisipan pahat 12

Gambar 2.8. Geometri permukaan kekasaran ideal pada pembubutan 15

Gambar 2.9. Ilustrasi profil permukaan 16

Gambar 3.1. Skema langkah penelitian 18

Gambar 3.2. Ilusrasi Prosedur Percobaan 23

Gambar 4.1. Grafik data beban sumbu-sumbu terhadap kecepatan potong 28

Gambar 4.2. Grafik data kekasaran permukaan terhadap kecepatan potong 28

Gambar 4.3. Grafik data tebal geram, terhadap kecepatan potong 29

Gambar 5.1. Grafik gaya-gaya pemotongan terhadap kecepatan potong 32

Gambar 5.2. Geometri permukaan terhadap radius pahat 34

Gambar 5.3. Grafik kekasaran permukaan terhadap kecepatan potong 35

Gambar 5.4. Geometri pahat sisipan 36

Gambar 5.5. Ilustrasi sudut geser pada benda kerja 36

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Beberapa profil teoritis dengan harga parameter 16

Tabel 2.2. Panjang sampel terhadap kekasaran permukaan 17

Tabel 3.1. Rancangan tabel data penelitian 21

Tabel 4.1. Data pemesinan 26

Tabel 4.2. Data pengamatan 27

Tabel 4.3. Data prediksi 30

Tabel 4.4. Hasil perhitungan kecepatan geram dan kecepatan sudut 31

Tabel 4.5. Hasil perhitungan torsi aktual dan gaya-gaya pemotongan. 31

Tabel 5.1. Gaya-gaya pemotongan terhadap kecepatan potong 33

Tabel 5.2. Kecepatan geram, kecepatan geser, sudut geser dan sudut gesek terhadap kecepatan potong 34

x

DAFTAR SIMBOL

α : sudut geram [ o ]

β : sudut gesek [ o ]

γ : sudut potong bantu [ o ]

εr : sudut potong samping [ o ]

κ : sudut.potong utama [ o ]

φ : sudut geser [ o ]

µ : koefisien gesek

τs : tegangan geser pada bidang geser [N/mm2]

Ag : luas penampang geram [mm2]

As : luas bidang geser [mm2]

ap : kedalaman potong [mm]

d : diameter rata-rata [mm]

do : diameter mula [mm]

dm : diameter akhir [ mm ]

F : gaya gesek [N]

Fc : gaya potong [N]

Ff : gaya makan [N]

Fn : gaya normal pada bidang geser [N]

fn : gerak makan (feed) [mm/r]

Fr : gaya radial [N]

Fs : gaya geser [N]

hmax : tinggi maksimum ketidakrataan [µm]

Lt : panjang potong [mm]

n : putaran poros utama [min-1]

N : gaya normal pada bidang geram [N]

P : daya motor [kW]

Pc : daya potong [kW]

Pf : daya gerak makan [kW]

xi

Px : beban sumbu X [ % ]

Ps : beban poros utama [ % ]

Pz : beban sumbu Z [ % ]

R : gaya total [N]

Ra : kekasaran permukaan [µm]

Rg : kedalaman perataan [µm]

Rp : kekasaran rata-rata kwadratis [µm]

Rt : kekasaran total [µm]

rc : rasio pemotongan [mm]

rβ : radius pahat [mm]

t : tebal geram setelah pemotongan [mm]

to : tebal geram sebelum dipotong [mm]

ts : tebal geram pada daerah geser [mm]

tc : waktu pemotongan [menit]

T : Torsi [kgf-m]

Vc : kecepatan potong [m/min]

Vf : kecepatan gerak makan [mm/min]

Vg : kecepatan alir geram [m/min]

Vs : kecepatan geser [m/min]

xii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG MASALAH Proses pemesinan adalah pelepasan material dari permukaan benda

kerja menggunakan pahat potong. Bertambahnya permintaan untuk

memperbesar produktivitas dengan biaya produksi rendah, maka dilakukan

dengan cara meningkatkan kecepatan potong (cutting speed) di atas 600

m/min. Teknologi kecepatan potong tinggi (high speed cutting) merupakan

salah satu cara untuk meningkatkan produktivitas. Pemesinan komponen

dilakukan dengan meningkatkan volume pelepasan material benda kerja,

merupakan suatu pengurangan waktu pemesinan yang berarti.

Proses pemesinan dengan kecepatan tinggi dapat dilakukan mesin

bubut, mesin frais, mesin drilling dan mesin boring. Pada proses pemesinan

ini banyak pengaruh yang akan timbul seperti; keausan pahat, gaya

pemotongan, temperatur pemotongan, bentuk geram yang akan dihasilkan,

hasil akhir dari permukaan benda kerja dan biaya produksi. Pengaruh yang

ditimbulkan saling berkaitan satu sama lain.

Pada mesin perkakas, bidang utama riset adalah perkembangan dari

pengaruh material alat potong, geometri alat potong dan kondisi pemotongan

terhadap kualitas benda kerja. Riset dilakukan Dipl.-Ing. Philipp Andrae

dengan judul “High Speed Cutting”, yaitu meneliti tentang alat potong end

mills menggunakan mata potong spiral terbuat dari polycrystalline cubic boron

nitride (PCBN) yang baru dikembangkan dari jenis mata potong end mills

PCBN dengan mata potong lurus 14). Sedangkan Essam El-Magd dan

Christoph Treppmann, mensimulasikan pemeriksaan dari bentuk geram pada

proses pemotongan kecepatan tinggi menggunakan Split Hopkinson Bar Test

dengan judul riset “Simulation of Chip Root Formation at High Cutting Rates

by Means of Split-Hopkinson Bar Test”, Hasil photomicrographts bentuk

geram pada kecepatan potong tinggi, merupakan dasar dari penelitian

pembentukan geram selama proses kecepatan potong tinggi 15). Penelitian

1

dilakukan oleh Hans Kurt Tonshoff, Raouf Ben Amor dan Philipp Andrae

berjudul “Chip Formation in High Speed Cutting (HSC)”, yaitu menghitung dan

mengevaluasi karateristik dasar gaya pemotongan dan bentuk geram pada

kecepatan potong tinggi. Perubahan gaya pemotongan, aliran material, dan

geseran material berlebihan pada kecepatan potong dianalisis 16). D.Y. Jang

dan A. Seireg dengan judul, “Machining Parameter Optimization for Specified

Surface Conditions” meneliti prosedur umum pemilihan parameter pemesinan

pada mesin yang melakukan pelepasan material maksimum untuk beberapa

ketentuan kualitas permukaan dan umur pahat 6).

Penelitian ini dilakukan pada kecepatan potong (Vc) bervariasi antara

600 m/min sampai 1350 m/min, menyelidiki pengaruh kecepatan potong tinggi

terhadap kekasaran permukaan benda kerja. Besar beban pemotongan pada

sumbu utama, sumbu X dan sumbu Z didapat dari kontrol mesin, sedangkan

tebal geram diperoleh dari pengukuran geram yang dihasilkan. Data-data

yang diperoleh akan dianalisa untuk menyelidiki sejauh mana kecepatan

potong tinggi mempengaruhi kekasaran permukaan. Diharapkan dari

penelitian ini akan diperoleh data pemesinan yang diperlukan untuk

perencanaan proses pemesinan maupun kemampuan dari mesin perkakas

tersebut.

1.2. POKOK PERMASALAHAN

Proses pembubutan termasuk dalam klasifikasi proses pemotongan

dengan mesin perkakas menggunakan pahat bermata potong tunggal.

Komponen mesin banyak diproduksi dari proses pembubutan yang

memerlukan ketelitian. Adapun ketelitian ini meliputi karateristik geometri

mencakup dimensi bentuk sempurna dan kekasaran permukaan benda kerja.

Secara teoritis kekasaran permukaan (Ra) merupakan fungsi dari gerak

makan (fn) dan geometri pahat untuk berbagai kecepatan potong (Vc).

Berdasarkan pada suatu simulasi dinamik, kekasaran permukaan merupakan

fungsi kecepatan potong (Vc), kedalaman potong (ap), gerak makan (fn),

radius pahat (rβ) dan frekwensi pribadi pahat 6). Kekasaran permukaan benda

kerja juga dipengaruhi oleh kekerasan material, geometri produk, keausan

pahat, cairan emulsi dan kemampuan mesin perkakas melakukan

2

pemotongan. Kecepatan potong tinggi akan mempengaruhi sudut geser (φ),

sudut geser merupakan fungsi dari gaya pemotongan yang mempengaruhi

kekasaran permukaan.

1.3. PEMBATASAN MASALAH

Batasan masalah yang dilakukan, antara lain:

1. Pengujian dilakukan pada satu jenis benda kerja dengan kekerasan 177

BHN berbentuk silindris.

2. Mesin bubut yang digunakan adalah mesin bubut CNC merk Mazak type

Turn 8N menggunakan kontrol Mazatrol type T Plus.

3. Kecepatan potong ditetapkan antara 600 m/min sampai 1350 m/min.

4. Variabel yang berpengaruh terhadap kekasaran permukaan, adalah:

kecepatan potong (Vc),

5. Pahat bubut yang digunakan Cemented Carbide CNMG 120408-WF new

grade GC4015,

6. Kriteria penggantian pahat ditetapkan dari beban potong dan kekasaran

permukaan.

7. Menggunakan cairan emulsi sebagai media pendingin.

1.4. TUJUAN PENELITIAN

Mengkaji secara exprimental pengaruh kecepatan potong (Vc) terhadap

kekasaran permukaan (Ra).

1.5. METODE PENELITIAN

Pada dasarnya penelitian ini dititik beratkan pada proses pembubutan

dengan kecepatan potong tinggi terhadap material benda kerja.

Untuk memperoleh dan mengumpulkan data serta informasi yang

dibutuhkan digunakan beberapa metode penelitian:

1. Penelusuran yang berkaitan dengan penelitian ini baik berupa jurnal

textbook dan sebagainya.

2. Melakukan pengamatan langsung proses pemesinan dan pengukuran

kekasaran permukaan benda kerja, tebal geram serta pengecekan

keausan pahat.

3

3. Pengumpulan data, pemilihan yang terdiri dari:

spesifikasi mesin bubut, geometri dan bahan pahat, material benda kerja

1.6. SISTEMATIKA PENULISAN BAB I : Pendahuluan

Berisi latar belakang masalah, pokok permasalahan, pembatasan

masalah, tujuan penelitian, metode penelitian, metode pembahasan

dan sistematika penulisan .

BAB II : Landasan teori

Pada bab ini membahas mengenai pengertian proses pemesinan,

elemen dasar proses pemesinan, mekanisme pembentukan geram,

rasio pemotongan, geometri pahat, kekasaran permukaan.

BAB III : Metode Penelitian

Pada bab ini berisi proses pengujian yang akan dilakukan meliputi

bahan, alat utama yang akan digunakan, dan prosedur pengujian.

BAB IV : Pengumpulan dan Pengolahan Data

Data-data yang diperoleh, Data hasil pengamatan, Analisa model

regresi dan pengolahan data.

BAB V : Analisa dan perhitungan

Bab ini menguraikan hasil pengujian dan analisa data dari hasil yang

diperoleh. Dari hasil pengolahan data akan dibandingkan dengan

perhitungan teoritis.

BAB VI : KESIMPULAN

Berisikan kesimpulan yang diperoleh dari hasil pengujian

dihubungkan dengan teori.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. PENGERTIAN PROSES PEMESINAN Mesin bubut merupakan salah satu mesin pekakas industri digunakan

untuk memotong benda kerja berbentuk silinder dengan pahat bermata

potong tunggal. Selain memotong, mesin bubut dapat pula digunakan untuk

membuat ulir, menghaluskan permukaan, membuat profil, dan untuk

membuat lubang dalam.

Macam-macam proses dapat dilakukan oleh mesin bubut, yaitu:

- bubut silindrik (turning)

- bubut muka (facing)

- bubut alur (grooving)

- pemotongan (cut off)

- meluaskan lubang (boring)

- bubut bentuk (forming)

- bubut silindrik dengan menumpu (box turning)

- bubut inti (trepanning)

Prinsip kerja mesin bubut, yaitu benda kerja dipegang oleh pencekam

yang terdapat pada poros utama (spindle). Benda kerja ini bergerak berputar

pada poros utama, sedangkan pahat ditempatkan pada dudukan pahat

bergerak translasi melakukan gerak potong (feed). Pada mesin bubut CNC

gerak potong, putaran spindel, kecepatan potong konstan dan kedalaman

potong diatur melalui kontrol terprogram, sehingga mesin dapat melakukan

proses pemotongan presisi tinggi.

2.2. ELEMEN DASAR PROSES PEMESINAN Kondisi pemotongan pada mesin bubut dapat ditentukan variabel-

variabelnya sebagai berikut:

Benda kerja: do : diameter mula; [ mm ]

dm : diameter akhir ; [ mm ]

Lt : panjang pemotongan; [ mm ]

5

Pahat: κ : sudut potong utama; [ o ]

γ : sudut geram; [ o ]

Mesin bubut : ap : kedalaman potong; [ mm ]

fn : gerak makan; [ mm/r ]

n : putaran poros utama; [rpm]

dmdo

fn

n

ap

κγ

Gambar 2.1. Parameter proses bubut. Rumus-rumus elemen dasar mesin bubut adalah sebagai berikut:

Kecepatan potong:

Kecepatan potong dikelompokan menjadi tiga tingkatan, yaitu; 600 m/min –

1800 m/min, disebut kecepatan tinggi (high speed); 1800 m/min – 18.000

m/min , kecepatan sangat tinggi (very high speed); lebih besar 18.000 m/min

kecepatan teramat sangat tinggi (ultra high speed) 1).

1000

... ndc

π=V 2.1

di mana; d: diameter rata-rata

Kecepatan gerak potong:

V 2.2 nfnf .=

Waktu pemotongan:

f

tc V

L=t 2.3

2.3. MEKANISME PEMBENTUKAN GERAM

Pemotongan terjadi karena adanya gerakan relatif antara pahat

dengan benda kerja, di mana sisi potong pahat melakukan penestrasi pada

benda kerja disebabkan oleh tekanan yang besar diberikan kepada benda

6

kerja melalui sisi potong pahat. Akibat dari pergerakkan relatif dan penestrasi

dilakukan oleh pahat pada benda kerja, maka bagian logam yang terkena

penestrasi tadi akan terlepas.

2.3.1. Komponen gaya pembentukan geram Ditinjau dari sistem pemotongan pahat bubut terbagi menjadi:

1. sistem pemotongan miring (oblique cutting system)

2. sistem pemotongan tegak (orthogonal cutting system)

Pada sistem pemotongan tegak merupakan penyederhanaan dari sistem

pemotongan miring di mana gaya dan komponennya hanya dianalisa pada

satu bidang, maka gaya total (R) dapat diuraikan menjadi dua komponen

gaya yang saling tegak lurus, antara lain 2):

1. Ditinjau terhadap proses deformasi material, yaitu; gaya geser (Fs) dan

gaya normal (Fn) pada bidang geser.

2. Dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara membuat dinamometer

(alat ukur gaya) yang mengukur dua komponen, yaitu; gaya potong (Fc)

yang searah dengan kecepatan potong dan gaya makan (Ff) searah

dengan kecepatan gerak potong.

3. Gaya total (R) yang bereaksi pada bidang geram, yaitu gaya gesek (F)

dan gaya normal (N) pada bidang geram.

c

Ff

FsFc

Fn

R FN

bendakerja

pahat

α

φ

β

Gambar 2.2. Diagram gaya pemotongan (lingkaran Merchant).

Lihat diagram gaya pada gambar 2.2., dapat dinyatakan persamaan gaya-

gaya yang terjadi 2):

F 2.4 φ⋅−φ⋅= sinFcosF fcs

F 2.5 φ⋅+φ⋅= cosFsinF fcn

7

F 2.6 α⋅+α⋅= cosFsinF fc

N 2.7 α⋅−α⋅= sinFcosF fc

di mana:

F 2.8 )tan(Fcf α−β⋅=

Koefisien gesek pada geram-muka pahat dapat diperoleh sebagai berikut:

β=α⋅−α⋅α⋅+α⋅

== −1tansinFcosF

cosFsinFNF

fc

fcµ

maka:

α⋅−α⋅+

=tanFFtanFF

fc

cfµ 2.9

Kekuatan geser dari material sepanjang bidang geser selama berlangsung

operasi pemotongan. Tegangan geser (dinamik), dengan demikian kekuatan

benda kerja merupakan faktor penentu pada proses pemesinan. Persamaan

tegangan geser bekerja sepanjang bidang geser dapat dihitung berikut ini:

s

ss A

F=τ

Di mana As adalah luas dari bidang geser; As = Ag / sin φ , Ag adalah luas

penampang potong. Dengan mensubsitusikan persamaan 2.4, maka:

g

fcs A

sin]sinFcosF[ φφ⋅−φ⋅=τ 2.10

Dari gambar 2.2, terlihat bahwa,

F )cos(Rs α−β+φ⋅=

sehingga,

)cos(

Fs

α−β+φ=R

di mana , φ

τ=⋅τ=sinA

AF gsss

maka,

)cos(sin

Ags

α−β+φ⋅

φ

⋅τ=

1R 2.11

Dari gambar 2.2, terlihat bahwa,

F 2.12 )cos(Rc α−β⋅=

8

maka,

)cos(

)cos(sin

Agsc α−β+φ

α−β⋅

φ

⋅τ=F 2.13

2.3.2. Sistem pemotongan miring (oblique cutting) Sistem pemotongan tegak (orthogonal cutting) terjadi bila sudut potong

utama κ = 90o, seperti pada gambar 2.3.(a). Sistem pemotongan tegak dapat

dianalisa komponen gaya yang terjadi dianggap pada suatu bidang.

Sedangkan dalam sistem pemotongan miring (oblique cutting) sudut potong κ

≠ 90o, seperti pada gambar 2.3.(b). komponen gaya terjadi dianggap dalam

ruang.

benda kerja

pahat

geram

(a) (b) Gambar 2.3. Pemotongan tegak dan miring. (a) Tegak. (b) Miring

Dalam sistem pemotongan miring gaya pemotongan dianggap dalam

ruang yang akan diuraikan menjadi tiga komponen seperti pada gambar 2.4.

Besarnya komponen gaya dapat diukur dengan menggunakan dynamometer

yang diletakkan pada gagang pemegang pahat sisipan atau mesin dilengkapi

dengan pengukuran beban pada sumbu-sumbu. Tiga komponen gaya

pemotongan yang terjadi di dalam ruang; Fc, Ff, dan Fr, seperti ditunjukkan

pada gambar 2.4. Gaya potong (Fc) searah dengan kecepatan potong, gaya potong

merupakan komponen yang menghasilkan gaya terbesar dari komponen gaya

lainnya, yaitu ± 99% dari energi yang dibutuhkan selama proses.

Gaya makan (Ff) searah dengan gerak memanjang, gaya makan (feed force)

ini merupakan gerakan pahat melakukan pemotongan yang menentukan hasil

akhir permukaan benda kerja. Besarnya gaya makan ini berkisar 40% dari

gaya potong. Gaya radial (Fr) terjadi searah sumbu X atau kedalaman potong.

9

Gaya ini secara nyata sangat kecil, yaitu 20% dari gaya potong atau 50% dari

gaya makan. 2).

Fc Fr

FfVf

Vc

pahat

geram

benda kerja

Gambar 2.4. Komponen gaya potong dalam ruang

2.3.3. Daya pemotongan

Daya pemotongan dalam proses pembentukan geram ditentukan oleh

gaya pemotongan dengan kecepatan pemotongan, atau momen puntir pada

pahat dengan putaran sumbu utama. Momen puntir dan gaya potong dapat

diukur secara langsung dengan memakai dinamometer. Daya potong untuk

proses bubut terlihat pada persamaan berikut 3):

00060.VF cc

c⋅

=P 2.14

dan

00000060 ..

VF fff

⋅=P 2.15

2.4. RASIO PEMOTONGAN Dapat dilihat pada gambar 2.2., selama dilakukan pemotongan,

material benda kerja dibagian ujung pahat menerima pemampatan, dan

mengakibatkan tebal geram menjadi lebih besar dari tebal geram sebelum

terpotong. Rasio dari to/t disebut rasio pemotongan (rc) dan dapat dijabarkan

sebagai berikut 2):

)cos(sin

)cos(tsint

ttr

s

soc α−φ

φ=

α−φ⋅φ⋅

== 2.16

Persamaan di atas dapat ditulis berikut ini:

10

α⋅−α⋅

=φsinr

cosr

c

c

1tan 2.17

Pada persamaan 2.4., sudut geser φ dapat dihitung bila sudut geram α, tebal

pemotongan dan tebal geram diketahui.

α

φ

α

(φ-α)

to

bendakerja

pahat

ts

tc

Gambar 2.5. Geometri geram terhadap kedalaman potong

Hubungan antara kecepatan terhadap tebal geram dengan meng-

anggap lebar geram konstan, maka dapat dilihat persamaannya sebagai

berikut 2):

tVtV goc ⋅=⋅

atau

co

c

g rtt

VV

== 2.18

dapat ditulis juga seperti berikut ini:

)cos(sinVrVV cccg α−φ

φ=⋅= 2.19

to φ

tc

(90°-φ+α)

(φ-α)

(90°-α)Vc

VgVs

φ

(φ-α)

α

Gambar 2.6. Kinematika dari proses pelepasan geram

Karena adanya pemampatan tebal geram, maka kecepatan aliran

geram selalu lebih rendah daripada kecepatan potong. Pada gambar 2.6.

11

menunjukkan kecepatan aliran geram Vg dan kecepatan potong Vc.

Berdasarkan penjumlahan vektor kecepatan, maka kecepatan elemen geram

ditunjukkan oleh vektor kecepatan geser Vs. Berdasarkan segitiga kecepatan

maka dapat dibuat persamaan sebagai berikut 2):

φ=

α−=

α+φ− sinV

)sin(V

)sin(V gsc

9090

Persamaan ini dapat juga ditulis dalam bentuk:

φ=

α=

α−φ sinV

cosV

)cos(V gsc

maka kecepatan geser dapat dihitung dengan persamaan:

φα

sincosVV gs = 2.20

2.5. GEOMETRI PAHAT

Pada mesin perkakas, pahat dibagi menjadi dua jenis, yaitu; pahat

bermata potong tunggal (single point cutting tool) dan bermata potong

majemuk (multi point cutting tool). Pahat bermata potong tunggal umumnya

digunakan untuk pahat bubut dan pahat sekrap, sedangkan bermata potong

majemuk umumnya digunakan pada mesin frais dan mesin drilling.

2.5.1 Bagian-bagian pahat Secara sistematik pahat dibedakan menjadi tiga bagian pokok, yaitu;

eleman, bidang aktif, dan mata potong pahat. Beberapa bagian dari pahat

dapat didifinisikan sebagai berikut (lihat gambar 2.7) :

ab

c

AκSκ

Aγ

Sγ

Aα

AαA’α

Gambar 2.7., Pahat dan sisispan pahat 4)

12

Elemen pahat:

a : pemegang/gagang (shank), bagian pahat untuk dipasang pada

mesin pekakas sekaligus pemegang pahat sisipan.

b : pahat sisipan (inserts tool)

c : dudukan (shim) pahat sisipan

Bidang pahat merupakan permukaan aktif pahat, setiap pahat mempunyai

bidang aktif ini sesuai dengan jumlah mata potongnya. Tiga bidang aktif dari

pahat:

Aκ : bidang utama (mayor flank), bidang yang menghadap permukaan

transien dari benda kerja.

Aγ : bidang bantu (minor flank), bidang yang menghadap permukaan

terpotong dari benda kerja.

Aα : bidang geram (face), bidang di atas di mana geram mengalir.

Mata potong pahat adalah tepi dari bidang geram yang aktif memotong. Ada

dua jenis mata potong yaitu:

Sκ : mata potong utama (mayor cutting edge), garis perpotongan antara

bidang geram (Aα) dan bidang utama (Aκ).

Sγ : mata potong bantu (minor cutting edge), garis perpotongan antara

bidang geram (Aα) dan bidang bantu (Aγ).

Pertemuan antara mata potong utama dan mata potong bantu pada pojok

pahat. Untuk memperkuat pahat maka pojok pahat dibuat melingkar dengan

jari-jari tertentu . Radius pahat (rβ) secara bersamaan dengan kondisi

pemotongan yang dipilih akan menentukan kehalusan permukaan hasil

proses pemesinan.

2.5.2 Luas penampang potong Berdasarkan geometri pahat radius, kedalaman potong dan kecepatan

gerak, maka luas penampang geram sebelum terpotong dapat dihitung

dengan persamaan berikut 5):

))f.(rr(f.afA nnpng22 5050 ⋅−−⋅⋅−⋅= ββ 2.21

13

2.6. KEKASARAN PERMUKAAN Dalam industri pemesinan, proses pemotongan logam merupakan

suatu proses yang sangat penting, di mana proses tersebut dapat merubah

suatu geometri menjadi geometri produk yang diinginkan. Pemesinan

konvensional dibandingkan pemesinan dengan kecepatan potong tinggi

menunjukan pengurangan waktu produksi dan mengakibatkan suatu

peningkatan effisiensi proses manufaktur. Oleh karena itu kecepatan potong

tinggi sangat berarti secara ekonomis. Kualitas permukaan komponen dapat

dicapai teknologi kecepatan potong tinggi yang dipergunakan pada banyak

bidang manufaktur. Kecepatan potong tinggi mengurangin waktu kontak

antara pahat dengan benda kerja, Dikarnakan kontak yang rendah dapat

dicapai, beban panas pada bahan pahat berkurang dan mengakibatkan umur

pahat bertambah.

Kemampuan mencapai suatu ketentuan kekasaran pada permukaan

yang dibubut kerapkali merupakan kebutuhan utama, pada pembubutan

memanjang didifinisikan profil puncak ke profil dasar, nilai hmax didapat

berdasarkan pada suatu simulasi dinamik yang merupakan fungsi kecepatan

potong (Vc), kedalaman potong (ap), gerak makan (fn), radius pahat (rβ) dan

frekwensi pribadi (x), sebagaimana ditunjukan pada persamaan berikut ini 6):

Untuk x lebih besar 150 Hz:

βr

fn2

max3.124 ⋅

=h 2.22

2.6.1. Kekasaran Ideal Kekasaran ideal menunjukan hasil akhir yang baik dapat diberikan oleh

proses pemesinan, gambar 2.8. berikut ditunjukan geometri permukaan dari

pembubutan permukaan menggunakan pahat tanpa radius dan pahat dengan

radius. Pada gambar 2.8.a, tinggi maksimum ketidakrataan dapat dihitung

dengan. persamaan:

Pahat tanpa radius, tinggi maksimum 7):

γκ cotcotmax += nfh 2.23

Pahat radius seperti pada gambar 2.8.b, tinggi ketidak rataan dapat dihitung

dengan persamaan:

14

Pahat radius, tinggi maksimum 8):

βrfh n

⋅=

8

2

max 2.24

(a) pahat tanpa radius (b) pahat radius

Gambar 2.8. Geometri permukaan kekasaran ideal pada pembubutan 2.6.2. Kekasaran sesungguhnya

Pada operasi sebenarnya, beberapa variasi faktor yang merugikan

mempengaruhi hasil akhir. Diantaranya yang sangat penting; pembentukan

dari BUE (built-up edge) dan getaran. Bila kondisi pemotongan dipilih dengan

tepat, chatter (getaran) dapat dihindari. Setelah formasi BUE tergantung pada

kondisi pemotongan (kering atau basah) dan kecepatan potong itu

diperkirakan. Untuk suatu kondisi pemotongan, kekasaran sesungguhnya

akan berubah-ubah terhadap kecepatan potong. Kecuali untuk kecepatan

potong sangat rendah, intensitas formasi BUE berkurang terhadap kecepatan

potong, dan juga tinggi maksimum dari ketidakrataan permukaan juga

diakibatkan penurunan kecepatan potong 8).

2.6.3. Parameter permukaan Untuk memperoleh profil suatu permukaan, maka jarum peraba (stylus)

dari alat ukur harus digerakkan mengikuti lintasan yang berupa garis lurus

dengan jarak yang telah ditentukan terlebih dahulu. Panjang lintasan ini

disebut dengan panjang pengukuran (tranversing length). Sesaat setelah

jarum bergerak dan sesaat sebelum jarum berhenti maka secara elektronis

alat ukur melakukan perhitungan berdasarkan data yang dideteksi oleh jarum

peraba. Bagian dari panjang pengukuran dilakukan analisa dari profil

permukaan disebut dengan panjang sampel (sampling length).

15

profil terukur

panjang sampel, L(mm)

Rt

Rp

profil referensiprofil tengah

profil dasar

Gambar 2.9. ilustrasi profil permukaan 9)

Berdasarkan profil-profil seperti pada gambar, maka dapat didefinisikan

beberapa parameter permukaan, yaitu yang berhubungan dengan dimensi

pada arah tegak, yaitu 9):

1. kedalaman total (peak to valley height/total height), Rt (µm); adalah jarak

antara profil referensi dan referensi dasar,

2. kedalaman perataan (depth of surface smoothness/peak to mean line), Rp

(µm); adalah jarak rata-rata antara profil referensi dengan profil tengah,

3. kekasaran rata-rata aritmetis (mean roughness index/center line average,

CLA), Ra (µm); adalah harga rata-rata aritmetis dari harga absolutnya

jarak antara profil terukur dengan profil tengah,

4. kekasaran rata-kwadratis (root mean square height), Rg (µm); adalah akar

dari jarak kwadrat rata-rata antara profil terukur dengan profil tengah.

Secara teoritis dapat dimisalkan bentuk suatu profil permukaan, kemudian

menghitung parameter permukaan berdasarkan rumus matematisnya. Tabel

berikut ini adalah contoh beberapa bentuk profil teoritis dengan perbandingan

harga-harga parameter.

Tabel 2.1. Beberapa profil teoritis dengan harga parameter 9)

Bentuk profil teoritis t

p

RR

t

a

RR

t

g

RR

a

g

RR

profil sinusiodal

0.5 0.318 0.353 1.11

profil segitiga

0.5 0.25 0.289 1.15

profil parabolis orde ke 2

0.33 0.667

0.256 0.256

0.298 0.298

1.16 1.16

profil parabolis orde ke 4

0.2 0.8

0.214 0.214

0.266 0.266

1.23 1.23

profil distribusi gauss

0.5 0.25 0.33 1.25

16

Panjang sampel yang harus digunakan sewaktu mengukur kekasaran

permukaan adalah 0.8 mm. Harga suatu parameter permukaan dapat

berubah jika dipergunakan panjang sampel yang berlainan. Oleh karena itu

dianjurkan untuk menggunakan suatu panjang sampel yang tertentu sesuai

dengan tingkat harga kekasaran Ra sebagaimana tabel 2.2. berikut ini :

Tabel 2.2. Panjang sampel terhadap kekasaran permukaan 9) Harga kekasaran, Ra [mm] Angka kelas kekasaran Panjang sampel [mm]

50 25

N 12 N 11 8

12.5 6.3

N 10 N 9 2.5

3.2 1.6 0.8 0.4

N 8 N 7 N 6 N 5

0.8

0.2 0.1 0.05

N 4 N 3 N 2

0.25

0.025 N 1 0.08

17

BAB III METODE PENELITIAN

Seperti telah dijelaskan di bab I, penelitian ini bertujuan menyelidiki

pengaruh kecepatan potong tinggi pada proses pembubutan menggunakan

mesin bubut CNC.

Penelitian ini terdiri dari tiga tahap percobaan, yaitu:

1. Percobaan pertama, melakukan proses pembubutan memanjang dengan

parameter, kedalam potong (ap) konstan dan gerak makan (fn) sedangkan

kecepatan potong (Vc) bervariasi, melakukan pembacaan beban sumbu-

sumbu mesin.

2. Percobaan Kedua, melakukan pengukuran terhadap benda kerja dan

melakukan analisis terhadap data yang diperoleh dari hasil pengukuran.

3. Percobaan Ketiga , melakukan pengukuran tebal geram dari hasil

pemotongan.

Pada bab ini diuraikan langkah-langkah dari penelitian tersebut. Secara

skematik langkah-langkah penelitian diberikan pada gambar 3.1.

Tujuan PenelitianUntuk mengetahui pengaruh

kecepatan potong tinggi

Percobaan IMelakukan pembubutan

memanjang

Percobaan IIMelakukan pengukurankekasaran permukaan

Percobaan IIIPengukuran tebal geram

Kesimpulan

Analisis

Program NCBeban sumbu X,

Z dan poros utama(spindel)

ap, fn, Vc, d

Tebal geram, tc

Kekasaranpermukaan, Ra

Gambar 3.1. Skema langkah penelitian

18

3.1. ALAT DAN MATERIAL PENELITIAN Alat digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. mesin bubut CNC Mazak Turn 8N, kontrol type Maztrol Tplus,

2. pahat negative wiper insert, kode CNMG 120408-WF new grade 4015,

3. alat ukur kekasaran permukaan Surftest 211, merk Mitutoyo,

4. alat ukur dimensi, outside micrometers,

5. material benda kerja, baja dengan kekerasan 177 BHN,

Proses pemesinan dan pengukuran benda kerja dilakukan di laboratorium

CNC Universitas Tarumanagara.

3.2. RANCANGAN PENELITIAN

Untuk mengetahui pengaruh kecepatan potong (Vc) terhadap

kekasaran permukaan akhir benda kerja, dengan melakukan suatu

percobaan, berdasarkan urut-urutan dari penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. menentukan material benda kerja yang akan digunakan,

2. menentukan pahat yang akan digunakan,

3. menentukan geometri percobaan,

4. membuat program NC,

5. membuat rancangan tabel pengambilan data percobaan,

6. melakukan proses pemesinan sesuai rancangan yang telah dibuat dan

7. melakukan pengukuran.

3.2.1. Penentuan material benda kerja dan pahat Material dipilih baja carbon S55C. Setelah benda kerja dilakukan

pengerjaan awal dengan perataan terlebih dahulu, dimensi benda kerja

menjadi diameter 88 mm panjang 160 mm. Pengerjaan awal ini bertujuan

untuk memperoleh stabilitas benda kerja pada saat putaran tinggi.

Pemilihan grade pahat berdasarkan material benda kerja, variabel

pemesinan dan jenis pengerjaan. Geometri pahat ditentukan oleh bentuk

geometri pemotongan dan jenis gagang pahat (shank) yang tersedia untuk

pahat sisipan dengan grade tersebut. Sehingga didapat pahat sisipan dengan

kode sisipan; CNMG 120408-WF new grade GC4015 menggunakan gagang

pahat PCLNR 2020K12.

19

3.2.2. Program NC Program NC yang dibuat berdasarkan bentuk geometri produk dan

parameter pemesinan. Bentuk dari geometri produk yang akan dicoba adalah

berbentuk silindris dengan panjang 160 mm diameter bervariasi dari 88 mm

sampai 58 mm. Parameter pemesinan diantaranya;

gerak makan, fn: 0.2 mm/r (konstan); kedalaman potong, ap: 0.5 mm (konstan);

kecepatan potong, Vc bervariasi antara 1350 m/min sampai 600 m/min.

Putaran poros utama (spindel) secara otomatis diprogram akan mengikuti Vc

dan d (diameter).

Program NC:

G92X110Z90; G50S5000; M06T01; M03M08; G97S1350; nilai S berubah 1350 sampai 600 G00X88Z2; nilai X berubah 88 sampai 58 M00 G01Z-80; G01X88; G00Z2; M09M05MO6T03; G28X0Z0; M02

3.2.3. Rancangan tabel data percobaan

Data percobaan ada tiga kelompok terdiri dari pembacaan pada kontrol

mesin saat proses pemesinan berlangsung, pengukuran kekasaran

permukaan dilakukan benda kerja terpasang. Sedangkan pengukuran tebal

geram dilakukan setelah proses pemesinan selesai.

Pada penelitian ini dilakukan delapan kali percobaan untuk setiap

tingkat kecepatan potong dengan pengukuran sampel yang dilakukan

sebanyak lima kali untuk setiap percobaan. Sedangkan data beban pada

sumbu-sumbu setiap kali percobaan hanya dilakukan satu kali pembacaan.

Data pemesinan, mesin, material dan pahat sisipan juga disertakan pada

tabel, ini bertujuan agar data yang diambil tidak tertukar.

Dari data yang dikumpulkan tersebut, maka tabel data penelitian dibuat

menjadi tiga kelompok yang disatukan seperti pada tabel 3.1. berikut ini:

20

Tabel 3.1. Rancangan tabel data penelitian kec. pot. : m/min put. spindel : min-1 diameter : mm gerak makan : 0.2 m/r dalam pot. : 0.5 mm panjang pot. : 80 mm

mesin bubut : Mazak Turn 8N kontrol : Mazatrol TPlus material : kekerasan : teg. tarik : pahat sisipan : CNMG 120408-WF

Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 Px % Pz % Ps %

Kekasaran 1 2 3 4 5 6 7 8 Ra µm Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm

3.2.4 Rancangan proses pemesinan

Proses pemesinan dilakukan dari diameter 88 mm dengan kecepatan

potong 1350 m/min, setiap penurun diameter 2 mm kecepatan potong

diturunkan 50 m/min. Sehingga kecepatan potong menjadi 1300 m/min untuk

diameter 86 mm. Pada saat proses pemesinan dilakukan penstabilan putaran

spindel terlebih dahulu, pendingin diaktipkan, gerak makan, kecepatan potong

konstan, pemotongan dan pemosisian pahat dilakukan dengan menggunakan

program. Setiap kali berakhir proses pemotongan diperhatikan kondisi fisik

dari sisipan pahat yang juga dilihat dari hasil data yang diambil, ini berguna

untuk memutuskan penggantian pahat.

3.2.5. Pengukuran Pengukuran terdiri dari dua kelompok, yaitu; pengukuran kekasaran

permukaan dan pengukuran tebal geram setelah pemotongan.

Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan Surftest 211, merk

Mitutoyo dengan panjang sampel pengukuran 0.8 mm 9) sesuai dengan

kekasaran permukaan pengerjaan pembubutan antara 0.4 µm - 6.3 µm 9).

Sebelum pengukuran dilakukan pengujian alat ukur pada sampel kalibrasi

21

terlebih dahulu. Data pengukuran yang terbaca pada batasan yang ektrim

diganti dengan pengukuran yang baru.

Pengukuran tebal geram dilakukan dengan outside micrometer, pengukuran

dilakukan berulang-ulang dengan mengabaikan ukuran yang ektrim.

3.3. PROSEDUR PENGUJIAN 1. Menyiapkan benda kerja dengan ukuran panjang 160 mm dan diameter

89 mm dengan center drill pada kedua ujung benda kerja sebanyak (4)

empat batang.

2. Menyiapkan pahat yang digunakan pada penelitian, yaitu melakukan

penyetelan posisi pahat (setting tool), untuk memperoleh data

penggeseran pahat (offset tools).

3. Meng-input-kan program NC.

4. Mengkalibrasi Surftest pada sampel standar menggunakan panjang

sampel 0.8 mm dengan standarisai ISO.

5. Memasang benda kerja pada cekam spindel dan tail stock diposisikan

supaya dapat menumpu pada bagian ujung benda kerja.

6. Meratakan diameter benda kerja hingga menjadi 88.5 mm menggunakan

kecepatan potong normal Vc 200 m/min.

7. Membersihkan tempat penampungan geram.

8. Menutup pintu pengaman.

9. Menjalankan mesin dengan program yang terlebih dahulu memeriksa

program.

10. Membaca beban sumbu utama, sumbu X, dan sumbu Z pada saat

melakukan pemotongan.

11. Pengumpulan geram ke dalam kantong-kantong yang sudah disiapkan

sebelumnya dengan indentitas kecepatan potong (Vc), material.

12. Pengukuran kekasaran permukaan dengan menggunakan Surftest,

terlebih dahulu permukaan dibersihkan menggunakan tissue. Pengukuran

dilakukan lima sampel, data ektrim dibuang sehingga pengukuran

terkadang lebih dari lima kali.

13. Program dilakukan editing pada pada blok 5 (lima) kecepatan potong dan

blok 6 (enam) diameter benda kerja.

22

14. Kembali keurutan no. 7 (tujuh), dan seterusnya hingga kecepatan potong

600 m/min.

15. Membalik benda kerja dengan mencekam pada bagian yang dipotong

sebelumnya dan tail stock diposisikan supaya dapat menumpu pada

bagian ujung benda kerja..

16. Kembali keurutan no 6, dan seterusnya hingga pemotongan dapat

diselesaikan untuk satu batang.

17. Pengukuran tebal geram dilakukan dengan micrometer, setelah proses

pemotongan berakhir Pengukuran dilakukan lima sampel, data ektrim

dibuang sehingga pengukuran terkadang lebih dari lima kali.

Benda kerja:do, L

MESIN BUBUT CNC

Geometri &MaterialPahat

κr , γo , ao,re ,κr', as

ProsesPemotonganPenghalusan

ProdukPercobaan

Prediksi

DataBenda kerja

Kontrol Mesin

Surfacetester

YA

Program NC

TIDAK

Putaran ( n );Beban sumbuUtama, X, Z

Kondisipemotongan

, ap, fn, Vc

Geram

Kekasaran (R a)

DATA-DATAPs, Px, Pz, Ra, do, Vc, tc

Dikum-pulkan

Micrometer

Tebal geram ( t )

SELESAI

Gambar 3.2. Ilustrasi prosedur Percobaan

23

3.4. PARAMETER DAN VARIABEL YANG DITENTUKAN Parameter dan variabel yang ditentukan dalam penelitian ini antara

lain:

1. gerak makan (fn),

2. kecepatan potong (Vc),

3. kedalaman potong (ap),

4. geometri dan material benda kerja, dan

5. geometri dan material pahat

Parameter dan variabel yang diukur dalam penelitian ini antara lain

meliputi:

1. beban pada sumbu X (Px),

2. beban pada sumbu Z (Pz),

3. beban pada sumbu poros utama (Ps),

4. kekasaran permukaan (Ra), dan

5. tebal geram (t)

3.5. ANALISA KORELASI DAN REGRESI

Analisa korelasi dan regresi sederhana merupakan salah satu metode

statistik yang digunakan untuk menentukan hubungan (korelasi) antara dua

variabel (x dan y) serta menentukan persamaan garis regresi, di mana

perubahan nilai variabel yang satu akan mempengaruhi nilai variabel lainnya.

Variabel x merupakan variabel independen, sedangkan variabel y merupakan

variabel dependen.

24

BAB IV PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

Mesin perkakas yang digunakan dalam mengerjaan akhir (finishing)

pada proses pemesinan pembubutan memanjang (turning), menggunakan

mesin CNC Mazak Turn 8N dengan kontrol Mazatrol TPlus dan pahat sisipan

CNMG 120408-WF new grade GC4015. Kontrol mesin dilengkapi dengan

kontrol beban pada sumbu-sumbunya.

4.1. DATA MESIN

Mesin perkakas digunakan pada penelitian ini mempunyai data

sebagai berikut:4):

mesin bubut CNC : Mazak

tipe : Turn 8N

kontrol : Mazatrol T Plus

putaran maximum : 6000 min-1

daya motor, (P) : 7.5 kW, pada putaran 750 min-1 sampai 6000 min-1

torsi konstan, (T) : 9.0 kgf-m, pada putaran 60 min-1 sampai 750 min-1

4.2. DATA MATERIAL

Data material S50C diperoleh dari hasil uji kekerasan dan uji tarik pada

laboratorium.

Kekerasan : 177 BHN

Tegangan tarik : 597 N/mm2

4.3. DATA PEMESINAN

Kondisi operasi pemesinan untuk pengerjaan akhir pada proses

pembubutan memanjang dengan material S50C adalah sebagai berikut:

diameter pemotongan (d) : 88 mm s/d 58 mm

panjang pemotongan (Lt) : 80 mm

kedalaman potong (ap) : 0.5 mm

25

kecepatan potong (Vc) : 1350 m/min s/d 600 m/min

gerak makan (fn) : 0.2 mm/r

Kriteria penggantian pahat : beban pemotongan

Data pemesinan untuk setiap tingkat kecepatan potong dapat dilihat pada

tabel 4.1. berikut ini: Tabel 4.1. Data pemesinan mesin : Turning CNC gerak makan : 0.2 mm/r tipe mesin : Turn 8N dalam pot. : 0.5 mm kontrol : : Mazatrol Tplus panjang pot. : 80 mm

No. Vc [m/min] d [mm] n [r/min] Vf [mm/min

1 1350 88 4883.15 976.63 2 1300 86 4811.65 962.33 3 1250 84 4736.74 947.35 4 1200 82 4658.18 931.64 5 1150 80 4575.69 915.14 6 1100 78 4488.98 897.80 7 1050 76 4397.69 879.54 8 1000 74 4301.47 860.29 9 950 72 4199.91 839.98

10 900 70 4092.55 818.51 11 850 68 3958.29 795.77 12 800 66 3858.29 771.66 13 750 64 3730.19 746.04 14 700 62 3593.61 718.76 15 650 60 3448.35 689.67 16 600 58 3292.85 658.57

4.4. DATA PAHAT

Dari refrensi didapat data pahat sisipan, dengan gagang pemegang

sebagai berikut:

pembuat : Sandvik Coromont

material : Cemented Carbide

kode sisipan : CNMG 120408-WF new grade GC4015

kode pemegang pahat : PCLNR 2020K12

sudut potong bantu (γ) : 3o

sudut potong utama (κ) : 92o radius pahat (rβ) : 0.8 mm

sudut potong samping (εr) : -3o sudut geram (α) : -4o

26

4.5. DATA HASIL PENGAMATAN Data hasil percobaan berikut ini adalah data hasil pembacaan rata-rata

dari lima sampel pengukuran setiap percobaan yang dilakukan. Percobaan

dilakukan sebanyak delapan kali untuk setiap tingkat kecepatan potong (lihat

lampiran A). Data pengamatan pada tabel 4.2 merupakan hasil rata-rata.

Tabel 4.2. Data pengamatan material : S50C gerak makan : 0.2 mm/r kekerasan : 177 BHN dalam pot. : 0.5 mm tegangan tarik : 597 N/mm2 panjang pot. : 80 mm

No. Vc [m/min] Px [%] Pz [%] Ps [%] Ra [mm] t [mm]

1 1350 15.90 15.90 120.38 0.32 0.333

2 1300 16.00 14.60 114.63 0.34 0.337 3 1250 16.10 14.00 117.25 0.41 0.341 4 1200 16.40 14.10 115.50 0.57 0.351 5 1150 16.60 14.90 108.00 0.62 0.342 6 1100 17.00 13.30 104.38 0.66 0.349 7 1050 17.60 12.50 98.75 0.77 0.364 8 1000 18.60 12.40 97.38 0.82 0.365 9 950 19.00 12.40 94.50 0.88 0.361

10 900 19.80 12.00 88.63 0.94 0.351 11 850 19.10 12.00 85.00 0.98 0.381 12 800 19.80 11.90 80.75 1.00 0.383 13 750 20.10 12.30 79.38 1.07 0.384 14 700 21.90 11.50 65.50 1.11 0.389 15 650 21.40 11.60 62.38 1.28 0.378 16 600 22.20 11.40 57.40 1.38 0.383

4.6. ANALISA MODEL REGRESI

Untuk melihat hubungan antara variabel satu dengan yang lain

digunakan model regresi. Hubungan linier antara variabel satu dengan yang

lainnya dalam bentuk ketergantungan (dependency) satu dengan yang lain.

Di mana variabel x disebut variabel independen dan variabel y disebut

variabel dependen karena nilai x tergantung pada y, sedangkan nilai x bebas.

Garis regresi populasi dalam praktek tidak dapat ditentukan secara

tepat, oleh karena itu perlu dicari estimatsi dari garis tersebut dengan

menggunakan data yang ada. Sehingga garis estimasi dapat dihitung dengan

persamaan power sebagai berikut; bxcy ⋅=

27

Koefisien determinasi R2 , ini merupakan proporsi variabilitas dependen dari

sampel yang diterangkan oleh hubungan linier-nya dengan variabel

independen. Dan nilai R2 ini adalah kuadran koefisien korelasi sampel.

Koefisien determinasi

( )SSTSSER −= 12

di mana: SSE dan ∑ −= 2)YY( ii

∑ ∑−= )n/)Y(()Y(SST Ii22

Sehingga untuk mencari hubungan antara x dan y dapat digunakan model

regresi. Untuk itu perlu dicari nilai estimasi-nya dapat diperoleh dengan

menggunakan prosedur yang sudah dibahas atau juga digunakan program

komputer.

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

550 650 750 850 950 1050 1150 1250 1350 1450Kecepatan potong; Vc [m/min]

Beba

n su

mbu

; Ps,

Px,

Pz

[%

Px [%] Pz [%] Ps [%]

Gambar 4.1. Grafik data beban sumbu-sumbu terhadap kecepatan potong

0.30

0.50

0.70

0.90

1.10

1.30

1.50


Keka

sara

n, R

a [u

m]

Ra [um]

Gambar 4.2. Grafik data kekasaran permukaan terhadap kecepatan potong

28

0.325

0.340

0.355

0.370

0.385

0.400


Teba

l ger

am, t

[mm

t [mm]

Gambar 4.3. Grafik data tebal geram terhadap kecepatan potong

Dari pengolahan data didapat koefisien determinasi dan persamaan

hubungan antara x dan y, seperti berikut ini.

Beban pada sumbu X, Px : y = 389.28 (x)

-0.4447

R2 = 0.9607

Beban pada sumbu Z, Pz :

y = 1.0772 (x)0.3618

R2 = 0.8033

Beban pada sumbu utama, Ps :

y = 0.1863 (x)0.9032

R2 = 0.9732

Kekasaran permukaan, Ra :

y = 61601 (x)-1.6503

R2 = 0.8759

Tebal geram, t :

y = 1.3117 (x)-0.1881

R2 = 0.8234

Dengan menggunakan persamaan di atas., dapat dihitung data prediksi

seperti pada tabel 4.3 berikut ini:

29

Tabel 4.3. Data prediksi

material : S50C gerak makan : 0.2 mm/r kekerasan : 177 BHN dalam pot. : 0.5 mm tegangan tarik : 597 N/mm2 panjang pot. : 80 mm

No. Vc [m/min] Px [%] Pz [%] Ps [%] Ra [mm] t [mm]

1 1350 15.78 14.62 125.18 0.420 0.338

2 1300 16.05 14.62 120.98 0.447 0.340 3 1250 16.33 14.22 116.77 0.477 0.343 4 1200 16.63 14.01 112.55 0.511 0.346 5 1150 16.95 13.79 108.30 0.548 0.348 6 1100 17.29 13.57 104.04 0.589 0.351 7 1050 17.65 13.35 99.76 0.636 0.354 8 1000 18.04 13.11 95.46 0.690 0.358 9 950 18.45 12.87 91.14 0.751 0.361

10 900 18.90 12.62 86.79 0.821 0.365 11 850 19.39 12.36 82.43 0.902 0.369 12 800 19.92 12.10 78.03 0.997 0.373 13 750 20.50 11.82 73.62 1.109 0.378 14 700 21.14 11.53 69.17 1.243 0.383 15 650 21.85 11.22 64.69 1.404 0.388 16 600 22.64 10.90 60.18 1.603 0.394

4.7. PENGOLAHAN DATA Untuk menganalisa sejauh mana yang mempengaruhi kualitas

kekasaran permukaan benda kerja pada kecepatan potong tinggi, maka

kecepatan geram mengalir dan kecepatan geser terjadi harus diketahui.

Kecepatan geram dan kecepatan geser dapat dihitung dengan persamaan

2.18 dan 2.19 yang terlebih dahulu diketahui sudut geser dan sudut gesek.

Sudut gesek dan sudut geser dihitung menggunakan persamaan 2.17. Hasil

perhitungan kecepatan geram dan kecepatan geser dapat dilihat pada tabel

4.4. Selain kecepatan geram dan kecepatan geser juga dianalisis pengaruh

dari gaya-gaya berkerja pada pahat potong serta tegangan geser terjadi pada

benda kerja, guna perhitungan ini diperlukan daya potong terjadi dihitung

menggunakan persamaan:

sc PPP ⋅= . 4.1

menggunakan persamaan 2.14, gaya potong dapat dihitung.

Hasil perhitungan daya aktual dan gaya-gaya pemotongan pada tabel berikut:

30

Tabel 4.4. Hasil perhitungan kecepatan geram dan kecepatan sudut. material : S50C gerak makan : 0.2 mm/r kekerasan : 177 BHN dalam pot. : 0.5 mm tegangan tarik : 597 N/mm2 panjang pot. : 80 mm

No. Vc [m/min] φ [deg] β [deg] Vg [m/min] Vs [m/min]

1 1350 31.62 30.76 798.82 1519.92

2 1300 31.46 31.07 764.71 1461.53 3 1250 31.23 31.54 728.86 1402.37 4 1200 31.00 32.00 693.64 1343.51 5 1150 30.85 32.30 660.92 1285.80 6 1100 30.62 32.75 626.78 1227.46 7 1050 30.40 33.20 593.22 1169.41 8 1000 30.11 33.78 558.66 1110.93 9 950 29.89 34.21 526.32 1053.45 10 900 29.61 34.78 493.15 995.63 11 850 29.33 35.33 460.70 938.14 12 800 29.06 35.88 428.95 880.98 13 750 28.72 36.55 396.83 823.68 14 700 28.40 37.21 365.54 766.76 15 650 28.07 37.85 335.05 710.19 16 600 27.70 38.60 304.57 653.66

Tabel 4.5. Hasil perhitungan daya potong aktual dan gaya-gaya pemotongan. material : S50C gerak makan : 0.2 mm/r kekerasan : 177 BHN dalam pot. : 0.5 mm tegangan tarik : 597 N/mm2 panjang pot. : 80 mm

No. Vc [m/min] Pc [ Nm ] Fc [N] Ff [N] R [N] Fs [N] Fn [N]

1 1350 9.39 417.27 210.41 467.32 245.01 397.94

2 1300 9.07 418.78 214.06 470.31 245.48 401.17 3 1250 8.76 420.37 219.21 474.09 245.80 405.40 4 1200 8.44 422.06 224.42 478.02 246.20 409.74 5 1150 8.12 423.78 228.22 481.33 246.81 413.23 6 1100 7.80 425.62 233.54 485.48 247.30 417.77 7 1050 7.48 427.54 238.93 489.77 247.85 422.43 8 1000 7.16 429.57 245.83 494.94 248.29 428.16 9 950 6.84 431.72 251.39 499.57 248.99 433.11

10 900 6.51 433.95 258.46 505.09 249.57 439.12 11 850 6.18 436.39 265.69 510.91 250.29 445.41 12 800 5.85 438.92 273.00 516.89 251.06 451.82 13 750 5.52 441.72 281.96 524.04 251.85 459.55 14 700 5.19 444.66 291.06 531.45 252.74 467.51 15 650 4.85 447.85 300.38 539.26 253.79 475.81 16 600 4.51 451.35 311.41 548.36 254.88 485.52

31

BAB V ANALISIS

5.1. GAYA PEMOTONGAN Gaya pemotongan bereaksi pada pahat dan benda kerja, selanjutnya

akan mempengaruhi mesin perkakas dan juga mengakibatkan lenturan pada

benda kerja itu sendiri. Lenturan diakibatkan gaya pemotongan yang besar

akan berakibat kesalahan bentuk produk dan terkadang mengakibatkan

getaran (chatter) yang dapat mempercepat keausan pahat. Besar gaya-gaya

pemotongan ini sangat dipengaruhi oleh goemetri pahat, kedalaman potong

dan material benda kerja. Pahat yang sudah aus akan meningkatkan gaya

pemotongan dan kualitas permukaan benda kerja kurang baik. Dari kenaikan

gaya-gaya pemotongan dan kualitas kekasaran permukaan dapat di tentukan

saat penggantian pahat. Pada gambar 5.1. grafik gaya-gaya pemotongan

makin menurun pada kecepatan potong tinggi. Tanda-tanda keausan pahat

200

250

300

350

400

450

500


Gay

a-ga

ya, F

c, F

t, Fs

, Fn

Fs Fc Ff Fn

Gambar 5.1. Grafik gaya-gaya pemotongan

terhadap kecepatan potong dapat dilihat dari perubahan peningkatan tajam gaya gerak makan dan beban

spindel akan menurun, selanjutnya berakibat kualitas kekasaran permukaan

tidak merata.

Penurunan gaya-gaya pemotongan pada kecepatan potong tinggi disebabkan

motor spindel bekerja dengan daya konstan pada putaran antara 750 min-1

sampai 6000 min-1. Ini dapat dibuktikan dengan persamaan 2.14 berikut :

32

00060.VFP cc

c⋅

=

Pengurangan gaya gerak makan pada putaran tinggi berpengaruh positip

terhadap kehalusan permukaan pada kasus gerak makan memanjang.

Penurunan gaya gerak makan berpengaruh dengan pengurangan beban

mekanik pada pahat potong di zona geser pada tepi potong (cutting edge)

pahat. Sebagai pembanding dari gaya-gaya potong tersebut dapat dilihat

pada tabel berikut ini:

Tabel 5.1. Gaya-gaya pemotongan terhadap kecepatan potong. Gaya-gaya pemotongan

No. Vc [m/min] Fc [N] Ft [N] Fs [N] Fn [N]

1 1350 417.27 210.41 340.02 243.61

2 1100 425.62 233.54 351.10 242.42 3 850 436.39 265.69 365.49 240.39 4 600 451.35 311.41 384.96 237.74

5.2. SUDUT GESER

Sudut geser(φ) dihitung dengan mengukur rasio pemotongan (rc) di

mana sudut geram (α) sudah diketahui. Sudut geser akan mengecil jika tebal

geram membesar ini disebabkan pada kecepatan potong tinggi ratio

pemotongan meningkat (lihat persamaan 2.16). Besar sudut geser akan

mempengaruhi gaya potong, karna gaya potong (Fc) merupakan fungsi dari

sudut geser (lihat persamaan 2.13). Perubahan ratio pemotongan sangat

dipengaruhi sekali oleh kecepatan potong ini terlihat dari perubahan tebal

geram dihasilkan. Pada pembentukan geram pahat bergerak dengan

kecepatan potong (Vc) dan geram mengalir dengan kecepatan geram (Vg)

pada sisi pahat dengan sudut geram (α).

Berdasarkan penjumlahan vektor kecepatan, maka kecepatan elemen

geram yang baru terbentuk relatif terhadap benda kerja ditunjukan oleh

kecepatan geser (Vs) dengan sudut geser (φ). Peningkatan kecepatan potong,

akan diikuti dengan peningkatan kecepatan geram, sehingga kecepatan

geser dan sudut geser meningkat (lihat tabel 5.2).

Pada tabel 5.2, kecepatan geser lebih besar dibandingkan dengan kecepatan

potong, ini disebabkan sudut geram negatif 4o atau sama dengan 0o. Sudut

33

geser meningkat diakibatkan kecepatan potong tinggi pada material yang

Tabel 5.2. Kecepatan geram, kecepatan geser, sudut geser dan sudut gesek terhadap kecepatan potong

No. Vc [m/min] φ [deg] β [deg] Vg [m/min] Vs [m/min]

1 1350 31.62 30.76 798.82 1519.92

2 1100 30.62 32.75 626.78 1227.46 3 850 29.33 35.33 460.70 938.14 4 600 27.70 38.60 304.57 653.66

dipotong. Sudut geser merupakan tempat terjadi proses geser terus menerus

setiap mulai memotong pada bentuk yang baru, yang merupakan proses

deformasi plastis. Sebelum terbentuk deformasi plastis pada benda kerja

terlebih dahulu terjadi proses yield, yaitu antara elastis dan plastis. Semakin

besar sudut geser terbentuk maka lapisan yield akan semakin mendekati titik

potong pahat.

5.3. KEKASARAN PERMUKAAN

Seperti telah dibahas kekasaran permukaan sangat dipengaruhi oleh

geometri pahat, pengaruh ini disebut dengan kekasaran permukaan ideal.

Mengingat bentuk pahat tidak sama dengan pahat digunakan pada penelitian,

maka persamaan 2.23 dan 2.24 tidak dapat digunakan.

Untuk pendekatan kedalaman total sesungguhnya, maka dapat digambarkan

geometri permukaan terhadap posisi radius pahat seperti pada gambar 5.2.

h

rβ

fnγ

Gambar 5.2. Geometri permukaan terhadap radius pahat

Sehingga diturunkan rumus sebagai berikut:

Kedalaman total:

1000))))osin(90r

)tan(fr(sin(arcsinr(rh

n

mak ⋅γ+γ+⋅γ⋅−

⋅−=β

β

ββ 5.1

34

di mana: rβ : radius pahat [mm]

fn : gerak makan [mm/r]

γ : sudut potong bantu [ o ]

Bila diketahui; r : 0.8 mm, f : 0.2 mm/r, dan γ : 3o, maka:

hmak = 5.551 µm

Kekasaran permukaan rata-rata dapat dihitung dengan pendekatan sebagai

berikut 9):

t)teoritis(a R.R ⋅= 2560 5.2

di mana : Rt = hmax

Sehingga:

Ra(teoritis)= 1.421 µm

y = 61601x-1.6503

0.350

0.550

0.750

0.950

1.150

1.350

1.550

1.750


Keka

sara

n, R

a [u

m]

Ra

Gambar 5.3. Grafik kekasaran permukaan terhadap kecepatan potong

Pada tabel 4.3 dan gambar 5.3, Ra = 1.421 µm berada pada kecepatan

potong kurang dari 650 m/min. Kecepatan potong lebih tinggi 650 m/min

sampai dengan 1350 m/min, kekasaran permukaan rata-rata menurun tajam

sekali mengikuti peningkatan kecepatan potong. Kestabilan kekasaran ideal

sangat dipengaruhi oleh material benda kerja dan rigiditas pemegang pahat

sisipan. Geometri pahat sisipan akan mempengaruhi gaya yang bekerja pada

titik potong. Pahat yang digunakan mempunyai sudut potong utama 92o,

sudut potong bantu 3o dan sudut potong samping negatif 3o.(lihat gambar 5.4)

Sudut potong samping (side cutting edge angle) ini mengakibatkan gaya

radial relatip kecil atau beban terhadap sumbu X relatif lebih kecil, sehingga

35

bagian pahat lebih rigid, mengakibatkan getaran ditimbulkan relatif kecil 3).

Pada kecepatan potong lebih tinggi 650 m/min kekasaran permukaan

dipengaruhi kecepatan potong, sehingga kekasaran permukaan tidak

tergantung geometri pahat atau disebut dengan kekasaran sesungguhnya.

3°

80°

0.119°

4°

95°

Gambar 5.4. Geometri pahat insert.6)

Peningkatan kecepatan potong akan memperbesar sudut geser terjadi (lihat

tabel 5.2), sehingga penampang bidang geser mengecil (lihat gambar 5.5).

Pengecilan bidang geser akan mengakibatkan gaya potong akan menurun

pada kecepatan potong yang sama. Pada gaya potong yang sama, dengan

bidang geser mengecil akan mengakibatkan tegangan geser dinamik terjadi

meningkat. Hal ini kekuatan benda kerja seakan-akan menjadi lebih rendah,

dibanding saat kecepatan potong rendah.

φ1 Pahat

Geram

Tegangan TarikTegangan Tekan

LapisanElastis-Plastis

φ2

Gambar 5.5. Ilustrasi sudut geser pada benda kerja

36

BAB VI KESIMPULAN

1. Sudut geser membesar seiring dengan peningkatan kecepatan potong

(tabel 4.4.), ini terlihat dari mengecilnya tebal geram (t) pada kecepatan

potong lebih tinggi (tabel 4.3).

2. Kekasaran permukaan (Ra) pada kecepatan potong antara 600 m/min

sampai 1350 m/min menurun sangat tajam (gambar 5.3.), tidak

tergantung geometri pahat.

3. Korelasi antara Ra vs Vc pada kecepatan potong antara 600 m/min

sampai 1350 m/min dengan kekerasan material 177 BHN, sebagai

berikut: 6503161601 .

ca VR −⋅=

37

DAFTAR PUSTAKA

[1] Kalpakjian. S., “Manufacturing Engineering and Technology”, Addison

Wesley Publishing Company, Chicago, (1995) [2] Sherif D. EL Wakil, “Processes and Design for Manufacturing”,

Prentice-Hall, Inc Englewood Cliffs, New Jerey, (1989) [3] Rochim Taufiq, “Teori & Teknologi Proses Pemesinan”. FTI ITB,

Bandung, (1993) [4] Sandvik Coromant, “Metalworking Products Turning Tools”, Stibo

Graphic, Denmark, (2001) [5] Nair R., Danai. K. and Malkin S., “Turning Process Indentification

Through Force Transients”, Journal Engineering for Industry, Vol. 114, (1992)

[6] Jang. D.Y. and Seireg. A, “Machining Parameter Optimization for

Specified Surface Condition”, Journal Engineering for Industry, Vol. 114, (1992)

[7] Venkatesh. V.C, Kattan. I.A, Hoy. D, Ye. C.T. and Vankirk. J.S, “An

Analysis Cutting Tools with Negative Side Cutting Edge Angles”, Journal Materials Processing Technology, Vol. 58, (1996)

[8] Ghosh A. and Mallik A.K., “Manufacturing Science”, Ellis Horwood

Limited, England, (1986) [9] Rochim Taufiq dan Sri Hardjoko W., “Spesifikasi Geometris Metrologi

Industri & Kontrol Kualitas”. FTI ITB, Bandung, (1985) [10] Mazak, “Operating Manual for Quick Turn 8N”, Yamazaki Mazak

Corporation, publication no. H147SG0010E, (1994) [11] Adiningsih Sri, Dr., “Statistik”, BPFE-Yogyakarta, Yogyakarta, (1998) [12] Black J.T., “Mechanics of Chip Formation”, Metals Handbook Ninth

Editon, Vol. 16, Machining, ASM International, USA, (1998) [13] Cohen Paul H., “Force, Power, and Stresses in Machining”, Metals

Handbook Ninth Editon, Vol. 16, Machining, ASM International, USA, (1998)

38

[14] Philipp Andrae, Dipl.-ing. “High Speed Cutting (HSC)”, http://ifwpc8.ifw.uni-hannover.de/Bereich3/Forschen/36_le.htm

[15] Essam El-Magd, Cristoph Treppmann, “Simulation of Chip Formation at

High Speed Cutting Rates by Means of Split-Hopkinson Bar Test ”, http://www.ndt.net/abstract/mp/data/1999113.htm.

[16] Hans Kurt T., Raouf Ben Amor, Philipp Andrae, “Chip Formation in

High Speed Cutting (HSC)”, Technical Paper, Society Manufacturing Engineers, Dearborn, (1999)

[17] Kalpakjian. S., “Manufacturing Processes for Engineering Material”,

Addison Wesley Publishing Company, Chicago, (1991)

39

Lampiran A

D A T A P E N G A M A T A N

Mesin : Turning CNC Mazak Benda kerja : Silindris feed : 0.2 mm/rTipe mesin : Turning 8N / Mazatrol Tplus Material : S50C dalam pot. : 0.5 mmInsert tool : CNMG 120408-WF Kekerasan : 177 BHN panjang pot. : 80 mmGrade : New GC4015 Tegangan tarik : 597 N/sqmm

Kec. makan : 977.13 mm/min dia. : 88 mm Kec. makan : 962.82 mm/min dia. : 86 mmPut. Spindel : 4885.6 1/min Kec. Potong : 1350 m/min Put. Spindel : 4814.1 1/min Kec. Potong : 1300 m/min

Beban 1 2 3 4 5 6 7 8 Beban 1 2 3 4 5 6 7 8Px % 16 16 15 14 17 18 14 17 Px % 15 14 17 16 15 16 18 17Pz % 16 16 15 17 15 15 17 16 Pz % 12 15 13 14 16 15 16 16Ps % 117 120 118 122 120 123 119 124 Ps % 118 112 115 110 107 116 120 119

Kekasaran 1 2 3 4 5 6 7 8 Kekasaran 1 2 3 4 5 6 7 8Ra µm 0,28 0,21 0,27 0,20 0,31 0,45 0,34 0,46 Ra µm 0,24 0,31 0,32 0,4 0,32 0,36 0,33 0,43

Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,335 0,335 0,335 0,335 0,335 0,330 0,330 0,330 t mm 0,345 0,320 0,345 0,335 0,335 0,325 0,345 0,345



Kec. makan : 947.8 mm/min dia. : 84 mm Kec. makan : 932.1 mm/min dia. : 82 mmPut. Spindel : 4739 1/min Kec. Potong : 1250 m/min Put. Spindel : 4660.6 1/min Kec. Potong : 1200 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,330 0,340 0,335 0,350 0,350 0,330 0,355 0,340 t mm 0,360 0,340 0,360 0,340 0,345 0,350 0,350 0,365



Kec. makan : 915.6 mm/min dia. : 80 mm Kec. makan : 1100 m/min dia. : 78 mmPut. Spindel : 4578 1/min Kec. Potong : 1150 m/min Put. Spindel : 4491 1/min Kec. Potong : 1100 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,340 0,360 0,345 0,350 0,335 0,340 0,330 0,335 t mm 0,360 0,365 0,350 0,340 0,350 0,340 0,345 0,340



Kec. makan : 915.6 mm/min dia. : 76 mm Kec. makan : 860.7 mm/min dia. : 74 mmPut. Spindel : 4400 1/min Kec. Potong : 1050 m/min Put. Spindel : 4304 1/min Kec. Potong : 1000 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,365 0,365 0,365 0,345 0,375 0,375 0,370 0,350 t mm 0,380 0,365 0,375 0,380 0,375 0,375 0,365 0,375



Kec. makan : 840.4 mm/min dia. : 72 mm Kec. makan : 819 mm/min dia. : 70 mmPut. Spindel : 4202 1/min feed : 950 m/min Put. Spindel : 4094.6 1/min Kec. Potong : 900 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,350 0,340 0,360 0,375 0,370 0,370 0,360 0,360 t mm 0,355 0,340 0,340 0,345 0,340 0,360 0,365 0,365



Kec. makan : 796.2 mm/min dia. : 68 mm Kec. makan : 772.1 mm/min dia. : 66 mmPut. Spindel : 3981 1/min Kec. Potong : 850 m/min Put. Spindel : 3860 1/min Kec. Potong : 800 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,375 0,385 0,385 0,395 0,385 0,365 0,385 0,370 t mm 0,385 0,375 0,385 0,385 0,385 0,375 0,385 0,385



Kec. makan : 746.42 mm/min dia. : 64 mm Kec. makan : 719.1 mm/min dia. : 62 mmPut. Spindel : 3732.1 1/min Kec. Potong : 750 m/min Put. Spindel : 3596 1/min Kec. Potong : 700 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,395 0,385 0,385 0,385 0,380 0,380 0,380 0,385 t mm 0,400 0,375 0,390 0,400 0,375 0,385 0,390 0,400



Kec. makan : 690 mm/min dia. : 60 mm Kec. makan : 658.91 mm/min dia. : 58 mm: 58 mmPut. Spindel : 3450 1/min Kec. Potong : 650 m/min Put. Spindel : 3294.5 1/min Kec. Potong : 600 m/min



Geram 1 2 3 4 5 6 7 8 Geram 1 2 3 4 5 6 7 8

t mm 0,380 0,385 0,370 0,355 0,390 0,375 0,385 0,380 t mm 0,375 0,375 0,380 0,375 0,375 0,390 0,405 0,390

LAMPIRAN B

STANDARD SPECIFICATION OF THE MACHINE B-1. Principle Specification

Specification

Item Description Unit Y M C S.E. Asia

T-Plus EIA EIA

Capacity Chuck size Inch 6”

Maximum swing mm (in.) φ 490 (19.1/4)

Standard machining diameter mm (in.) φ 160 (6.30)

Maximum machining diameter mm (in.) *1 φ 160 (6.30)

Bar work capability mm (in.) φ 40 (1.57)

Distance between spindle end and turret end face

mm (in.) 100 - 390 (3,94 - 15,35)

Maximum machining length (Distance from Z-Axis zero point)

mm (in.) 285 (11.22)

Maximum support weight Kg (lbs) 25 (55.12) [chuck work] 30 (66,14) [Shaft work]

Main Rotating speed Without chuck rpm 6000 5000 4000 spindle With chuck 6000 5000 4000

Bore mm (in.) φ 50 (1.97)

Motor output (30-min. rating) kW (HP) 7.5 (10) 5.5 (7.3)

Maximum torque Kgf-m(ft-lbs) 9.8 (70.9) 9.0 (65.1) 8.0 (57.9)

Turret Number of tools pcs 8(8D turret) 12(12D turret)

8 (8D turret)

Tool size OD turning ID turning

mm (in.) 20 x 20 x 100 (3/4 x 3/4 x 3/4) 25 (1.00)

Indexing time One potion Full turn

sec 0.28 0.58

Feed axes Rapid feed rate X/Z m/min (IPM)

30.5/33 (1200/1300)

30/30 (1181/1181)

Rapid feed time constant

X/Z msec 90/90 80/70

Indexing time Z mm (in.) 100 (3.75) Indexing time X 290 (11.40)

*1 With 8D turret:

With 12D turret: φ 160 (6.30) φ 110 (4.33)

48

Specification

Item Description Unit Y M C S.E. Asia

T-Plus EIA EIA

Tailstock Tailstock type - Manual tailstock

Tailstock movement stroke mm (in.) 325 (12.80)

Tail spindle diameter mm (in.) φ 55 (2.17)

Tail spindle hole taper - M. T. No. 4

Max. tail spindle thrust power kgf (lbs) 150 (331)

Tailstock center type - Dead center

Tail spindle movement stroke mm (in.) 95 (3.74)

Other Coolant tank capacity L (in3) 100 (6102)

Power requirement kVA 21.812 16.7 13.7

Overall dimensions

Tool size Spindle centre height

mm (in.) 1000 (39.37)

Overal length 2007 (79.02) 1870 (73.62)

Overal width 1330 (52.37)

Overall height 1920 (75.59) 1810 (71.26)

Floor space requirement m2 (ft2) 2.67 (28.74) 2.49 (26.80)

Machine weight kg (lbs) 2650 (5842)

49

B-2. Spindle Speed – Motor Output Characteristic Curve

50

pengaruh kecepatan potong tinggi terhadap...

Documents