Analisa

ANALISA PENGARUH PERUBAHAN KETEBALAN PEMAKANAN, KECEPATAN PUTAR PADA MESIN, KECEPATAN PEMAKANAN (FEEDING) FRAIS HORISONTAL TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN LOGAM Dicky Seprianto Staf Jurusan Teknik Mesin POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA Jalan Srijaya Negara, Bukit Besar Palembang 30139 Telp. 0711-353414 ABSTRAK Proses pengefraisan adalah suatu proses pengurangan material untuk membentuk suatu produk dengan cara pahat (cutter) berputar dan tiap giginya melakukan pemakanan serta meja mesin bergerak ke kiri atau kanan sehingga benda bergerak mengikuti gerakan meja, akibatnya terjadilah penyayatan atau pemotongan oleh pahat. Dalam proses ini terdapat pengaruh terhadap hasil nilai kekasaran permukaan akibat dari penyayatan itu. Untuk mendapat nilai kekasaran permukaan maksimum yang dapat dilakukan oleh mesin frais sangatlah sulit dan untuk itu sering kali dilakukan pekerjaan tambahan untuk mendapatkan kekasaran permukaan tertentu yaitu dengan cara pengerindaan, dan hal ini mengakibatkan peningkatan biaya produksi, serta memperpanjang waktu produksi. Dilapangan ada 2 metode pengefraisan yang dapat dilakukan yaitu dengan cara vertikal dan horisontal akan tetapi yang paling banyak dilakukan adalah pengefraisan vertikal. Selain itu pada proses frais ini bahan yang akan dilakukan proses permesinan akan mempengaruhi kecepatan mesin dan pemakanan yang dilakukan oleh pahat pada tiap giginya. Dari hasil penelitian ini maka kehalusan permukaan benda uji yang telah difrais untuk semua bahan yang digunakan pada pengujian dengan menggunakan cutter High Speed Steel (HSS) termasuk ke dalam katagori nilai kekasaran permukaan yang ada pada standard. Nilai kekasaran yang dapat dicapai adalah antara N6 sampai dengan N8 yang mempunyai nilai 0,8 μmm sampai dengan 0,20 μmm. Kata kunci: Cutter, HSS, Kekasaran

pengefraisan.

PENDAHULUAN

kekerasan Permukaan

bahan

perbedaan akan

dapat

dikerjakan

mengakibatkan pahat menjadi tumpul

sedikit banyak akan selalu terdapat

dan ini juga akan mengakibatkan

penyimpangan dari permukaan yang

penyimpangan.

ideal,

disebabkan

Dalam pengembangan material sebagai

ketidaklurusan pemakanan pada proses

komponen kontruksi dan perkakas

hal

ini

yang

Juga

dapat

kualitas, produk yang dibuat dengan mesin

perkakas

peranannya

sangat

untuk

penting

menghasilkan

Dilapangan

ada

2

metode

pengefraisan yang dapat dilakukan yaitu

dengan

cara

vertikal

dan

produk yang presisi. Untuk itu ada

horisontal akan tetapi yang paling

beberapa faktor yaitu: kondisi dan

banyak dilakukan adalah pengefraisan

kemampuan

vertikal, tetapi metode ini tidak dapat

mesin,

material

yang

digunakan, sistem pendinginan serta

menghasilkan

operatornya.

diinginkan dan untuk itu pengusaha

Proses

pengefraisan

permukaan

yang

adalah

sering melakukan pengasahan pahat

suatu proses pengurangan material

karena cepat tumpul, atau melakukan

untuk

pekerjaan

membentuk

suatu

produk

untuk

penyetelan

tebal

dengan cara pahat (cutter) berputar dan

pemakanan yang berulang-ulang. Oleh

tiap giginya melakukan pemakanan

karena itu peneliti sebagai orang

serta meja mesin bergerak ke kiri atau

terlibat di bidang keteknikan merasa

kanan

bergerak

perlu untuk mencoba cara kedua yaitu

mengikuti gerakan meja, akibatnya

dengan pengefraisan horisontal sebab

terjadilah penyayatan atau pemotongan

cara ini akan menghasilkan bram yang

oleh pahat. Dalam proses ini terdapat

lurus dan pahatnya tahan lama serta

pengaruh

terhadap

hasil

nilai

permukaan yang dihasilkan lebih halus

kekasaran

permukaan

akibat

dari

dibandingkan

sehingga

benda

penyayatan itu.

vertikal.

Oleh karena itu pengusaha atau

meneliti

dengan

Untuk

itu

pengaruh

mesin

frais

peneliti

akan

ketebalan

operator yang bergerak di bidang jasa

pemakanan, kecepatan putar mesin,

ini sering kesulitan untuk mendapatkan

dan

nilai kekasaran permukaan maksimum

permukaan yang dihasilkan maksimum

yang dapat dilakukan oleh mesin frais

terhadap benda kerja dengan bahan

dan mereka sering kali melakukan

baja karbon rendah dan menengah dan

pekerjaan

pahat yang digunakan adalah HSS

tambahan

mendapatkan tertentu

kekasaran

yaitu

untuk permukaan

(feeding)

agar

(High Speed Steel).

cara

Adapun rumusan masalah dari

hal

ini

penelitian ini adalah: besar pengaruh

peningkatan

biaya

ketebalan pemakanan terhadap nilai

produksi, serta memperpanjang waktu

kekasaran, pengaruh kecapatan putar

produksi.

pahat terhadap nilai kekasaran serta

pengerindaan, mengakibatkan

dengan

pemakanan

dan

nilai kecepatan pemakanan yang tepat

mengurangi

biaya

produksi

untuk mendapatkan nilai kekasaran

produk yang dihasilkan.

suatu

yang ditetapkan Adapun tujuan dari dar penelitian ini adalah untuk mendapatkan tebal pemakanan,

Dalam pengfraisan dikenal 2

pemakanan

metode yaitu dengan pengefraisan

(feeding), ), dan kecepatan putar yang

horisontal dan vertikal yang masing masing-

baik

masing

pada

kecepatan

TINJAUAN PUSTAKA

proses

pengefraisan

punya

kelebihan

horisontal, sehingga nantinya dapat

kekurangan.

Adapun

meningkatkan effisiensi kerja serta

pengefraisan

dapat

2

dan metode

terlihat

pada

gambar 1.

(a)

(b)

Gambar 1. a. Mesin Frais Vertikal b. Mesin Frais Horisontal (BH. Amstead, 1995,168) Pada

pengefraisan

bentuk bentuk-bentuk

kekasaran yang maksimum. Pad Padahal

tertentu, pengefraisan horisontal tak

kemampuan pada proses perm permesinan

dapat digunakan, maka digunakan

dengan

pengefraisan

tetapi

secara ra umum sesuai dengan yang telah

tidak

diteliti orang adalah 0,4 mikron (lihat

permukaan

vertikal, yang

dihasilkan

sesuai keinginan sehingga proses yang dilakukan berulang-ulang ulang atau dengan proses lanjut untuk uk mendapatkan nilai

menggunakan

gambar 2).

mesin

frais

Kekasaran permukaan (mikron) Operation 25

12.5

6.25

3.2

1.6

0.8

0.4

0.20

0.10

0.05

0.025

Gergaji,Pemotongan las Gerinda tangan Pengikiran, amplas Bubut, Shaping,Milling Pengeboran Surface grinding Cylindrical Grind. Honing, Lapping Polishing Super Finishing Bulfing

Gambar 2. Kemampuan Proses Mesin Untuk Kekasaran Permukaan (PN.Rao, 2000, 267)

Selain itu pada proses frais ini bahan

kecepatan mesin dan pemakanan yang

yang

dilakukan oleh pahat pada tiap giginya

akan

permesinan

dilakukan akan

proses

mempengaruhi

(seperti pada tabel 1).

Tabel 1. Data untuk mesin Frais (PN Rao, 2000) HSS Material C 20 Steel C 35 Steel C 50 Steel Alloy Steel Alloy Steel Alloy Steel Alloy Steel Stainless Steel Cast Iron Malleable iron Cast steel Copper Brass Bronze Alumunium Magnesium

Kekasaran

Kekerasan BHN

Speed m/min 20 25 20 30 18 14 14 20 16 27 16 38 75 38 120 210

110 – 160 120 – 180 160 – 200 180 – 200 220 – 300 220 – 300 300 – 400 200 – 300 180 – 220 160 – 240 140 – 200 120 – 160 120 – 180 160 – 200 70 – 105 40 – 60

permukaan

Carbide Feed mm/tooth 0,13 0,13 0,13 0,10 0,08 0,08 0,05 0,10 0,18 0,15 0,15 0,15 0,28 0,18 0,28 0,28

Speed m/min 90 80 60 60 90 60 60 85 58 85 50 180 240 180 240 380

Feed mm/tooth 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,15 0,13 0,13 0,20 0,18 0,18 0,15 0,25 0,15 0,25 0,25

yang

Dimana Kekasaran Permukaan ini penting

dimaksud disebabkan oleh kedalaman

untuk menghindari dari korosi. (Harun,

pemotongan, dan sisi sayatan dari pahat.

1990).

Kerakteristik

suatu

kekasaran

3. Bahan yang diperlukan

permukaan memegang peranan penting

-

Pahat giling  50 sebanyak 1 buah

untuk perancangan komponen mesin. Hal

-

Pahat giling  40 sebanyak 1 buah

ini

-

Batangan baja segi empat ST 37 50

perlu

dinyatakan

karena

ada

hubungannya dengan gesekan, keausan, pelumasan,

dan

kelelahan

material.

x 50 x 50 sebanyak 3 buah -

(Makmur, 2006)

Batangan baja segi empat ST 42 50 x 50 x 50 sebanyak 3 buah

-

50 x 50 x 50 sebanyak 3 buah

METODOLOGI PENELITIAN

4. Jalannya Penelitian

1. Lokasi Penelitian Penelitian

Batangan baja segi empat ST 37

ini dilaksanakan di

a. Pembuatan Bahan Uji

laboratorium Mekanik dan Bengkel

Bahan uji dibuat dengan ketebalan

Politeknik

pemakanan

Negeri

Sriwijaya

kemudian

RECEIVED

kecepatan pemakanan pada mesin

Palembang.

frais

2. Metode Yang Digunakan Dalam melakukan penelitian ini nantinya peneliti melakukan percobaan dan

tertentu,

membuat

By delta at 4:00 pm, 9/4/09

diubah-ubah

sehingga

nantinya didapatkan material yang berbeda-beda.

perubahan-perubahan

paremeter yang diuji sehingga adanya perbeda

dan

menggunakannya

kemudian

terhadap

material

baja karbon rendah dan menengah, setelah itu dalam setiap perubahan parameter akan didapatkan data-data

Gambar 3. Jalannya Pembuatan Benda Uji

hasil percobaan dari berbagai bahan benda

kerja

terhadap

kekasaran

permukaannya yaitu dengan jalan uji kekasaran. Di samping itu dengan melakukan percobaan peneliti juga melakukan studi literatur agar hasil dari

penelitian

ini

dapat

dipakai

Gambar 4. Benda Uji yang Dibuat

sebagai referensi serta sesuai dengan standard yang sudah ada.

b. Pengujian kekasaran permukaan

Pengujian ini dilakukan untuk melihat kekasaran permukaan untuk setiap

Z/2

tabel normal

specimen yang telah dibuat dengan perubahan ketebalan pemakanan dan

= Nilai yang diperolah dari



= Besarnya kesalahan yang

diijinkan

juga kecepatan putar pahat.

100 -  = tingkat keyakinan (76 – 98)

c. Pengolahan Data Pengujian

%

Rancangan yang digunakan dalam



penelitian

(standar deviasi)

ini

adalah

dengan

membandingkan hasil dari semua data

N = Jumlah titik uji keseluruhan

yang didapat dan telah diolah dengan

n

perhitungan sebagai berikut:

uji.

1. Kekasaran (Ras),

Rata-rata

yaitu

dihitung

= { Ra /N ( 1 – Ra/N) }1/2

= Jumlah titik uji pada tiap lokasi

sementara rata-rata

kekasaran pada tiap lokasi uji.

Setelah data didapat dengan alat uji surface tester maka data diolah dengan statistika

Ra 

1 n  Rai n i 1

dan

kemudian

ditarik

kesimpulannya.

HASIL DAN PEMBAHASAN 2. Kekasaran Rata-rata (Ra), yaitu rata-rata dari nilai kekasaran ratarata sementara.

Data hasil pengamatan dan data yang telah dianalisa dapat dilihat pada lampiran. Untuk mempermudah analisa

Ra 

JumlahNila iRata  rataSement ara JumlahLoka siPengujia n

3. Interval menyatakan

kekasaran, nilai

yaitu kekasaran

terendah sampai pada nilai tertinggi rata-rata dari permukaan bahan uji.

data

yang

pengamatan

diperoleh, dianalisa

maka dengan

hasil analisa

teknis. Kemudian, disusun kedalam tabel analisa

disain,

mempermudah

yang dalam

berguna

untuk

membandingkan

hasil dari setiap permukaan telah diproses Ra - Z/2 / N1/2 < Ra < Ra + Z/2 / N1/2 Dimana :

mesin. Setelah itu dibuat grafik untuk mempermudah pembacaan data.

pemakanan,

Data Untuk ST 37

Nilai Kekasaran (mikromilli)

1.55

kecepatan

pemakanan,

kecepatan putar mesin. Akan tetapi secara

1.5 1.45

keseluruhan

1.4

hasil

dari

percobaan

Ra +A

1.35

Ra - A

1.3

menunjukkan bahwa nilai kekasarannya

1.25

untuk semua bahan masih dikatagorikan

1.2 1.15 1

2

3

4

5

6

masuk ke dalam dan sesuai dengan

No. Percobaan

Gambar 5. Grafik Data Hasil Untuk ST 37

standard.

Data untuk ST 42

Nilai Kekasaran (mikromilli)

1.6

KESIMPULAN DAN SARAN

1.55 1.5 1.45 1.4

Ra - A

1.35

Ra + A

Kesimpulan

1.3 1.25

Ternyata

1.2

perubahan

kecepatan

1.15 1

2

3

4

5

pemakanan ada pengaruhnya terhadap

6

No. Percobaan

Gambar 6. Grafik Data Hasil Untuk ST 42

kekasaran pemakanan

permukaan, yang

bila

tinggi

kecepatan

maka

nilai

Data Untuk ST 60

kekasarannya semakin besar.

Nilai Kekasaran (mikromilli)

1.55 1.5

Adapun untuk kehalusan permukaan

1.45 1.4 1.35

Ra +A

1.3

Ra - A

benda uji yang telah difrais untuk semua

1.25

bahan yang digunakan pada pengujian

1.2 1.15 1.1 1

2

3

4

5

termasuk ke dalam katagori nilai kekasaran

6

No. Percobaan

permukaan yang ada pada standard. Gambar 7. Grafik Data Hasil Untuk ST 60

N ilai Kekasaran (mikromill)

Data Hasil Percobaan Ra + A untuk ST 37 Ra + A untuk ST 42 Ra + A untuk ST 60 Ra - A untuk ST 37

1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Ra - A untuk ST 42 Ra - A untuk ST 60

FINAL

Nilai kekasaran yang dapat dicapai dari yaitu antara N6 sampai dengan N8 yang mempunyai nilai 0,8 μmm sampai dengan 0,20 μmm. Saran Pada penelitian ini mesin yang

1

2

3

4

5

6

No. Percobaan

Gambar 8. Grafik Data Hasil Percobaan

digunakan adalah mesin frais kovensional jenis F4 yang ada di bengkel Mekanik

Dari hasil percobaan bila dilihat

Politeknik Negeri Sriwijaya dan dikontrol

dari grafiknya setiap bahan menunjukkan

oleh kemampuan operator. Oleh karena itu

hasil yang bahwa ada perbedaan untuk

ketebalan

setiap perubahan yang terjadi baik itu tebal

pemakanan, kecepatan putar pahat sangat

pemakanan,

kecepatan

berpengaruh

terhadap

kekasaran

R. Thomas Wringt. 1990. Process of

permukaan, akan tetapi karena kondisi

Manufacuring. USA. The Goodheart

mesin yang tidak 100 % lagi maka data

Willcox ompany. Inc.

yang dihasilkan tidak begitu akuran. Untuk hasil yang akurat maka kondisi mesin hendaknya

dilakukan

perawatan

dan

perbaikkan agar hasil dari pengerjaan dapat sesuai dengan yang diinginkan.

DAFTAR PUSTAKA

BH.

Amstead,

Bambang

Priambodo.

1995. Teknologi Mekanik II. Jakarta. Erlangga. Harun.

1990.

Alat-alat

(Pengerjaan

perkakas

Penyayatan).

3

Jakarta.

Bina Cipta. Makmur

dan

Taufikurrahman,

2006,

Pengaruh Variasi Putaran, Kecepatan Putar Benda serta Kecepatan Meja terhadap Nilai Kekasaran Benda Kerja pada Proses Penggerindaan Silinder. Teknika. Volume XVI No. 1 hal

5-

10,

Palembang,

ISSN: Politeknik

0854-3143 Negeri

Sriwijaya, PN. Rao. 2000. Manufacturing Technology Metal Cutting And Machine Tool. International Edition. Singapore. Mac Graw-Hill.

Sarjono. 1978. Teknologi Mekanik II. Jakarta. P dan K.