Analisa Pengaruh Putaran Spindle Dan Kecepatan Makan Terhadap kekasaran Permukaan Baja SCM 4 Pada Prose Milling PDF

Preview

Summary

ANALISA PENGARUH PUTARAN SPINDLE DAI\ KECEPATAN MAKAN TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BAJA SCM 4 PADA PROSES MILLING Oleh: MULYADI, ST FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT L ^-*--l ueuruuorynu I UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO : r IrTt- { $? bl. I tn f,jI ...

Description

ANALISA PENGARUH PUTARAN SPINDLE DAI\ KECEPATAN MAKAN TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BAJA SCM 4 PADA PROSES MILLING

Oleh:

MULYADI, ST

FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN L

^-*--l ueuruuorynu

:

r

I

LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN MASYARAKAT UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SIDOARJO

IrTt- { $? tn bl. I f,jI {Y

-

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PENELITIAN

a. Judul Penelitian

: Analisa Pengaruh Putaran Spindle Dan Kecepatan Makan Terhadap kekasaran Permukaan Baja SCM 4 Pada Proses

Milling

I

b. Bidang llmu

: Teknik Mesin

c. Kategori Penelitian

: Pengembangan Ilmu

Peneliti a.

Mulyadi, ST Laki-Laki

Nama LengkaP dan Gelar

b. Jenis Kelamin c. Gol./Pangkat/NlK d. Jabatan Fungsional

206290 Dosen Fak. Teknik

e. Jabatan Struktural f. Faksltas / Jurusan

: Teknik / Teknik Mesin

g. Lembaga Peneliti

Universitas Muhammadiyah Sidoarjo : Universitas Muhammadiyah Sidoarjo

Lokasi Penelitian Lama Penelitian

: Kec. Pandaan Kab. Pasuruan : 6 bulan

\ 1 engetahui Peneliti

4n

ffiz

Mulyadi. ST NIK.206290

1t

KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmaanirrohiim Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT, atas berkat dan ridho-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga akhirnya penelitian yang berjudul “Analisa Pengaruh Putaran Spindle Dan Kecepatan Makan Terhadap kekasaran

Permukaan

Baja SCM 4 Pada Proses Milling”dapat diselesaikan.Sebagai wujud terima kasih penulis sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu penyelesaian dan penyusunan penelitian ini. Penulis menyadari bahwa Penelitian ini baru membahas sebagian kecil saja dari proses milling ,masih banyak hal lain yang perlu dianalisa dan dikembangkan .Harapan penulis ada generasi selanjutnya yang dapat mengembangkan tema ini lebih luas lagi dan semoga Penelitian ini dapat bermanfaat bagi kita semua . Wassalamu’alaikum Wr Wb.

Sidoarjo,

2009

Penulis

iii

BIODATA PENELITI

1. DATA PRIBADI a. Nama Lengkap b. Jenis Kelamin c. Alamat d. Status e. Pekerjaan

2. PENDIDIKAN a. SD b. SMP c. STM d. KLK e. S I f. AKTA IV

: Mulyadi, ST : Laki-Laki : Ds. Tandonsentul RT01/RW01 Kec. Lumbang Kab. Probolinggo : Kawin : Dosen Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Pegawai Swasta

: SDN Tandonsentul Tahun 1984-1990 : SMPN Lumbang Tahun 1990-1993 : STMN Mayangan Tahun 1993-1996 : KLK Pandaan Tahun 1996-1997 : Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (Jurusan Teknik Mesin) Tahun 2001-2004 : Universitas Muhammadiyah Sidoarjo Tahun 2004-2005

3. PEKERJAAN a. Tahun 1997-Sekarang : PT Berlina Tbk Pandaan-Pasuruan b. Tahun 2006-Sekarang : Dosen Universitas Muhammadiyah Sidoarjo (Teknik Mesin)

iv

ABSTRAK

Pemilihan mesin dan proses yang baik untuk membuat suatu produk tertentu memerlukan pengetahuan yang mendasar mengenai segala kemungkinan yang terjadi selama proses produksi. Oleh karena itu pemilihan bahan, set up mesin dan penentuan parameter pemesinan yang tepat perlu dioptimalkan untuk menghasilkan produk yang berkualitas. Dalam penelitian ini parameter pemesinan yang divariasikan adalah Putaran Spindle (n) yaitu sebesar 300 rpm, 700 rpm, dan 1300 rpm. Serta Kecepatan Makan (Vf) yaitu sebesar 15 mm/min, 21 mm/min, 29mm/min,diameter 70 mm,tebal potongan 15 mm. Sedangkan Kedalaman Potong (a) dibuat konstan yaitu sebasar 0,35 mm. Dan kemudian dilakukan uji kekasaran pada permukaan benda kerja tersebut. Kemudian data-data yang diperoleh dianalisa dan dibahas berdasarkan statistik korelasi, dan uji hipotesis. Dari perhitungan statistik antara variasai putaran spindle dan kekasaran permukaan maka dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi putaran spindle, maka tingkat / nilai kekasaran permukaan akan semakin rendah dan semakin tinggi kecepatan makan, maka tingkat / nilai kekasaran permukaan akan semakin tinggi.

v

DAFTAR ISI

HALAMAN COVER LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. ii KATA PENGANTAR.......................................................................................... iii ABSTRAKSI ......................................................................................................... v DAFTAR ISI ...................................................................................................... vi BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah ...........................................................................2 1.3 Batasan Masalah ..............................................................................3 1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................ 4 1.5 Manfaat Penelitian ...........................................................................4 1.6 Metode Penelitian ...........................................................................4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Proses Permesinan ............................................................................6 2.2. Mesin Milling ....................................................................................8 2.3. Proses Milling ...................................................................................9 2.4. Macam-Macam Alat Potong Mesin Milling....................................10 2.5. Elemen Dasar Proses Permesinan ...................................................13 2.6. Material Baja ...................................................................................15 2.7 Material Pahat ..................................................................................15

vi

2.7.1. Pahay HSS ...................................................................................17 2.8. Cairan Pendingin .............................................................................18 2.81. Jenis Cairan Pendingin ..................................................................19 2.8.2. Pemakaian Cairan Pendingin .......................................................20 2.9 Konfigurasi Permukaan ...................................................................21 2.10. Macam-Macam Profil dan Permukaan .........................................22 2.11. Kekasaran Permukaan ...................................................................25 2.11.1. Kekasaran Permukaan Ideal .......................................................29 2.11.2. Kekasaran Permukaan Natural ...................................................31 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian........................................................44 3.2 Persiapan Bahan dan Alat .............................................................44 3.3 Prosedur Penelitian ........................................................................48 3.4 Prosedur Pengambilan dan Pengolahan Data ...............................53 3.4.1. Prosedur Pengolahan Data Berdasarkan Statistik Korelasi .........54 3.4.1. Prosedur Pengolahan Data Berdasarkan Uji Hipotesa .................55 3.5 Diagram Alir Penelitian .................................................................56 BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN 4.1. Perhitungan Teoritis ........................................................................57 4.2. Variasi Putaran Spindle dan Kekasaran Permukaan .......................59 4.3. Variasi Kecepatan Makan dan Kekasaran Permukaan ...................62 4.4. Pengolahan Data dengan Metode Statistik Korelasi dan Uji Hipotesis t .......................................................................................................62

vii

4.4.1. Perhitungan Statistik ....................................................................63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan .....................................................................................69 5.2. Saran ...............................................................................................69 DAFTAR PUSTAKA ............... ......................................................................... 70 BIODATA PENELITI

viii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang. Dalam menghadapi kemajuan teknologi dewasa ini yang berkembang cepat diberbagai bidang, khususnya dibidang industri pemesinan maka dampak dari perkembangan ini terlihat adanya ketelitian dan kualitas dari proses pemesinan yang semakin baik sehingga dapat menunjang peranan teknologi pemesinan dalam pengembangan kualitas hasil produksi yang akhirnya dapat mendukung kemajuan dari industri tersebut. Kualitas produk tentunya ada yang bermutu baik dan jelek, oleh karena itu ada usaha-usaha untuk meningkatkan efesiensi suatu proses produksi salah satunya pada pemakaian mesin frais, dimana untuk mendapatkan produk yang baik maka peningkatan kualitas merupakan faktor keputusan yang dipertimbangkan untuk suatu proses pemesinan. Pemilihan mesin dan proses yang baik untuk membuat suatu produk tertentu memerlukan pengetahuan mendasar mengenai segala kemungkinan yang terjadi selama proses produksi. Pada proses pemesinan, tujuan untuk mencari hasil yang berkualitas dan menghasilkan produk yang sesuai dengan karakteristik yang diinginkan dan produk yang sesuai dengan spesifikasinya, maka perlu diusahakan menekan kesalahan-kesalahan. Sampai saat ini masih banyak hasil dari proses pemesinan yang masih kurang memenuhi standart yang telah ditentukan. Hal ini dapat disebabkan oleh berbagai macam hal, misalnya ketidaktepatan pemilihan bahan dengan set up

1

mesin dan keterbatasan teknologi yang digunakan untuk proses produksi pada industri. Penggunaan set up dalam proses produksi yang tidak tepat oleh operator juga dapat mempengaruhi kualitas hasil produksi karena operator bekerja berdasarkan pengalaman dan tidak memperhatikan teori-teori yang ada Dalam hal ini yang harus diterapkan adalah machinability, yang dapat didefinisikan sebagai kemampuan suatu logam atau metal yang dapat diraut atau dipotong dengan mesin perkakas yang sesuai. Kriteria yang sesuai dapat dipakai untuk menyatakan machinability suatu proses-proses perautan adalah umur pahat yang lebih lama, gaya makan yang rendah dan permukaan akhir yang halus. Mengingat begitu pentingnya arti tingkat kekasaran pada suatu komponen tertentu, terutama benda kerja berbentuk plat, maka harus dibuat produk yang mempunyai tingkat kekasaran yang sesuai dengan spesifikasi. Tingkat kekasaran akan dipengaruhi oleh sifat mekanis bahan dan set up mesin. Oleh karena itu maka penelitian kali ini akan membahas tentang “Analisa Pengaruh Putaran Spindle dan Kecepatan Makan Terhadap Kekasaran Permukaan Baja SCM 4 Pada Proses Milling”. 1.2. Rumusan Masalah. Dengan melihat uraian latar belakang yang telah diuraikan di atas, maka dapat dirumuskan beberapa masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh putaran spindle dan kecepatan makan terhadap kekasaran permukaan baja SCM 4 ? 2. Bagaimana hubungan antara putaran spindle dan kecepatan makan terhadap kekasaran permukaan baja SCM 4 ?

2

1.3. Batasan Masalah. Untuk mengontrol penelitian agar tidak terjadi pembahasan yang meluas maka perlu adanya batasan masalah antara lain : 1. Material spesimen adalah baja SCM 4. Pemilihan bahan SCM 4 didasarkan karena bahan tersebut umum dugunakan dalam industri, harga relatif murah, mudah dibentuk disbandingkan ST 70- ST90 2. Jenis mesin frais yang digunakan adalah mesin frais Arfa. 3. Jenis pahat yang digunakan adalah pahat HSS. 4. Proses pengefraisan yang digunakan adalah Face Milling. 5. Parameter pemesinan yang divariasikan adalah putaran spindle (n) sebesar 300 rpm, 700 rpm, 1300 rpm, dan gerak makan (vf) sebesar 15 mm/min, 21 mm/min, 29 mm/min, sedang kedalaman potong (a) sebesar 0,35 mm, dengan diameter 70 mm, dan tebal 10 mm. 6. Tidak melakukan analisa gaya, perpindahan panas, dan perubahan struktur mikro selama proses pemesinan. 7. Cairan pendingin yang digunakan adalah coolant (jerumus) 8. Kondisi pahat dianggap dalam keadaan normal dan layak pakai. 9. Tidak membahas umur pahat. 10.Kondisi mesin frais dan alat uji kekasaran dianggap baik dan terkalibrasi. 11.Operator dianggap terampil dan berpengalaman.

3

1.4. Tujuan Penelitian. 1. Mengetahui bagaimana pengaruh putaran spindel dan kecepatan makan terhadap tingkat kekasaran permukaan baja SCM 4 2. Untuk mengetahui hubungan antara putaran spindel dan kecepatan makan terhadap tingkat kekasaran permukaan baja SCM 4 3. Untuk mengetahui kondisi pemesinan pada proses frais baja SCM 4 yang sesuai untuk menghasilkan produk yang berkualitas 1.5. Manfaat Penelitian. 1. Memberi gambaran tentang pengaruh dan hubungan antara putaran spindel dan kecepatan makan terhadap tingkat kekasaran permukaan baja SCM 4. 2. Sebagai wacana dan bahan acuan bagi peneliti lanjutan dengan kajian yang sama untuk pengembangan penelitian ini. 3. Sebagai informasi kepada operator mesin untuk menghasilkan produk yang berkualitas. 1.6. Metodologi Penelitian. Untuk menganalisa permasalahan ini, maka metodologi yang diambil adalah sebagai berikut : 1. Observasi Lapangan Merupakan langkah awal yang dilakukan penulis untuk mendapatkan informasi yang berhubungan dengan objek penelitian.

4

2. Metode Literatur Merupakan langkah penelusuran dan penelaah buku-buku referensi, untuk menambah wawasan teoritis yang lebih luas. 3. Proses pemesinan dilakukan di bengkel perkakas PT.Berlina Tbk. Pandaan-Pasuruan.

5

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Proses Pemesinan Proses pemesinan sering juga disebut proses pemotongan logam yaitu suatu proses yang digunakan untuk mengubah suatu produk dari logam (komponen mesin) dengan cara memotong. Karena bentuk benda kerja yang beraneka ragam maka proses pemesinan yang dilakukan juga bermacam-macam. Menurut jenis kombinasi gerak potong dan gerak makan maka proses pemesinan dibedakan menjadi 7 (tujuh) macam proses yang berlainan antara lain : 1. Proses Membubut (turning) 2. Proses Menggurdi (drilling) 3. Proses Mengefrais (milling) 4. Proses Menggerinda rata (surface grinding) 5. Proses Menggerinda Silinder (cylindrical grinding) 6. Proses Menyekrap (shaping) 7. Proses Menggergaji/memarut (sawing) Berdasarkan gambar dan teknik, dimana dinyatakan spesifikasi geometrik suatu produk komponen mesin, maka salah satu atau beberapa jenis proses pemesinan harus dipilih salah satu sebagai urutan proses yang digunakan untuk mengerjakannya. Bagi suatu tingkatan proses, ukuran obyektif telah ditentukan dan pahat harus membuang sebagian material benda kerja sampai ukuran obyektif tersebut tercapai. Hal ini dapat dilakukan dengan menentukan penampang geram

6

(sebelum terpotong). Selain itu, setelah berbagai aspek teknologi ditinjau kecepatan pembuangan geram dapat dipilih agar supaya pada saat pemotongan ukuran yang telah ditentukan dapat tercapai dengan baik. Situasi seperti ini timbul pada setiap perencanaan proses pemesinan, dengan demikian dapat dikemukakan lima elemen dasar proses pemesinan, yaitu : 1. Kecepatan Potong (cutting speed)

: v (m/min)

2. Kecepatan Makan (speeding speed)

: vf (mm/min)

3. Kedalaman Potong (dept of cut)

: a (mm)

4. Waktu pemotongan (cutting time)

: tc (min)

5. Kecepatan penghasilan geram

: Z (cm3 / min)

Elemen proses pemesinan tersebut (v, vf, a, tc, dan Z) dihitung berdasarkan dimensi benda kerja dan atau pahat serta besaran dari mesin perkakas. Besaran mesin perkakas yang dapat diatur bermacam-macam tergantung dari mesin perkakas. Oleh sebab itu rumus yang dipakai untuk menghitung setiap elemen proses pemesinan dapat berlainan. Yang akan ditinjau pada proses pemesinan yang umum dikenal yaitu proses frais. Dengan memahami keadaan yang terjadi dalam proses frais dapatlah hal ini dipakai sebagai patokan untuk perbandingan dengan keadaan yang terjadi pada proses pemesinan yang lain.

7

2.2. Mesin Milling Milling (frais) adalah suatu cara untuk menghilangkan geram dari benda kerja dengan pertolongan alat potong yang berputar dan memiliki satu deretan mata potong pada kelilingnya. Gerak potong dilakukan oleh cutting tool, sedang gerak kerjanya oleh benda kerja. Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas dari segala mesin perkakas, baik permukaan yang datar maupun berlekuk dapat dimesin dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa.

Gambar 2.1 Konstruksi Mesin Frais (B.H Amstead, Phlilip F. Ostwald, Teknologi Mekanik, Jilid 2)

8

2.3. Proses Milling Dua jenis utama pahat frais (milling cutter) adalah pahat frais selubung/mantel (slab milling cutter) dan pahat frais muka (face milling cutter). Sesuai dengan jenis pahat yang digunakan dikenal dengan dua macam cara yaitu mengefrais datar (slab milling) dengan sumbu putaran pahat frais selubung sejajar permukaan benda kerja, dan mengefrais tegak (face milling) dengan sumbu putaran pahat frais muka tegak lurus permukaan benda kerja. Selanjutnya mengefrais datar dibedakan menjadi dua macam cara yaitu, mengefrais naik (up milling/convensional milling) dan mengefrais turun (down milling). Proses frais turun akan menyebabkan benda kerja tertekan kemeja dan meja terdorong oleh bahan yang mungkin suatu saat gaya dorongnya melebihi gaya dorong ulir atau roda gigi penggerak meja. Sedangkan proses frais naik akan mempercepat keausan pahat karena mata potong lebih banyak menggesek benda kerja yaitu pada saat mulai memotong dan selain itu permukaan benda akan lebih kasar. Dengan semakin baiknya konstruksi mesin maka mengfrais turun cenderung lebih banyak digunakan sebab lebih produktif dan lebih halus hasilnya. Pahat frais dengan diameter tertentu dipasangkan pada poros utama (spindle) mesin frais dengan perantaraan poros pemegang (untuk pahat frais selubung) atau langsung melalui hubungan poros atau lubang konis (untuk pahat frais muka yang mempunyai poros konis). Putaran poros utama dapat dipilih sesuai dengan tingkatan putaran yang tersedia pada mesin frais. Posisi sumbu poros utama mesin frais dapat horizontal atupun vertikal, tergantung pada jenis mesinnya. Benda kerja yang dipasangkan pada meja dapat diatur kecepatan

9

makannya tergantung pada harga gerak makan pergigi yang diinginkan. Besarnya kecepatan makan antara lain dipengaruhi oleh jumlah gigi pahat frais. Untuk kecepatan makan yang sama maka gerak makan pergigi menjadi berlainan bila jumlah gigi berbeda. Kedalaman potong diatur dengan cara menaikkan meja melalui roda pemutar untuk menggeserkan lutut pada tiang mesin frais 2.4. Macam-macam Alat Potong Mesin Milling Pemotong terbuat dari baja karbon tinggi, berbagai baja kecepatan tinggi, atau yang berujung karbida disenter atau paduan cor bukan besi tertentu. Pemotong yang paling umum diapaki dalam gambar 2.6. dikelompokkan terutama menurut bentuk umumnya atau jenis pekerjaan yang dapat dilakukannya. 1. Pemotong milling biasa Pemotong biasa adalah sebuah pemotong berbentuk piringan yang hanya memiliki gigi pada kelilingnya. Giginya dapat lurus, atau heliks kalau lebarnya lebih dari 15 mm. pemotong heliks lebar yang digunakan untuk pekerjaan meratakan yang berta mungkin memiliki takik pada giginya untuk mematahkan serpihan dan memudahkan pengeluarannya. 2. Pemotong milling samping Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecualai bahwa giginya disamping. Kalu dua pemotong beroperasi bersama, setiap pemotong adalah datar pada satu sisi dan memliki gigi pada sisi yang lain. Pemotong frais samping mungkin bergigi lurus, heliks atau sigsag.

10

3. Pemotong gergaji pembelah logam Pemotong ini mirip dengan pemotong frais datar atau samping kecuali bahwa pembuatannya sangat tipis, biasanya 5 mm atau k...