...

ANALISIS UMUR PAHAT DENGAN VARIASI SUDUT GERAM

by user

on
Category: Documents
1

views

Report

Comments

Transcript

ANALISIS UMUR PAHAT DENGAN VARIASI SUDUT GERAM
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
ANALISIS UMUR PAHAT DENGAN VARIASI SUDUT GERAM,
KECEPATAN DENGAN DAN TANPA PENDINGIN
Mrihrenaningtyas dan Randi Prayadi
Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ABSTRACT
Machining as one of the supporter in industry. Turning it is important to know usage of cooler and
it’s impact to flank wear (VB) and tool life (T).
Problem of this research, is to flank wear (VB) and know tool life (T) HSS with angle of chip (γo) = -6o, 0o,
10o applies work substance S45C at process turning with parameter of cutting speed (V1= 25,01 m/ min,
V2= 39,30 m/ min), feeding ( f) = 0,5 mm / rev., depth of cut (a) = 1 mm. Measurement of aside the flank
wear conducted by using measurescope ,while tool life calculated is analogical of taylor.
From result of observation of cutting tools flank wear ( VB) at γo= -6o and V=25,01 m/min while assessing
VB which is big (VB=0,341 mm) at γo =10o and V=39,30 m/min. At experiment without coolant,VB value (VB
=0,187 mm) at γo= -6o and V=25,01 m/min, while assessing VB which is big (VB =0,337 mm) at γo =10o and
V=39,30 m/min. For tool life (T) at experiment with coolant is obtained [by] short T value (T=187,18 min) at
γo= -6o and V=39,30 m/min; while assessing old (T= 4840,17 min) at γo= 10o and V=25,01 m/min.
Experiment without coolant is obtained [by] short T value (T=1050,56 min) at γo =10o and V=25,01 m/min ;
while assessing old T (T= 3679,94 min) at γo 0o and V=25,01 m/min.
Key words : Cutting tools,Turning, Flank wear, Tool life, Coolant.
ABSTRAK
Pemesinan salah satu proses industri. Turning perlu diketahui penggunaan pendingin dan
dampaknya terhadap keausan tepi pahat (VB) serta umur pahat (T).
Penelitian ini mengukur VB serta mengetahui T HSS dengan γo -6o, 0o, 10o material S45C kecepatan potong
V1 25,01dan 39,30 m/min, pemakanan 0,5 mm/putaran, kedalaman potong 1 mm. Keausan tepi pahat diukur
menggunakan measurescope ,umur pahat dihitung berdasarkan persamaan Taylor.
Pengukuran VB dengan pendingin 0,165 mm pada γo -6o , V 25,01 m/min, 0,341 mm pada γo 10o , V
39,30 m/min. Tanpa pendingin VB 0,187 mm, γo -6o , V 25,01 m/min. VB 0,337 mm pada γo10o , V 39,30
m/min. T dengan pendingin 187,18 min γo -6o da, V 39,30 m/min ; 4840,17 min pada γo 10o dan V 25,01
m/min. Tanpa pendingin diperoleh T 1050,56 min γo =10o dan V=25,01 m/min ; T= 3679,94 min pada γo =0o
dan V 25,01 m/min.
Kata kunci : Turning, Keausan tepi pahat, Umur pahat, Media pendingin.
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Dalam melakukan pembuatan produk pemesinan banyak proses yang harus dilalui dengan
berbagai macam mesin perkakas salah satunya adalah proses turning atau bubut. Pada proses
tersebut banyak faktor-faktor atau parameter yang mempengaruhi hasil dari proses pembubutan.
Selain itu penanganan terhadap pembuatan komponen harus cermat dan teliti sehingga dapat
mengurangi kesalahan dalam proses produksi.
Saat ini persaingan dalam dunia pemesinan semakin ketat, untuk itu kita dituntut untuk terus
meningkatkan efisiensi dan efektifitas dari proses pemesinan itu sendiri sehingga didapatkan harga
produk yang murah yaitu salah satunya dengan melakukan menghemat pahat ( pahat berumur
panjang) yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan pertimbangan dalam menentukan proses
produksi. Penelitian ini dilakukan dengan meneliti sejauh mana pengaruh penggunaan cairan
pendingin terhadap umur pahat HSS pada mesin bubut.
- 233 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
KAJIAN PUSTAKA
Penelitian Terdahulu
Pengujian umur pahat dengan high speed machining dilakukan pada AISI 01 Steel with
Multitilayer Ceramic CVD-Coated Carbide menghasilkan kecepatan potong berpengaruh pada
umur pahat [1]. Sedangkan umur pahat dapat diprediksi dengan rumus Taylor telah diujikan pada
pahat mesin bubut [2].
Parameter machining lain hyang berpengaruh pada umur pahat adalah kecepatan potong dan telah
diuji pada Baja AISI 4340 dengan hasil putaran optimal 185 rpm, kedalaman potong 2 mm [3].
Landasan Teori Proses Pemesinan [5]
Untuk itu perlu dipahami lima elemen dasar proses pemesinan, yaitu :
1. Kecepatan potong (cutting speed) = v (m/min).
2. Kecepatan makan (feeding speed) = vf (mm/min).
3. Kedalaman potong (depth of cut) = a (mm).
4. Waktu pemotongan (cutting time) = tc (min).
5. Kecepatan penghasilan geram
= Z (cm2/min)
Elemen dasar pemesinan tersebut ( v , v f , a , t c , dan Z ) dihitung berdasarkan dimensi benda
kerja, pahat dan besaran-besaran dari mesin perkakas dapat diketahui dan ditentukan dari gambar
berikut :
Gambar 1. Proses bubut
Benda kerja : d o = Diameter awal ; mm
d m = Diameter akhir ; mm
lt
Pahat :
= Panjang pemesinan ; mm
K r = Sudut potong utama ; o
 o = Sudut geram ; o
Mesin bubut : a = kedalaman potong
= d o  d m  /2 ; mm.
f = gerak makan ; mm/(r)
n = putaran poros utama (benda kerja) ; (r)/min
Elemen Dasar Proses Bubut
Elemen dasar dari proses bubut dapat diketahui atau dihitung dengan menggunakan rumus
yang dapat diturunkan dengan memperhatikan gambar 1 dengan wujud rumus sebagai berikut :
- 234 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
1. Kecepatan potong
v=
 d n
1000
;(m/min)
Dimana : d = d o  d m  /2 ; mm
d = diameter rata-rata ; mm
n = putaran poros utama ; (r)/min
2. Kecepatan makan
v f = f  n ;mm/min
dimana :
f = gerak makan ; mm/(r)
n = putaran poros utama ; (r)/min
3. Waktu pemotongan
t c  l t / v f ;min
dimana :
lt = Panjang pemesinan ; mm
v f = Kecepatan makan ; mm/min
Pada gambar.1 diperlihatkan sudut potong utama dimana, penampang geram sebelum terpotong (
k r , principal cutting edge angle) yaitu merupakan sudut antar mata potong mayor (proyeksinya
pada bidang referensi) dengan kecepatan makan v f . Besarnya sudut tersebut ditentukan oleh
geometri pahat dan cara pemasangan pahat pada mesin perkakas (orientasi pemasangannya). Untuk
harga a dan f yang tetap maka sudut ini menentukan besarnya lebar pemotongan (b, width of cut)
dan tebal geram sebelum terptong (h, underformed chip thickness) sebagai berikut :
 Lebar pemotongan
(2.7)
b  a / sin k r ; mm
dimana : a = Kedalaman potong ; mm
k r = Sudut potong utama ; o
 Tebal geram sebelum terpotong
(2.8)
h  f sin k r ; mm
dimana : f = Gerak makan ; mm/(r)
k r = Sudut potong utama ; o
Dengan demikian penampang geram sebelum terpotong dapat dituliskan sebagai berikut :
(2.9)
A  f  a  b  h ; mm 2
dimana :
f = Gerak makan ; mm/(r)
a = Kedalaman potong ; mm
b = Lebar pemotongan ; mm
h = Tebal geram sebelum terpotong ; mm
Perkakas Potong (Cutting Tool )
Disamping mesin perkakas untuk melaksanakan proses perautan logam juga digunakan
perkakas potong, perkakas potong ini dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu :
1. Perkakas bermata potong tunggal
2. Perkakas bermata potong jamak
Secara umum prinsip kerja dari perkakas potong bermata potong tunggal sama dengan
perkakas potong bermata potong jamak.
Bentuk Umum Dan Bagian – Bagian Pahat
Dalam proses perautan terjadi gesekan antara pahat potong dengan logam yang diraut. Bagian
sisi pahat potong menekan dengan kuat pada logam yang diraut, disamping itu dapat terjadi
- 235 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
kenaikan temperatur yang berlebihan. Hal seperti ini dapat mengakibatkan keausan pahat potong,
kejadian seperti ini sedapat mungkin harus diusahakan jangan sampai terjadi.
Untuk mengenal bentuk dan geometri pahat harus diamati secara sistematika, perta perlu
dibedakan dalam tiga hal pokok yaitu :
 Elemen pahat
 Biadang aktif pahat
 Mata potong pahat
Sehingga untuk mengenal tiga bagian pahat akan dibahas secara lebih terperinci bagian – bagian
pahat. Beberapa bagian pahat yang dapat didefinisikan adalah
Gambar 2. Bagian – bagian dari pahat
Keterangan :
Aγ = Bidang geram
Aα = Bidang utama
A’α = Bidang Bantu
S= Mata potong
S’ = Mata potong Bantu
1. Elemen Pahat
 Badan (body) : Bagian pahat yang dibentuk menjadi mata potong atau tempat untuk sisipan
pahat.
 Pemegang (shank) : Bagian pahat yang dipasangkan pada mesin perkakas, bila bagian ini tidak
ada maka fungsinya diganti oleh lubang pahat.
 Lubang pahat (Tool Bore) : Lubang pada pahat melalui mana pahat dapat dipasang pada poros
utama atau poros pemegang dari mesin perkakas umumnya dipunyai oleh pahat freis.
 Sumbu pahat (Tool Axis) : Garis maya yang digunakan untuk mendefinisikan geometri pahat,
umumnya merupakan garis tengah dari pemegang atau lubang pahat.
 Dasar (Base) : Bidang rata pada pemegang untuk meletakkan pahat sehingga mempermudah
proses pembuatan, pengukuran dan pengasahan pahat.
2. Bidang Pahat
Bidang pahat merupakan permukaan aktif pahat. Pahat mempunyai bidang aktif sesuai mata
potongnya, tiga bidang aktif dari pahat adalah :
 Bidang geram (Aγ) : Bidang diatas mana geram mengalir.
 Bidang utama / mayor (Aα) : Bidang yang menghadap permukan transien dari benda kerja.
Permukaan transien benda kerja akan terpotong akibat gerakan pahat relatif terhadap benda kerja.
 Bidang Bantu / minor (A’α) : Bidang yang menghadap permukaan terpotong dari benda kerja.
Karena adanya gaya potong sebagian kecil bidang Bantu akan terdaformasi dan menggesek
permukaan benda kerja yang telah terpotong atau dikerjakan.
3. Mata Potong Pahat
Pada bagian geram yang aktif memotong ada dua jenis mata potong yaitu :
 Mata potong utama (S) : Garis pemotongan antara bidang garam (Aγ) dan bidang utama (Aα).
 Mata potong bantu (S’) : Garis pemotongan antara bidang geram (Aγ) dengan bidang bantu
(A’γ).
- 236 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Geometri pahat
Geometri pahat merupakan salah satu faktor terpenting yang menentukan keberhasilan
proses pemesinan. Oleh karena itu geometri pahat dipilih dengan tepat sesuai dengan jenis material
benda kerja, material pahat dan kondisi pemotongan sehingga tujuan dari proses pemesinan
tersebut tercapai. Dengan demikian sebelum kita melakukan proses sebaiknya kita memilih pahat
atau menentukan sudut – sudut pahat yang sesuai sehingga proses pemesinan dapat dioptimumkan
Untuk menganalisa geometri pahat diperlukan suatu referensi dimana sudut – sudut dapat
ditentukan harganya.
 Back rake angle
Sudut ini berpengaruh pada proses pmbentukan geram. Jika sudut ini diperbesar maka akan
menaikkan umur pahat dan menurunkan gaya pemotongan yang dibutuhkan pada proses
pemotongan.
 Said rake angle
Sudut ini mempengaruhi arah pengeluaran geram, jika sudut ini diperbesar maka akan
menaikkan umur pahat serta memperbaiki akhir permukaan benda kerja.
 End relief angle
Fungsi sudut ini adalah mengurangi gesekan yang terjadi antara bidang utama dengan benda
kerja. Sebaiknya sudut ini dibuat tidak terlalu besar karena akan mengurangi kekuatan dari pahat.
 Side relief angle
Sudut ini digunakan hamper sama dengan End relief angle. Untuk proses turning sudut ini
sebaiknya dibuat cukup besar.
 End cutting edge angle
Sudut ini berfungsi untuk menghindari kontak gerakan antara mata potong pahat dengan benda
kerja
 Side cutting edge engle
Sudut ini berpengaruh pada penentuan lebar dan tebal geram sebelum terpotong serta arah
pengeluaran geram.
 Nose radius
Sudut ini berfungsi untuk memperkuat ujung pahat dan menghindari panas yang terkonsentrasi di
ujung pahat. Apabila diperbesar akan menaikkan umur pahat.
Gambar 3. Sudut – sudut pahat
Material Pahat
Untuk pengerjaan suatu pemesinan yang tertentu diperlukan pahat dari suatu jenis material yang
cocok, selain itu kita perhitungkanjuga ekonomis suatu pahat yang akan kita pakai untuk suatu
pengerjaan. Maka pemilihan pahat (cutting tool) dapat dilakukan berdasar sifatnya antara lain
sebagai berikut :
 Kekerasan yang cukup tinggi melebihi kekerasan benda kerja walaupun temperatur pemotongan
tinggi tetapi tahan terhadap keausan.
 Ketahanan beban kejut, diperlukan bila terjadi perubahan temperatur yang cukup besar.
 Keuletan yang cukup besar untuk menahan beban kejut yang terjadi sewaktu pemotongan benda
kerja yang mengandung partikel / bagian yang keras.
 Beberapa jenis material pahat yang sering digunakan pada industri pemesinan antara lain :
1. Baja Karbon
- 237 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Baja karbon atau dikenal dengan corbon tool steel (CTS) merupakan baja dengan kandungan
karbon berkisar 0,7 – 1,4 % karbon. Pahat jenis ini tidak sesuai untuk pekerjaan dengan kecepatan
tinggi karena pahat ini tidak tahan terhadap temperature 2500C, sehingga hanya dapat digunakan
pada pengerjaan benda kerja yang relatif lunak.
2. HSS (High Speed Steel)
Termasuk jenis high alloy steel bahan ini sangat baik sebagai baja perkakas karena dapat menerima
pemotongan yang baik pada temperatur operasi 1100o. Pahat ini kekerasannya cukup tinggi
sehingga dapat digunakan pada kecepatan potong yang tinggi. Dari sifat ini maka pahat jenis ini
banyak dipakai secara umum terutama untuk mesin – mesin yang melaksanakan produksi tinggi.
3. Pahat Karbida
Pahat karbida merupakan pahat potong keras yang umum digunakan pada kecepatan tinggi
terutama untuk mesin yang mampu menghasilkan putaran yang tinggi serta tahan terhadap
temperatur sampai 10000C. Pahat ini mempunyai kekerasan Rc = 90 – 93 serta dapat bekerja pada
kecepatan potong 2 – 5 kali lebih besar dari pahat HSS.
4. Pahat Keramik
Pahat ini dibuat dari bahan Aluminium oksida murni, lebih tahan panas dan tekanan bila
dibandingkan dengan karbida. Mampu dioperasikan dengan kecepatan potong tinggi tanpa
memerlukan media pendingin. Digunakan untuk melaksanakan proses perautan khusus terutama
yang mempunyai sifat spesial.
5. Pahat Diamond
Merupakan jenis pahat yang paling keras sehingga dapat dioperasikan pada kecepatan yang sangat
tinggi tanpa memerlukan media pendingin. Digunakan pada proses perautan yang sifatnya khusus
memerlukan ketelitian yang tinggi.
Keausan Pahat
Keausan merupakan faktor yang penting menentukan umur pahat karena keausan menyebabkan
pahat kehilangan berbentuk aslinya sehingga hasil pengerjaan benda kerja tidak bisa sempurna.
Keausan pahat ini akan membesar dengan bertambahnya waktu pemotongan.
Selama proses pembentukan geram berlangsung pahat dapat mengalami kegagalan dari fungsi
yang normal karena berbgai sebab antara lain :
 Keausan yang secara bertahap membesar pada bidang aktif pahat.
 Retak yang menjalar sehingga menimbulkan patahan pada mata potong pahat.
 Deformasi plastis yang akan mengubah bentuk atau geometri pahat.
 Jenis kerusakan yang terakhir diatas disebabkan tekanan temperatur tinggi pada bidang aktif
pahat dimana kekerasan dan kekuatan material pahat akan turun bersama dengan naiknya
temperatur. Keausan dapat terjadi pada bidang geram (Aγ) atau pada bidang utama (Aα) pahat.
Karena bentuk dan letaknya spesifik keausan pada bidang geram disebut dengan keausan kawah
dan keausan pada bidang utama disebut keausan tepi seperti pada gambar dibawah ini
Gambar 4. Keausan Tepi dan Keausan Kawah
Umur Pahat
Keausan pahat akan tumbuh atau membesar dengan bertambahnya waktu pemotongan pada saat
tertentu pahat yang bersangkutan dianggap tidak dapat digunakan lagi. Semakin besar keausan
- 238 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
yang di derita pahat maka kondisi pahat akan semakin kritis. Jika pahat tersebut masih tetap
digunakan maka pertumbuhan keausan akan semakin cepat dan pada suatu saat ujung pahat akan
rusak.
Harga batas keausan yang digunakan sebagai petunjuk umum dari percobaan dimana harganya
tergantung dari jenis pahat dan benda kerja dapat dilihat pada tabel 1 di nawah ini.
Tabel 1. Batas Keausan Kritis
Pahat
Benda Kerja
VB (mm)
HSS
Baja & Besi
Karbida Tuang
0.3 s.d 0.8
Karbida Baja
0.2 s.d 0.6
Besi Tuang &
Keramik Non Ferrous
0.4 s.d 0.6
Baja & Besi
0.3
Tuang
Pada dasarnya dimensi keausan menentukan batasan umur pahat, dengan demikian percepatan
pertumbuhan keausan menentukan laju saat berakhirnya masa guna pahat. Seperti pada gambar 2.6,
pertumbuhan keausan tepi terjadi mulai dengan pertumbuhan yang relatif cepat sesaat setelah pahat
digunakan diikuti dengan pertumbuhan yang linier setaraf dengan bertambahnya waktu
pemotongan dan kemudian pertumbuhan cepat terjadi lagi. Saat dimana pertumbuhan keausan
cepat mulai terjadi lagi di anggap sebagai batas umur pahat. [5]
Gambar 5. Pertumbuhan Keausan Tepi (flank wear)
Di dalam proses pemesinan persamaan Taylor menyatakan hubungan antar beberapa parameter
yang terlibat.
Rumus dasar umur pahat dapat ditulis :
v  T n  CT ,
dimana :
v = kecepatan potong ; m/menit
T = umur pahat ; menit
n = pangkat umur pahat
CT = konstanta Taylor
Konstanta Taylor dapat secara lebih umum ditulis seperti rumus empiris berikut :
CT 
C TVB .VB m
,
h p .b q
dimana :
VB = Keausan tepi yang dianggap sebagai batas saat berakhirnya umur pahat ; mm. Tergantung
pada keuletan (toughnees) pahat, dan benda kerja serta ringannya kondisi pemotongan, harga
batas keausan tersebut dapat di pilih dari 0,3 s.d 1 mm, demi untuk menghindari kerusakan
fatal.
- 239 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
m = Pangkat untuk batas keausan, tergantung pada kualitas pahat serta jenis dan kondisi benda
kerja. (m = 0.4 s/d 0.5 ; rata rata = 0.45)
h = Tebal geram sebelum terpotong, ditentukan berdasarkan kondisi pemotongan optimum, yaitu
sebesar mungkin bila merupakan proses pengkasaran, atau sesuai dengan batas minimum bila
merupakan proses penghalusan.
p = Pangkat untuk tebal geram sebelum terpotong, tergantung pada jenis dan kualitas pahat (sesuai
dengan pemakaian serta jenis dan kondisi benda kerja).
b = Lebar pemotongan ; mm, ditentukan berdasarkan dimensi awal dan akhir benda kerja,
menentukan jumlah langkah pemotongan untuk mencapai objektif yaitu dimensi produk.
g = Pangkat dari lebar pemotongan, harga relatif kecil berkisar antara 0,05 – 0,13 kadangkala
pengaruh lebar potongan diabaikan.
CTVB = Kecepatan potong extrapolatif (m/min), yang secara teoritik menghasilkan umur pahat
sebesar 1 menit, untuk VB = 1 mm, h = 1 mm dan b = 1 mm, merupakan harga spesifik
bagi kombinasi suatu jenis pahat dan benda kerja.
Rumus umur pahat :
v  T n  C  f  p  a q
Cairan Pendingin
Cairan pendingin mempunyai kegunaan yang khusus dalam proses pemesinan selain untuk
memperpanjang umur pahat, cairan pendingin juga mampu menurunkan gaya potong dan
memperhalus permukaan produk hasil pemesinan. Selain itu cairan pendingin juga berfungsi
sebagai pembersih atau pembawa gerinda dan melumasi elemen pembimbing (ways) mesin
perkakas serta melindungi benda kerja dan komponen mesin dari korosi. Tetapi peran utama dari
cairan pendingin adalah untuk mendinginkan dan melumasi. [6]
Cairan pendingin yang biasanya dipakai proses pemesinan dapat dikatagorikan dalam empat
jenis utama yaitu:
1. Cairan Sintetik (Synthesis Fluids, Chemical Fluid)
Cairan ini jernih atau dapat diwarnai yang merupakan larutan murni (true solutions) atau larutan
permukaan aktif (surface active), larutan murni ini tidak bersifat melumasi dan biasanya dipakai
untuk mengurangi panas yang tinggi dan melindungi terhadap korosi.
2. Cairan Emulsi (Emulsion,Water Miscible Fluid)
Jenis cairan ini adalah air yang mengandung partikel minyak 5-20  m. Unsur pengemulsi
ditambahkan dalam minyak yang kemudian dilarutkan dalam air, penambahan jenis minyak jenuh
atau unsur lain (EP Extreme Pressure Additives) dapat menaikkan daya lumas.
3. Cairan Semi Sintetik (Semi Synthetic Fluid)
Merupakan perpaduan antara jenis pertama dan jenis kedua diatas yang mempunyai
karakteristik kandungan minyaknya lebih sedikit (10%-45% dari tipe kedua) dan kandungan
pengemulsinya lebih banyak dari tipe kesatu.
4. Minyak Potong (Cutting Oils)
Minyak yang berasal dari salah satu atau kombinasi dari minyak bumi, minyak binatang,
minyak ikan, atau minyak nabati. Viscositasnya dapat bermacam-macam dari yang encer hingga
yang kental bergantung pemakaian. Pencampuran antara minyak bumi dan minyak hewani atau
nabati akan menambah daya pembasahan sehingga memperbaiki daya lumas.
- 240 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Gambar 6. Ilustrasi beberapa cairan pendingin yang umumnya dipakai pada proses pemesinan.
Cairan pendingin jelas hanya akan berfungsi dengan baik jika cairan ini diatur, diarahkan dan
dijaga alirannya pada daerah pembentukan geram dengan cara yang baik. Pemakaian cairan
pendingin yang tidak berkesinambungan akan mengakibatkan bidang aktif pahat mengalami beban
thermal yang berfluktuasi, bila pahat merupakan jenis karbida atau keramik (yang relatif getas),
maka pemuaian dan pengerutan yang berulang kali akan mengakibatkan retak mikro yang akhirnya
justru menjadikan penyebab kerusakan yang fatal.
METODE PENELITIAN
Alat – alat yang digunakan
Mesin Bubut
 Merk / Type
: KEIYO ( Jepang )
 Jenis mesin
: Bubut (Lathe Machine)
 Putaran Spindel : 168, 270, 320, 440, 630, 800, 1000, 1400 rpm
Benda Kerja
Dalam penelitian ini bahan yang digunakan adalah :
 Bahan
: Carbon Steel S45C
 Bentuk
: Silinder
 Diameter
: 25 mm
 Panjang
: 150 mm
Gambar 7. Dimensi benda kerja sebelum proses turning
Pahat Potong
Pahat yang digunakan dalam percobaan ini adalah dari jenis HSS (High Speed Steel) dengan
dimensi pahat ; 4”×1/2”×1/2”.
Geometri pahat diatur dan di jaga sebagai berikut :
 Sudut potong utama (Kr) : 90o.
 Sudut geram (γo)
: 10°, 0o, -6°.
Gambar 8. Pahat dengan sudut geram (γo) 10o.
- 241 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Gambar 9. Pahat dengan sudut geram (γo) 0o.
Gambar 10. Pahat dengan sudut geram (γo) -6o.
Persiapan Dalam Proses Turning
Kondisi pemotongan adalah sebagai berikut :
 Kedalaman potong
: 1 mm.
 Diameter awal (do)
: 25 mm.
 Diameter akhir (d1)
: 23 mm.
 d 0  d1   25  23 


  24
2
2




:
mm
Diameter rata-rata (d)
Gerak makan (feeding)
: 0.5 mm/put.
Putaran Spindel (n) : 300, 440 (rpm)
Alat-alat Pendukung :
1) Jangka Sorong
2) Micrometer
3) Gergaji
4) Kunci pas
5) Bak penampung cairan pendingin (Jurigen)
6) Selang
Measurescope
 Merk
: Nikon ( Japan ).
 Tingkat ketelitian : 0,001 mm.
 No seri
: 11435.




Gambar 11. Measurescope
Langkah Percobaan
Berikut adalah langkah-langkah dalam melakukan percobaan guna mendapatkan data untuk
analisa :
- 242 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya









ISBN 978-602-98569-1-0
Membuat form pengambilan data sesuai dengan kebutuhan data yang akan diambil.
Mempersiapkan semua peralatan yang akan digunakan dalam percobaan pengambilan data.
Benda kerja berbentuk silinder dengan diameter 25mm dan panjang 150 mm.
Membuat campuran bahan pendingin air dan oli jenis cairan emulsi dengan perbandingan 1 liter
: 15 Liter air.
Pengasahan pahat dengan sudut potong utama (Kr) 90o dan sudut geram -6o, 0o, 10o.
Persiapan mesin bubut konvensianal dengan memasang pahat potong pada tool post dengan
arah tegak lurus terhadap benda kerja.
Pengaturan gerak mesin terdiri dari gerak Spindel, pemakanan, dan kedalaman potong.
Selanjutnya percobaan dilakukan dengan cara yang sama pergantian pahat dilakukan setiap
kondisi kecepatan potong yang berbeda.
Setelah proses pembubutan selesai, maka setiap sempel di ukur harga keausan tepinya dengan
measurescope.
Pengukuran Harga Keausan Tepi
Pada saat proses perautan berlangsung pahat mengalami dua macam keausan yaitu keausan kawah
dan keausan tepi, tetapi sesuai dengan batasan masalah yang telah ditetapkan maka jenis keausan
yang diamati adalah keausan tepi pahat.
Cara pengukurannya adalah :
 Mempersiapkan pahat dan measurescope untuk melihat keausan tepi pahat setelah proses bubut.
 Bersihkan pahat dari adanya kotoran.
 Pahat diletakkan di atas kaca dengan ’’malam’’ dan tekan agar benar benar dalam keadaan rata.
 Lalu atur fokus dari measurescope sehingga terlihat jelas, atur posisi sumbu (tempatkan pada
posisi 0).
 Selanjutnya putar skala mikro sehingga keausan tepi terlihat.
 Cek berapa jauh pergeseran yang terjadi pada skala mikro dan lakukan pendataaan.
Gambar 12. Bentuk Keausan Tepi
HASIL DAN PEMBAHASAN
Dari hasil pengukuran yang telah dilakukan, maka hasil percobaan yang didapat adalah sebagai
berikut :
Jenis Pahat
: HSS
Bahan / Material uji
: S45C berbentuk silindris Ø25 mm
Kedalaman potong ( a ) : 1 mm
Feeding ( f )
: 0,5 mm/putaran
Putaran spindel ( ns ) : ns1 = 331,85 rpm
ns2 = 521,48 rpm
Sudut geram (γo)
: γo1 = -6˚, γo2 = 0˚, γo3 = 10˚
- 243 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Tabel 2.Data Hasil Pengkuran Keausan Tepi Pahat (VB) dengan pendingin kecepatan potonG
V=25,01m/min
No
Sudut
Besar Keausan Tepi
Pahat Geram / γo
V1 =25,01 m/min
(˚)
1
10
0,202
2
0,105
3
0,231
4
0
0,186
5
0,159
6
0,167
7
-6
0,158
8
0,171
9
0,166
Tabel 3. Data Hasil Pengkuran Keausan Tepi Pahat (VB) dengan pendingin kecepatan potong
V=39,30 m/min
Sudut
Besar Keausan Tepi
No Pahat
Geram /
V2 =39,30 m/min
γo ( ˚ )
1
0,385
2
10
0,280
3
0,376
4
0,299
5
0
0,232
6
0,261
7
0,194
8
-6
0,263
9
0,235
Tabel 4. Data Hasil Pengkuran Keausan Tepi Pahat (VB) tanpa pendingin kecepatan potonG
V=25,01 m/min
Sudut
Besar Keausan Tepi
No Pahat
Geram /
V1 =25,01 m/min
γo ( ˚ )
1
0,235
2
10
0,228
3
0,281
4
0,215
5
0
0,186
6
0,209
7
0,184
8
-6
0,191
9
0,187
- 244 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
Tabel 5. Data Hasil Pengkuran Keausan Tepi Pahat (VB) tanpa pendingin kecepatan potong
V=39,30 m/min
Sudut
Besar Keausan Tepi
No Pahat
Geram /
V2 =39,30 m/min
γo ( ˚ )
1
0,358
2
10
0,312
3
0,342
4
0,279
5
0
0,264
6
0,272
7
0,247
8
-6
0,252
9
0,239
Tabel 6. Umur Pahat
Sudut
geram
γo ( o )
Nilai Umur Pahat (min)
V1 = 25,01 m/min
Nilai Umur Pahat (min)
Sudut
geram
γo ( o )
V2 = 39,30
m/min
T1
VB1
T2
VB2
4840,17
0,179
357,39
0,347
γo2 = 0
4186,37
0,171
219,92
0,264
γo3 = 6o
3945,8
0,165
187,18
0,231
γo1
=10o
o
V1 = 25,01
m/min
V2 = 39,30
m/min
T
VB
T
VB
γo1 =
10o
1050,56
0,248
2482,29
0,337
γo2 = 0o
3679,94
0,203
1758,75
0,272
γo3 = 6o
3163,98
0,187
1421,16
0,246
KESIMPULAN
Dari pengolahan data hasil percobaan atau analisa, serta pengujian–pengujian yang telah dilakukan,
dimana menetapkan variabel–variabel antara lain sudut potong utama (kr) 90o, sudut geram (γo) 10o,
0°, -6°. Dimana dalam pelaksanaan percobaan dilakukan dengan menggunakan cairan pendingin
dan tanpa cairan pendingin, maka didapat kesimpulan sebagai berikut :
1. Dengan menggunakan cairan pendingin diperoleh keausan tepi pahat kecil (VB) rata – rata
0,165 mm pada kecepatan potong V = 25,01 m/min dengan sudut geram (γo) = -6˚
sedangkan yang besar diperoleh keausan tepi pahat (VB) rata – rata 0,347 mm untuk
kecepatan potong V =39,30 m/min dengan sudut geram (γo) = 10˚.
2. Tanpa menggunakan cairan pendingin diperoleh keausan tepi pahat kecil (VB) rata – rata
0,187 mm pada kecepatan potong V = 25,01 m/min dengan sudut geram (γo) = -6˚
sedangkan yang besar diperoleh keausan tepi pahat (VB) rata – rata 0,337 mm untuk
kecepatan potong V =39,30 m/min dengan sudut geram (γo) = 10˚.
3. Dengan menggunakan cairan pendingin diperoleh umur pahat yang pendek (T) 187,18 min
pada kecepatan potong V = 39,30 m/min dengan sudut geram (γo) = -6˚ sedang umur pahat
- 245 -
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan III 2015
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya
ISBN 978-602-98569-1-0
yang lama (T) 4840,17 min untuk kecepatan potong V =25,01 m/min dengan sudut geram
(γo) = 10˚.
4. Tanpa menggunakan cairan pendingin diperoleh umur pahat yang pendek (T) 1050,56 min
pada kecepatan potong V = 25,01 m/min dengan sudut geram (γo) = 10˚ sedang umur pahat
yang lama (T) 3679,94 min untuk kecepatan potong V =25,01 m/min dengan sudut geram
(γo) = 0˚.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Armansyah Ginting,High Speed Machining of AISI 01 Steel With Multilayer Ceramic CVDCoated Cardide, Tools Life and Surface Integriti, Majalah IPTEK Vol. 14, No. 3, 2003
[2] Bayu Seno, Analisa Keausan pada Pahat Mesin Bubut, E-Jurnal UNDIP, 2010
[3] Ruslan Dalimonthe, Pengaruh Kecepatan Potong Terhadap Umur Pahat HSS Pada Proses
Bubut AISI 4340, Jurnal Sains dan Inovasi Vol 5, 2013
[4] Henrich Gerling, All about Machine Tools, Oklha New Delhi.,1994
[5] Taufiq Rochim, Teori Dan Teknologi Proses Pemesinan , Laboratorium Teknik Produksi,
Jurusan Teknik Mesin, FTI, Bandung, ITB., 1993
[6] Kalpakjian,Manufacturing Process for Engineering Materials, Addison Wesley Logman, Inc,
Canada, USA, 1997
- 246 -
Fly UP