SKRIPSI
ANALISA KEKASARAN PERMUKAAN RADIUS PADA SPESIMEN UJI FATIGUE DENGAN VARIASI GERAK MAKAN DAN KEDALAMAN POTONG PADA MESIN CNC LEADWELL TURNING CENTER
OLEH : FAJAR SIGIT NOVIANTO NIM : 1104305035
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGI UNIVERSITAS UDAYANA FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: 0361-703321, Email;
[email protected] LEMBAR PENGESAHAN ANALISA KEKASARAN PERMUKAAN RADIUS PADA SPESIMEN UJI FATIGUE DENGAN VARIASI GERAK MAKAN DAN KEDALAMAN POTONG PADAMESIN CNC LEADWELL TURNING CENTER
Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana Oleh:
Nama : Fajar Sigit Novianto NIM : 1104305035 Konsentrasi : Rekayasa Manufaktur Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Senin, 25 Januari 2016
Pembimbing I
Telah Disahkan Oleh: Pembimbing II
(I Gede Putu Agus Suryawan, ST., MT.) (I Made Widiyarta ,ST., M.Eng.Sc.,Ph.D) NIP.196908091997031001
NIP.197107221998031003
LEMBAR PERSETUJUAN
ANALISA KEKASARAN PERMUKAAN RADIUS PADA SPESIMEN UJI FATIGUE DENGAN VARIASI GERAK MAKAN DAN KEDALAMAN POTONG PADAMESIN CNC LEADWELL TURNING CENTER Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana Oleh: Nama NIM Konsentrasi
: Fajar Sigit Novianto : 1104305035 : Rekayasa Manufaktur
Telah Diuji Dalam Ujian Skripsi Hari/Tanggal : Senin, 25 Januari 2016 Telah Disahkan Oleh: Pembimbing I
Pembimbing II
(I Gede Putu Agus Suryawan, ST., MT.) (I Made Widiyarta ,ST., M.Eng.Sc.,Ph.D) NIP.196908091997031001NIP.197107221998031003
Penguji I
Penguji II
( I Wayan Widhiada, ST., M.Sc., Ph.D. ) NIP. 196811191994121002
( Ir. I Nyoman Budiarsa, MT., Ph.D. ) NIP. 196602221991031002
Penguji III
(I Gusti Komang Dwijana,ST., MT.) NIP. 197009281998031001
ANALISA KEKASARAN PERMUKAAN RADIUS PADA SPESIMEN UJI FATIGUE DENGAN VARIASI GERAK PEMAKANAN DAN KEDALAMAN POTONG PADA MESIN CNC LEADWELL TURNING CENTER
Oleh Dosen Pembimbing
: Fajar Sigit Novianto : I Gede Putu Agus Suryawan, ST., MT. : I Made Widiyarta ,ST., M.Eng.Sc., Ph.D
ABSTRAK Pada proses pembubutan konvensional dalam pembuatan radius pada benda kerja lebih sering mengandalkan keterampilan skill operator mesin bubut atau menggunakan pahat radius. Untuk mengatasi permasalahan pembubutan radius dengan presisi dan massal, para peneliti mengembangkan mesin bubut konvensional dengan mengubahnya dengan mesin bubut CNC, dengan dapat mempermudah permasalahan dalam keterampilan operator. Tetapi faktor mesin juga bisa terjadi misalnya pada parameter proses permesinan. Pada proses pembubutan bisa dilihat kualitas pembubutannya dengan cara mengetahui hasil pembubutan benda kerja yang memiliki tingkat kekasaran permukaan yang rendah, maka dari itu perlu diperhatikan besar parameter pembubutan saat akan melakukan proses pembubutan. Untuk itu dilakukan analisa permukaan pembubutan radius dengan memvariasikan besar gerak makan dan kedalaman potong. Percobaan dilakukan dengan variasigerak makan dan kedalaman potong pada proses pembuatan radius spesimen uji fatigue dengan mesin bubut CNC Leadwell Turning Center 6 (LTC-6) dan memakai tiga variasi tiga variasi gerak makan (f); 0,03 mm/putaran; 0,06 mm/putaran; dan 0,09 mm/putaran dan kedalaman potong (a); 0,25 mm; 0,5 mm; dan 0,75 mm total ada sembilan variasi yang berbeda. Setelah itu akan dilakukan pengukuran tingkat kekasaran permukaan rata-rata (Ra) untuk mengetahui variasi yang menghasilkan Ratertinggi dan terendah. Semakin rendah kedalaman potong dan gerak makan yang dimasukkan pada proses pembubutan radius akan menghasilkan Rayang rendah. Ra yang paling rendah terdapat pada poros dengan kedalaman potong 0,25 mm dan gerak makan 0,03 mm/putaran sedangkan nilai Ra yang paling tinggi terdapat pada poros dengan kedalaman potong 0,75 mm dan gerak makan 0,09 mm/putaran.
Kata Kunci :Proses Bubut, CNC, Radius, Kekasaran Permukaan, Kedalaman Potong, Gerak Makan
ANALYSIS OF THE ROUGNESS SURFACE RADIUS ON SPECIMENT TEST FATIGUE WITH A VARIETY FEEDING AND DEPTH OF CUT ON THE CNC LEADWELL TURNING CENTER
Author Guidance
: Fajar Sigit Novianto : I Gede Putu Agus Suryawan, ST., MT. : I Made Widiyarta ,ST., M.Eng.Sc., Ph.D
ABSTRACT In the conventional process of turning radius in the manufacture of the work piece more often rely on operator skill or skills using a chisel radius. But with the CNC machine, can simplify the problem of operator skill. But the factor of the machine can also occur for example in the machining process parameters. In the process of turning could be seen turning quality by knowing the result of work piece which has a low surface roughness, and therefore need to be considered when the turning of the parameters will make the process of turning. For that analysis by varying the surface of a large turning radius of feeding and depth of cut. Experiments conducted with variations of motion eat and depth of cut in the process of making a radius of fatigue test specimens with a lathe CNC Turning Center Leadwell 6 (LTC-6) and put on three variations of the three variations of feeding (f); 0.03 mm / rotation; 0,06 mm / rotation; and 0.09 mm / rotation and depth of cut (a); 0.25 mm; 0.5 mm; and 0.75 mm in total there are nine different variations. After that will be the measurement of surface roughness average (Ra) to determine variations that produce the highest and lowest Ra The lower the depth of cut and motion meals are included in the process of turning radius will produce a low Ra. Ra lowest found on the shaft with a depth of cut of 0.25 mm and 0.03 mm meal motion / rotation while the highest Ra values contained in the shaft with a depth of cut of 0.75 mm and feeding 0.09 mm/rotation.
Kata Kunci :Lathe, CNC, Radius, Surface Roughness, Depth of cut,Feeding
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan rahmat - Nya maka penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Analisa Kekasaran Permukaan Radius Pada Spesimen Uji Fatigue Dengan Variasi Gerak Makan Dan Kedalaman Potong Pada Mesin CNC LEADWELL Turning Center”
Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan serta bimbingan dari banyak pihak, maka melalui kesempatan ini penulis mengahaturkan terima kasihkepada: 1. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Sugita, MT.,.selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Bapak Dr. I Made Parwata, ST., MT.,selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana 3. BapakIr. I Dewa Gede Putra Swastika,M.Erg., selaku Dosen Pembimbing Akademik. 4. Bapak I Gede Putu Agus Suryawan, ST., MT., selaku Dosen Pembimbing I dalam penulisan skripsi. 5. Bapak I Made Widiyarta, ST., M.Eng.Sc., Ph.D., selaku Dosen Pembimbing II dalam penulisan Skripsi. 6. Bapak I Gusti Komang Dwijana, ST., MT. selaku Dosen Penguji Skripsi. 7. Bapak Ir. I Nyoman Budiarsa, MT., Ph.D. selaku Dosen Penguji Skripsi 8. Bapak I Wayan Widhiada, ST., M.Sc., Ph.D. selaku Dosen Penguji Skripsi. 9. Bapak Si Putu Gede Gunawan Tista, ST., MT., selaku Koordinator Skripsi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana 10. Seluruh Bapak, Ibu Dosen dan Staff Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana. 11. Semua pihak dan kawan-kawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaanmengingat keterbatasan pengetahuan dan referensi yang penulis miliki, dengan segala kerendahan hati kami mengharapkan kritik dan saran sebagai masukan demi kesempurnaan skripsi ini dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan para pembaca pada umumnya.
BukitJimbaran, 25 Desember 2015
Penulis
DAFTAR ISI Halaman LEMBAR PENGESAHAN............................................................................................. i LEMBAR PRSETUJUAN .............................................................................................. ii ABSTRAK ....................................................................................................................... iii ABSTRACT ...................................................................................................................... iv KATA PENGANTAR .................................................................................................... v DAFTAR ISI.................................................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .......................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………........................ xi BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1.1 Latar Belakang… ..................................................................................... 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................... 1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 1.4 Batasan Penelitian .................................................................................... 1.5 Manfaat Penelitian ...................................................................................
1 1 2 3 3 4
BAB II LANDASAN TEORI......................................................................................... 2.1 Proses Bubut ........................................................................................... 2.2 Parameter Pada Mesin Bubut ................................................................... 2.3 Geometri Pahat Pada Mesin Bubut…………………………… ............... 2.4 Pengertian Mesin Bubut CNC.................................................................. 2.4.1 Mesin Bubut CNC.......................................................................... 2.4.2 Bagian-bagian Mesin Bubut CNC………… .................................. 2.5 Pemrograman CNC Turning…………........................................................ 2.5.1 Metode Pemrograman ..................................................................... 2.5.2 Struktur Program CNC................................................................... 2.6 Jenis Spesimen Uji Fatigue ...................................................................... 2.7 Kekasaran Permukaan .............................................................................. 2.7.1 Permukaan ..................................................................................... 2.7.2 Parameter Kekasaran Permukaan ................................................... 2.7.3 Toleransi Kekasaran Permukaan .................................................... 2.7.4 Penunjukan Konfigurasi Permukaan ..............................................
5 5 7 8 9 10 11 13 13 15 15 16 17 17 19 20
BAB III METODE PENELITIAN ................................................................................ 3.1 Deskripsi Alat dan Bahan Penelitian .......................................................... 3.1.1 Peralatan Penelitian ......................................................................... 3.1.1.1 CNC LEADWELL Turning Center............................................. 3.1.1.2 Mitutoyo Surftest SJ-210 ............................................................ 3.1.1.3 Peralatan Pendukung ................................................................... 3.2 Bahan Penelitian ......................................................................................... 3.3 Alur Penelitian ......................................................................................... 3.3.1 Diagram Alur…………………… ..................................................
21 21 21 21 22 23 26 28 28
3.4
3.3.2 Langkah Pengerjaan………… ....................................................... Tempat Pelaksanaan Penelitian ................................................................
29 34
BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................................. 4.1 Perhitungan Kecepatan Makan ................................................................ 4.2 Program CNC Pembubutan Spesimen Uji Fatigue ................................... 4.3 Pembahasan ............................................................................................. 4.3.1 Pengaruh Gerak Makan Terhadap Kekasaran Permukaan .............. ................................................................................................................. 4.3.2 Pengaruh Kedalaman Potong Terhadap Kekasaran Permukaan ..... 4.3.3 Pengaruh Hubungan Antara Gerak Makan Dan Kedalaman Potong Terhadap Permukaan Spesimen ...............................................................
35 35 36 40
BAB V PENUTUP............................................................................................................ 5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 5.2 Saran ........................................................................................................
50 50 51
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................
52
LAMPIRAN.....................................................................................................................
54
SURAT PERNYATAAN ................................................................................................
57
LEMBAR ASISTENSI ...................................................................................................
58
SK PEMBIMBING .........................................................................................................
60
41 42 45
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Gambar 2.2 Gambar 2.3 Gambar 2.4 Gambar 2.5 Gambar 2.6 Gambar 2.7 Gambar 2.8 Gambar 2.9 Gambar 2.10 Gambar 2.11 Gambar 2.12 Gambar 2.13 Gambar 2.14 Gambar 3.1 Gambar 3.2 Gambar 3.3 Gambar 3.4 Gambar 3.5 Gambar 3.6 Gambar 3.7 Gambar 3.8 Gambar 3.9 Gambar 3.10 Gambar 3.11 Gambar 3.12 Gambar 3.13 Gambar 3.14 Gambar 3.15 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gambar 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8
Halaman Gerakan Benda Kerja Berputar Dan Depth of Cut ............................... 6 Proses PemesinanPadaMesinBubut ..................................................... 6 GeometriPahatBubut HSS (Pahatdiasahdenganmesingerindapahat ..... 9 Geometri Pahat Bubut Sisipan(insert), Pahat Tangan Kanan dan Pahat Tangan Kiri ......................................................................................... 9 Bagian Mekanik Mesin Bubut CNC LEADWELL ............................. 11 IlustrasiEretan(Support) ...................................................................... 12 PengukuranSistem Absolut ................................................................. 14 PengukuranSistemIncrimental ............................................................. 14 ContohStruktur Program NC ............................................................... 15 SpesimenUjiFatigueBerbentuk Plat .................................................... 16 SpesimenUjiFatigueBerbentukPoros .................................................. 16 Kekasaran,Gelombang dan Kesalahan Bentuk Dari Suatu Permukaan 18 Profil Suatu Permukaan ....................................................................... 18 Penunjukan Konfigurasi Permukaan ................................................... 20 Mesin Bubut CNC LEADWELLTurning Center ................................ 21 Mitutoyo Surftest SJ-210..................................................................... 23 Vernier caliper .................................................................................... 23 Ultrasonic Cleaner ............................................................................... 24 Hairdrier .............................................................................................. 24 Dudukan Benda Uji ............................................................................. 25 Alkohol 70 % ..................................................................................... 25 DimensiProduk (Spesimenujifatigue) .................................................. 29 SistemKoordinatPadaMesin CNC LEADWELL Turning Center ........ 30 Proses Pembersihan ............................................................................. 31 Proses Pengeringan Benda Kerja ......................................................... 32 Kalibrasi Alat Ukur ............................................................................. 33 Bagian Radius Yang Di Ukur Permukaannya ..................................... 33 Pengukuan Kekasaran Permukaan ....................................................... 34 Posisi Jarum Ukur Terhadap Posisi Spesimen ..................................... 34 Spesimen Uji ....................................................................................... 36 Proses Pembubutan Spesimen Uji Fatigue .......................................... 38 Gerak Pahat Pembubutan Spesimen Uji Fatigue ................................. 38 Spesimen Uji Fatigue Hasil Pembubutan ............................................ 40 Grafik Rata- rata (Ra) TerhadapGerakMakan ...................................... 42 Grafik Rata- rata (Ra) TerhadapKedalamanPotong ............................. 44 Grafik HubunganKedalamanPotong Rata- rata (Ra)Terhadap Kekasaran Permukaan ........................................................................................... 46 Grafik HubunganGerak Makan Rata- rata (Ra)Terhadap Kekasaran Permukaan ........................................................................................... 46
Gambar4.9 Gambar 4.10
Grafik hubungan Gerak Makan dan Kedalaman Potong Terhadap Kekasaran Permukaan ......................................................................... Gerak Makan dan Kedalaman Potong. ................................................
48 49
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Tabel 2.2 Tabel 3.1 Tabel 3.2 Tabel 3.3 Tabel 3.4 Tabel 3.5 Tabel 4.1 Tabel 4.2 Tabel 4.3 Tabel 4.4 Tabel 4.5 Tabel 4.6 Tabel 4.7 Tabel 4.8 Tabel 4.9 Tabel 4.10 Tabel 4.11 Tabel 4.12
Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra ...................................................... Toleransi Harga Kekasaran Rata-rata Ra ...................................................... SpesifikasiMesin CNC Leadwell Turning Center 6 ...................................... Komposisi Aluminium .................................................................................. Tabel Kecepatan Potong Dan Tabel Kedalaman Maximum ......................... Tabel Kecepatan Potong Untuk Beberapa Jenis Bahan ................................ Tabel Data Variasi Variabel Proses Pembubutan ......................................... Variasi Kecepatan Makan ............................................................................. Data Variabel Keseluruhan .......................................................................... Tabel Program NC dengan 0,25 mm ........................................................... Tabel Program NC dengan 0,50 mm ........................................................... Tabel Program NC dengan 0,75 mm ........................................................... Tabel Gerak Pahat dengan Kedalaman 0,25 mm ......................................... Tabel Gerak Pahat dengan Kedalaman 0,50 mm ......................................... Tabel Gerak Pahat dengan Kedalaman 0,75 mm ......................................... Data rata-rata (Ra) kekasaranpermukaan radius spesimenujifatigue ............ Data Rata-rata (Ra) GerakMakan ................................................................. Data Rata-rata (Ra) KedalamanPotong ........................................................ Data Rata-rata (Ra) kekasaranpermukaan radius..........................................
19 20 22 26 27 27 30 35 35 36 37 37 38 39 39 41 42 44 47
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Gambar Produk Spesimen Uji Fatigue .......................................................... Lampiran 2. Proses penelitian ........................................................................................... Lampiran 3.Surat Pernyataan ............................................................................................ Lampiran 4.Lembar Asistensi ........................................................................................... Lampiran 5. SK Pembimbing Skripsi ................................................................................
54 55 57 58 60
