ANALISIS PENGARUH CUTTING SPEED DAN FEEDING RATE MESIN BUBUT TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BENDA KERJA DENGAN METODE ANALISIS VARIANS Rakian Trisno Valentino Febriyano1), Agung Sutrisno 2), Rudy Poeng3) Jurusan Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi
ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah untuk mendapatkan pengaruh variasi cutting speed atau variasi feeding rate pada mesin bubut terhadap kekasaran permukaan benda kerja. Permasalahan dalam penelitian ini bagaimana pengaruh cutting speed dan feeding rate pada mesin bubut terhadap kekasaran permukaan benda kerja dengan metode analisis varians. Untuk itu perlu dilakukan pengujian proses pemotongan pada mesin bubut dan pengukuran kekasaran permukaan dengan beberapa benda kerja. Dari hasil perhitungan pemotongan, mendapatkan bahwa semakin bertambah cutting speed maka hasil kekasaran permukaan benda kerja mengalami penurunan dan semakin bertambah feeding rate kekasaran permukaan benda kerja mengalami kenaikan. Dari hasil analisis varians dengan tingkat kepercayaan 95 %, mendapatkan bahwa variasi cutting speed pada mesin bubut tidak memberikan pengaruh yang signifikan terhadap hasil permukaan benda kerja dan variasi feeding rate memberikan pengaruh yang signifikan
Kata kunci: Cutting Speed, Feeding Rate, Mesin Bubut, Kekasaran Permukaan
ABSTRACT
The purpose of this research is to get the influence of cutting speed variation and feeding rate variation on turning machine to work piece surface roughness. The problem in this research is how the influence of Cutting Speed and
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
76
feeding rate on turning machine to work piece surface roughness with method of variance analysis. Therefore, studying the turning machine and measurement of surface roughnes with some work piece are requird. From the cutting calculation result, it is found that if cutting speed is increasing, the surface roughness is decreasing, while if feeding rate is increasing, the surface roughness is increasing. From the variance analysis with 95 % of confidence level, result of the cutting speed variation on turning machine will not give significant influence to work piece surface, and the result of feeding rate variation will give significant influence.
Keyword: Cutting Speed, Feeding Rate, Turning Machine, Surface Roughness
I.
kerja, diperlukan pengujian proses
PENDAHULUAN
pemotongan
1.1 Latar Belakang Mesin bubut adalah suatu mesin
pada
mesin
bubut
dengan beberapa benda kerja.
perkakas yang mempunyai gerakan utama yang berputar berfungsi untuk mengubah bentuk dan ukuran benda
I.2 Perumusan Masalah Berdasarkan
latar
belakang
kerja dengan cara meraut benda kerja
permasalahan yang diuraikan di atas,
tersebut menggunakan pahat potong.
maka perumusan dalam penelitian ini
Dalam
pemotongan
adalah bagaimana pengaruh cutting
logam dengan mesin bubut akan
speed dan feeding rate pada mesin
terjadi gesekan antara pahat dengan
bubut terhadap kekasaran permukaan
benda kerja yang mengakibatkan
benda kerja dengan metode analisis
temperatur
varians.
pemotongan
proses
tinggi
pada
sehingga
daerah terjadi
kerusakan pahat dan permukaan benda kerja. Untuk
1.3 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah
mengetahui
secara
untuk mendapatkan pengaruh variasi
lengkap pengaruh dari cutting speed
cutting speed atau variasi feeding
dan
rate pada mesin bubut terhadap
feeding
rate
mesin
bubut
terhadap kekasaran permukaan benda
kekasaran permukaan benda kerja.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
77
1.4 Batasan Masalah 1. Material yang digunakan sebagai benda
kerja
yaitu
S45C
II. LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Pemotongan
berbentuk silindris yang banyak
Logam
dijumpai dipasaran.
Proses pemotongan logam atau
2. Proses pembuatan benda kerja dilakukan
di
Laboratorium
proses
pemesinan
proses
yang
adalah
digunakan
suatu untuk
Manufaktur dan Otomasi Teknik
mengubah bentuk suatu produk dari
Mesin Universitas Sam Ratulangi
logam (komponen mesin) dengan
Manado
dengan
cara memotong. Proses pemotongan
bubut
logam merupakan kegiatan terbesar
(UNSRAT),
menggunakan
mesin
KNUTH DM 1000 A dan mesin
yang
Cut-Off.
manufaktur.
3. Pembubutan sistem pemotongan
dilakukan
menghasilkan
Proses
pada
industri
ini
mampu
komponen
tegak tanpa menggunakan cairan
memiliki
pendingin, dan pahat potong jenis
dengan akurasi geometri dan dimensi
carbide.
tinggi. Prinsip pemotongan logam
4. Variasi
putaran poros
utama
bentuk
yang
yang komplek
dapat definisikan sebagai sebuah aksi
(spindle) 300, 480, 700, 1080,
dari
1600 rpm, dan variasi
gerak
dikontakkan dengan sebuah benda
makan (feeding rate) 0,11; 0,25;
kerja untuk membuang permukaan
0,50 mm/r,
benda kerja tersebut dalam bentuk
dengan kedalaman
sebuah
alat
potong
potong (depth of cut) 0,5 mm
geram.
yang konstan. .
sederhana, tetapi proses pemotongan
5. Alat pengukuran menggunakan surface roughness test yang ada
Meskipun
yang
definisinya
logam sebenarnya sangat komplek. Proses pemotongan logam ini
di Laboratorium Teknik Mesin
biasanya
dinamakan
proses
Politeknik Manado.
pemesinan, yang dilakukan dengan
6. Analisis varians yang digunakan
cara membuang bagian benda kerja
pengujian ini yaitu Anova dua
yang tidak digunakan menjadi geram
arah tanpa berinteraksi.
(chips) sehingga terbentuk benda
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
78
kerja.
Proses
pemesinan
adalah
proses yang paling banyak dilakukan
menghubungkan
poros
spindel
dengan poros ulir.
untuk menghasilkan suatu produk jadi yang berbahan baku logam. Diperkirakan sekitar 60% sampai 80% dari seluruh proses pembuatan suatu mesin yang komplit dilakukan dengan proses pemesinan. (Rochim, 2007) Gambar 2.1 Mesin Bubut KNUTH DM 1000
2.2 Mesin Bubut
A di Laboratorium Manufaktur Teknik
Mesin bubut adalah suatu mesin perkakas yang
digunakan
Mesin Universitas Sam Ratulangi
untuk diputar.
Mesin bubut terdiri dari meja
suatu
dan kepala tetap. Pada kepala tetap
proses pemakanan benda kerja yang
terdapat roda-roda gigi transmisi
sayatannya dilakukan dengan cara
penukar putaran yang akan memutar
memutar
poros spindel. Poros spindel akan
memotong
benda
Bubut sendiri
merupakan
benda
dikenakan
yang
kerja
pada
digerakkan
kemudian
pahat
yang
secara translasi sejajar
memutar pencekam.
benda Eretan
kerja utama
melalui akan
dengan sumbu putar dari benda
bergerak sepanjang meja sambil
kerja. Gerakan putar dari benda kerja
membawa eretan lintang, eretan atas
disebut gerak potong relatif dan
dan dudukan pahat. Sumber utama
gerakan translasi dari pahat disebut
dari semua gerakkan tersebut berasal
gerak umpan
dari motor listrik. Gambar 2.2 adalah
Dengan mengatur perbandingan
skematis dari sebuah proses bubut
kecepatan rotasi benda kerja dan
dimana n adalah putaran poros
kecepatan
translasi
pahat,
akan
utama, f adalah gerak makan (feeding
diperoleh
berbagai
macam
ulir
rate), dan a adalah kedalaman
dengan ukuran kisar yang berbeda.
potong. (Rochim, 2007)
Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi yang
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
79
suatu komponen dengan permukaan
h
yang betul-betul halus. Hal ini
hc n
disebabkan oleh beberapa faktor,
0
d
misalnya faktor manusia (operator)
dm
o b
a r v
dan faktor-faktor dari mesin-mesin
A = af = bh b = a / sin r h = f sin r
f
yang digunakan untuk membuatnya.
f
Dengan kemajuan teknologi saat ini,
Gambar 2.2 Skematis proses bubut
dikembangkan
(Rochim, 2007)
mampu Kecepatan Potong (Cutting Speed) v
.d .n 1000
sini adalah batas yang memisahkan benda padat dengan sekelilingnya.
para
permukaan
suatu elemen mesin (produk) juga
geometrik,
yang
karakteristik
dalam
hal
ini
termasuk golongan mikrogeometrik. Sementara
itu,
yang
tergolong
makrogeometri adalah permukaan secara keseluruhan yang membuat bentuk atau rupa yang spesifik misalnya permukaan poros, lubang,
satu
berlaku
dalam
pengukuran melalui
geometris pengalaman
penelitian. Permukaan yang dimaksud di sini adalah batas yang memisahkan benda padat dengan sekelilingnya. Dalam
prakteknya,
bahan
yang
digunakan untuk benda kebanyakan dari besi atau logam. Oleh karena itu, benda-benda padat yang bahannya terbuat dari tanah, batu, kayu dan karet tidak akan disinggung dalam pembicaraan mengenai karakteristik permukaan dan pengukurannya.
sisi, dan sebagainya. Salah
ahli
benda
Jika ditinjau dalam skala kecil, pada
suatu
yang
metrologi yang dikemukakan oleh
Permukaan yang dimaksud di
konfigurasi
permukaan
yang cukup tinggi menurut standar ukuran
2.3 Kekasaran Permukaan
merupakan
membentuk
yang
komponen dengan tingkat kehalusan
(m/menit)…………...(2.1)
dasarnya
peralatan
Kadang-kadang ada pula istilah karakteristik
geometris yang ideal dari suatu komponen adalah permukaan yang halus. Dalam prakteknya, memang
lain
yang
berkaitan
dengan
permukaan yaitu profil. Istilah profil sering disebut dengan istilah lain yaitu bentuk. Profil atau bentuk yang
tidak mungkin untuk mendapatkan Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
80
dikaitkan dengan istilah permukaan
Kekasaran rata-rata merupakan
mempunyai arti tersendiri yaitu garis
harga-harga rata-rata secara aritmetis
hasil pemotongan secara normal atau
dari harga absolut antara harga profil
serong
terukur dengan profil tengah, disebut
dari
suatu
penampang
permukaan. Untuk mengukur dan menganalisis suatu permukaan dalam tiga dimensi adalah sulit. Oleh
karena
mempermudah penampang
itu,
pengukuran permukaan
untuk maka
Ra (Roughness Average) q
Ra
1 hl 2 dx ( m)….……..(2.2) a0
Profil kekasaran permukaan ratarata Ra seperti pada Gambar 2.4.
perlu
dipotong. Cara pemotongan biasanya ada empat cara yaitu pemotongan normal,
serong,
singgung
dan
pemotongan singgung dengan jarak
Gambar 2.4 Profil kekasaran permukaan
kedalaman yang sama. Garis hasil
rata-rata Ra (Handoko, Prayoga, 2008)
pemotongan inilah dengan
istilah
yang disebut profil,
dalam
kaitannya dengan permukaan. Dalam analisisnya
hanya
dibatasi
pada
pemotongan secara normal. Gambar 2.3. menunjukkan perbedaan antara bidang dan profil.
2.4 Analisis Varians Anova dua arah tanpa inetraksi digunakan
untuk
perbandingan
rata-rata
melihat beberapa
kelompok biasanya lebih dari dua kelompok. Anova dua arah tanpa interaksi digunakan pada kelompok yang digunakan berasal dari sampel yang sama tiap kelompok. Sama disini diartikan berasal dari kategori yang sama. Anova dua arah tanpa interaksi
Gambar 2.3 Bidang dan profil pada penampang permukaan (Handoko, Prayoga, 2008)
merupakan pengujian hipotesis beda tiga rata-rara atau lebih dengan dua faktor
yang
berpengaruh
dan
interaksi antara kedua faktor tersebut ditiadakan. Tujuannya adalah untuk Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
81
menguji apakah ada pengaruh dan berbagai kriteria yang diuji terhadap hasil
yang
hipotesisnya
diinginkan, adalah
atau
tidak
ada
perbedaan k rata-rata (k>2) pada perlakuan
pertama;
tidak
ada
T j* 2 = r i 1 k
interaksi antara perlakuan pertama dan
kedua.
Untuk
= JKT JKB JKK ......(2.10) Kuadrat Tengah KTB = Kuadrat Tengah Baris
=
Derajat kebebasan baris
df baris (r 1) …….………..(2.3)
=
df kolom (k 1) ………….…(2.4) Derajat kebebasan error (galat)
JKK .........................(2.12) df kolom
KTG = Kuadrat Tengah Galat
=
Derajat kebebasan kolom
JKB ..........................(2.11) df baris
KTK = Kuadrat Tengah Kolom
menentukan
derajat kebebasan, terdiri dari:
........(2.9)
JKG = Jumlah Kuadrat Galat
perbedaan k rata-rata (k>2) pada perlakuan kedua; dan tidak ada efek
T 2 ** rk
JKG ........................(2.13) df galat
Rasio Uji (F hitung) F1 hitung = Rasio uji kuadrat tengah
df galat (r 1).(k 1) ……...(2.5)
baris
dengan
kuadrat
tengah galat
Derajat kebebasan total
df total (rk 1) ………….....(2.6)
=
Dalam hal perhitungan ANOVA dua arah tanpa berinteraksi, yaitu:
KTB .....................(2.14) KTG
F2 hitung = Rasio uji kuadrat tengah
kolom dengan kuadrat tengah galat Jumlah Kuadrat
=
JKT = Jumlah Kuadrat Total r k T 2 2 = xij ** ........(2.7) rk i 1 j 1
JKB = Jumlah Kuadrat Baris 2 r T = i* i 1 k
T** 2 rk
........(2.8)
JKK = Jumlah Kuadrat Kolom
KTK .....................(2.15) KTG
Kriteria Pengujian Wilayah
kritis
disesuaikan
dengan F tabel. Berdasarkan tingkat signifikan
(tingkat
kesalahan)
0,05 (tingkat kepercayaan 95 %) atau 0,01 (tingkat kepercayaan
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
82
99 %) dan derajat kebebasan, dengan menggunakan tabel distibusi F pada Gambar 2.5 dapat ditentukan F tabel terbagi atas: Rata-rata baris
Gambar 2.5 Wilayah Kritis Distibusi F
F1 tabel dengan
( , df baris , df galat )……………(2.16) III. METODELOGI
Rata-rata kolom
PENELITIAN
F2 tabel dengan
( , df kolom , df galat )…………...(2.27) 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini
dilakukan di
Laboratorium Teknik Manufaktur dan
Otomasi
Universitas (UNSRAT)
Teknik Sam
dan
Mesin Ratulangi
Laboratorium
Teknik Mesin Politeknik Manado, Tabel 2.1 Tabel Distribusi F
pada tanggal 20 Mei sampai dengan 20 Juli 2015.
Untuk kritis
mendapatkan
atau
daerah
dilakukan pencarian
wilayah pengujian
batas wilayah
penolakan H 0 atau penerimaan H 0 , yaitu: Jika F hitung F tabel , maka H 0
3.2 Bahan dan Peralatan Dalam penelitian ini digunakan material S45C berdiameter 1 inci sebagai obyek pengujian atau benda kerja,
dengan peralatan sebagai
berikut:
ditolak.
Mesin Cut-Off
Jika F hitung F tabel , maka H 0
Mesin bubut KNUTH DM 1000 A
diterima.
Alat
pengukuran
kekasaran
surface roughness test. Mistar baja dan jangka sorong 3.2 Prosedur Penelitian Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
83
Penelitian secara
ini
sistematis,
dilaksanakan yang
Tabel 4.1 Kondisi pemotongan
dapat
diuraikan dengan prosedur penelitian sebagaimana
diperlihatkan
dalam
Gambar 3.1.
MULAI
4.2 Hasil Pengolahan Data Perancangan Pengujian
Selanjutnya 15 benda kerja dari Pembuatan Benda Kerja
hasil
Proses pembubutan Putaran dan Feeding Rate yang Bervariasi
pemotongan
dilakukan
pengujian kekekasaran permukaan dengan menggunakan alat pengukur
Benda Kerja Rusak...?
Ya
kekasaran surface roughness test di
Tidak
Laboratorium
Pelaksanaan Pengujian Pengukuran Kekasaran Permukaan
Teknik
Mesin
Politeknik Manado.
Penentuan Hipotesis
Tabel 4.2 Hasil perhitungan pemotongan
Analisis Pemotongan dan Analisis Varians
Pembahasan dan Kesimpulan SELESAI
Gambar 3.1 Prosedur penelitian Feeding Rate 0,11mm/r Feeding Rate 0,25 mm/r Feeding Rate 0,50 mm/r
10
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
pengamatan
yang
diperoleh dari penelitian ini adalah
Kekasaran Permukaan (mikron)
4.1 Hasil Pengamatan
9 8 7 6 5 4 3 2 1
berupa hasil proses pemotongan
0 0
25
50
75
100
125
150
Cutting Speed (m/menit)
material S45C sebagai benda kerja. Adapun pengaturan dan penetapan
Gambar 4.1 Grafik cutting speed terhadap kekasaran permukaan
pemotongan dengan kondisi, seperti pada Tabel 4.1.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
84
Karena:
Cutting Speed 23,562 m/menit Cutting Speed 37,699 m/menit Cutting Speed 54,978 m/menit Cutting Speed 84,823 m/menit Cutting Speed 125,664 m/menit
F1 hitung
> F1 tabel
4,61
10
>
3,84
Kekasaran Permukaan (mikron)
9 8
Maka: Tolak hipotesis awal, H 0 .
7 6
Perlakuan kolom
5 4
Karena:
3
F2 tabel
F2 hitung
2
2,18
1
4,46
0 0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
Feeding Rate (mm/r)
Maka: Terima hipotesis awal, H 0 .
Gambar 4.2 Grafik feeding rate terhadap kekasaran permukaan
4.3 Pembahasan 1. Hasil Perhitungan Pemotongan
Hasil
analisis
varians
yang
dilakukan, dapat dilihat pada Tabel 4.3.
Semakin
bertambah
cutting
speed, maka hasil kekasaran permukaan
benda
kerja
mengalami penurunan. Tabel 4.6 Anova
Semakin
bertambah
feeding
rate, maka hasil kekasaran permukaan
benda
kerja
mengalami kenaikan. Dengan
ditetapkan
tingkat
kepercayaan 95 %, maka tingkat kesalahan
0,05
%.
Berdasarkan
Table Distribusi F, diperoleh batas
2. Hasil Analisis Varians Variasi cutting speed pada mesin bubut tidak memberikan pengaruh terhadap
kritis: Rata-rata baris (cutting speed) F1 tabel F1 (0,05;4;8)
3,84 F2 tabel F2 (0,05;2;8)
4,46 Perlakuan baris (cutting speed)
hasil
signifikan permukaan
benda kerja, dengan tingkat kepercayaan 95 %. Variasi feeding rate pada mesin bubut
Rata-rata kolom (feeding rate)
yang
pengaruh terhadap
akan yang hasil
memberikan signifikan permukaan
benda kerja, dengan tingkat kepercayaan 95 %.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
85
V.
2. Proses
PENUTUP
sebaiknya
dilakukan pada beberapa jenis
5.1 Kesimpulan Berdasarkan
pemotongan,
hasil
perhitungan
material dan pemesinan lainya,
pemotongan, mendapatkan bahwa
sehingga
dapat
diketahui
semakin bertambah cutting speed
perbandingan
maka hasil kekasaran permukaan
pengaruh terhadap hasil kekasaran
benda kerja mengalami penurunan
permukaan benda kerja.
atau
perbedaan
dan semakin bertambah feeding rate kekasaran permukaan benda DAFTAR PUSTAKA
kerja mengalami kenaikan. Berdasarkan hasil analisis varians
Arifin, S. 1993, Alat Ukur dan Mesin
dengan tingkat kepercayaan 95
Perkakas.
%, mendapatkan bahwa variasi
Jakarta.
cutting speed pada mesin bubut
Handoko,
Ghalia
Prayoga,
Indonesia,
2008.
Studi
tidak memberikan pengaruh yang
Parameter Permesinan Optimum
signifikan
pada Operasi CNC End Milling
terhadap
hasil
permukaan benda kerja dan variasi
Surface
feeding rate memberikan pengaruh
Aluminium. Universitas Gadjah
yang signifikan.
Mada, Yogyakarta. Harinaldi,
Finish
2002.
Bahan
Prinsip-prinsip
Statistik untuk Teknik dan Sains, Erlangga, Jakarta
5.2 Saran proses
Poeng, R. 2014. Proses Pemesinan,
pemotongan pada mesin bubut,
Bahan Kuliah Proses Manufaktur
menetapkan pengaturan feed rate
II, Teknik Mesin Fakultas Teknik
yang rendah dengan cutting speed
Universitas
(dalam
penetapan
Manado.
pengaturan putaran) yang tinggi
Priambodo,
1. Dianjurkan
dalam
hal
ini
untuk proses pengerjaan akhir (finishing),
sehingga
hasil
B.
Sam
Ratulangi
1981.
Teknologi
Mekanik, Erlangga Jakarta. Rochim, T. 2007. Klasifikasi Proses
kekasaran permukaan benda kerja
Gaya dan Daya Pemesinan,
akan lebih halus.
Institut Teknologi Bandung.
Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 2
86
