BAB II PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH A. Identifikasi Gambar Kerja Gambar kerja yang baik akan memudahkan pemahaman saat melakukan pengerjaan suatu produk, dalam hal ini membahas tentang pengerjaan poros mesin pemipih dan pemotong adonan mie. Bila gambar kerja baik dan benar, maka dalam proses pengerjaan diharapkan memperoleh hasil yang baik sesuai ukuran dan dapat berfungsi sebagaimana mestinya. 1. Identifikasi Ukuran Ukuran poros : Ø 60 mm x 700 mm
Gambar 1. Poros Pemipih
Gambar 2. Poros Pemotong
8
9
Gambar 3. Poros Transmisi 2. Identifikasi Bahan Bahan yang digunakan untuk membuat poros utama mesin pemipih dan pembuat mie ini adalah ST37, atau baja dengan kekuatan tarik 37 kg/mm². Dalam perencanaan poros harus diperhatikan pengaruhpengaruh yang akan dihadapi oleh poros tersebut. Selain mendapat beban puntir, poros juga mendapat gaya tekan saat melakukan proses pemipihan adonan. Oleh karena itu, dipilih bahan ST37 yang memiliki keuletan cukup tinggi agar poros tidak melintir saat melakukan proses pemipihan adonan. B. Identifikasi Alat dan Mesin Proses pembuatan poros pada mesin pemipih adonan dan pembuat mie dilakukan dengan memanfaatkan mesin serta peralatan-peralatan perkakas yang dimiliki oleh bengkel pemesinan Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. Adapun mesin dan peralatan yang digunakan dapat dilihat pada tabel berikut:
10
Tabel 1. Daftar Alat dan Mesin Untuk Pembuatan Poros No. 1 2 3
Nama Alat / Mesin Mesin Bubut + Perlengkapan Mesin Bor + Perlengkapan Jangka Sorong
Jumlah 1 1 1
Keterangan
C. Profil Alat dan Mesin Untuk membuat poros pada mesin pemipih adonan dan pembuat mie diperlukan beberapa alat serta mesin yang dapat membentuk ukuran sesuai gambar kerja yang telah disediakan untuk dikerjakan. Mesin yang digunakan antara lain: 1.
Mesin yang Digunakan Mesin yang digunakan dalam pembuatan poros pemipih adonan dan
pembuat
mie
adalah
mesin
perkakas,
pada
proses
pembuatannya
menggunakan mesin bubut ( Lathe / Turning ) dan frais (Milling machine ) beserta perlengkapannya. a.
Mesin Bubut ( Lathe / Turning ) Mesin bubut atau lathe adalah suatu alat yang digunakan untuk
mengerjakan benda-benda berbentuk silindris. Beberapa proses yang dapat dikerjakan dengan mesin bubut antara lain; (1) Turning, yaitu proses mengurangi diameter luar dari benda kerja; (2) Facing, yaitu proses mengurangi panjang benda kerja; (3) Drilling yaitu proses membuat lubang pada benda kerja dengan menggunakan mata bor; (4) Reaming yaitu membubut lubang dari hasil pengeboran yang memiliki akurasi, kebulatan dan kehalusan dalam derajat yang tinggi; (5) Knurling yaitu untuk membuat rigi – rigi kartel pada benda kerja yang berbentuk tirus (straight) ataupun
11
diamond; (6) Parting Off, yaitu pemotongan benda kerja pada mesin bubut dengan pahat potong; (7) Eccentric Turning, yaitu proses membubut benda kerja yang memiliki sumbu tidak sepusat dengan sumbu utama mesin bubut; (8) Boring, adalah proses bubut memperbesar diameter lubang dapat dilakukan dengan pahat bubut.
Gambar 4. Mesin Bubut 1) Komponen-komponen utama pada mesin bubut : a) Meja Mesin ( Lathe Bed ) Lathe Bed adalah kerangka utama mesin bubut, yang diatasnya terdapat carriage dan kepala lepas bertumpu serta bergerak. Adapun alur lathe bed berbentuk V yang datar atau rata.
Gambar 5. Lathe Bed
12
b) Kepala Tetap ( headstock ) Kepala tetap berada di sebelah kiri dari mesin. Bagian ini berfungsi mendukung sumbu utama dan roda-roda gigi dengan ukuran yang bervariasi untuk pemilihan putaran yang diinginkan. Putaran sumbu utama dapat dipilih dengan memindahkan tuas pada posisi yang diinginkan.
Gambar 6. Kepala Tetap c) Kepala Lepas ( tailstock ) Kepala lepas dapat digeser sepanjang alas/meja mesin dan dapat dikunci dengan baut pengikat. Apabila membubut antara dua senter, maka ujung benda kerja sebelah kanan dapat didukung oleh center putar yang dipasang pada kepala lepas. Kepala lepas dilengkapi dengan morse taper (kerucut morse) yang digunakan untuk memasang alat-alat yang akan dipasang pada kepala lepas, seperti: bor, reamer, dan life centre (center putar).
13
Gambar 7. Kepala Lepas d) Eretan ( Carriage ) Carriage adalah penopang utama dan pembawa pahat bubut. Carriage terdiri dari: sadlle (pelana), Cross slide (eretan melintang), compound slide (eretan kombinasi), tool holder (pemegang pahat) dan apron box (kotak apron). Selain itu carriage terdapat tuas untuk menggerakkannya secara manual atau otomatis.
Gambar 8. Eretan
14
2) Parameter yang dapat diatur pada mesin bubut : Pada proses pembubutan yang perlu diperhatikan diantaranya yaitu kecepatan putar spindel (speed), gerak makan (feed), kedalaman potong (dept of cut), jenis pahat dan bahan benda yang dikerjakan. a) Kecepatan Putar ( Spindle Speed ) Spindle speed ini berhubungan dengan dengan putaran spindel atau sumbu utama dan benda kerja. Didefinisikan putaran per menit, yaitu banyaknya putaran yang dilakukan spindel dalam satu menit. Besarnya putaran spindel ditentukan berdasarkan besarnya kecepatan potong (cutting speed) yang nilainya sudah ditentukan. Cutting speed pada mesin bubut adalah panjang dalam meter yang dapat dipotong dalam satu menit. Besarnya kecepatan potong tergantung pada bahan pahat, bahan benda kerja dan jenis pemakanan. Satuan untuk kecepatan potong m/menit. Rumus :
n
V .1000 (r/min); (Taufiq Rochim, 1993:14) .d
Keterangan : V = Kecepatan potong (m/min) d = Diameter benda kerja (mm) n = Putaran poros utama (benda kerja) (r/ min)
adalah
15
b) Gerak Makan ( Feed ) Feed adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali. Gerak makan ditentukan berdasarkan kekuatan mesin, material benda kerja, material pahat, bentuk pahat, dan jenis pemakanan terutama kehalusan permukaan yang diinginkan. Rumus : v f = f . n (mm/min); (Taufiq Rochim, 1993:15) Keterangan : v f = Kecepatan makan (mm/min) f = Gerak makan (mm/r) n = Putaran poros utama (benda kerja) (r/ min) c) Waktu Pemotongan Waktu pemotongan adalah panjang benda kerja total yang akan diproses dibagi dengan kecepatan pemakanan benda kerja. Setelah panjang pemakanan ditentukan, waktu pemotongan dapat diperoleh. Rumus : tc =
lt vf
(min); (Taufiq Rochim, 1993:15)
Keterangan : t c = Waktu pemotongan (min) lt = Panjang benda kerja total/ keseluruhan (mm) v f = Kecepatan makan (mm/r) = f.n
16
3) Hal-hal yang diperhatikan dalam pengoperasian mesin bubut : Dalam mengoperasikan mesin bubut terdapat beberapa
hal yang
harus dikuasai oleh seorang operator, antara lain : a) Cara Kerja Mesin Bubut Mesin bubut menggunakan prinsip gerak putar untuk mengerjakan benda kerja yang sedang dikerjakan, benda kerja ini dijepit oleh cekam dan terhubung dengan spindel utama. Gerakan pemakanan pada mesin bubut dapat dilakukan dengan tiga gerakan yaitu : (1) Gerakan dengan eretan memanjang (2) Gerakan dengan eretan melintang (3) Gerakan dengan eretan atas b) Persiapan Kerja Mesin Bubut Sebelum melakukan
pembubutan operator
harus
menyiapkan
peralatan keselamatan kerja dan melakukan penyetingan terhadap mesin. Adapun setting atau pengaturan pada mesin bubut meliputi : (1) Kecepatan putaran mesin (2) Posisi kepala lepas harus 1 sumbu dengan cekam (sebagai titik nol mesin). Pemasangan tinggi mata pahat, dimana tinggi mata pahat harus sama dengan tinggi sumbu benda kerja. 4) Peralatan pendukung pada mesin bubut a) Pahat Bubut Pahat bubut digunakan sebagai penyayat benda kerja dan umumnya dipasang pada tool post. Pahat bubut yang digunakan ada berbagai macam tergantung dari proses yang akan dilakukan dalam
17
pembubutan. Bahan alat potong ini umumnya adalah Baja Kecepatan Tinggi atau HSS (High Speed Steel) dan Carbide. Masing- masing bahan pahat ini digunakan sesuai dengan kekerasan bahan yang dikerjakan.
Gambar 9. Macam-Macam Pahat Bubut
Gambar 10. Sudut Potong Pahat Bubut (Gerling 1982:28)
18
Tabel 2. Sudut Potong Pahat HSS ( Gerling, 1982:28 )
b) Bor Senter ( Center Bor ) Bor senter merupakan suatu alat pendukung pada mesin bubut yang digunakan untuk mengebor ujung benda kerja yang nantinya bekas lubang senter bor tersebut akan dilanjutkan dengan proses pengeboran, sesuai diameter lubang yang diinginkan.
19
Gambar 11. Bor Senter c) Kepala Lepas ( Tailstock ) Kepala lepas dapat bergerak sepajang alas atau meja mesin dan berfungsi untuk mendukung ujung benda kerja yang mampu dicekam oleh sumbu utama. Bagian ini terdiri dari sebuah poros memiliki lubang berbentuk kerucut yang dapat digerakan maju mundur sejajar sumbu utama. Lubang ini berfungsi untuk menahan beban aksial yang sejajar sumbu spindel dan untuk memasang bor senter, mata bor, sarung bor dan reamer serta senter putar. Sumbu kepala lepas sendiri dapat digeser tidak sejajar dengan sumbu utama, cara ini dapat digunakan untuk pembubutan tirus dengan sudut kecil yang mengunakan dua senter. b. Mesin Frais ( Milling Machine ) Mesin frais adalah mesin yang mampu melakukan tugas dari segala mesin perkakas seperti pengerjaan bidang rata, lubanglubang pasak,
alur-alur ekor burung,
pemotongan sudut,
pembuatan roda gigi, pemotongan tepi dan lain- lain. Proses penyayatannya benda kerja pada mesin frais mengunakan alat potong dengan mata potong jamak yang berputar (pisau frais).
20
1) Macam-Macam Mesin Frais : a) Mesin frais horizontal b) Mesin frais vertikal c) Mesin frais universal
Gambar 12. Mesin Frais Horizontal
21
Gambar 13. Mesin Frais Vertikal 2) Klasifikasi Proses Frais Berdasarkan jenis pahat, arah penyayatan dan posisi relatif pahat terhadap benda kerja dapat diklasifikasikan menjadi tiga, yaitu : a) Frais Periperal ( Slab Milling ) b) Frais Muka ( Face Milling ) c) Frais Jari ( End Milling ) 3) Metode Proses Frais Berdasarkan arah relatif gerak makan meja mesin frais terhadap putaran pahat, metode frais dapat dibedakan menjadi dua, yaitu :
22
a) Frais Naik ( up milling ) Prinsipnya, gerak dari putaran pahat berlawanan arah terhadap gerak makan meja frais. b) Frais Turun ( Down Milling ) Proses frais ini dinamakan juga climb milling, dimana arah putaran pahat sama dengan arah gerak makan meja mesin frais. 4) Macam-Macam Pisau Frais
Gambar 14. Macam- macam Pisau Frais
23
5) Perhitungan Elemen Dasar Proses Pengefraisan a) Kecepatan Potong Rumus :
.d .n
V=
1000
(m/min); (Taufiq Rochim, 1993:21)
Keterangan : V
= Kecepatan potong (m/min)
d
= Diameter luar pisau frais (mm)
n
= Putaran poros utama (r/min)
b) Kecepatan Makan Rumus :
v
f
f
z
.n.z (mm/ min); (Taufiq Rochim, 1993:21)
Keterangan : v f = Kecepatan makan (mm/ min) f z = Gerak makan pergigi (mm/ gigi) z n
= Jumlah gigi (mata potong). = Putaran poros utama (r/ min)
c) Panjang Pengefraisan Rumus : lt = lv + lw+ ln (mm); (Taufiq Rochim, 1993:21) Keterangan : lt
= Panjang pengefraisan (mm)
lv
= Panjang awalan (mm)
24
lw
= Panjang bahan (mm)
ln
= Panjang akhiran (mm)
d) Waktu Pemotongan Rumus : tc =
lt . (min); (Taufiq Rochim, 1993:21) vf
Keterangan : tc
= Waktu pemotongan (min)
lt
= Panjang pengefraisan (mm)
vf
= Kecepatan makan (mm/min) = f z . z . n
fz
= Gerak makan per gigi (mm/ gigi)
z
= Jumlah gigi (mata potong)
n
= Putaran poros utama (r/ min)
6) Perlengkapan Mesin Frais Peralatan yang digunakan dalam proses frais yaitu : a) Pemegang Pisau Frais Dalam proses penyayatan, pisau frais harus dicekam dengan kuat sehingga memungkinkan alat potong atau cutting tool tidak mengalami selip pada pencekamannya.
Pemegang
pisau
frais,
dibedakan
menjadi 2 yaitu : 1) Arbor (pemegang pisau untuk mesin frais horizontal) 2) Collet (pemegang pisau untuk mesin frais vertikal)
25
b) Pemegang Benda Kerja Bagian ini berfungsi untuk memegang benda kerja yang sedang disayat oleh pisau frais. Ragum diikat pada meja mesin frais dengan mengunakan baut T. Pemegang benda kerja dapat dibedakan menjadi 3 yaitu : (1) Ragum Bagian ini terdiri 2 rahang yaitu rahang tetap untuk acuan dan rahang yang dapat digeser maju mundur untuk mencekam benda. Selain itu terdapat poros berulir dengan engkol pemutarnya dan landasan berlubang untuk tempat baut pengikat pada mesin. (2) Kepala Pembagi ( Dividing Head ) Kepala pembagi atau yang disebut dividing head adalah suatu alat bantu yang digunakan untuk memegang benda kerja berbentuk silindris terutama untuk keperluan; membuat segi banyak, membuat alur pasak, membuat roda gigi (lurus, helik, payung), membuat roda gigi cacing.
26
Gambar 15. Dividing Head 2. Alat-alat yang Digunakan Alat-alat
yang
digunakan
sebagai
penunjang
untuk
pengoperasian mesin yaitu: a. Pahat Bubut Karena bahan poros adalah ST37, maka pahat bubut yang cocok digunakan adalah jenis carbide. Pahat ini memiliki ketangguhan tinggi untuk menyayat benda kerja yang keras dan hasil lebih halus. Jenis bahan pahat ini memiliki keunggulan diantaranya adalah resistensi terhadap deformasi termal atau perubahan bentuk karena panas, ketahanan terhadap keausan, dan memiliki torsi kekuatan dua kali lipat lebih tinggi dari HSS (High Speed Steel).
27
Gambar 16. Pahat Carbide b. Pisau Frais Pisau Frais adalah pisau yang digunakan untuk mengefrais permukaan benda kerja dengan menggunakan mesin frais. Dalam pemakaian pisau frais ini terdapat tiga tipe yang berbeda yaitu tipe H untuk baja keras, tipe sedang untuk baja yang mempunyai kekerasan sedang, dan tipe W untuk baja yang mempunyai kekerasan lunak. Ada beberapa jenis pisau frais, diantaranya yaitu : 1) Pisau Frais Muka 2) Pisau Frais Sisi 3) Pisau Frais Alur Sisi dan Muka 4) Pisau Frais Gergaji 5) Pisau Frais Pembentuk 6) Pisau Frais Roda Gigi 7) Pisau Frais Jari atau endmill dan lain- lain
28
Pisau frais yang digunakan untuk membuat alur pasak pada poros ini adalah jenis pisau frais jari atau biasa disebut endmill. 3. Alat ukur yang Digunakan Alat-alat ukur yang diperlukan dalam pembuatan poros yaitu: a. Jangka Sorong Jangka sorong atau mistar ingsut adalah alat ukur presisi, yang dapat digunakan untuk mengukur benda kerja secara presisi dengan tingkat ketelitian 0.02, 0.05, 0.01 mm. Alat ini mampu untuk mengukur diameter luar, diameter dalam dan ketinggian dengan menggunakan rahang-rahang yang ada. Perkembangan jangka sorong semakin maju dengan adanya jangka sorong jarum (dial) dan jangka sorong digital.
Gambar 17. Jangka Sorong
29
b. Height Gauge
Gambar 18. Height Gauge Prinsip pembacaannya hampir sama dengan jangka sorong, akan tetapi alat ukur ini digunakan untuk mengukur ketinggian suatu benda pada meja perata. Pada bagian rahang ukur alat ini dapat digunakan untuk pengambaran (menggores) pada bagian permukaan benda kerja. Sebelum dilakukan pengukuran, posisi nol harus diatur terlebih dahulu. Untuk mengatisipasi kerusakan pada rahang ukur dan kemungk inan kesalahan ukur, sewaktu mengukur ketinggian, rahang ukur harus diletakan secara perlahan- lahan di atas muka ukur.
30
D. Gambaran Produk yang Akan Dibuat 1. Gambaran Teknologi
Gambar 19. Mesin Pemipih Adonan dan Pembuat Mie
31
Tabel 3. Spesifikasi PART LIST ITEM QTY
PART NUMBER
DESCRIPTION
1
1
Rangka
Dibuat
2
4
UCF
Dibeli
3
1
Poros pemipih 1
Dibuat
4
1
poros pemotong 2
Dibuat
5
2
UCP
Dibeli
6
1
Poros penghubung
7
4
UCT
Dibuat Dibeli
8
1
Pulley poros penghubung 2
Dibeli
9
1
Pulley poros pemipih
Dibeli
10
1
Poros pemipih2
Dibuat
11
1
Poros pemotong 1
12
2
Spur Gear1
Dibuat Dibeli
13
2
Spur Gear2
Dibeli
14
1
Pulley poros penghubung 1
Dibeli
15
1
Rantai penghubung poros
Dibeli
16
1
Roller Chain Sprocket1
Dibeli
17
1
Roller Chain Sprocket2
Dibeli
21
1
Motor
Dibeli
22
1
Pulley motor
Dibeli
23
1
Belt poros pemipih
Dibeli
24
1
Belt motor
Dibeli
25
4
Poros pengatur tekanan
Dibuat
26
8
AS 1252 - M12
Dibeli
27
2
Cover penutup motor
Dibuat
28
1
Saluran keluar
Dibuat
29
1
Saluran masuk
Dibuat
32
1
Saluran tangah
Dibuat
33
2
Batas saluran keluar
Dibuat
32
ISO metric hexagon 34
20
AS 1110 - M12 x 25
36
20
AS 1112 - M12 Type 5
precision bolts and screws ISO metric hexagon nuts, including thin nuts, slotted nuts and castle nuts
2. Prinsip Kerja Mesin Prinsip kerja dari mesin pmipih adonan dan pembuat mie ini adalah ketika saklar digeser ke posisi ON, motor listrik akan menggerakkan poros utama melalui pulley dan belt. Pada poros tersebut terdapat poros pemipih dan poros pemotong. Adonan yang dimasukkan melalui penampang masukan akan dipipihkan oleh poros pemipih yang dilakukan secara berulang-ulang oleh operator sesuai dengan tingkat kekenyalan adonan yang diinginkan, kemudian dimasukkan pada poros pemotong yang akan membentuk profil mie. Hasil potongan adonan yang berwujud mie akan jatuh pada penampang hasil dibagian bawah dan mie siap dikemas maupun diolah untuk konsumsi. 3. Cara Pengope rasian Mesin Langkah untuk mengoperasikan mesin pemipih adonan dan pembuat mie adalah sebagai berikut : a. Siapkan adonan mie yang akan diproses. b. Taruh adonan pada penampang masukan pada mesin. c. Hidupkan mesin pemipih adonan dan pembuat mie dengan menggeser saklar yang ada di belakang mesin. d. Masukkan
adonan melalui penampang masukan secara perlahan
secara berulang sesuai kekenyalan yang diinginkan.
33
e. Apabila dirasa sudah cukup kenyal, lalu dimasukkan pada poros pemotong adonan pembuat mie f.
Hasil akan keluar pada penampang hasil, bila sudah cukup lalu mesin dimatikan dengan menggeser saklar yang ada di belakang mesin.
