OPTIMASI BIAYA PROSES KARENA VARIASI KECEPATAN DAN KEDALAMAN POTONG PADA POROS AISI-1040 MENGGUNAKAN MESIN BUBUT KNUTH DM-1000A

OPTIMASI BIAYA PROSES KARENA VARIASI KECEPATAN DAN KEDALAMAN POTONG PADA POROS AISI-1040 MENGGUNAKAN MESIN BUBUT KNUTH DM-1000A Jolly Victor Aseng1), Jotje Rantung 2), Rudy Poeng 3) Jurusan Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi

ABSTRAK Penelitian ini untuk mengoptimasikan biaya proses dengan kecepatan potong dan kedalaman potong yang bervariasi pada mesin bubut. Untuk mendapatkan hasil penelitian ini, dilakukan pengujian pada material baja poros AISI 1040 berdiameter 25 mm dan panjang 150 mm berjumlah 27 benda uji sebagai benda kerja proses pembubutan. Tujuan penelitian ini untuk mendapatkan waktu pemotongan dan biaya yang optimum pada proses pembubutan benda kerja tersebut. Dari hasil perhitungan didapatkan semakin besar putaran potong, maka akan menurunkan biaya total produksi, sedangkan kedalaman potong tidak mempengaruhi biaya total produksi. Waktu pemesinan rata-rata yang optimum adalah 3,153 menit/benda uji dan biaya total produksi termurah adalah Rp5.653,00 /benda uji. Dari hasil optimasi sasaran memimalkan biaya total produksi terpenuhi pada kondisi pemotongan putaran 1600 rpm dan kedalaman potong 1,00 mm memerlukan biaya total produksi sebesar Rp16.960,00 dari 27 benda uji yang dilakukan proses pemotongan. Kata kunci: Optimasi , Mesin bubut, Waktu pemotongan, BiayaProduksi

ABSTRACT This research was aimed to optimize a lathing cost by varying the cutting speed and cutting depth. A test was perfomed on 27 steel shaft AISI-1040 test objects with diameter of 25 mm and 150 mm long each, in order to obtain the optimum cutting time and cost in a lathing process. It was found that higher the cutting speed, the lower the total production cost, while the cutting depth does not affect the total production cost. The optimum average machining time is 3.153 minute/test object and the lowest total production cost is Rp.5,653/test object. The optimization made the target to minimize the total production cost was reached in cutting speed of 1600 rpm and cutting depth of 1,00 mm, with total production cost of the lathing process of the 27 test objects as much as Rp.16,960 Keyword: Optimization, Lathe, Cutting time, Production cost

Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

13

I. PENDAHULUAN

lakukan

1.1 Latar Belakang

material baja poros AISI 1040 de-ngan

Pada proses pemesinan, penentuan

optimasi

biaya

proses

pada

parameter pemesinan berva-riasi.

penyetelan parameter proses yang tepat untuk mencapai respon yang optimum

1.3 Tujuan Penelitian

sangat penting dilakukan secara efektif.

1. Mendapatkan waktu pemotongan dari

Hal ini bertujuan untuk mengurangi proses

hasil pengujian dengan pu-taran dan

coba-coba sehingga waktu dan biaya

kedalaman potong yang bervariasi.

proses pemesinan dapat dimini-malkan.

2. Mendapatkan biaya yang opti-mum

Material

baja

poros

yang

dijumpai

dipasaran, yaitu baja yang biasa digunakan

pada proses pembubutan benda kerja baja poros AISI 1040.

sebagai komponen peralatan dan mesin industri.

1.4 Batasan Masalah

Kecepatan potong dan kedalaman

1. Mesin perkakas yang digunakan dalam

potong merupakan salah satu karakteristik

pengujian ini yaitu mesin bubut yang

kinerja pemesinan pada proses bubut yang

digunakan yaitu KNUTH DM 1000 A

umumnya

karena

yang ada di Laboratorium Manufaktur

berkaitan dengan sifat mampu mesin.

Tek-nik Mesin Universitas Sam Ratu-

Teori dan penelitian yang telah dila-kukan

langi (Unsrat).

dijadikan

sebelumnya

respon

menyatakan

bahwa

pada

2. Pengujian

proses

pemotongan

di-

proses bubut material baja kecepatan

lakukan pada 27 benda uji dengan

potong dan kedalaman potong mempunyai

mengunakan material ba-ja poros AISI

korelasi yang kuat dengan parameter-

1040.

parameter proses pemesinan.

3. Pahat potong yang digunakan adalah

Berdasarkan hal tersebut, pene-litian ini dilatar belakangi adanya keinginan dilakukan

optimasi

proses

jenis carbide dan keausan mata potong pahat diabaikan.

pemesinan

4. Parameter pemesinan dengan kondisi

bubut pada baja poros AISI 1040 dengan

pemotongan putaran dan ke-dalaman

kecepatan potong dan kedalaman potong

potong bervariasi, sedangkan gerak

yang berva-riasi, sehingga diperoleh biaya

pemakanan konstan.

proses yang optimum.

5. Waktu

yang

penelitian ini adalah

setiap

pembubutan

benda kerja berdasarkan pengu-kuran

1.2 Perumusan Masalah Masalah

proses

diangkat

dalam

bagaimana me-

langsung dengan meng-gunakan alat ukur waktu (Stop-watch).


14

6. Komponen waktu bebas berda-sarkan

kombinasi dari gerak potong dan gerak

dan asumsi menggunakan referensi

makan maka proses pemesinan dike-

Rochim, 1993 Proses Pemesinan.

lompokkan menjadi tujuh macam proses

7. Kondisi pemotongan tanpa pendingin

yang berlainan yaitu (lihat tabel 2.1): Tabel 2.1 Klasifikasi proses pemesinan

II. LANDASAN TEORI

menurut jenis gerakan relatif pahat

2.1 Pengertian Proses Pemesinan

terhadap benda kerja (Rochim, 1993)

Proses

pemotongan

logam

/

me-

rupakan suatu proses yang digunakan untuk mengubah bentuk suatu pro-duk dari logam (komponen mesin) dengan cara memotong. Dalam isti-lah teknik proses ini sering disebut dengan nama Proses Pemotongan Process)

Logam atau

(Metal

Proses

Cutting

Pemesinan

(Machining Pro-cess). Oleh karena itu, untuk

meng-hindari

kesalahpahaman

mengenai istilah maka kita sebut saja dengan nama yang terakhir yaitu proses 2.2 Mesin Bubut

pemesinan. Proses pemesinan seperti pro-ses bubut, dasarnya

pengeboran merupakan

atau

frais

suatu

pada proses

pembuangan sebagian bahan benda kerja

Bubut (turning) adalah suatu proses permesinan atau pengerjaan dengan cara menghilangkan /pengam-bilan tatal dari bahan/benda kerja, dimana pahat sebagai alat potongnya yang gerakannya berputar.

dimana pada proses pemo-tongannya akan dihasilkan geram (chip) yang merupakan

h

bagian benda kerja yang akan dibuang.

hc n

Pahat po-tong bergerak sepanjang benda

 0

do

kerja dengan kecepatan dan kedalaman pe-

dm b

a r

motongan. Gerak relatif pahat terhadap

v

f

A = af = bh b = a / sin  r h = f sin  r

f

benda kerja dapat dipisahkan men-jadi dua macam komponen gerakan yaitu gerak potong (cutting move-ment) dan gerak

Gambar 2.1 Mesin Bubut dan Proses Bubut (Rochim, 1993)

makan (feeding movement). Menurut jenis Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

15

n = putaran spindel (rpm)

f = gerak makan (mm/r)



Waktu penggantian pahat

t dT  t d .

tc (menit/produk )..(2.3) T

Dimana,

t d = waktu pemasangan pa-hat Gambar 2.2 Mesin Bubut KNUTH

(menit)

DM-1000A

untuk

mengganti

pahat

karbida sisipan diper-lukan 2.3 Pengertian Optimasi

waktu sekitar 0,5 menit

Secara matematis optimasi ada-lah

T = umur pahat (menit)

cara mendapatkan harga ekstrim baik

untuk umur pahat kar-bida

maksimum maupun minimum dari suatu fungsi

tertentu

dengan

faktor-faktor

kendalanyaPerumusan

umum

sisipan adalah 40 menit. 2. Komponen waktu bebas (nonproduktif).

permasalahan optimasi sebagai fungsi obyektif

adalah

sebagai

berikut:

(Singiresu, 2009) f ( x)   1 f1 ( x)   2 f 2 ( x) ……..........(2.1)

t a  t LW  t AT  t RT  tUW 

tS N

(menit/produk)......................(2.4) Dimana,

Dimana,  1 dan  2 merupakan konstanta

t LW = waktu pemasangan benda kerja,

yang nilainya menunjukkan kepentingan

0,2 menit/produk bila digunakan

relatif dari suatu fungsi.

three jaw chuck biasa. t AT = waktu penyiapan, sekitar 0,08

2.4 Komponen Waktu Produksi 1. Komponen waktu yang dipenga-ruhi variabel proses. 

menit/produk. t RT = waktu pengakhiran, sekitar 0,05

menit/produk.

Waktu pemotongan

 t c  t (menit/produk) ...........(2.2) n. f

tUW = waktu

Dimana,

pengambilan

pro-duk,

0,06 s.d. 0,1 menit/ produk (sekitar setengah harga t LW ).

 t = panjang pemesinan (mm) Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

16

= waktu penyiapan mesin dan

tS

Dimana, = Biaya material (Rp/produk)

peralatan bantu lainnya sekitar

CM

60 menit.

C plan =

= jumlah produk.

N

Dengan

demikian

waktu

Biayapersiapan/perencanaan produksi; dapat pula dima-sukkan

pemesinan

biaya perancangan produk (bila

perproduk rata-rata adalah:

produk

t m  t c  t dT  t a (menit/produk) …................………………..(2.5)

yang

bersangkutan

dirancang sendiri)

C

P

= Biaya salah satu proses produksi

Untuk lebih jelasnya komponen waktu

(Rp/produk)

produksi untuk setiap langkah proses, dapat dilihat seperti pada gambar 2.3.

III.METODOLOGIPENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Tempat pelaksanaan penulisan ini dilakukan di Laboratorium Manu-faktur Teknik Mesin Jurusan Teknik mesin

Gambar 2.3 Komponen waktu untuk

Fakultas

mengerjakan produk (Rochim, 1993)

Ratulangi

Teknik

Universitas

(Unsrat).

Dan

Sam waktu

pelaksanaan mulai 05 September sampai 2.5 Komponen Biaya Produksi

05 November 2014.

Diagram alir biaya dasar, merupakan ilustrasi penentuan biaya pro-duksi

3.2 Bahan dan Peralatan

per unit produk, seperti diper-lihatkan pada gambar 2.4. (Rochim, 1993)

Bahan

yang

digunakan

dalam

penelitian adalah baja poros AISI 1040. Sedangkan peralatan yang di-gunakan, yaitu: 1. Mesin Bubut KNUTH DM 1000 A dan perlengkapannya

Gambar 2.4 Diagram alir biaya dasar (Rochim, 1993)

2. Jangka sorong 3. Gergaji mesin/Gergaji tangan 4. Mistar baja 30 cm

C u  C M  C plan   C P

5. Jam ukur waktu.

(Rp/produk)................................(2.6) Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

17

Dalam penelitian ini benda kerja yang

3.3 Prosedur Penelitian

digunakan adalah: Material : Baja Poros AISI 1040 Bentuk

: Silindris

Diameter : 25,4 mm Panjang : 100 mm. 100

Satuan ukuran: mm

Gambar 3.2 Dimensi benda kerja 4. Pahat Potong Pahat yang digunakan dalam pengujian Gambar

3.1

Diagram

alir

prosedur

penelitian

ini adalah dari jenis Carbide. Geometri pahat diatur dan di jaga sebagai berikut:

3.4 Pengolahan Data

Sudut potong utama (  r ) : 90 0

1. Persiapan Pengujian

Sudut geram (  o )

Persiapan–persiapan yang diper-lukan pada

waktu

melakukan

penelitian

haruslah dipersiapkan dengan matang, Yang

bertujuan

agar

mengurangi

terjadinya kesa-lahan dan waktu yang digunakan menjadi efektif dan efisien.

: 15 0

5. Kondisi Pemotongan Kondisi pemotongan adalah se-perti pada tabel 3.2, berikut ini: Tabel 3.2 Kondisi pemotongan dalam pengujian

2. Mesin Perkakas Pada pengujian ini mesin perka-kas yang digunakan adalah mesin bubut konvensional

yang

terdapat

Laboratorium

Manufaktur

di

Teknik

Mesin Unsrat. Adapun jenis dari mesin bubut tersebut adalah

KNUTH DM

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengamatan 4.1.1 Data

Pengujian

Proses

Pemotongan

1000 A. 3. Benda Kerja

Hasil

Pengujian

yang

dilakukan

yaitu

mengukur waktu pemotongan tersebut


18

dengan menggunakan alat stopwatch pada 27

benda

kerja

uji

(27

proses

pemotongan), untuk variasi parameter pemesinan dengan kondisi pemotongan

4.2.1 Optimasi Biaya Total Pro-duksi

putaran, kedalaman potong yang berbeda

Hasil optimasi biaya total pro-duksi

dan gerak pemakanan tetap.

Hasil

dapat dilihat pada tabel 4.4.

pengujian

yang

Tabel 4.4 Optimasi Biaya Total Produksi

waktu

pemotongan

dimaksud dalam detik, seperti pada tabel 4.1. Tabel 4.1 Data hasil pengujian waktu pemotongan dalam detik

4.3 Pembahasan Pembahasan yang dilakukan dalam optimasi biaya proses dengan pengaruhnya kecepatan potong dan kedalaman potong pada mesin bubut KNUTH DM 1000 A dengan mate-rial baja poros AISI 1040, 4.1.2 Waktu Pemesinan Rata-rata Waktu pemesinan rata-rata, se-perti pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Waktu pemesinan rata-rata

yaitu seba-gai berikut: 1. Berdasarkan Tabel 4.3, maka da-pat dibuat grafik kurva putaran, dengan kedalaman potong terha-dap biaya total produksi seperti pada gambar 4.1. n = 300 rpm

n = 700 rpm

n = 1600 rpm

7000

4.2 Hasil Pengolahan Data 4.2.1 Biaya Total Produksi

Biaya Total Produksi (Rp/benda uji)

6000

4000 3000 2000 1000

Biaya total produksi, seperti pada

0 0,00

tabel 4.3. Tabel 4.3 Biaya total produksi

5000

0,25

0,50 0,75 1,00 Kedalaman Potong (mm)

1,25

Gambar 4.1 Kedalaman potong terhadap biaya total produksi


19

4.1,

terlihat

bahwa

o Kondisi pemotongan kedua dengan

kedalaman

potong

tidak

mem-

putaran 300 rpm dan kedalaman

pengaruhi

perubahan

total

potong 0,50 mm memerlukan biaya

produksi,

akan

Dari

gambar

biaya

tetapi

putaran

mempengaruhi biaya total pro-duksi. Dengan

demikian

hasil

total pro-duksi Rp20.492,00. o Kondisi pemotongan ketiga dengan

ini


menunjukkan semakin besar pu-taran,


maka akan menurunkan biaya total

total pro-duksi Rp20.529,00. o Kondisi

produksi. 2. Berdasarkan tabel 4.4, maka da-pat

dengan

pemotongan putaran

700

rpm

kedalaman

terhadap optimasi biaya total produksi

memerlukan biaya total pro-duksi

dengan kur-va variasi putaran dan

Rp18.017,00.

potong,

seperti

pada

0,25

dan

dibuatkan grafik kondisi pe-motongan

kedalaman

potong

keempat

mm

o Kondisi pemotongan kelima dengan

gambar 4.2.

putaran 700 rpm dan kedalaman potong 0,50 mm memerlukan biaya

Variasi Putaran

total pro-duksi Rp17.998,00.

Variasi Kedalaman Potong

21000

o Kondisi

Optimasi Biaya Total Produksi (Rp)

20000

pemotongan

keenam

19000

dengan

18000 17000

putaran

kedalaman

16000 15000 0

1

2

3

4 5 6 7 Kondisi Pemotongan

8

9

700

potong

rpm 1,00

dan mm


10

Rp18.017,00.

Gambar 4.2 Kondisi pemotongan terhadap

o Kondisi

optimasi biaya total produksi

pemotongan

ketujuh

dengan putaran 1600 rpm dan kedalaman Dari gambar 4.2, dapat dijelaskan

dengan

putaran

kedalaman

300

potong

o Kondisi pertama rpm 0,25

pemotongan

kede-lapan

dengan putaran 1600 rpm dan

dan

kedalaman

mm

potong

0,50

mm

memerlukan biaya total produksi

memerlukan biaya total pro-duksi Rp20.538,00.

mm

Rp16.969,00.

Untuk variasi putaran pemotongan

0,25


bahwa jumlah optimasi: o Kondisi

potong

Rp16.960,00. o Kondisi pemotongan kesem-bilan dengan putaran 1600 rpm dan


20

kedalaman

potong

1,00

mm

mm

dan

putaran

700

rpm



Rp16.960,00.

Rp18.017,00.

Untuk variasi kedalaman po-tong o Kondisi

pemotongan

o Kondisi pemotongan kesem-bilan

pertama

dengan kedalaman po-tong 1,00

dengan kedalaman potong 0,25 mm

mm

dan putaran 300 rpm memerlukan


biaya total pro-duksi Rp20.538,00.

Rp16.960,00.

o Kondisi pemotongan kedua dengan

dan

putaran

1600

rpm

3. Berdasarkan gambar 4.1 dan gambar

kedalaman potong 0,25 mm dan

4.2, dapat dijelaskan bahwa:

putaran 700 rpm memerlukan biaya




Biaya total produksi terendah yaitu pada putaran 1600 rpm. Jadi

o Kondisi pemotongan ketiga dengan

berdasarkan

tabel

4.2

waktu


pemesinan rata-rata yang optimum

putaran 1600 rpm memerlukan

adalah

biaya total produksi Rp16.969,00.

Sedangkan berdasarkan tabel 4.4

o Kondisi

pemotongan

keempat

biaya

dengan kedalaman potong 0,50 mm dan putaran 300 rpm memerlukan

3,153

total

menit/benda

produksi

uji.

termurah

adalah Rp5.653,00/benda uji. 


Optimasi yang diperoleh un-tuk sasaran memimalkan bi-aya total

o Kondisi pemotongan kelima dengan

produksi terpenuhi pada kondisi


pemotongan ke-sembilan dengan

putaran 700 rpm memerlukan biaya




o Kondisi

pemotongan

keenam

total produksi sebesar Rp16.960,00


dari 27 benda uji yang dilakukan


proses pemotongan.

biaya total produksi Rp16.960,00. o Kondisi

pemotongan

ketujuh

4. Hasil optimasi biaya proses yang dilakukan, maka dapat juga dibu-atkan


grafik waktu pemesinan


terhadap biaya total produksi, seperti


pada gambar 4.3.

o Kondisi

pemotongan

rata-rata

kede-lapan

dengan kedalaman po-tong 1,00 Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

21

V. PENUTUP

7000

5.1 Kesimpulan

Biaya Total Produksi (Rp/benda uji)

6750 6500

1. Waktu pemotongan hasil pen-gujian

Cu= 549tm + 3921

6250

dengan putaran dan kedalaman potong

6000

yang berva-riasi, diperoleh dari 27 kali

5750 5500 3

4

5

pe-ngujian pada benda uji sebagai

6

Waktu Pemesinan (menit)

benda kerja proses pembubutan dengan

Gambar 4.2 Waktu pemesinan rata-rata terhadap biaya total produksi

kondisi pemotongan yang berbeda. 2. Dari hasil perhitungan didapatkan

Berdasarkan gambar ini me-nunjukkan

semakin besar putaran potong, maka

bahwa penambahan waktu pemesinan

akan menurunkan biaya total produksi,

akan menaik-kan biaya total produksi,

sedangkan kedalaman potong tidak

dengan kemiringan garis mengikuti re-

mempengaruhi biaya total produksi.

gresi linear yang membentuk per-

Waktu

samaan: Cu  549t m  3921

optimum adalah 3,153 menit/benda uji

5. Biaya produksi yang paling ren-dah

pemesinan

rata-rata

yang

dan biaya total produksi termurah

atau ekonomik, yang mem-berikan

adalah

kondisi untuk meng-hasilkan benda

hasil optimasi

kerja proses pem-bubutan semurah

biaya total produksi terpenuhi pada

mungkin.

kondisi pemotongan putaran 1600 rpm

6. Kecepatan produksi yang paling tinggi

Rp5.653,00 /benda uji. Dari sasaran memimalkan

dan kedalaman potong 1,00 mm

atau produktif, yang mem-berikan

memerlukan

kondisi untuk meng-hasilkan benda

sebesar Rp16.960,00 dari 27 benda uji

kerja

yang dilakukan proses pemotongan.

proses

pem-bubutan

secepat

biaya

total

produksi

mungkin atau waktu produksi serendah mung-kin.

5.2 Saran

7. Kecepatan penghasilan keuntu-ngan yang

optimasi

dengan

menggunakan material yang ber-beda

menguntungkan, yang mem-be-rikan

sehingga dapat dikom-parasikan untuk

kondisi untuk meng-hasil-kan benda

mendapatkan ha-sil yang optimum.

proses

tinggi

dilakukan

atau

kerja

paling

1. Dapat

pem-bubutan

dengan

2. Dapat melakukan pengujian pro-ses

keuntungan atau laba persatuan waktu

pemotongan

sebesar mungkin.

mesin perkakas lainnya sehingga dapat

dengan

meng-gunakan

mengoptimalkan proses pemesinan Jurnal Online Poros Teknik Mesin Volume 4 Nomor 1

22

DAFTAR PUSTAKA Basselo, D. 2014. Optimasi Diameter Poros

Terhadap

Variasi

Diameter

Spoket pada Roda Belakang Sepeda Motor,

Skripsi

Univer-sitas

Sam

Ratulangi Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Manado. Priambodo, B. 1981. Teknologi Me-kanik, Erlangga Jakarta. Rochim, T. 1993. Proses Pemesinan Logam, Laboratorium Teknik Produksi Mesin Institut Tekno-logi Bandung. Ramadhan, Hamsi. A. 2013. Optimasi Parameter

Pemesinan

pada

Mesin

Sekrap Model L-450 Menggunakan Logaritma

Gene-tika,

Jurnal

Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. Singiresu,

S.R.

2009

Engineering

Optimization, Theory and Practice By Jhon Wiley & SONS INC.


23

OPTIMASI BIAYA PROSES KARENA VARIASI KECEPATAN DAN KEDALAMAN POTONG PADA POROS AISI-1040 MENGGUNAKAN MESIN BUBUT KNUTH DM-1000A

Recommend Documents