OPTIMASI KEKASARAN PADA COPY TURNING DENGAN VARIASI PARAMETER KEDALAMAN PEMAKANAN, KECEPATAN POTONG DAN GERAK MAKAN 1
Widodo, 2Mahros Darsin Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Batam Parkway Street Batam Centre, Batam
[email protected] 2 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Jember Jalan Kalimantan No.37, Jember
[email protected] 1
Abstrak Kekasaran permukaan dari komponen-komponen mesin mempunyai peranan penting pada kualitas komponen mesin tersebut. Oleh karena itu, dalam memilih proses pengerjaan, aspek permukaan ini perlu dipertimbangkan. Adapun parameter yang mempengaruhi kekasaran hasil pembubutan adalah
nose radius,
pahat bubut,
kecepatan potong, laju pemakanan dan kedalaman potong. Maka dari itu diperlukan suatu eksperimen untuk menentukan besarnya parameter pembubutan agar dihasilkan tingkat kualitas yang optimum, salah satunya adalah dengan memodifikasi eretan perkakas menjadi eretan motor stepper. Eretan ini bekerja melalui ditampilkan melalui LCD, joystick
joystick yang
ini bekerja dengan membaca pola kemudian data
numerik koordinat X dan Z disimpan ke dalam memori. Pada penelitian ini metode analisa yang digunakan adalah
Analisys of Variance
(Anova) dan metode taguchi.
Kedua analisa ini digunakan untuk menentukan nilai kekasaran yang optimum melalui S/N ratio yaitu smaller is the better dan parameter yang lain (kedalaman pemakanan, kecepatan potong dan gerak makan). Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan parameter yang paling berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan adalah gerak makan, disamping itu parameter pembubutan yang menghasilkan tingkat kekasaran permukaan optimal adalah: Kedalaman Pemakanan(a) 1.5 mm, Kecepatan Potong (Vc) = 20 m/menit dan Gerak Makan (f) = 0,33 mm/rev.
Kata Kunci : Kekasaran Permukaan; Metode Taguchi; Copy Turning
1. PENDAHULUAN Proses bubut dapat juga digunakan
Pembubutan
dilakukan
sebanyak
27
untuk membuat benda-benda putar yang
spesimen dengan pengulangan 3 kali,
terbuat dari nonlogam, salah satunya
sehingga total pengujianya sebanyak 81
adalah marmer. Sebagai benda kerajinan,
kali.
kekasaran permukaan menjadi salah satu
dengan bantuan software minitab 14 yang
pertimbangan utama. Adapun parameter
menampilkan nilai tabel ANOVA sehingga
yang
dari
mempengaruhi
kekasaran
hasil
Penganalisaan
tabel
tersebut
data
kekasaran
dapat
diketahui
pembubutan batu marmer ini adalah nose
parameter-parameter
radius, pahat bubut, kecepatan potong,
berpengaruh terhada tingkat kekasaran
laju pemakanan dan kedalaman potong.
dengan cara membandingkan hasil F
Gerak makan bertambah besar maka akan
hitung
menaikkan nilai Ra, sedangkan nose
dengan F pada tabel. Apabila nilai F hitung
radius semakin besar akan menurunkan
lebih kecil dari F tabel berarti faktor
Ra (Jonoadi dan Dewanto, 1999:88). Maka
tersebut
dari itu untuk mengoptimalkan kekasaran
berpengaruh terhahap perlakuan
permukaan proses bubut, perlu dilakukan
yang
mana
didapatkan
diterima
Metode
dari
yang
yang
di
yang
ANOVA
berarti
gunakan
tidak
dalam
modifikasi mesin yang dilengkapi dengan
perancangan ini adalah dengan metode
sistem pengkopian menggunakan eretan
Taguchi yang berprinsip pada perbaikan
pengerak motor stepper, agar dihasilkan
mutu dengan memperkecil akibat dari
tingkat kekasaran permukaan yang setara
variasi
dengan benda pola.
penyebabnya. Hal ini dapat diperoleh
tanpa
menghilangkan
untuk
melalui optimasi produk dan perancangan
mengetahui pengaruh variasi kedalaman
proses untuk membuat unjuk kerja kebal
pemakanan, kecepatan potong dan gerak
terhadap berbagai penyebab variasi suatu
makan terhadap tingkat kualitas antara
proses
benda kopi (kekasaran) dengan pola dan
parameter.
Penelitian
penelitian
ini
ini
dilakukan
menggunakan
eretan
perkakas
Mesin bubut adalah suatu mesin
memodifikasi
perkakas yang digunakan untuk memotong
dengan
benda
cara diganti
perancangan
1. 1 Mesin bubut
sebenarnya. Disamping itu penelitian ini dengan
disebut
metode
eksperimental karena diperlukan data yang
dilakukan
yang
unit
yang
diputar.
merupakan
percobaan
benda kerja yang sayatannya dilakukan
proses
pemesinan
yaitu pembubutan batu marmer
yang
dengan
cara
proses
sendiri
kontrol. Dalam Penelitian ini dilakukan dengan
suatu
Bubut
memutar
pemakanan
benda
kerja
menggunakan pahat insert karbida dengan
kemudian dikenakan pada pahat yang
pergerakan
digerakkan secara translasi sejajar dengan
eretan
motor
stepper.
sumbu putar dari benda kerja. Gerakan
1. Bahan Benda Kerja
putar dari benda kerja disebut gerak
Dalam proses kontruksi dikenal berbagai
potong relatif dan gerakan translasi dari
macam material yang memiliki spesifikasi
pahat disebut gerak umpan.
dan kekerasan yang beragam. 2. Bahan Tool Ketahanan terhadap panas dari tool yang
1.2 Mata Pahat Karbida Pahat karbida tidak mengandung
dipakai sangat beragam pada beberapa
besi tetapi terdiri dari karbid khusus
yang sudah dikenal adalah HSS, Carbide,
wolfram,
memiliki ketahanan terhadap panas yang
titan,
tantalium
yang
dilebur
bersamaan dengan cobalt. Logam keras
beragam.
yang dilebur (sintering) tersebut memiliki
3. Penampang Chip/geram
kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan
Besar kecilnya penampang chip biasanya
dengan baja perkakas paduan rendah dan
dibedakan pada pengerjaan roughing atau
memiliki sifat yang lebih tahan aus. Logam
finishing.
ini dapat bertahan pada suhu yang jauh
4. Pendingin
lebih
Hubunganya
tinggi
(sampai
900°C)
tanpa
sangat
erat
dengan
ini
ketahanan panas tool dimana penggunaan
dimungkinkan bahwa logam ini dapat
pendingin mampu mempertahankan tool
dikerjakan pada kecepatan potong yang
karena panas.
mengurangi
kekerasanya.
Dengan
tinggi dan waktu yang lama. Pahat ini biasanya berupa pahat insert (sisipan) yang
memiliki
fungsi
berbeda
sesuai
1.3.2 Depth of Cut Kedalaman
Pemotongan
Adalah
dengan bentukanya. Kekuatan mata pahat
besarnya kedalaman pemakanan yang
dapat dilihat dari besar sudut muka pahat
diberikan pada saat proses pembubutan.
itu. Semakin besar sudut insertnya maka
Kedalaman
kekuatanya akan semakin besar.
jenis pengerjaan yang dilakukan, yaitu
pemakanan
membedakan
finishing (dept of cut) = 0, 1 mm s/d 2 mm), medium (dept of cut = 1, 5 mm s.d 5 mm),
1.3 Parameter pembubutan Ada beberapa parameter dalam
roughing (dept of cut = 5 mm s/d 13 mm).
proses pembubutan diantarnya:
(Sumber:
for
turning-
1.3.1 Cutting Speed (Kecepatan potong)
milling-drilling-boring-toolholding:
cutting
Adalah
tool from sanvic Coromant)
terhadap
kecepatan benda
menghasilkan
penyayatan kerja
potongan
yang dengan
pahat
main catalogue
dapat baik
1.3.3 Feeding Rate (gerak makan)
Beberapa hal yang perlu diperhatikan
Adalah rata-rata pemakanan yang didapat
dalam menentukan cutting speed adalah
dalam satu kali putaran/revolutio
sebagai berikut:
mempengaruhi proses (control factor) dan
1.4 Marmer Marmer dalam arti geologi adalah metarmofosa gamping
yang
yang
berasal
berubah
dari
batu
tekstur
dan
parameter mana yang hanya merupakan gangguan
(noise)
saja.
mengetahui
parameter
yang
Dengan dominan,
komposisi mineralnya akibat pengaruh
maka dapat dilakukan suatu optimasi dari
temperature dan tekanan. Marmer dalam
parameter
pengetahuan adalah semua batuan alam
sehingga diperoleh proses yang optimum.
yang
dominan
tersebut,
yang tersususn oleh satu atau lebih mineral
(kalsit
dan
dolomit)
yang
mempunyai kemampuan untuk dipoles
1.5.1 Analisis dalam Metode Taguchi Dalam metode Taguchi terdapat 2 macam analisis yang dilakukan dengan
hingga mengkilap
tujuan
Taguchi
perancangan perbaikan
merupakan
yang
mutu
Kedua
macam
analisis tersebut adalah:
1.5 Metode Taguchi Metode
berbeda-beda.
metode
berprinsip
dengan
pada
a. ANOM (Analysis of Mean) ANOM
memperkecil
atau
analisis
rata-rata,
akibat dari variasi tanpa menghilangkan
digunakan untuk mencari kombinasi dari
penyebabnya. Hal ini dapat diperoleh
parameter kendali sehingga diperoleh hasil
melalui optimasi produk dan perancangan
yang optimum sesuai dengan keinginan.
proses untuk membuat unjuk kerja kebal
Caranya adalah membandingkan nilai rata-
terhadap berbagai penyebab variasi suatu
rata S/N Ratio setiap level dari masing
proses
masing
yang
parameter.
disebut
perancangan
Metode
Taguchi
parameter
kendali
dengan
menggunakan grafik
menitikberatkan pada pencapaian suatu target tertentu dan mengurangi variasi
b. ANOVA (Analysis of Variant)
suatu produk atau proses. Pencapaian
ANOVA
atau
digunakan
ilmu
sejumlah
pengaruh dari setiap parameter kendali
diperkirakan
terhadap suatu proses. Besarnya efek
Apabila
parameter
yang
mempengaruhi
suatu
ada
proses,
maka
tersebut
dapat
mencari
varian,
tersebut dilakukan dengan menggunakan statistika.
untuk
analisis
besarnya
diketahui
dengan
dengan prinsip statistika pada metode
membandingkan nilai sum of square dari
Taguchi ini dapat dihitung seberapa besar
suatu parameter kendali terhadap seluruh
peran masing-masing parameter tersebut
parameter kendali.
dalam
mempengaruhi
proses
ataupun
hasil dari proses tersebut. Dengan metode Taguchi parameter
ini
1.5.2 Istilah dalam Metode Taguchi
dapat
ditarik
kesimpulan
Ada beberapa istilah yang akan sering
mana
yang
dominan
dijumpai dan memegang peranan penting
dalam metode Taguchi, yaitu: a. Matriks
Tabel 2.1 Data kekasaran hasil pengujian
Orthogonal
No
Arrays
Matriks
Orthogonal
Arrays terdiri dari kolom dan baris. Kolom merupakan kumpulan parameter kendali atau
variabel
desain
atau
Kedala
Gera
Kecep
man
k
atan
Potong
Maka
Poton
(mm)
parameter
n
g
(mm/
(m/mi
rev)
n)
Nilai Kekasaran Ulang
Ulang
Ulang
an 1
an 2
an 3
(µm)
(µm)
(µm)
Ratarata (µm)
desain. Signal to Noise Ratio (S/N Ratio)
1
0,5
0,095
20
2,09
1,86
1,92
Optimasi proses
2
0,5
0,33
20
3,49
2,68
2,84
3,00
dengan
3
0,5
0,67
20
3,58
3,86
3,1
3,51
memperhatikan nilai S/N Ratio. Prinsip
4
0,5
0,095
30
1,84
2,39
2,2
2,14
dasarnya
5
0,5
0,33
30
1,62
2,26
1,72
1,87
6
0,5
0,67
30
5,17
3,11
3,28
3,85
7
0,5
0,095
50
2,41
3,82
3,1
3,11
8
0,5
0,33
50
1,65
2,03
1,58
1,75
9
0,5
0,67
50
3,85
3,04
3,1
3,33
metode
yang dilakukan oleh
Taguchi
adalah
adalah
pengaturan
proses
produksi mencapai kondisi yang optimum
1,96
jika dapat memaksimalkan nilai S/N Ratio
1.6 Kekasaran permukaan
10
1
0,095
20
1,92
1,94
1,8
1,89
rata-rata
11
1
0,33
20
2,92
2,75
2,6
2,76
masing-
12
1
0,67
20
3,18
4,04
3,42
3,55
sama,
13
1
0,095
30
2,28
2,03
1,84
2,05
tergantung proses pengerjaannya. Alat
14
1
0,33
30
1,44
2,02
1,56
1,67
ukur yang digunakan untuk mengukur nilai
15
1
0,67
30
4,27
5,45
3,68
4,47
16
1
0,095
50
3,28
3,04
2,86
3,06
17
1
0,33
50
1,75
1,61
1,58
1,65
Tingkat permukaan masing
hasil
mesin
kekasaran
kekasaran pengerjaan
perkakas
permukaan
tidak
adalah
surface
tester.
18
1
0,67
50
3,58
3,68
3,19
3,48
19
1,5
0,095
20
2,22
4,12
3,28
3,21
20
1,5
0,33
20
0,91
1,76
1,89
1,52
Untuk menentukan nilai parameter
21
1,5
0,67
20
2,89
2,82
2,68
2,80
yang dapat menghasilkan nilai respon
22
1,5
0,095
30
1,62
2,16
1,97
1,92
optimum
kekasaran
23
1,5
0,33
30
1,55
1,99
1,29
1,61
marmer,
maka
24
1,5
0,67
30
3,89
4,82
3,18
3,96
25
1,5
0,095
50
2,39
0,99
2,33
1,90
26
1,5
0,33
50
2,33
2,75
2,19
2,42
27
1,5
0,67
50
6,89
3,42
4,2
4,84
2. PEMBAHASAN
percobaan
permukaan
dilakukan
terhadap
variasi
batu
serangkaian parameter
yang meliputi kedalaman pemakanan 0.5 mm, 1.0 mm dan 1.5 mm, kecepatan pemotongan 20 m/min, 30 m/min dan 50
Dari data hasil percobaan di atas dapat di
m/min dan gerak makan 0.095 mm/rev,
jelaskan melalui Analisis Varian pengaruh
0.33 mm/rev dan 0.67 mm/rev melalui
faktor
metode Taguchi. Dari hasil penelitian yang
Adapun
telah dilaksanakan didapatkan data seperti
menggunakan software minitab 14 terlihat
pada tabel 2.1
pada Tabel 2.2 berikut ini:
terhadap rasio hasil
S/N kekasaran.
analisis
perhitungan
Tabel 2.2 Hasil Analysis of Variance for SN ratios
H0 : tidak ada pengaruh faktor Gerak makan terhadap kekasaran permukaan. H1 : ada pengaruh faktor Gerak makan
Analysis ofVariance for SN ratios
Source Kedalaman Pemakanan
terhadap
kekasaran
permukaan.
Kesimpulan yang diproleh yaitu: Fhitung =
DF
Seq SS
Adj SS
Adj MS
F
2
0,831
0,831
0,415
0,06
11,55 > F0,05(2.12) = 3,89; maka H0
Kecepatan potong
2
3,498
3,498
1,749
0,27
ditolak
Gerak makan Kedalaman pemakanan * kecepatan potong Kedalaman pemakanan * gerak makan
2
148,3
148,3
74,14
11,55
makan terhadap kekasaran permukaan.
4
3,161
3,161
0,79
0,12
Pengaruh faktor Kedalaman pemakanan
4
3,175
3,175
0,794
0,12
Residual error
12
77,06
77,06
6,421
Total
26
236
Adapun
dari
hasil
Pengaruh faktor kedalaman pemakanan
H0 : tidak ada pengaruh faktor kedalaman kekasaran
H1 : ada pengaruh faktor kedalaman terhadap
kekasaran
Kesimpulan: Fhitung = 0.06 < F0,05(2.12) = 3,89; maka H0 diterima artinya tidak ada pengaruh kecepatan potong. faktor
Kecepatan
potong
H0 : tidak ada pengaruh faktor Kecepatan potong terhadap kekasaran permukaan H1 : ada pengaruh faktor Kecepatan potong terhadap kekasaran permukaan. kesimpulan yang diperoleh yaitu: Fhitung = 0,27 < F0,05(2.8) = 3,89; maka H0 artinya
:
tidak
ada
pengaruh
faktor
Kedalaman pemakanan dengan kecepatan potong terhadap kekasaran permukaan. H1 : ada pengaruh faktor Kedalaman
terhadap
kekasaran
permukaan.
Kesimpulan yang diperoleh yaitu: Fhitung
diterima interaksi
artinya
tidak
kecepatan
ada
pengaruh
potong
dengan
tidak
ada
pengaruh
kecepatan potong terhadap kekasaran permukaan. Pengaruh faktor Gerak makan terhadap kekasaran permukaan:
permukaan.
Pengaruh
faktor
Kedalaman
Gerak
makan
faktor
interaksi
pemakanan terhadap
dengan
kekasaran
permukaan: H0 : tidak ada pengaruh faktor Kedalaman
terhadap kekasaran permukaan:
diterima
terhadap
kedalaman potong terhadap kekasaran
permukaan.
Pengaruh
potong
Gerak
= 0,12 < F0,05(4.12) = 3,26; maka H0
permukaan pemakanan
kecepatan
pengaruh
pemakanan dengan kecepatan potong
terhadap kekasaran permukaan: terhadap
ada
kekasaran permukaan:
analisis di atas adalah sebagai berikut:
pemakanan
dengan
H0
pembacaan
artinya
pemakanan
dengan
Gerak
makan
terhadap kekasaran permukaan. H1
:
ada
pengaruh
faktor
interaksi
Kedalaman pemakanan dengan Gerak makan terhadap kekasaran permukaan. Kesimpulan yang diperoeh yaitu: Fhitung = 0,12 < F0,05(4.12) = 3,26; maka H0 diterima
artinya
tidak
ada
pengaruh
interaksi Kedalaman pemakanan dengan Gerak
makan
terhadap
kekasaran.
Perhitungan selengkapnya dapat dilihat
Dari Grafik 2.1 di atas dapat disimpulkan
pada Tabel 2.3 berikut ini:
bahwa harga S/N minimum dapat dicapai pada Kedalaman pemakan pada level 3
Tabel 2.3 Data F-test kekasaran permukaan N o 1 2
Kecepatan potong
4
m/min) , dan Gerak makan pada level 2 (0.33 mm/rev).
Faktor Kedalaman Pemakanan
3
(1.5 mm), Kecepatan Potong level 1 (20
Gerak Makan Kedalaman Pemakanan * Kecepatan Potong
DF
SS
MS
F-hit
F-tab
F-test
2
0,83 1
0,415
0,006
3,89
Tidak
2
3,49 8
1,749
0,27
3,89
Tidak
2
148, 3
74,74
11,55
3,89
Berpeng aruh
4
3,16 1
0,79
0,12
3,26
Tidak
0,12
3,26
Tidak
Dari hasil penelitian dan analisis data pada pembahasan di atas dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut ini: 1. Berdasarkan
5
Kedalaman Pemakanan * Gerak Makan
4
3,17 5
0,794
6
error
12
77,0 6
6,421
7
Total
26
236
dapat
analisis
yang
dilakukan kekasaran permukaan pada copy turning ini dipengaruhi oleh Gerak makan sedangkan faktor kedalaman pemakanan dan
Selanjutnya untuk mengetahui harga S/N ratio
3. KESIMPULAN
ditentukan
dengan
menggunakan gafik hubungan antara S/N dengan level faktor masing-masing faktor. Dari gafik tersebut dapat dilihat level faktor yang menghasilkan S/N terkecil, seperti terlihat Gambar 2.1 di bawah ini:
kecepatan
potong
kurang
berpengaruh. 2. Kondisi
optimal
kekasaran
terendah permukaan dapat dicapai pada kedalaman pemakanan level 3 (1.5 mm), kecepatan potong pada level 1 (20 m/min), gerak makan pada level 2 (0.33mm/rev) dengan
kombinasi
dihasilkan
harga
tersebut kekasaran
terendah 1,52 µm 3. Hasil
penelitian
menunjukkan
secara bahwa
umum dengan
bertambahnya
kedalaman
pemakanan
kecepatan
ataupun
potong pada proses copy turning ini
tidak
meningkatkan
hasil
kekasaran pada benda uji marmer. Gambar 2.1 Gafik mean
effect
4. DAFTAR PUSTAKA 2004.
4. Edris, Moch 2008. “Pengaruh Variasi
Perancangan Copy Turning Hidrolik
Nose Radius Terhadap Kekasaran
untuk
Permukaan Pada Pembubutan Batu
1. Agung
Dian
Mesin
Laporan
pinasti.
Bubut
Horizontal.
Penelitian.Jurusan
teknik
Mesin FTI Universitas Indonesia.
Marmer”. Laporan Penelitian Fakultas Teknik Universitas Jember.
2. Akhyar Gusri Ibrahim. 2010. Aplikasi Metoda Taguchi Untuk Mengidentasi
5. Herman, Dani. “Kegiatan Pemantauan
Dalam
Dan Evaluasi Konservasi Sumber
Paduan
Daya Mineral Di Daerah Kabupaten
Titanium.Laporan penelitian. Jurusan
Tulungagung, Provinsi Jawa Timur”
Teknik Mesin Universitas Lampung.
.Subdit
Kekasaran
Permukaan
Pembubutan
Perusahaan
konsservasi.http://www.dim.esdm.go.i
Pertambangan dan Industri Marmer.
d/kolokium/Konservasi/60.%20konser
http://www.marmerindo.com
vasi%20%20Tulung%20Agung,%20J
3. CV.
Marmerindo,
atim.pdf 6. Puji Septin astuti. 2006. Mengolah Data
Statistik
Dengan
Mudah
Menggunakan Minitab 14. Yogyakarta : Andi.
