OPTIMASI PARAMETER PEMESINAN PROSES CNC FREIS TERHADAP HASIL KEKASARAN PERMUKAAN DAN KEAUSAN PAHAT MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI

POLITEKNOSAINS VOL. IX NO. 1

Maret 2010

OPTIMASI PARAMETER PEMESINAN PROSES CNC FREIS TERHADAP HASIL KEKASARAN PERMUKAAN DAN KEAUSAN PAHAT MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI Sunaryo Politeknik Pratama Mulia, Surakarta Jl. Haryo Panular No 18a Surakarta 57149, Tlp 0271712637 Rusnaldy Magister Teknik Mesin Universitas Diponegoro Jl. Prof. Dr. Sudarto, SH, Tembalang Tlp. (024) 7460059 ext 111 / 70420846 Daniel Mahasiswa Teknik Mesin - Universitas Diponegoro Jl. Prof. Dr. Sudarto, SH, Tembalang Tlp. (024) 7460059 ext 111 / 70420846

ABSTRACT Milling machining processes is one of many machining processes used to manufacture a component. In the manufacture of a component is always followed by the demands of production quality is good, one of them is a good surface quality appropriate design drawings. Discharging machining parameters which will result in a maximum surface roughness and tool wear. Therefore, milling machining process parameters (spindle speed, feed, depth od cut, and cutting conditions) the optimal need to know in order to obtain the surface quality of the optimal machining results and optimal tool wear as well. In this study would also like to note that the machining parameters affect the surface roughness and tool wear. Optimization methods used in this study is the Taguchi method, and ANOVA (Analysis of Variance) is used to determine the performance characteristics of the machining parameters. From the results of the optimization was done for the results obtained that the optimal roughness is 0.72 ± 0.18 µm with a spindle speed of 2500 rpm, feed 0.12 mm / rev, cutting depth of cut 1 mm, and with cooler palm oil. As for tool wear is 4.50 ± 0.15 µm with a spindle 500 rpm feed 0.12 mm / rev, depth of cut 1 mm, and with cooling dromus. Key word: milling, cutting parameter, Taguchi method.

Optimasi Parameter…

11


PENDAHULUAN Dalam industri manufaktur, proses produksi dilakukan dengan sangat cepat. Penggunaan mesin CNC sangat dianjurkan karena hasil proses yang dilakukan sangat baik dibandingkan dengan cara yang konvensional. Kualitas barang produksi yang dianggap baik biasanya ditandai dengan kualitas permukaan komponen yang baik. Untuk mendapatkan hasil kualitas permukaan yang sesuai dengan tuntutan perancangan bukanlah hal yang mudah, karena banyak faktor yang harus diperhatikan. Seorang operator mesin harus memiliki pengetahuan yang benar tentang penggunaan alat ukur dan mesin supaya dapat memenuhi permintaan penyelesaian permukaan (surface finish) yang sesuai dengan perancangan. Permasalahan yang banyak dihadapi di bengkel-bengkel mesin CNC adalah bagaimana memenuhi tingkat kekasaran permukaan (surface roughness) yang sesuai tuntutan rancangan gambar kerja karena terbatasnya alat ukur dengan harga yang mahal dan cara penggunaannya yang sangat hatihati. Cara konvensional untuk mendapatkan tingkat kekasaran permukaan yang baik adalah dengan memperbesar kecepatan spindel, memperkecil kedalaman pemakanan dan laju pemakanan, tetapi utuk hasilnya tergantung dari pengalaman Optimasi Parameter…

Maret 2010

atau jam terbang seorang operator. Oleh sebab itu, suatu analisis dari parameter pemesinan perlu dilakukan untuk mengetahui kondisi optimal untuk tingkat kekasaran permukaan benda yang dilakukan proses pemesinan. Hal ini perlu dilakukan karena pentingnya mengetahui kekasaran permukaan suatu komponen sangat berkaitan terhadap ketahanan lelah (fatigue strength), distribusi pelumasan, keausan dan lain-lain (M.S. Lou, J.C. Chen, C.M. Li: 1999). Selain itu, optimasi parameter proses pemesinan pada mesin CNC milling perlu dilakukan agar kekasaran permukaan yang diinginkan dapat dicapai dan tentunya dalam waktu yang singkat. Dalam penelitian tentang proses pemesinan ini, banyak parameter dan hubungan antar parameter yang mempengaruhi hasil kualitas permukaan suatu komponen. John L. Yang., et.al. menganalisis pengaruh kedalaman pemakanan, kecepatan potong, kecepatan pemakanan, dan diameter pahat terhadap kekasaran permukaan ketika melakukan End Milling pada aluminium 6061. Hasilnya dengan menggunakan metode Taguchi diketahui bahwa parameter yang memiliki pengaruh signifikan terhadap kekasaran permukaan adalan kecepatan potong, kedalaman pemakanan, dan kecepatan pemakanan. 12


Wang M.Y., et.al. melakukan analisis pengaruh kecepatan potong, kecepatan pemakanan, kedalaman pemakanan, dan geometri pahat terhadap kekasaran permukaan ketika melakukan slot end milling pada Al 2014-T6. Selain itu Wang M.Y et.al. juga menyelidiki pengaruh pemberian cairan pendingin pada kekasaran permukaan. Hasil penelitian yang dilakukan menunjukkan bahwa untuk kondisi tanpa cairan pendingin, kekasaran permukaan sangat dipengaruhi oleh kecepatan potong, kecepatan pemakanan, dan geometri pahat. Sedangkan untuk kondisi dengan cairan pendingin, faktor yang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan adalah kecepatan pemakanan dan geometri pahat. Lebih jauh lagi, proses dengan menggunakan cairan pendingin menghasilkan kekasaran permukaan yang lebih halus dibandingkan tanpa cairan pendingin. Sedangkan, Bernardos P.G et.al., mencoba memprediksi hubungan antara kedalaman pemakanan, kecepatan makan per gigi, kecepatan potong, pahat, cairan pendingin dan dan gaya potong dengan kekasaran permukaan pada pemesinan milling paduan aluminium. Berdasarkan Taguchi design of experimental dan Artificial Neural Networks didapatkan bahwa faktor yang sangat berpengaruh terhadap kekasaran permukaan Optimasi Parameter…

Maret 2010

adalah, kecepatan pemakanan, gaya potong, kedalaman pemakanan, dan penggunaan cairan pendingin. Dari beberapa literatur yang telah disebutkan diatas, pada proses pemesinan milling terdapat beberapa parameter yang berpengaruh pada kekasaran permukaan komponen diantaranya adalah kecepatan pemotongan atau kecepatan putaran spindel, kedalaman pemakanan, geometri pahat, kecepatan pemakanan, dan penggunaan cairan pendingin. Pada penelitian ini sengaja dipilih parameter pemesinan yang terdiri dari kecepatan putaran spindel (spindle speed), kecepatan pemakanan (feed rate), kedalaman pemakanan (depth of cut), dan penggunaan cairan pendingin (kondisi pemotongan), karena parameter inilah yang bisa dilakukan optimasi oleh bengkelbengkel mesin CNC dengan cara melakukan kombinasi dari parameter tersebut dan hal lain yang menjadi pertimbangan adalah bisa mengurangi biaya produksi. Tujuan utama yang ingin dicapai dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kondisi optimal dari parameter pemesinan terkait dengan hasil kekasaran permukaan komponen yang dilakukan pemesinan dan juga keausan pahat. Kondisi optimal yang dimaksud dalam penelitian ini adalah pemakaian parameter pemesinan yang tepat dan membutuhkan waktu 13


yang cepat tetapi hasil kekasaran permukaannya rendah dan keausan pahat yang rendah pula. Untuk proses optimasi, metode eksperimen yang digunakan adalah metode Taguchi. Metode Taguchi adalah metode eksperimen yang bertujuan untuk memperbaiki kualitas produk dan proses dalam waktu yang bersamaan menekan biaya dan sumber daya seminimal mungkin sehingga dicapai kondisi yang optimal dan efisien (Soejanto, Irwan:2009). Metode ini digunakan untuk memberikan formulasi layout pengujian, mengetahui kondisi optimal dari parameter pemesinan, dan mengetahui pengaruh performansi dari parameter pemesinan terhadap kekasaran permukaan dan keausan pahat. Ada beberapa macam tipe parameter amplitudo kekasaran permukaan yang dipakai di industri, seperti roughness average (Ra), root-mean-square roughness (Rq), dan maximum peak-to-valley roughness (Ry atau Rmax). Parameter yang digunakan dalam penelitian ini adalah Ra, karena parameter ini


Maret 2010

dianggap lebih cocok untuk proses pemesinan dan lebih sensitif terhadap penyimpangan yang terjadi pada proses pemesinan [10]. Kekasaran rata-rata (average roughness) Ra, adalah nilai integral absolut dari tinggi profil kekasaran sepanjang pengamatan seperti Gambar 1. Menurut Taufiq Rochim, Ra adalah harga rata-rata aritmetik dibagi harga absolutnya jarak antara profil terukur dengan profil tengah [10] dirumuskan sebagai berikut:

1 | |

(1)

Dimana: L = panjang sampling Y = ordinat dari profil kurva Metode pengukuran kekasaran permukaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tipe stylus, alat ukur kekasaran permukaan yang digunakan adalah Surftest SJ201P produksi Mitutoyo, Ltd.

14


Maret 2010

Gambar 1. Profil kekasaran permukaan METODE PENELITIAN Telah dikemukakan diawal bahwa metode ekperimen yang digunakan adalah metode Taguchi. Dua tujuan utama yang bisa dicapai dengan desain eksperimen Taguchi adalah (1) meminimalkan proses atau produk yang beragam dan (2) untuk mendapatkan desain yang kokoh (robust) dan fleksibel terhadap kondisi lingkungan. Dua cara yang digunakan dalam desain parameter ini adalah Orthogonal array dan Signal to Noise Ratio (S/N Rasio). Orthogonal array (OA) didesain untuk mempelajari beberapa desain parameter secara bersamaan dan bisa digunakan untuk mengestimasikan pengaruh dari setiap faktor independen terhadap faktor yang lain. Fungsi orthogonal Optimasi Parameter…

array adalah untuk menyediakan layout percobaan yang harus dilakukan. Signal-to-Noise Ratio adalah indikator kualitas sederhana, dimana seorang peneliti atau perancang dapat mengevaluasi efek perubahan setiap bagian desain parameter pada suatu proses atau produk. S/N rasio dipakai dengan tujuan untuk meminimalkan sensitivitas karakteristik kualitas. S/N rasio memiliki keuntungan yaitu jika nilai taget diubah, maka kondisi optimal yang diperoleh dengan memaksimalkan S/N rasio akan tetap valid. Gambar 2 menunjukkan langkah-langkah eksperimen Taguchi.

15


Gambar 2. Prosedur desain parameter Taguchi Dalam penelitian ini menggunakan mesin CNC Mill Master ZK 7040. Pahat (insert) yang dipakai adalah produksi Taegutec jenis XOMT 060204 lengkap dengan toolholder. Alat untuk mengamati keausan pahat dengan mikroskop Olympus BX-41 yang dibantu dengan dial indikator untuk mengukur pembentukan flankwear. Langkah-langkah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Pemilihan karakter kualitas Terdapat tiga macam karakter kualitas dalam metode Optimasi Parameter…

Maret 2010

eksperimen Taguchi, diantaranya adalah Smaller is better, Nominal the better, dan Larger the better. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kekasaran permukaan (Ra) dan keausan pahat yang minimum pada proses pemesinan milling. Kekasaran permukaan yang rendah menandakan kualitas permukaannya baik. Begitu pula dengan keausan pahatnya, jika rendah maka kualitas permukaan benda kerja akan menjadi lebih baik dan kaitannya dengan umur pahat akan menjadi lebih lama. Oleh karena itu, karakter kualitas yang dipilih adalah “Smaller is better”. 2. Pemilihan faktor kontrol dan faktor bebas Dalam penelitian ini dipilih faktor atau parameter bebas diantaranya, kecepatan spindel (spindle speed), kecepatan pemakanan (feed rate), kedalaman pemakanan (depth of cut), dan kondisi pemotongan (fluida pemotongan). Untuk faktor kontrolnya adalah kekasaran permukaan dan keausan pahat, karena variabel ini hasilnya dipengaruhi oleh faktor bebas. Tabel 1 merupakan desain parameter (faktor) level Taguchi.

16


Maret 2010

Tabel 1. Desain Parameter dan Level Taguchi Level Hasil Parameter 1 2 3 Penelitian (Rendah) (Sedang) (Tinggi) Kecepatan spindel - Kekasaran 500 1500 2500 (rpm) permukaan - Keausan Kecepatan 0,07 0,12 0,17 pahat pemakanan (mm/rev) Kedalaman 0,5 1 1,5 pemakanan (mm) Dry / Minyak Kondisi Pemotongan Dromuss kering nabati 3. Pemilihan Orthogonal Array sembilan eksperimen sehingga Ada empat parameter yang dibutuhkan sembilan set diteliti dalam eksperimen ini, spesimen. Pada Gambar 3 masing-masing parameter menunjukkan persiapan terdiri dari tiga level. Dengan eksperimen milling. penghitungan derajat Eksperimen milling dilakukan kebebasan dari setiap faktor sesuai daftar Tabel 2, setelah sehingga didapatkan hasil yang semua eksperimen milling berjumlah 8 derajat kebebasan, dilakukan, selanjutnya adalah sehingga dipilih orthogonal melakukan pengukuran array yang nilai derajat kekasaran permukaan kebebasannya sama atau lebih spesimen dengan alat ukur besar [13]. Dalam penelitian Surftest SJ201P. Begitu juga ini dipilih orthogonal array L9 dengan keausan pahat, setiap (34) seperti yang ditunjukkan pahat yang selesai dilakukan pada Tabel 2. pengujian diukur pembentukan 4. Pelaksanaan pengujian flankwear dengan mikroskop Kebutuhan panjang spesimen dan dial indikator (Gambar 4). disesuaikan dengan kecepatan Percobaan dilakukan dengan pemakanan dan kecepatan pengulangan atau replikasi pemotongan dengan waktu sebanyak 3 kali. Setelah data proses yang dilakukan 1 menit eksperimen terkumpul (Tabel (Tabel 3). Spesimen yang 4), maka dilakukan pengolahan digunakan adalah baja ST 40 data dengan ANOVA dan S/N dengan nilai kekerasan 44,70 rasio dengan rumus: HRA (142,50 BHN). Ada Optimasi Parameter…

17


/ 10 log 1

n

/

(2)

Dimana:

Maret 2010

y

=

jumlah pengukuran dalam setiap pengujian (baris), dalam kasus ini terdapat 3 kali. = nilai data.

Gambar 3. Persiapan eksperimen milling

Gambar 4. Pengukuran kekasaran permukaan dan keausan pahat.

HASIL DAN PEMBAHASAN Analisis hasil untuk penelitian ini terdiri dari tiga macam yaitu analisis hasil data rata-rata, analisis S/N rasio, dan analisis variansi (ANOVA). Tujuan Optimasi Parameter…

dari analisis variansi (ANOVA) adalah untuk menentukan parameter pemesinan yang signifikan berpengaruh terhadap karakteristik kualitas. Pada Tabel 5,6,7, dan 8 ditunjukkan hasil pengolahan data 18


Maret 2010

kekasaran permukaan dan keausan pahat serta ditunjukkan pula tingkatan pengaruh parameter pemesinan terhadap karakteristik kualitas. Berdasarkan grafik hasil pengujian dan pengolahan data

serta pengaturan data yang telah terkumpul bisa diketahui suatu kondisi optimal kombinasi dari parameter level seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1,2,3,dan 4.

Tabel 2. Orthogonal Array L9 (34) Taguchi Eksperimen 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Spindle speed 1 1 1 2 2 2 3 3 3

Feedrate 1 2 3 1 2 3 1 2 3

Faktor Depth of Cut 1 2 3 2 3 1 3 1 2

Cutting Condition 1 2 3 3 1 2 2 3 1

Tabel 3. Kebutuhan Spesimen Milling Kecepatan spindel (rpm)

Kecepatan pemakanan (mm/rev)

Panjang spesimen (mm)

0,07 0,12 0,17 0,07 0,12 0,17 0.07 0,12 0,17

70 60 85 52,5 90 85 87,5 100 85

500

1500

2500


19


Eksp . 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

Maret 2010

Tabel 4. Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan dan Keausan Pahat S/N (db) Kekasaran Permukaan Ra Keausan Pahat (µm) (µm) Ra Wear Mea 1 2 3 1 2 3 Mean n 2,41 2,26 2,32 2,33 5 5 4,5 4,8 -7,4 -13,7 0,48 0,54 0,53 0,52 2 3 3 2,7 5,7 -8,7 1,36 1,39 1,35 1,37 4,5 4 4,5 4,3 -2,8 -12,8 0,49 0,53 0,50 0,51 4 4 4 4,0 5,9 -12,0 0,72 0,76 0,71 0,73 6,5 6 6 6,2 2,6 -15,8 0,65 0,66 0,65 0,66 6 6 5,5 5,8 3,6 -15,3 0,51 0,52 0,53 0,52 6,5 6 6,5 6,3 5,6 -16,0 0,45 0,44 0,42 0,43 5,5 5 5 5,2 7,3 -14,3 0,72 0,74 0,71 0,75 5 5,5 5,5 5,3 2,5 -14,6

Tabel 5. Respon Kekasaran Permukaan Rata-rata dan Keausan Pahat Rata-rata Selisih Level Parameter (maks – Ranking 1 2 3 min) Kekasaran 1,41 0,63 0,57 0,84 1 Permukaan 1,12 0,56 0,92 0,56 1. Spindle speed 3 1,14 0,59 0,87 0,55 (rpm) 4 2. Feedrate 1,27 0,56 0,77 0,71 2 (mm/rev) 3. Depth of Cut (mm) 4. Cutting Condition Keausan Pahat 1. Spindle speed 3,94 5,33 5,61 1,67 1 (rpm) 5,06 4,67 5,17 0,50 4 2. Feedrate 5,28 4,00 5,61 1,61 2 (mm/rev) 5,44 4,94 4,50 0,94 3 Optimasi Parameter…

20


Maret 2010

3. Depth of cut (mm) 4. Cutting condition

Tabel 6. Respon S/N rasio Kekasaran Permukaan Dan Keausan Pahat Selisih Level Parameter (maks – Ranking 1 2 3 min) Kekasaran -1,48 4,05 5,13 6,61 1 Permukaan 1,37 5,22 1,12 4,10 1. Spindle speed 3 1,18 3,62 1,84 2,44 (rpm) 4 2. Feedrate -0,75 5,00 3,46 5,74 2 (mm/rev) 3. Depth of Cut(mm) 4. Cutting Condition Keausan Pahat 1. Spindle speed -11,70 -14,39 -14,95 3,25 1 -13,93 -12,91 -14,21 1,30 (rpm) 4 -14,43 -11,75 -14,87 3,12 2. Feedrate 2 (mm/rev) -14,68 -13,34 -13,02 1,66 3 3. Depth of cut (mm) 4. Cutting condition Tabel 7. Analisis Variansi (ANOVA) Untuk Data Kekasaran Permukaan Jumla Ratah Derajat rata kuadr kebebasa kuadr F F Kontribu Paramet at n (degree at total hitun tabe SS’ si er (sum of g l (mean (%) of freedom) square square ) ) Optimasi Parameter…

21


Maret 2010

Spindle speed

1,31

2

0,65

55,71

>3,5 5

Feed rate

0,48

2

0,24

20,57

3,55

Depth of 0,45 2 0,23 19,71 cut Cutting 0,80 2 0,40 34,29 condition Error 0,23 18 0,013 Total 10,06 26 Dari appendiks D-6 [11] diambil F(0,05;2;18)= 3,5

3,55 3.55

1,2 9 0,4 5 0,4 2 0,7 7

39,23 13,87 12,95 23,65 10,30 100

Tabel 8. Analisis Variansi (ANOVA) Untuk Data Keausan Pahat Jumla h RataDerajat rata kuadr kebebasa F kuadr F at Kontribu Paramet n (degree (sum at total hitun tabe SS’ si er of (mean g l of (%) freedom) square square ) ) Spindle speed

4,78

2

2,39

239

>3,5 5

Feed rate

0,41

2

0,21

21

3,55

Depth of 4,34 2 2,17 217 cut Cutting 1,34 2 0,67 67 condition Error 0,26 18 0.01 Total 232,56 26 Dari appendiks D-6 [11] diambil F(0,05;2;18)= 3,55 Prediksi performa optimal Prediksi nilai optimal diberikan untuk memberikan pandangan tentang perbedaan sebarapa jauh nilai yang bisa Optimasi Parameter…

3,55 3.55

4,7 5 0,3 8 4,3 1 1,3 1

42,68 3,45 38,69 11,76 3,43 100

prediksi dibandingkan dengan nilai hasil pengujian. Dengan adanya prediksi nilai optimal ini, bisa diketahui apakah nilai yang didapatkan dari hasil pengujian 22


Maret 2010

masih berada dalam toleransi (range) yang masih diijinkan. Prediksi Kekasaran Permukaan ))), * ))), * !"# $%&$ ))) '( * + ))) . 3) (3) = 0,57 + 1,12+ 1,14 + 0,56 – (3x0,88) = 0,75 µm Interval kepercayaan 011 23456 7875 #%&9#"$4# 1 * 2456 .:; "7 "7 9 3 011 3 1*8 r = jumlah replika -5 >?; ,A;;,C D0 E

1

011

1 -5 >?3,55 0,013 H I 3 = ± 0,13

F

= 4,84 µm Interval kepercayaan 011 23456 7875 #%&9#"$4# 1 * 2456 .:; "7 "7 9 3 011 3 1*8 r = jumlah replika -5

>?; ,A;;,C D0 E

1

011

F

1 -5 >?3,55 0,01 H I 3 = ± 0,11 Wear prediksi - CI ≤ Wear prediksi ≥ Wear prediksi + CI 4,84 – 0,11≤ 4,84 ≥ 4,84 + 0,11 4,73 ≤ 4,84 ≥ 4,95 Wear prediksi = 4,84±0,11µm

Ra prediksi - CI ≤ Ra prediksi ≥ Ra prediksi + CI 0,75 – 0,13≤ 0,75 ≥ 0,75 + 0,13 0,62 ≤ 0,75 ≥ 0,88 Ra prediksi = 0,75±0,13 µm. Prediksi Keausan Pahat ))), * . ))), * )))( !"# $%&$ ))) ', * + 3) (4) = 3,94 + 5,06+ 5,28 + 5,44 – 3x4,96 Optimasi Parameter…

Konfirmasi desain eksperimen Berdasarkan grafik respon kekasaran permukaan hasil eksperimen yang dilakukan diketahui kondisi optimalnya yaitu pada kecepatan putaran spindel 2500 rpm, kecepatan pemakanan 0,12 mm/rev, kedalaman pemakanan 1 mm, dan menggunakan pendingin minyak dan diperoleh hasil pengujian 23


Maret 2010

seperti yang ditunjukkan pada Tabel 9. Sedangkan untuk keausan pahat diketahui kondisi optimalnya yaitu pada kecepatan putaran 500 rpm, kecepatan pemakanan 0,12 mm/rev, kedalaman pemakanan 1 mm, dan menggunakan pendingin

Pengukuran 1 1. 2. 3.

0,75 0,71 0,72

dromus diperoleh hasil pengukuran yang ditunjukkan pada Tabel 10. Konfirmasi hasil pengukuran optimal dari kekasaran permukaan dan keausan pahat ditunjukkan pada Tabel 11 dan 12.

Tabel 9. Hasil Pengukuran Ra Optimal Ra Titik pengukuran Rata-rata Replikasi 2 3 4 5 0,70 0,81 0,75

0,65 0,69 0,72

0,78 0,73 0,65

0,76 0,68 0,72

0,73 0,72 0,71

Mean

Rasio S/N

0,72

2,84

Tabel 10. Hasil Pengukuran Keausan Pahat Optimal Keausan Pahat (µm) Mean S/N 1 2 3 4,50 4,50 4,50 4,50 -13,10

-5

Interval optimal

Kepercayaan

Ra

1 1 * F >?; ,A;;,C D0 E 011 " 011 23456 7875 #%&9#"$4# 1 * 23456 .:; "7 "7 9 3 011 3 1*8 Optimasi Parameter…

1 1 -5 >?3,55 0,013 H * I 3 3 = ± 0,18 µm Ra konfirmasi - CI ≤ Ra konfirmasi ≥ Ra konfirmasi + CI 0,72 – 0,18≤ Ra konfirmasi ≥ 0,72 + 0,18 0,54 ≤ Ra konfirmasi ≥ 0,90

24


-5

Interval Kepercayaan keausan pahat optimal

1 1 >?; ,A;;,C D0 E * F 011 "

Maret 2010

1 1 -5 >?3,55 0,01 H * I 3 3 = ± 0,15 µm

011 23456 7875 #%&9#"$4# 1 * 23456 .:; "7 "7 9 3 011 3 1*8

Wearkonf - CI ≤Wear konf≥ Wear konf+ CI 4,5 – 0,15 ≤ Ra konfirmasi ≥ 4,5 + 0,15 3,00 ≤ Ra konfirmasi ≥ 6,00

KESIMPULAN Dari eksperimen tentang Optimasi Parameter Pemesinan Proses CNC Freis Terhadap Hasil Kekasaran Permukaan dan Keausan Pahat Menggunakan Metode Taguchi dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Kondisi optimal dari parameter pemesinan yang berpengaruh terhadap kekasaran permukaan adalah pada kecepatan putaran spindel 2500 rpm, kecepatan pemakanan sebesar 0,12 mm/rev, kedalaman pemakanan 1 mm, dan kondisi pemotongan dengan menggunakan fluida pemotongan jenis minyak. 2. Parameter pemesinan yang memiliki pengaruh signifikan

terhadap kekasaran permukaan adalah kecepatan putaran spindel dan kondisi pemotongan. 3. Kondisi optimal dari parameter pemesinan yang berpengaruh terhadap keausan pahat adalah pada kecepatan putaran spindel 500 rpm, kecepatan pemakanan sebesar 0,12 mm/rev, kedalaman pemakanan 1 mm, dan kondisi pemotongan dengan menggunakan fluida pemotongan jenis dromus. 4. Parameter pemesinan yang memiliki pengaruh signifikan terhadap keausan pahat adalah kecepatan putaran spindel dan kedalaman pemakanan (depth of cut).

Tabel 11. Interpretasi Hasil Eksperimen Konfirmasi dan Eksperimen Taguchi Respon (kekasaran permukaan) Prediksi Optimasi Eksperimen Rata-rata (µm) 0,75 0,75 ± 0,13 Optimasi Parameter…

25


Taguchi Eksperimen konfirmasi

Maret 2010

S/N Rasio (db) Rata-rata (µm) S/N Rasio (db)

3,89 > 1,06 0,72 ± 0,18 2,84 ± 1,45

3,89 0,72 2,84

Tabel 12. Interpretasi Hasil Eksperimen Konfirmasi dan Eksperimen Taguchi Respon (keausan Pahat) Prediksi Optimasi Eksperimen Rata-rata (µm) 4,84 4,84 ± 0,11 Taguchi S/N Rasio (db) -13,70 -13,70 > 0,75 Eksperimen Rata-rata (µm) 4,50 4,5 ± 0,15 konfirmasi S/N Rasio (db) -13,06 -13,06 ± 1,05

Grafik Perdiksi Nilai Kekasaran Permukaan 1,60 1.41

1,40

1.27

1,20

1.12

1,00

0.92

0.87

0.77

0,80 0.63

0,60

0.57

0,40

0.59

0.56

Cutting speed Feedrate

0.56

0,20

DOC 7

8

9

10

Axis Title

1.5 mm

kering

11

12

Cutting condition

minyak nabati Dromuss

6

1 mm

5

0.5 mm

4

0.17 mm/rev

3

0.12 mm/rev

2

2500 rpm

1

1500 rpm

0

0.07 mm/rev

0,00

500 rpm

Ra (µm)

Nilai Prediksi = 0,75µm

1.14

Gambar 1. Grafik prediksi nilai kekasaran permukaan


26

Spindl speed


Maret 2010

Grafik Respon S/N Rasio Kekasaran Permukaan Nilai Prediksi = 3,89db

6,00 5.13

5,00

Rasio S/N (db)

4,00

5.22

5.00

4.68

4.05

3.46

3,00

RPM

2,00

1.85 1.37

1,00

feedrate

1.18 1.12

DOC

0,00 -0.75

-1,00 -1.48

Cutting condition

Minyak 11 Nabati Dromuss 12

kering10

1.5 mm 9

1 mm 8

0.5 mm7

0.17 mm/rev 6

0.12 mm/rev 5

0.07 mm/rev 4

2500 rpm 3

1500 rpm 2

500 rpm 1

0

-2,00

Gambar 2. Grafik prediksi nilai S/N rasio kekasaran permukaan


27

Spindle speed


Maret 2010

Grafik Prediksi Respon Keausan Pahat 6,00

5.06

5,00

5.44

5.28

5.17

4.94 4.67

4,50

4.50 4,00

4.00

3.94

Cutting Speed Feedrate

3,50 DOC

9

10

11

12

13

Cutting Condition

minyak Nabati Dromus

8

Kering

7

1,5 mm

6

1 mm

5

0,5 mm

4

0,17 mm/rev

3

0,12 mm/rev

2

0,07 mm/rev

1

2500 rpm

0

1500 rpm

3,00

500 rpm

Wear (µm)

5.33

Nilai Prediksi =4,84 µm

5.61

5.61

5,50

Gambar 3. Grafik prediksi nilai keausan pahat


28

Spindle speed


Maret 2010

GrafikPrediksi Nilai S/N Rasio Keausan Pahat -10,00

-12,00

0

1

2

3

4

5

6

7

8

-11.70

9

10

11

12

-11.75 -13.02

-12.91

-13,00

13

Nilai Prediksi = -13,70 db

-13.34

-14,00

-13.93

-14.39 -15,00

-14.21

-14.43

-14.95

Cutting Speed Feedrate

-14.68 -14.87

DOC Cutting Condition

Dromus

minyak Nabati

Kering

1,5 mm

1 mm

0,5 mm

0,17 mm/rev

0,12 mm/rev

0,07 mm/rev

2500 rpm

1500 rpm

-16,00

500 rpm

Rasio S/N (db)

-11,00

Gambar 4. Grafik prediksi nilai S/N rasio keausan pahat


29

Spindle speed


DAFTAR PUSTAKA Brady, George. S. et al. Materials handbook, McGraw-Hill Handbook, New York. Degarmo, E Paul. (1974), Material and Processes in Manufacturing 4th Edition, Macmilian Publishing, New York. Harsokoesoemo, Darmawan. (2004), Pengantar Perancangan Teknik Edisi 2, ITB, Bandung. Holman, J.P. (1993), Perpindahan Kalor Edisi 6, Erlangga, Jakarta. Iowa Waste Reduction Center. (2003), Cutting Fluid Management for Small Machining Operation, University of Northern Iowa. Kalpakjian, S, Schmid. (1992), Manufakturing Engineering and Technology 2nd Edition, Addison-Wesley Publishing, USA. M.S. Lou, J.C. Chen, C.M. Li, (1998-1999), Surface Roughness Prediction Technique for CNC EndMilling, Journal of Industrial Technology. Portable Surface Roughness Tester Surftest SJ-201/301 (www.mitutoyo.com/surftest) diakses tanggal 15 April 2009. Optimasi Parameter…

Maret 2010

Rochim, Taufiq. (1982), Teori dan Teknologi Proses Permesinan, ITB, Bandung. Rochim,Taufiq. (2001), Spesifikasi, Metrologi dan Kontrol Kualitas Geometrik, ITB, Bandung. Ross, J. Phillip. (1996), Taguchi Techniques for Quality nd Edition, Engineering 2 McGraw-Hill, New York. Sales, Wesley, F. et al. (2007), Evaluation of Cutting Fluids Using Scratch Test and Turning Process, ABCM Journal, Brazil. Soejanto, Irwan. (2009), Desain Eksperimen Dengan Metode Taguchi, Graha Ilmu, Yogyakarta. Sugiyono. (2006), Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D, Alfabeta, Bandung. Suteja, Jaya. (2008), Optimasi Proses Pemesinan Milling Fitur Pocket Material Baja Karbon Rendah Menggunakan Response Surface Methodology, Jurnal Teknik Mesin, Universitas Surabaya. Thomas, T.R. (1999), Rough Surface 2nd Edition, Imperial College Press, London. www.ctemag.com diakses tanggal 18 Maret 2009. www.eod.gvsu.edu diakses tanggal 18 Maret 2009. 30

107


www.Ingersoll-Imc.com/taegutmill

diakses 2009.

tanggal

9

Maret

Maret 2010

Technical University Athens. Greece.

of

www.Ingersoll-Imc.com/taeguturn

diakses 2009.

tanggal

9

Maret

www.mfg.mtu.edu/cyberman/machini ng/trad/milling/index.html

diakses tangal 30 Juni 2009. Diakses tanggal 11 April 2009. www.armtoolingsystems.com diakses tanggal 23 juni 2009 www.olympus.com/BX41

www.pokolmvoha.com/extra/PDF/Kammriss _Flyer_en.pdf diakses tanggal

23 Juni 2009. Yang, John L. et al. (2001), A Systematic Approach for Identifying Optimum Surface Roughness Performance in End Milling Operations, Journal Industrial Technology, Iowa State University. Wang M. Y., Chang H. Y. (2004), Experimental Study of Surface Roughness in Slot End Milling Al2014-T6, International Journal of Machine Tools & Manufacturing, Vol. 8 No. 1, Tatung University, Taiwan. Bernardos P.G., Vosniakos G.C. (2003), Predicting Surface Roughness in Machining: a Review, International Journal of Machine Tools & Manufacturing, National Optimasi Parameter…

31



Maret 2010

32

OPTIMASI PARAMETER PEMESINAN PROSES CNC FREIS TERHADAP HASIL KEKASARAN PERMUKAAN DAN KEAUSAN PAHAT MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI

Recommend Documents