Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
Jurnal Ilmiah
ISSN : 1858-3709
PENGARUH RADIUS PEMUTUS GERAM PAHAT BUBUT HSS TERHADAP PANJANG GERAM PADA PROSES PEMBUBUTAN Oleh : Junaidi Adriansyah Staf Pengajar Teknik Mesin Politeknik Negeri Padang ABSTRACT At process having to do with machines or turning material that ductile usually having problem. For example at cutting process have income chip that continue or not broken. So chip be turn at material. The matter can be disturb in turning process, much time that free to clean teh chip, because the machine always turn on and turn off. The solution is used cutting chip radius that long chip. So turn machine operator can work with efficient and quality of work more increase. Purpose of the research is to know large of cutting radius that appropriate to turn steel S 45 C and to know how for effect of large of cutting radius to long of chip. Based on data analysis that regressed having result of experiment with used radius 0,25 (mm) income long of chip average 11,09 (mm), radius 0,5 (mm) income long of chip average 17,54 (mm), radius 0,75 (mm) income long of chip average 23,45 (mm), radius 1,0 (mm) income long of chip average 32,41 (mm), radius 1,25 (mm) income long of chip 42,91 (mm), radius 1,3 (mm) income long of chip average 55,45 (mm). Include the larger of cutting chip radius so income long the chip can be long form long turning process, so turn of chip at material or object be able to displacement. Key word : Cutting chip radius, long the chip
I. PENDAHULUAN
dihasilkan pada proses permesinan, salah
I.1
satunya adalah panjang geram.
Latar Belakang
Pada
proses permesinan/pembubutan bahan
Untuk itu perlu adanya analisa tentang radius
yang liat (ductile) atau baja perkakas dan baja
pemutus
tahan
banyak
sehingga operator mesin bubut dapat bekerja
hambatan. Misalnya pada proses pemotongan
dengan efisien dan kwalitas pekerjaan lebih
menghasilkan geram yang kontinyu atau tidak
meningkat. Sehubungan dengan hal tersebut
terputus-putus, sehingga geram terlilit pada
diatas, maka dalam penelitian ini sejauh mana
material yang dibubut. Hal ini akan menganggu
pengaruh
dalam proses pembubutan tersebut, banyak
ditentukan besarnya.
karat
seringkali
mengalami
geram
terhadap panjang geram,
radius
pemutus
geram
dapat
waktu yang terbuang untuk membersihkan geram tersebut dengan seringnya mematikan
1.2 Tujuan Dan Manfaat Penelitian
dan menghidupkan mesin.
Tujuan
Pada
proses
menggunakan
pembubutan
pahat
dengan
Adapun
tujuan
HSS
jarang
sekali
sebagai berikut :
dari
penelitian
ini
adalah
digunakan
radius
pemutus
geram
untuk
1. Untuk mengetahui besarnya radius pemutus
memutus
geram,
sehingga
geram
yang
geram yang tepat untuk pembubutan baja S
dihasilkan cendrung panjang dan ini dapat membahayakan operator mesin bubut dan juga merupakan pembubutan.
hambatan
dalam
Untuk
proses
mengatasinya
45 C 2. Untuk mengetahui sejauh mana pengaruh besarnya radius pemutus geram terhadap panjang geram (Chip)
digunakanlah
radius pemutus geram dalam
Manfaat
pengendalian
geram
1. Diharapkan dari hasil penelitian ini dapat
sehingga
ini
juga
berpengaruh terhadap karakteristik geram yang
dimanfaatkan
pada
proses
belajar
25
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
ISSN : 1858-3709
mengajar terutama dijurusan teknik mesin
dan tebal geram sebelum terpotong (b dan
pada
h)
proses
permesinan
dibengkel
Politeknik Negeri Padang. 2. Dengan
diperolehnya
- Lebar geram sebelum terpotong : data
tentang b=
besarnya radius pemutus geram yang tepat akan dapat membantu operator/teknisi dan mahasiswa
serta
staf
pengajar
dalam
- Tebal geram sebelum terpotong : h = f sin Kr ; mm
pekerjaan membubut.
II. TINJAUAN PUSTAKA Proses pemotongan logam merupakan suatu proses yang digunakan untuk merubah suatu produk dari logam atau komponen mesin dengan cara memotong. Proses pemotongan logam dapat dikelompokkan menjadi beberapa macam, salah satunya proses pemotongan dengan menggunakan pahat potong yang dipasang pada mesin perkakas yang sering disebut proses permesinan.
2.1. Elemen Dasar Proses Pembubutan Elemen dasar Proses bubut dapat dihitung
a ; mm sin Kr
Sehingga
penampang
geram
sebelum
terpotong dapat ditulis A = f.a = b.h ; mm 2 e. Kedalaman pemotongan (Deph of cut) ;
a
(mm)
2.2. Geometri Pahat Potong Mesin Bubut Pahat potong pada mesin bubut umumnya bermata tunggal (single point)
dan bentuk
perkakas potong secara keseluruhan akan dapat berubah menyesuaikan dengan variasi bentuk yang akan dipotong. Nama bagian – bagian pahat potong pada
dengan rumus berikut :
mesin bubut :
a. Kecepatan Potong :
1. Bagian dasar
(base), adalah bagian
permukaan dari pemegang (shank) V=
2. Bagian muka (face), adalah bagian sisi
∏ dn ; m/min 1000
depan yang melepas tatal (chip) dari benda kerja
b. Kecepatan makan : Vf = f . n ; mm/min c.
Waktu pemotongan : tc = lt/Vf ; min
d. Kecepatan penghasilan geram : z = AV ;
3. Flank, adalah bagian permukaan samping pahat potong dibawah sisi potong 4. Bagian ujung (Nose), adalah bagian ujung pahat yang dibentuk dari sisi potong dan
cm3 Dimana : A = Penampang geram sebelum terpotong = f.a ; mm2 Z = f.a.V ; cm3/min Pada setiap proses permesinan sudut potong utama (Kr) mempunyai peranan yang penting. Untuk harga a dan f yang tetap, sudut ini menentukan harga lebar
bagian sisi depan (flank) 5. Bagian adalah
ujung bagian
beradius ujung
(Nose yang
radius), dibentuk
(digerinda) radius, dan ukuran radius yang dibentuk
akan
permukaan.
mempengaruhi
Untuk
proses
kwalitas
pembubutan
kasar radius yang ujung pahat kira-kira 0,38 mm dan pengerjaan akhir digunakan radius yang besar kira-kira 1,2,3 (mm).
26
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
Jurnal Ilmiah
6. Point, adalah bagian ujung pahat yang dibentuk (dengan gerinda) untuk tujuan
ISSN : 1858-3709
2. Dilakukan pembubutan harus sepanjang 100 mm dengan diameter 36 mm 3. Dilakukan
pemotongan tertentu. 7. Bagian pemegang (shank), adalah bagian
kecepatan
pembubutan
lurus
potong
=
(V)
27
dengan m/min,
bodi pahat potong yang dipegang oleh
Pemakanan (feeding) = 0,225 mm/rev,
pemegang pahat mesin
Kedalaman pemotongan (Depth of cut) =
(tool holder)
2,5 mm, Putaran (n) = 260 Rpm, sepanjang 30 mm untuk setiap radius pemutus geram
2.3. Pengendalian geram Dalam
proses
pembubutan,
dan
pembuangan
pengendalian
serpihan/geram penting sekali bagi operator maupun pahat. Geram atau serpihan yang
berbeda. 4. Seperti pada no 3, tetapi pahat diganti dengan radius pemutus geram berbeda. 5. Dilakukan
pengukuran
panjang
geram
panjang akan membelit disekeliling benda kerja
dalam hal ini diambil 11 sampel untuk
dan mesin.
setiap
Beberapa
cara
untuk
pengendalian
dan
1. Menggerinda muka pahat sepanjang tepi dengan
pemutus
geram
yang
berbeda. 6. Selama proses pembubutan digunakan
pembuangan serpihan :
pemotongan
radius
kedalaman
0,38
sampai 0,76 (mm) hal ini dikenal sebagai pemutus serpihan/geram jenis tangga. 2. Menggerinda alur jenis kecil (sekitar 0,38
pendingin water soluble oil 7. Dari
data
yang
didapat
selanjutnya
ditabelkan. 8. Analisa Statistik Pada
penelitian
ini
digunakan
analisa
mm) dibelakang tepi pemotongan dengan
kaidah statistik untuk menguji hipotesis.
kedalaman 0,25 sampai
Dengan analisa data statistik informasi hasil
0,5 (mm).
3. Pematrian atau penyekrupan plat muka
penelitian menjadi lebih jelas. Kaidah– kaidah statistik yang digunakan dalam
karbida tipis pada muka pahat.
penelitian ini adalah analisa varian dan regresi.
I11. METODE PENELITIAN 3.1.
Langkah
Penyelesaian
Dalam
Pengumpulan Data Data baku yang penulis dapatkan dari
3.2. Peralatan yang digunakan Peralatan yang digunakan pada pengujian ini
pengujian radius pemutus geram pada mesin
diantaranya :
bubut dengan menggunakan benda kerja yaitu
1. Mesin Bubut konvensional merek maximat
medium carbon steel S45C dan pahat bubut
2. Mal radius mitutuyo
HSS.
3. Pahat potong HSS
Prosedur Pengujian
4. Mesin gergaji brand
Dalam hal ini dilakukan sebagai berikut : 1. Batang uji dipotong sepanjang 120 mm dengan mesin gergaji
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Penelitian Dari pengujian yang telah dilakukan diperoleh data berdasarkan tabel dibawah ini :
27
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
ISSN : 1858-3709
Tabel 1 No
Radius Pemutus Geram ( mm ) 1,00
1,25
Jum
0,50
0,75
1
10,5
15
17
32,5
35
47
2
10,5
16
19,5
27,5
40
47
3
11
18,5
23
33
43
50
4
11,5
17
20
21,5
45,5
54
5
11
18
20
36
47
54
6
11,5
19
27,5
32
40
50
7
10,5
15, 5
16,5
21,5
44
67
8
10,5
16
19,5
28
40
66
9
10,5
16
20
35
45,5
58,5
10
12
21,5
35
38
44
50
11
12,5
20,5
40
43
48
66,5
Jumlah
122
193
258
356
472
610
2011,5
Pengamata
11
11
11
11
11
11
66
11,0
17,54
23,4
32,4
42,9
55,4
183,35
anjang Geram ( mm )
0,25
1,50
lah
n Rata-rata
9
4.2. Pengolahan Data 1. Analisa Varian Dari data tabel dilakukan pengujian anava untuk menguji besarnya radius pemutus geram akan mempengaruhi panjang geram (chip) sebagai berikut : Hipotesis : H0 : µ1 = µ2 = µ3 = ………………….= µ6 H1 : µ1 ≠ µ2 ≠ µ3 ≠ ………………….≠ µ6 (minimal 2 berbeda)
Tingkat resiko kesalahan (α) = 0,05 ; k = 6 ; n = 66
Derajat bebas V1 = k-1 = 6-1 = 5 V2 = n-k = 66 – 6 = 60
Ho ditolak bila F hitung > F ( k-1 ; n-k ; α ) Ho diterima bila F hitung < F ( k-1 ; n-k ; α )
Nilai rata-rata sampel dari kelompok ke–i dengan menggunakan persamaan (1)
1 ni Y = ni ∑ Yi1 i =1 diperoleh :
Y 0,25 =
1 ( 10,5 +10,5+…………12,5 ) = 11,09 11
Y 0,5 =
1 ( 15 +16+………… …20,5 ) = 17,54 11
28
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
Y 0,75 =
1 ( 17+19,5+……………..40 ) = 23,45 11
Y 1,0 =
1 ( 32,5 +27,5+…………...43 ) = 32,91 11
Y 1,25 =
1 ( 35 +40+……………….48 ) = 42,91 11
Y 1,5 =
1 ( 47 +47+…………….…66,5 ) = 55,45 11
ISSN : 1858-3709
Varian dari ke-I menggunakan persamaan (.2 ) diperoleh
S i2 =
1 ∑ (Y1i − Y i )2 n −1
diperoleh :
1 {(10,5 − 11,09} + (10,5 − 11,09) 2 + ................... + 10 (12,5 − 11,09) } = 0,45 2
S 02, 25 =
S
2 0 , 75
1 = 10
S12 =
(16,5 − 23,45) 2 + (17 − 23,45) 2 + .... + = 58,10 (42 − 23,45) 2
1 10
2 2 ( 21,5 − 32,91) + (30 − 32,91) + ..... + 2 ( 43 − 32,91) = 33,19
(35 − 42,91) 2 + (40 − 42,91) 2 + ....... + 1 S12, 25 = (44 − 42,91) 2 10 = 14,64 1 S12,5 = 10
(47 − 55,45) 2 + (47 − 55,45) 2 + ..... + (66,5 − 55,45) 2 = 61,22
Dari hasil perhitungan diatas dapat ditabelkan
Tabel 2 No
Radius Pemutus Geram ( mm )
Jumlah
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,50
1
10,5
15
17
32,5
35
47
2
10,5
16
19,5
27,5
40
47
3
11
18,5
23
33
43
50
4
11,5
17
20
21,5
45,5
54
5
11
18
20
36
47
54
6
11,5
19
27,5
32
40
50
29
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005 Panjang Geram ( mm )
Jurnal Ilmiah
ISSN : 1858-3709
7
10,5
15, 5
16,5
21,5
44
8
10,5
16
19,5
28
40
66
9
10,5
16
20
35
45,5
58,5
10
12
21,5
35
38
44
50
11
12,5
20,5
40
43
48
66,5
122
193
258
356,
472
610
2011,5
42,9
55,4
183,35
14,6
61,2
172,2
Jumlah
67
5 Rata-rata
11,0
17,54
9 Varians
0,49
4,57
23,4
32,4
5
1
58,1
(S2)
-
33,1 9
Rata-rata berdasarkan pengamatan seluruh
JKP
( Y ). Dengan menggunakan
sampel
k
∑ j =1
maka ( Y ) =
11
(11,09 − 30,48) 2 + (17,54 − 30,48) 2 + (23,45 − 30,48) 2 + (33,91 − 30,48) 2
persamaan (3)
1 n Y= n∑ i =1
=
1 k Yij = ∑ ni Yi n i =1
+(42,91-30,48)2+(55,45 – 30,48)2
}
2011,5 = 30,48 66
=
15144,22
- Jumlah kuadrat galat ( JKG ) dalam populasi -
menggunakan persamaan (4) k
JKG =
∑ i =1
ni − 1) S i2 =
∑ (Y
1i
− Y )2
Kwadrat tengah perlakuan ( KTP) =
KTP =
15144,22 = 3028,84 6 −1
maka diperoleh : JKG = 10 ( 172,21 ) = -
1722,1
-
Jumlah kuadrat perlakuan ( JKP ) antara
Kuadrat tengah galat ( KTG) =
KTG =
populasi dengan menggunakan persamaan F hitung =
( .5 ) k
JKP=
∑ i =1
ni (
Y -Y ) I
JKP k −1
JKG n −1
1722,21 = 28,7 66 − 6
3028,84 KTP = = 105,53 28,7 KTG
Ftabel dengan resiko kesalahan ( α) = 5 %, maka
2
Ftabel = 2,37
Maka diperoleh :
Hasil perhitungan diatas dapat dibuat tabel analisa varian satu arah sebagai berikut :
Tabel 3. Analisa Varian Satu arah Untuk data panjang geram hasil pembubutan Sumber
Derajat
Jumlah
Kuadrat
Fhitung
Ftabel
Varian Perlakuan Galat Total
Bebas 6-1=5 66-6 65
Kuadrat 15143,97 1722,1 16866,07
Tengah 3028,78 18,7
105,53
2,37
30
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
Kedudukan kurva dapat digambarkan sebagai
∑X
ISSN : 1858-3709
2 j
= 0,25 2 +0,5 2+0,75 2 + 1 2 + 1,25 2
berikut : +1,5 2 + = 5,69
∑∑ X
j
Yij = 0,25 ( 122) + 0,5 ( 193 ) + 0,75 (258)+1(356,5) + 1,25 ( 472 ) + 1,5 (610) = 2128
n = 66
r = 11
maka diperoleh persamaan normal : 2,37
105,53
2011,5 = 66bo + 57,75 b1 2128 = 57,75 bo + 62,59 b1
Karena F hitung > Ftabel atau 105,53 > 2,37
Setelah diselesaikan b0
maka Ho ditolak berarti panjang geram yang
34,99
dihasilkan pada proses pembubutan dengan
Sehingga regresinya mempunyai persamaan :
menggunakan radius pemutus geram yang
Yx = - 0,14 + 34,99 Xj
berbeda panjangnya tidak sama dengan
Setelah Xj disubstitusiakn kedalam persamaan
resiko kesalahan 5 %, sehingga besarnya
maka diperoleh rata-rata ramalan Yx seperti
radius pemutus geram akan mempengaruhi
tabel 4
=
- 0,14 dan b1 =
panjang geram (chip)
2. Analisa Regresi Untuk melihat bentuk hubungan yang mungkin ada maka dibuat diagram pencar agar
Tabel 4. Penyimpangan ramalan berdasarkan
dapat memperkirakan apakah hubungan linear
regresi liner
atau non linear. Model linear untuk sampel, yang merupakan taksiran paripada model linear untuk populasi adalah : Yx = b0 + b1X1 Harga b0 dan b1 dihitung dari persamaan normal sebagai berikut :
∑∑ Y
ij
∑X bo n ∑ X + b1r ∑ X
= bon + b1r
∑∑ X Y
i ij
=
j
j
ij
j
5,25
Yx
0,25 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5
8,61 17,35 26,10 34,85 43,60 52,34
Y
j
11,09 17,54 23,45 32,41 42,91 55,45
Y
j
- Yx
2,48 0,19 -2,65 -2,44 -0,69 +3,11
3. Analisa varian dari Regresi 2
j
Dari tabel hasil perhitungan dapat dihitung :
∑∑ Y ∑X
Xj
= 2011,5
Dengan menggunakan ANAVA untuk melihat penyimpangan cukup wajar atau tidak untuk digunakan rumus sebagai berikut :
= 0,25 + 0,5+ 0,75+ 1 + 1,25 + 1,5 = JK (Regresi liner ) =
2 rb 1
2 ( X j ) ∑ 2 ∑ X j − k
Maka
31
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
JK (Regresi liner ) = 11(34,99)2
(5,25)2 5 , 69 − 6
ISSN : 1858-3709
proses
pembubutan
dengan
putaran
(n),
pemakaman (feeding), kedalaman pemakaman (depth of cut)
= 14814,03
konstan ternyata diperoleh F
hitung > Ftabel atau 105,53 > 2,37 maka H 0
JK ( penyimpangan ) = JKP – JK ( regresi liner )
ditolak yang berarti bahwa rata-rata panjang geram
= 15144,22 - 14814,03
yang
dihasilkan
pada
proses
pembubutan menggunakan pahat bubut yang
= 330,20
dilengkapi radius pemutus geram yang berbeda
Dengan harga-harga diatas maka diperoleh ANOVA seperti pada tabel .5
panjangnya
tidak
sama
dengan
resiko
kesalahan 5 % sehingga besarnya radius
Tabel .5. ANOVA untuk regresi liner
pemutus akan mempengaruhi panjang geram.
Sumber Varian
Derajat
Jumlah
JKP JK(Regresi
Bebas 5 1
kuadrat 15144,22 14824,03
RJK
14814
pemutus geram maka panjang geram yang
linier) JK(Penyimpa-
4
330,20
82,55
dihasilkan dari proses pembubutan semakin
ngan ) JKG Jumlah
60 65
1722,10 16866,32
28,7
Dari
analisa
regresi
diperoleh
pengujian
bahwa
semakin
besar
hasil radius
panjang. Terjadi hubungan ini dapat dilihat pada grafik
Harga F untuk regresi liner =
14814,03 28,7
=
pengaruh
radius
pemutus
geram
terhadap panjang geram dimana mempunyai persamaan Yx = - 0,14 + 34,99 Xj
516,2 Dan harga F untuk penyimpangan =
88,55 = 28,7
Dengan : Yx = Panjang geram ( mm )
2,88
Xj = Radius pemutus geram ( mm ) Dari harga diatas nampak efek liner
sangat
berarti,
sedangkan
penyimpangan
regresi liner sama sekali tidak berarti, sehingga dari hasil uji statistik diatas dapat dinyatakan bahwa besarnya radius pemutus geram akan mempengaruhi panjang geram.
Persaman tersebut diatas cukup layak, hal ini sudah dilakukan pengujian anova untuk regresi liner dimana harga F untuk regresi liner =516,2
sedangkan
harga
F
untuk
penyimpangan = 2,88. Dari harga F diatas nampak bahwa harga efek liner sangat berarti
4.3. Pembahasan Pada
sedangkan penyimpangan sama sekali tidak
pembahasan
ini,
untuk
menjelaskan secara terinci dari panjang geram bukan
hal yang mudah, karena panjangnya
geram hasil pembubutan dipengaruhi banyak
berarti, sedangkan persaman diatas cukup layak seperti pada gambar grafik pengaruh radius
pemutus
geram
terhadap
panjang
geram.
faktor salah satunya tujuan dari penelitian ini adalah radius pemutus geram.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
Dengan melalui uji anova maka dapat ddiketahui
rata-rata
panjang
geram
V.1. Kesimpulan
pada
32
Jurnal Ilmiah
Poli Rekayasa Volume1, Nomor 1, Oktober 2005
Dari hasil penelitian tentang pengaruh
ISSN : 1858-3709 DAFTAR PUSTAKA
perubahan radius pemutus geram terhadap panjang geram pada proses pembubutan dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut : 1. Dengan
dilakukan
perubahan
radius
pemutus geram akan mempengaruhi ratarata
panjang
geram
pada
proses
pembubutan dimana semakin besar radius pemutus geram akan semakin panjang geram yang dihasilkan.
Boothroyd,Geoffery. 1981. Fundamental of Metal Machining and Machine Tool.Cetakan ke 8, Washington Mc Groww Hill Book Company. Hifni, M. 1991. Analisis Varian dan penerapannya . Malang, Fakultas Teknik Universitas Brawijaya. Oswal, J. William. 1990. Teknology of Machine Tool . Edisi keempat New York, Mc Graw–Hill Publishing Company.
2. Pada proses pembubutan dengan bahan baja S 45 C dengan menggunakan pahat HSS yang dilengkapi : - Radius 0,25 (mm) panjang geram yang
Ostwal, Philip F. Begeman, Myron L. Amstead, BH .Teknologi Mekanik. Jilid 2 Edisi ketujuh. Terjemahan Bambang Priambodo , Jakarta .
dihasilkan rata-rata 11,09 (mm) - Radius 0,5 (mm) panjang geram yang dihasilkan rata-rata 17,54 (mm) - Radius 0,75 (mm) panjang geram yang dihasilkan rata-rata 23,45 (mm) - Radius 1,0 (mm) panjang geram yang dihasilkan rata-rata 32,41 (mm) - Radius 1,25 (mm) panjang geram yang dihasilkan rata-rata ( mm ) 42,91 (mm) - Radius 1,5 (mm) Panjang geram yang dihasilkan rata-rata 55,45 (mm) 3.
Dengan menggunakan radius pemutus geram maka terlilitnya geram pada material / benda
kerja dapat
dihindari
sehinggga
proses pembubutan lebih lancar.
5.2. Saran – saran Setelah melihat hasil yang dicapai dalam penelitian ini saran penulis untuk pembaca yang berminat : 1.
Dapat
menindak
lanjuti
penelitian
dengan Variabel yang berbeda 2.
Mengadakan
penelitian
pengaruh
radius pemutus geram terhadap gaya potong .
33
