PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING

Skripsi Sebagai Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

LISYANI NAFARI SUSANA I 0307052

JURUSAN TEKNIK INDUSTRI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit to user 2011


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ............................................................................................i LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................ii LEMBAR VALIDASI .........................................................................................iii SURAT PERNYATAAN ORISINALITAS ......................................................iv SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH .............................v KATA PENGANTAR.. .......................................................................................vi ABSTRAK ............................................................................................................viii ABSTRACT .........................................................................................................ix DAFTAR ISI ........................................................................................................x DAFTAR TABEL ................................................................................................xiii DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................xiv DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................xviii

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

LATAR BELAKANG MASALAH ........................................................I-1

1.2

PERUMUSAN MASALAH ...................................................................I-3

1.3

TUJUAN PENELITIAN .........................................................................I-4

1.4

MANFAAT PENELITIAN .....................................................................I-4

1.5

BATASAN MASALAH .........................................................................I-4

1.6

ASUMSI ..................................................................................................I-4

1.7

SISTEMATIKA PENULISAN ...............................................................I-5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

PROSES PEMESINAN ..........................................................................II-1

2.2

PROSES MILLING .................................................................................II-3 2.2.1 Macam –Macam Proses Milling ....................................................II-4 2.2.2 Mesin Milling CNC .......................................................................II-6 2.2.3 Bagian Utama Mesin Milling CNC ...............................................II-7 2.2.4 Parameter Pemotongan ..................................................................II-9

2.3

MODEL OPTIMISASI ...........................................................................II-11 commit to user

x


digilib.uns.ac.id

2.3.1 Model Optimisasi Penentuan Parameter Pemotongan ...................II-12 2.3.2 Kendala Model ...............................................................................II-13 2.4

METODE OPTIMISASI MULTIOBJEKTIF .........................................II-16 2.4.1 Function Transformation ...............................................................II-16 2.4.2 Metode Pembobotan Fungsi Tujuan ..............................................II-18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH....................................................III-1 1. Studi Pustaka ......................................................................................III-2 2. Perumusan Masalah ............................................................................III-2 3. Penentuan Tujuan dan Manfaat Penelitian .........................................III-2 3.2 TAHAP PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI ..........................III-3 1. Model Optimisasi Pada Proses Milling ..............................................III-3 2. Model Function Transformation ........................................................III-4 3.3 TAHAP ANALISIS MODEL .................................................................III-4 3.4 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN.................................................III-5 BAB IV PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI 4.1 MODEL OPTIMISASI PADA PROSES MILLING ...............................IV-1 4.1.1 Penentuan Fungsi Tujuan...............................................................IV-2 4.1.2 Penentuan Batasan .........................................................................IV-3 4.1.3 Objek Kajian Optimisasi pada Pengembangan Model ..................IV-7 4.1.4 Penetapan Parameter Pemotongan pada Mesin CNC Milling .......IV-8 4.1.5 Maksimum Waktu Pemesinan .......................................................IV-10 4.1.6 Minimasi Waktu Pemesinan ..........................................................IV-11 4.1.7 Maksimasi Kekasaran Permukaan .................................................IV-12 4.1.8 Minimasi Kekasaran Permukaan ...................................................IV-13 4.2 MODEL FUNCTION TRANSFORMATION ..........................................IV-14 4.3 PEMBOBOTAN FUNGSI TUJUAN .....................................................IV-15 BAB V ANALISIS 5.1 ANALISIS WAKTU PEMESINAN .......................................................V-1 5.2 ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN ...........................................V-2 5.3 ANALISIS PARAMETER PEMOTONGAN YANG OPTIMAL .........V-3 5.4 ANALISIS PEMBOBOTAN FUNGSI ..................................V-4 commit toTUJUAN user

xi


digilib.uns.ac.id

5.5 ANALISIS SENSITIVITAS PADA PROSES PEMOTONGAN DENGAN MESIN CNC ...........................................................................................V-5 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 KESIMPULAN .......................................................................................VI-1 6.2 SARAN ...................................................................................................VI-2 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

commit to user

xii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR TABEL BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Tabel 2.1 Klasifikasi Proses Pemesinan Berdasarkan Permukaan yang Dihasilkan ..................................................................................... II-2 BAB IV PENGEMBANGAN MODEL Tabel 4.1 Parameter Pemesinan ................................................................... IV-8 Tabel 4.2 Nilai Maksimum dan Minimum Setiap Fungsi Tujuan ................ IV-14 Tabel 4.3 Hasil Optimisasi dengan Pembobotan Fungsi Tujuan ................. IV-16 BAB V

ANALISIS

Tabel 5.1 Hasil Optimisasi Perubahan Diameter Pahat................................ V-6 Tabel 5.2 Hasil Optimasi Perubahan Maksimum Daya Mesin .................... V-7 Tabel 5.3 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Gaya Pemotongan ........ V-8

commit to user

xiii


digilib.uns.ac.id

DAFTAR GAMBAR BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Gambar 2.1

Proses Up dan Down Milling ................................................ II-3

Gambar 2.2

Periperal Milling .................................................................. II-4

Gambar 2.3

Macam-Macam Operasi Periperal Milling .......................... II-5

Gambar 2.4

Alat Potong pada Periperal Milling ..................................... II-5

Gambar 2.5

Milling Simetri dan Tidak Simetri ........................................ II-6

Gambar 2.6

Mesin Milling CNC .............................................................. II-7

Gambar 2.7

Geometri pada Operasi Milling Bidang Permukaan ............. II-11

Gambar 2.8 Geometri Gaya Pemotongan ................................................. II-14 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Gambar 3.1 BAB V

Metodologi Penelitian........................................................... III-1

ANALISIS

Gambar 5.1

Grafik Waktu Pemesinan ...................................................... V-1

Gambar 5.2

Grafik Kekasaran Permukaan ............................................... V-2

Gambar 5.3

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Feed per Tooth .................................................................................... V-4

Gambar 5.4

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Waktu Pemesinan ............................................................................ V-4

Gambar 5.5

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Kekasaran Permukaan ........................................................................... V-5

commit to user

xiv


digilib.uns.ac.id

DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1

Input Model pada Lingo 9.0

Lampiran 2

Hasil Optimisasi Menggunakan Lingo 9.0

commit to user

xv


digilib.uns.ac.id

ABSTRAK Lisyani Nafari Susana, NIM: I 0307052, PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING. Skripsi, Surakarta: Jurusan Teknik Industri Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret, Oktober 2011.

Pada pembuatan produk-produk manufaktur seperti cetakan, salah satu karakteristik kualitas yang diperhatikan adalah kekasaran permukaan produk karena permukaan cetakan tersebut akan menjadi permukaan produk akhir yang diproduksi. Apabila perusahaan manufaktur menginginkan produk akhir yang mempunyai permukaan yang halus, maka cetakan yang digunakan harus mempunyai kekasaran permukaan yang minimum. Kekasaran permukaan yang minimum dapat diperoleh dengan melakukan pemesinan menggunakan nilai feed per tooth yang kecil. Semakin rendah nilai feed per tooth maka kekasaran permukaan yang dihasilkan semakin halus, begitu pula sebaliknya. Namun disisi lain, apabila nilai feed per tooth kecil maka proses pemesinan produk tersebut membutuhkan waktu yang lama sehingga dapat menurunkan tingkat produktivitas dan menyebabkan terjadinya pemborosan fasilitas yaitu penggunaan mesin milling CNC yang tidak efektif. Untuk memperoleh kualitias produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi, perusahaan harus meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Tujuan pada penelitian ini yaitu untuk mengembangkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk menentukan parameter pemotongan dalam pemotongan single-pass yang optimal untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Dua fungsi tujuan pada penelitian ini mempunyai satuan yang berbeda yaitu satuan waktu dan kekasaran permukaan. Salah satu cara untuk menyelesaikan persamaan ini yaitu menggunakan metode function transformation. Model optimisasi diilustrasikan dengan contoh kasus. Hasil analisis menunjukkan bahwa model optimisasi yang dikembangkan dapat menyeimbangkan dua fungsi tujuan yang berbeda. Pada penelitian ini diperoleh parameter pemotongan yang optimal yaitu feed per tooth sebesar 0,86 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit.

Kata Kunci : optimasi multiobjektif, kekasaran permukaan, waktu pemesinan, function transformation, milling CNC. xviii + 55 halaman; 14 gambar; 7 tabel; 2 lampiran Daftar Pustaka : 15 (1994-2010)

commit to user


digilib.uns.ac.id

ABSTRACT Lisyani Nafari Susana, NIM: I 0307052, A MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION MODEL TO DETERMINE OPTIMAL CUTTING PARAMETERS IN SINGLE-PASS CUTTING OF END MILLING. Thesis, Surakarta: Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Oktober 2011.

In manufactured products such as mold, one of the important quality characteristic is the surface roughness since it will be comes the surface of the final products. If manufacture companies wants their final products have a smooth surface, then the mold must have a minimum surface roughness. Which it can be obtained using a lower feed per tooth. Lower feed per tooth leads to a long machining time. That will decrease productivity and ineffective use of milling CNC machine. Due to the quality characteristic and productivity, a company must minimizing the surface roughness and machining time. To overcome the problem, we used a multiobjective model. The aim of this research is to develop a multi-objective optimization model which can be used to determine optimal cutting parameters in single-pass to minimize surface roughness and machining time. Both objective functions have different units. So, function transformation is used. To show the implementation of the model, we provide a numerical example. The results show that the model can be used to balance both objective functions and obtained the optimal feed per tooth of 0,86 mm/tooth and cutting speed of 94,2 m/minute. Keywords : multi-objective optimization, surface roughness, machining time, function transformation, milling CNC. xviii + 55 pages; 14 picture; 7 tables; 2 appendix References : 15 (1994-2010)

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, asumsi penelitian dan sistematika penulisan. Keseluruhan penjelasan dalam bab ini diharapkan dapat memberikan gambaran umum tentang penelitian ini dan perlunya penelitian ini dilakukan. Uraian lebih lengkap akan dijelaskan dalam sub bab berikut. 1.1 LATAR BELAKANG Teknologi CNC (Computer Numerical Control) merupakan salah satu sistem pengendali

yang

banyak

digunakan

untuk

mengendalikan

atau

mengatur

pengoperasian mesin perkakas dengan sistem komputerisasi. Mesin CNC merupakan mesin yang menggunakan teknologi CNC untuk melakukan proses pemesinannya. Mesin CNC digunakan untuk beberapa proses pemesinan. Salah satu proses pemesinan yang dapat dilakukan dengan mesin CNC yaitu proses milling. Proses milling digunakan dalam berbagai industri manufaktur termasuk pada sektor penerbangan dan automotif (Lou dkk.,1999). Proses milling merupakan proses pemesinan yang dilakukan dengan alat potong yang berputar dimana disekeliling alat potong tersebut terdapat beberapa mata pahat. Proses pemesinan pada milling dapat diklasifikasikan menjadi 2 yaitu face milling dan peripheral milling (Gupta dkk., 2009). Pada penelitian ini, proses pemesinan difokuskan pada proses face milling. Face milling merupakan proses milling dimana alat potong dipasang pada poros yang tegak lurus terhadap benda kerja (Gupta dkk., 2009). Pada proses pemotongan pada milling terdapat dua gerakan pemakanan yaitu single-pass dan multi-pass. Penelitian ini hanya membatasi pada gerakan pemotongan single-pass yaitu pemotongan benda kerja dengan melakukan satu kali gerakan pemakanan. Proses milling merupakan salah satu proses yang digunakan dalam membuat produk-produk manufaktur seperti cetakan, part-part mesin dan lain-lain. Pada pembuatan produk-produk manufaktur sebagai contoh cetakan, kualitas permukaan

commit to user I-1


digilib.uns.ac.id

produk sangat diperhatikan karena permukaan cetakan tersebut akan menjadi permukaan produk akhir yang diproduksi menggunakan cetakan tersebut. Apabila perusahaan menginginkan produk akhir yang mempunyai permukaan halus, maka cetakan yang digunakan juga cetakan yang mempunyai permukaan yang halus. Apabila permukaan produk yang dihasilkan mempunyai kualitas permukaan bagus maka secara signifikan akan meningkatkan fatigue strength, tahan korosi, dan lainlain (Rashid dkk., 2009). Kualitas permukaan suatu produk dapat dilihat dari kekasaran permukaannya, semakin kecil kekasaran permukaan suatu benda maka kualitas permukaannya semakin baik. Kekasaran permukaan suatu produk dipengaruhi oleh faktor terkendali dan faktor tidak terkendali. Faktor terkendali yang mempengaruhi kekasaran permukaan suatu produk yaitu parameter permotongan seperti feed rate atau feed per tooth, spindle speed atau cutting speed dan depth of cut sedangkan faktor tidak terkontrol antara lain geometri pahat dan material baik pahat maupun benda kerja (Lou dkk., 1999). Salah satu cara untuk menimimumkan kekasaran permukaan adalah melakukan proses pemesinan dengan menggunakan nilai feed per tooth yang kecil. Semakin rendah nilai feed per tooth maka kekasaran permukaan semakin baik, begitu pula sebaliknya apabila feed per tooth bernilai tinggi maka permukaan produk semakin kasar. Apabila nilai feed per tooth rendah maka pemesinan produk tersebut membutuhkan waktu yang lama sehingga dapat menurunkan tingkat produktifitas dan menyebabkan terjadinya pemborosan fasilitas yaitu penggunaan mesin CNC yang tidak efektif. Oleh karena itu perlu dilakukan pemilihan parameter pemotongan yang tepat agar mendapat kualitas permukaan produk yang baik dan waktu pemesinan yang efektif. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk memperoleh parameter yang optimal dalam proses milling. Bouzakis dkk (2008) mengembangkan multi-obejctive optimization untuk memperoleh parameter pemotongan yaitu feed rate dan cutting speed dengan menggunakan algoritma genetika. Fungsi tujuan yang digunakan pada penelitian tersebut adalah minimasi waktu dan minimasi biaya pemesinan. Rashid

commit to user I-2


digilib.uns.ac.id

dkk (2009) mengembangkan model untuk memprediksi kekasaran permukaan dalam milling CNC dengan menggunakan mathematic modeling. Ahmad dkk (2005) mengembangkan

model

untuk

meminimumkan

waktu

pemesinan

dengan

menggunakan self-organizing adaptive penalty berdasarkan Algoritma Genetika untuk memperoleh feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Pada penelitian ini dikembangkan model optimisasi untuk meminimalkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan dengan menentukan parameter pemotongan yang optimal. Ahmad dkk (2005) mengoptimalkan parameter pemotongan yaitu cutting speed dan feed per tooth untuk memperoleh waktu pemesinan yang minimum. Sedangkan Sahil dkk (2010) melakukan penelitian tentang kekasaran permukaan dan memperoleh hasil bahwa kekasaran permukaan dipengaruhi paling besar oleh feed per tooth dengan signal to noise ratio terhadap kekasaran permukaan sebesar 5,023, kemudian diikuti oleh cutting speed dengan signal to noise ratio terhadap kekasaran permukaan sebesar 4,720 dan yang terakhir adalah depth of cut dengan signal to noise ratio terhadap kekasaran permukaan sebesar 2,141. Pada penelitian ini parameter pemotongan yang dioptimalkan adalah cutting speed dan feed per tooth. Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. Model optimisasi yang mempunyai lebih dari satu fungsi tujuan termasuk model optimisasi multi-objective. Beberapa metode untuk menyelesaikan permasalahan multi-objective yaitu pareto optimality, necessary and sufficient conditions, efficiency and dominance, compromise solution, dan function transformation (Marler dkk., 2004). Fungsi tujuan pada penelitian ini mempunyai besaran satuan yang berbeda yaitu satuan waktu dan satuan kekasaran permukaan maka metode function transformation dipilih untuk menyelesaikan permasalahan ini. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Pada

penelitian

ini,

permasalahan

yang

dibahas

adalah

bagaimana

mengembangkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal dalam proses pemotongan singe-

commit to user I-3


digilib.uns.ac.id

pass pada end milling untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dalam penelitian ini yaitu: 1.

Menghasilkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaann.

2.

Menentukan parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal.

1.4 MANFAAT PENELITIAN Manfaat dalam penelitian ini adalah memberikan metode alternatif dalam menentukan parameter pemotongan yang optimal pada proses pemotongan singlepass dengan mesin milling CNC untuk menghasilkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yang minimum. 1.5 BATASAN MASALAH Batasan masalah pada penelitian ini, sebagai berikut: 1.

Operasi milling CNC yang diteliti adalah operasi face milling.

2.

Parameter pemotongan yang dioptimalkan yaitu kecepatan potong (cutting speed) dan feed per tooth.

3.

Pada penelitian ini yang diteliti pada proses pemotongan single-pass dengan end milling yaitu proses pemesinan benda kerja yang berlangsung satu tahap atau satu kali pemakanan.

1.6 ASUMSI PENELITIAN Asumsi

penelitian

diperlukan

untuk

menyederhanakan

kompleksitas

permasalahan yang diteliti. Asumsi-asumsi yang digunakan, sebagai berikut: 1.

Cairan pendingin (cutting fluid/cooling) mengalir secara penuh dan konstan sehingga kondisi kecepatan potong optimum diperoleh.

2.

Efisiensi alat potong adalah 100 % dan efisiensi mesin adalah 95 %.

commit to user I-4


digilib.uns.ac.id

1.7 SISTEMATIKA PENELITIAN Sistematika penulisan merupakan gambaran umum mengenai tata cara penyusunan laporan penelitian dan isi pokok dari laporan penelitian ini. Penjelasan mengenai sistematika penulisan, sebagai berikut: BAB I

PENDAHULUAN Bab ini menguraikan berbagai hal mengenai latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, asumsi-asumsi dan sistematika penulisan. Uraian bab ini dimaksudkan untuk menjelaskan latar belakang penelitian yang sesuai dengan tujuan dengan batasan dan asumsi yang digunakan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Bab ini menguraikan tentang telaah literatur, referensi atau jurnal yang mendukung penelitian serta hasil-hasil dari penelitian yang ada sebelumnya. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Bab ini membahas mengenai langkah-langkah pemecahan masalah pada penelitian yang dilakukan. Tahap-tahap penelitian dimulai dari tahap identifikasi masalah, tahap pengembangan model dan aplikasi, tahap analisis hingga tahap penarikan kesimpulan dan saran, semuanya diuraikan secara rinci pada bab ini. BAB IV PENGEMBANGAN MODEL Bab ini membahas secara rinci mengenai pengembangan model yang sudah ada, aplikasi model yang dikembangkan dan penentuan parameter yang optimal. BAB V ANALISIS DAN INTERPRESTASI HASIL Bab ini membahas mengenai analisis dari output optimisasi proses pemesinan yang optimal.

commit to user I-5


digilib.uns.ac.id

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini menguraikan target pencapaian dari tujuan penelitian dan simpulan yang

diperoleh

dari

pembahasan

bab-bab

sebelumnya.

Bab

ini

menguraikan saran dan masukan bagi kelanjutan penelitian yang dilakukan.

commit to user I-6


digilib.uns.ac.id

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pada bagian ini akan diuraikan teori-teori yang digunakan dalam pencapaian tujuan penelitian. Teori-teori yang digunakan dalam penelitian ini meliputi konsep pemesinan, milling, dan teori optimisasi. 2.1 PROSES PEMESINAN Pemesinan adalah proses pembentukan suatu bagian atau part dengan cara memotong material. Pemesinan dilakukan menggunakan sebuah alat potong yang mana alat potong tersebut harus lebih keras daripada material yang diproses. Proses pemesinan dilakukan dengan menekan alat potong pada material sehingga material terpotong sesuai dengan pola yang diinginkan. Peralatan yang digunakan untuk proses pemotongan disebut machine tool. Hampir semua produk casting dan produk yang dibentuk dengan proses deformasi memerlukan beberapa proses pemesinan untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan atau karakteristik permukaan yang diinginkan (Creese, 1999). Perbedaan proses pemesinan dengan proses pembentukan produk lainnya (casting dan proses deformasi). Pemesinan, material dikurangi dari benda kerja awal untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Material yang dibuang dalam proses pemesinan ini dalam bentuk geram, namun juga dapat berbentuk serbuk atau partikel. Alasan memilih pemesinan daripada casting atau proses deformasi untuk pembentukan produk disebabkan pemesinan, yaitu: 1.

Meningkatkan toleransi dimensi

2.

Meningkatkan kualitas permukaan akhir

3.

Membuat produk yang memiliki geometri yang komplek

4.

Mempunyai tingkat ekonomis yang rendah karena biaya pemesinan yang rendah dan sangat fleksibel.

5.

Memerlukan waktu set-up yang sedikit. Proses pemesinan diklasifikasikan berdasarkan tipe alat potong yang

digunakan,

tipe

permukaan

yang

dihasilkan

dan

kapabilitas

proses.

Pengklasifikasian berdasarkan tipe permukaan yang dihasilkan lebih penting commitmerupakan to user salah satu karakteristik yang karena permukaan hasil pemotongan

II-1


digilib.uns.ac.id

dipertimbangkan dalam proses manufaktur. Klasifikasi proses pemesinan berdasarkan tipe permukaan yang dihasilkan dapat dijelaskan pada Tabel 2.1. Tabel 2.1 Klasifikasi Proses Pemesinan Berdasarkan Permukaan yang Dihasilkan Tipe pe rmukaan

Diskripsi permukaan yang dihasilkan

prose s pemesinan yang digunakan

permukaan flat shaping, planing, milling, sawing, grinding shaping, planing, milling, sawing, grinding, turning

a. multiple

1

b. face permukaan cylindrical a. permukaan internal b. permukaan eksternal surface of revolution (cones, cams, spheres) permukaan yang tidak teratur

2 3 4

drilling turning turning. Milling milling, grinding, sawing

Sumber : Creese, 1999

Klasifikasi proses pemesinan berdasarkan alat potong yang digunakan tergantung dari jumlah mata pahat. Proses pemesinan berdasarkan alat potong yang digunakan, yaitu: 1.

Pemotongan single-point, proses pemesinan seperti turning, planning, shaping, dan boring.

2.

Pemotongan multiple-point a.

2 mata pahat, drilling

b.

n mata pahat, miling, sawing, reaming, broaching dan lain-lain.

c.

Jumlah mata pahat yang tak terhingga, grinding, polishing.

Klasifikasi proses pemesinan berdasarkan kapabilitas prosesnya merupakan klasifikasi yang banyak digunakan, tapi klasifikasi ini sulit untuk mengevaluasi operasi manakah yang paling bagus untuk proses yang spesifik. Klasifikasi berdasarkan proses dan kapabilitasnya, yaitu: 1.

Turning

2.

Drilling

3.

Shaping

4.

Milling commit to user

II-2


digilib.uns.ac.id

2.2 PROSES MILLING Milling merupakan proses pemesinan yang dilakukan dengan alat potong yang berputar dimana disekeliling alat potong tersebut terdapat beberapa mata pahat (Gupta, 2009). Proses milling dapat digunakan untuk membuat permukaan yang datar atau permukaan yang melengkung dan bentuk-bentuk rumit lainnya. Proses milling menghasilkan produk yang mempunyai akurasi yang tepat dan mempunyai permukaan akhir yang bagus. Secara umum ada dua macam proses milling yaitu proses up milling atau proses milling konvensional dan proses down milling. Di dalam proses up milling, arah rotasi alat potong dan arah gerak benda kerja saling berlawanan sedangkan pada proses down milling arah rotasi alat potong dan benda kerja searah. Proses up milling menghasilkan geram yang sedikit pada saat awal pemakanan dan menghasilkan geram yang tebal pada saat alat potong meninggalkan permukaan benda kerja sedangkan pada proses down milling yang terjadi adalah sebaliknya. Pada proses up milling, mata pahat berusaha sampai dasar benda kerja sedangkan pada proses down milling sebaliknya. Secara teknis, proses down milling merupakan proses superior tapi proses up milling merupakan proses yang paling umum digunakan. Proses down milling tidak dapat digunakan kecuali menggunakan mesin milling yang sudah dilengkapi dengan backlash eliminator.

Gambar 2.1 Proses up dan down milling Sumber: Gupta dkk., 2009

commit to user

II-3


digilib.uns.ac.id

2.2.1 Macam-Macam Proses Milling Proses milling dibagi menjadi dua yaitu peripheral milling dan face milling. Pada peripheral milling, mata pahat umumnya berada pada sekeliling alat potong dan permukaan yang digunakan untuk milling sejajar dengan sumbu potongnya. Sedangkan pada face milling, meskipun mata pahat berada pada permukaan seperti pada peripheral milling, permukaan yang dihasilkan sejajar dengan permukaan alat potong dan tegak lurus terhadap sumbu potongnya. 1.

Peripheral Milling Alat potong pada peripheral milling mempunyai pegangan pahat atau arbor

yang panjang. Defeksi pada arbor membatasi keakuratan bentuk dan dimensi pada proses ini. Alat potong peripheral milling digunakan pada mesin milling horizontal. Lubang dan lubang kunci yang terdapat pada pusat pahat digunakan untuk memasangkan pahat pada arbor pada mesin.

Gambar 2.2 Peripheral milling Sumber: Gupta dkk., 2009

Peripheral milling dapat diadopsi untuk operasi pemesinan seperti slab milling, slot milling, side and face milling, form milling, straddle milling dan gang milling. Operasi pemesinan peripheral milling dapat dijelaskan pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4.

commit to user

II-4


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.3 Macam-macam operasi peripheral milling Sumber: Gupta dkk., 2009

Gambar 2.4 Alat Potong Pada Peripheral Milling Sumber : Gupta dkk (2009)

2.

Face Milling Face milling digunakan pada operasi milling yang tingkat pengurangan

material. Pada face milling, posisi alat potong terhadap benda kerja haruslah signifikan. Ada tiga posisi yang mungkin terjadi yaitu alat potong tepat pada tengah benda kerja, alat potong tidak pada tengah benda kerja tapi sedikit geser kearah keluar benda kerja atau masuk kearah benda kerja. Ketiga posisi ini dijelaskan pada Gambar 2.5.

commit to user

II-5


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.5 Milling simetri dan tidak simetri Sumber: Gupta dkk., 2009

2.2.2 Mesin Milling CNC Mesin CNC adalah mesin yang dioperasikan dengan menggunakan perintah-perintah yang diprogram secara abstrak dan disimpan di suatu media penyimpanan. Salah satu jenis mesin CNC adalah mesin milling CNC. Mesin milling CNC adalah mesin milling dengan pergerakan meja mesin (sumbu X dan Y) serta spindel (rumah cutter) dikendalikan oleh suatu program. Program tersebut berisi langkah-langkah perintah yang dijalankan oleh mesin CNC. Program tersebut dibuat langsung pada mesin CNC (huruf per huruf, angka per angka), yang hasil programnya disebut dengan program NC, atau dibuat menggunakan PC plus software khusus untuk membuat program NC. Program seperti ini disebut dengan CAM. Kelemahan pembuatan program NC dengan cara manual pada mesin CNC adalah waktu yang diperlukan lama, akurasi tidak terjamin, mesin tidak dapat digunakan pada saat pembuatan program NC berlangsung.

commit to user

II-6


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.6 Mesin milling CNC Sumber: www.emco.co.uk

2.2.3 Bagian Utama Mesin Milling CNC Bagian utama pada mesin milling CNC digambarkan, sebagai berikut: 1.

Meja (bed) mesin. Mesin milling CNC bisa bergerak dalam 2 sumbu secara bersamaan yaitu

sumbu X dan sumbu Y. Setiap sumbunya dilengkapi dengan motor penggerak, ball screw plus bearing dan guide way slider untuk akurasi pergerakannya. Pelumasannya, beberapa mesin menggunakan minyak oli dengan jenis dan merk tertentu dan beberapa mesin menggunakan grease. Pelumasan ini sangat penting untuk menjaga kehalusan pergerakan meja, dan menghindari kerusakan ball screw, bearing atau guide way slider. Pemberian pelumas wajib dilakukan kecuali mesin tidak digunakan. Meja ini dapat digerakkan secara manual dengan menggunakan handle eretan. 2.

Spindle mesin.

Spindle mesin merupakan bagian dari mesin yang menjadi rumah cutter. Spindle inilah yang mengatur putaran dan pergerakan cutter pada sumbu Z. Spindle inipun digerakkan oleh motor yang dilengkapi oleh transmisi berupa belting atau kopling. Seperti halnya meja mesin, spindle ini juga dapat digerakkan oleh handle eretan yang sama. Pelumasan untuk spindle ini ditangani oleh pembuat mesin. Spindle inilah yang memegang arbor cutter dengan batuan udara bertekanan.

commit to user

II-7


3.

digilib.uns.ac.id

Motor servo Penggerak piranti eretan-eretan diisyaratkan motor-motor yang cepat dan

sempurna. Motor yang cocok adalah motor arus searah yang khusus dikembangkan, berupa motor servo. Motor servo dilengkapi dengan generator tacho untuk pengukuran jumlah putaran, pemeriksa posisi dan sebuah rem yang ditempatkan. Motor servo diperlukan untuk menggerakan eretan, motor servo dapat bereaksi cepat dan tanpa kejutan, arah putarannya dapat berubah dengan cepat, dan dapat dalam waktu yang singkat sekali pada kecepatan tertentu hingga keadaan berhenti. Berarti motor itu satu kali menggerakan (sebagai motor) dan lain kali itu mengerem (sebagai generator). Motor servo memenuhi syarat, yaitu: a. Sebuah sistem servo dapat mempercepat dan memperlambat dalam dua arah, sehingga dapat mencapai jumlah putaran maksimal. b. Sebuah sistem servo mempunyai sebuah kopel yang besar untuk keseluruhan daerah pengatur. c. Sebuah sistem servo mempunyai karakteristik putaran kopel rata. d. Kecepatannya dapat diatur secara sempurna misal dari 0,5 mm/s sampai 30 m/s. e. Sistemnya mempunyai kepastian bekerja yang sangat tinggi dan tidak banyak persyaratan pemeliharaan. f. Suatu perbandingan yang baik usaha atau berat dan kopel atau berat. 4.

Magasin tool. Satu program NC biasanya menggunakan lebih dari satu tool/cutter dalam

satu operasi pemesinan. Pertukaran cutter yang satu dengan yang lainnya dilakukan secara otomatis melalui perintah yang tertera pada program. Oleh karena itu ada tempat khusus untuk menyimpan tool-tool yang digunakan selama proses pemesinan. Magasin tool adalah tempat peletakkan tool/cutter standby yang digunakan dalam satu operasi pemesinan. Magasin tersebut memiliki banyak slot untuk banyak tool, antara 8 sampai 24 slot tergantung jenis mesin CNC yang digunakan. commit to user

II-8


5.

digilib.uns.ac.id

Monitor. Pada bagian depan mesin terdapat monitor yang menampilkan data-data

mesin mulai dari setting parameter, posisi koordinat benda dan pesan error. 6.

Panel Kontrol Panel kontrol adalah kumpulan tombol-tombol panel yang terdapat pada

bagian depan mesin dan berfungsi untuk memberikan perintah-perintah khusus pada mesin, seperti memutar spindle, menggerakkan meja, mengubah setting parameter. Masing-masing tombol ini diketahui dan dipahami betul oleh seorang CNC Setter. 7.

Coolant house. Setiap mesin pasti dilengkapi dengan sistem pendinginan untuk cutter dan

benda kerja. Umum digunakan air coolant dan udara bertekanan, melalui selang yang dipasang pada blok spindle. 2.2.4 Parameter Pemotongan Pada proses milling, logam dibuang dari benda kerja awal dengan pahat single atau multiple point. Agar efsien dalam penggunaan mesin, maka penentuan parameter pemotongan ditetapkan terlebih dahulu sebelum benda kerja diproses (Ahmad dkk, 2005). Parameter pemotongan dalam milling, sebagai berikut: 1.

Diameter alat potong..

2.

Jumlah mata potong (flute).

3.

Jumlah pass. Proses milling terdapat dua macam gerakan pemakanan yaitu single-pass dan multipass. Single-pass merupakan proses milling yang melakukan satu kali gerakan pemakanan sedangkan multi-pass merupakan proses milling yang melakukan banyak gerakan pemakanan. Pada proses milling singlepass besarnya depth of cut yaitu setebal benda kerja yang ingin dikurangi (Chang dkk., 1998).

4.

Kedalaman pemotongan (depth of cut). Kedalaman pemotongan adalah rata–rata selisih dari tebal benda kerja sebelum di frais dengan tebal benda kerja setelah di frais. Kedalaman commit to user

II-9


digilib.uns.ac.id

pemotongan juga dapat dilihat dari lebar geram yang dihasilkan (Chang dkk., 1998). 5.

Spindle speed. Spindle speed adalah kecepatan putaran alat potong dalam proses milling yang dihasilkan oleh putaran spindel pada mesin yang merupakan frekuensi putaran diukur dalam RPM (revolutions per minute). N=

遈===䁀 뀈Ƽ

.......................................................................................... (2.1)

dengan;

N : Kecepatan putaran, rev/menit ν : Kecepatan potong, m/menit D : Diameter alat potong, mm π : Konstanta, seharga 3,14

6.

Feed per tooth dan feed rate Feed per tooth didefinisikan sebagai gerakan relatif lateral antara pahat dengan benda kerja selama proses pemesinan. Pada milling, feed per tooth didefinisikan sebagai pemakanan alat potong tiap perputaran mata pahat dengan satuan mm/tooth. Feed rate didefinisikan sebagai kecepatan pemakanan dengan satuan mm/menit (Chang dkk., 1998). f = fz .Zn. N .......................................................................................(2.2) dengan; f

: feed rate, mm/ menit

fz : feed per tooth, mm/tooth Zn : jumlah gigi pada alat pemotong N 7.

: putaran spindle mesin, rad/menit

Cutting speed. Cutting speed adalah kecepatan linear maksimum antara pahat dan benda kerja. Cutting speed dapat ditentukan sebagai fungsi dari diameter pahat dan spindle speed. Cutting speed disimbolkan dengan Vc dengan satuan mm/menit (Chang dkk., 1998).

commit to user

II-10


digilib.uns.ac.id

Gambar 2.7 Geometri pada operasi milling bidang permukaan Sumber: Tlusty, 2000

Pada Gambar 2.6, dapat dilihat geometri pada operasi milling. hr merupakan ketebalan geram yang dihasilkan dengan v adalah kecepatan pemotongan. Depth of cut disimbolkan dengan a yaitu ketebalan benda kerja yang akan dikurangi. 2.3 MODEL OPTIMISASI Permasalahan dapat disederhanakan menjadi permasalahan single-objektif dengan satu tujuan utama. Namun sering sulit untuk mendefinisikan semua aspek dalam satu tujuan. Agar dapat mendefiniskan semua aspek, multi-objektif merupakan salah satu pilihan yang tepat. Permasalahan multi-objektif adalah permasalahan yang mempunyai dua atautolebih commit user fungsi tujuan. Optimisasi multi-

II-11


digilib.uns.ac.id

objectif sudah digunakan selama dua dekade terakhir dan pengaplikasiannya di dunia nyata semakin meningkat. Pada optimisasi single-objective, ruang pencarian penyelesaian sudah didefinisikan dengan baik. Sedangkan pada optimisasi multi-objektif, terdapat beberapa fungsi tujuan yang saling bertentangan apabila dioptimalkan secara berurutan. Permasalahan multi-objektif tidak terdapat satu penyelesaian yang optimal namun beberapa penyelesaian yang punya kualitas yang sama. Ketika beberapa fungsi tujuan dioptimalkan dalam satu waktu maka ruang pencarian penyelesaian menjadi terpisah-pisah. Untuk mendapatkan penyelesaian yang optimal, akan terjadi trade-off diantara fungsi tujuan yang bertentangan tersebut (Abraham dkk., 2005). Optimisasi multiobjektif secara umum dapat ditulis dengan persamaan sebagai berikut : Maksimasi atau minimasi Z (x1, x2, ….xn) ...................................... (2.3) = [Z1(x1, x2, ….xn), Z2(x1, x2, ….xn),…. Zp(x1, x2, ….xn)] Batasan masalah

gi (x1, x2, ….xn) ≤ 0, dimana i = 1,2….. m xj ≥ 0, dimana j = 1,2 …..n

dengan; Z (x1, x2, ….xn) adalah fungsi tujuan multiobjektif dan Z1(x1,x2,….xn), Z2(x1, x2, ….xn),…. Zp(x1, x2, ….xn) adalah fungsi tujuan individual. 2.3.1 Model Optimisasi Penentuan Parameter Pemotongan Perusahaan manufaktur menginginkan kualitas produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi. Salah satu cara untuk mendapatkan kualitas produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi adalah meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan suatu produk. Model optimisasi untuk meminimumkan waktu pemesinan yang dijadikan acauan utama pada penelitian ini adalah penelitian yang dilakukan Ahmad dkk (2005). Ahmad dkk (2005) mengembangkan model optimisasi untuk meminimumkan waktu pemesinan dengan menentukan feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Kendalacommit to user kendala yang dipertimbangkan pada penelitian tersebut antara lain gaya II-12


digilib.uns.ac.id

pemotongan, daya mesin, kecepatan spindel dan kekasaran permukaan. Sedangkan pada penelitian ini, kekasaran permukaan dijadikan salah satu fungsi tujuan yang ingin diminimumkan. 1.

Waktu Pemesinan Waktu pemesinan adalah total waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan

sebuah benda kerja. Waktu pemesinan merupakan fungsi dari ukuran benda kerja, kedalaman pemakanan (depth if cut), feed per tooth dan cutting speed. Waktu pemesinan dapat dihitung dengan cara membagi panjang benda yang akan diproses dengan feed rate (Chang dkk., 1998). Waktu pemesinan dapat dirumuskan sebagai berikut (Ahmad dkk., 2005): Tm =

囐

............................................................................................. (2.4)

dengan;

2.

Tm

= waktu pemesinan (menit)

l

= panjang benda kerja (mm)

f

= feed rate (mm/menit)

Kekasaran Permukaan. Kekasaran permukaan suatu produk secara analitik dinyatakan sebagai

fungsi dari geometri pahat dan feed per tooth. Namun, fungsi tersebut diestimasikan untuk kekasaran permukaan pada kondisi alat potong yang bagus dan tidak ada faktor lain yang mempengaruhinya selain feed per tooh. Cook dan Chandaramani (1964) menyatakan bahwa kekasaran permukaan tidak hanya dipengaruhi oleh cutting speed namun juga oleh deep of cut. 2.3.2 Kendala Gaya dan Daya pemesinan yang diperlukan bukanlah kendala dalam pemilihan proses pemesinan namun menjadi hal yang perlu dipertimbangkan dalam pemilihan parameter pemotongan seperti feed per tooth, cutting speed dan depth of cut. Daya dan gaya merupakan fungsi dari parameter pemotongan. Ketika menggunakan pahat, mesin dan benda kerja yang sama. Secara umum, semakin besar benda kerja yang dikurangicommit tiap menitnya to user semakin besar pula daya yang

II-13


digilib.uns.ac.id

diperlukan. Pengurangan feed per tooth, cutting speed dan depth of cut dapat mengurangi penggunaan daya maupun gaya. Karena daya dan gaya menjadi kendala pada hasil pemesinan, maka sangatlah penting untuk mengetahui daya yang diperlukan pada proses pemesinan sebagai fungsi dari parameter proses (Chang dkk., 1998). 1.

Gaya Pemotongan Gaya pemotongan yang bekerja pada pahat dihasilkan dari bagian tepi pahat

yang bersentuhan dengan benda kerja. Arah dari gaya pemotongan tergantung dari rasio komponen dari tepi, besarnya jari-jari yang berpengaruh pada besarnya pemakanan, dan sudut pemotongan tepi pahat. Gaya dibagi menjadi 3 yaitu feed force, radial force dan tangential force. Feed force merupakan gaya yang menentukan beban langsung pada gerakan pemakanan. Radial force merupakan gaya yang menentukan pengaruh defleksi pada keakuratan permukaan mesin. Tangential force merupakan gaya yang menunjukkan arah kecepatan pemotongan dan menentukan besarnya daya pemotongan (Tlusty, 2000).

Gambar 2.8 Geometri gaya pemotongan Sumber : Chang dkk, 1998

Besar dan arah gaya potong ditentukan dengan menganalisis proses terjadinya geram. Gaya pemotongan dapat dijabarkan sebagai fungsi dari gaya potong spesifik dan ketebalan geram commit(Sandvik, to user 2003). Gaya potong spesifik

II-14


digilib.uns.ac.id

adalah gaya potong yang diperlukan untuk memotong dengan maksimum ketebalan geram sebesar 1 mm (N/mm²). Gaya pemotongan yang digunakan tidak boleh melebihi gaya pemotongan maksimal karena akan menyebabkan terjadinya tool deflection, chatter dan torsion (Ahmad dkk., 2005). 2.

Daya Pemesinan Penggunaan daya dapat dihitung sebagai hasil dari cutting speed dan gaya

pemotongan. Besar daya mesin yang digunakan tidak boleh melebihi dari daya mesin maksimal yang diijinkan pada mesin. Apabila daya mesin melebihi dari maksimal daya mesin maka akan terjadi beberapa permasalahan dalam pemesinan. 3.

Spindle Speed Kecepatan spindle pada mesin dibatasi untuk menghindari overload yang

berlebihan dari spindle motor. Oleh karena, kecepatan spindle pada mesin haruslah kurang dari batasan yang diperbolehkan oleh mesin. Disisi yang lain, jika kecepatan spindle sangat kecil dari kekuatan spindel motor minimal maka mesin akan tidak berfungsi maksimal (Ahmad dkk., 2005). Nmin ≤ N ≤Nmax dimana N = dengan;

4.

遈===䁀 뀈Ƽ

N

: Spindle speed (rpm)

V

: cutting speed (mm/min)

D

: diameter pahat (mm)

............................................. (2.5)

Kendala Variabel Penentukan kondisi pemotongan yang optimum dapat dilakukan dengan

cara mengubah-ubah variabel keputusan yaitu feed per tooth dan cutting speed. Optimum feed rate dan cutting speed berada dalam range yang ditentukan oleh minimum dan maksimum feed rate dan spindle speed dari mesin (Ahmad dkk., 2005). 喐

2n6≤

f ≤喐

2e

=

址 f

................................................................ (2.6) to user

址 commit f

II-15


dengan; 喐 2.4

2n6≤

2n6dan

2n6dan

digilib.uns.ac.id

≤

2e

喐

2e

2e

=

뀈

Ƽ

遈===

址 f

....................................................... (2.7)

: minimum dan maksimum feed rate : minimum dan maksimum cutting speed

METODE OPTIMISASI MULTIOBJEKTIF Permasalahan multiobjektif yaitu permasalahan yang mempunyai dua atau

lebih fungsi tujuan tidak dapat diselesaikan dengan optimisasi sederhana. Hal ini dikarenakan permasalahan multiobjektif biasanya mempunyai dua fungsi tujuan yang saling trade off satu dengan yang lainnya. Beberapa metode untuk menyelesaikan permasalahan multiobjektif yaitu pareto optimality, necessary and sufficient conditions, efficiency and dominance, compromise solution, dan function transformation (Marler dkk., 2004). 2.4.1 Function Transformation Permasalahan multiobjektif merupakan permasalahan yang mempunyai fungsi tujuan dua atau lebih sehingga tidak terdapat hanya satu penyelesaian optimal namun beberapa penyelesaian optimal. Pada saat beberapa fungsi tujuan multiobjektif tersebut dioptimalkan secara bersama, maka akan ditemukan ruang pencarian penyelesaian yang terpisah-pisah. Apabila ingin menentukan manakah penyelesaian yang optimal, maka antar fungsi tujuan akan saling trade-off satu sama lain. Marler (2004) melakukan penelitian tentang beberapa pendekatan untuk menyelesaikan permasalahan multi-objective meliputi pareto optimality, necessary and sufficient

condition, efficiency and dominance, compromise

solution dan function transformation. Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimasi waktu pemesinan dan kekasaran dimana dua fungsi tujuan tersebut mempunyai satuan yang

berbeda.

Pada

penyelesaikan

permasalahan

ini

metode

function

transformation merupakan metode yang tepat untuk menyelesaikannya karena function transformation menghasilkan persamaan yang tidak berdimensi (Marler dkk, 2004). Pross (2001) menyatakan function transformation dengan persamaan commit to user sebagai berikut : II-16


땘ue6t n

digilib.uns.ac.id

址

f

................................................................................. (2.8)

persamaan tersebut mempunyai hasil yang tidak berdimensi dengan batas atas mendekati 1 dan batas bawahnya tidak terbatas (diasumsikan batas atas (Fimax) ≠ 0). Selain persamaan diatas, function transformation juga dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut: 땘ue6t n

...................................................................... (2.9)

Persamaan ini juga menghasilkan persamaan fungsi tujuan yang tidak berdimensi. Namun, nilai paling kecil dari Fitrans adalah 0 dan batas atasnya tidak terbatas sehingga sulit melakukan komputasi apabila penyebut pada persamaan tersebut bernilai 0 atau negatif. Konsekuensinya, pada persamaan tersebut diasumsikan bahwa penyebut harus positif atau penyebut pada persamaan tersebut diabsolutkan sehingga function transformation dapat dinyatakan sebagai berikut (Marler dkk., 2004): 땘ue6t n

, Fio>0 ....................................................................... (.2.10)

Persamaan yang paling robust untuk mentransformasi fungsi tujuan terlepas dari jangkauan aslinya, sebagai berikut: 땘ue6t n

址 f

...................................................................... (2.11)

dengan; Fitrans : Function Transformation Fi(x) : Fungsi tujuan Fio

: Minimasi fungsi tujuan

Fimax : Maksimasi fungsi tujuan Persamaan ini disebut normalisasi. Pada kasus ini, Fitrans bernilai antara 1 dan 0, tergantung dari ketelitian dan metoda yang digunakan dimana Fimax dan Fio sudah ditentukan (Marler dkk., 2004).

commit to user

II-17


digilib.uns.ac.id

2.4.2 Metode Pembobotan Fungsi Tujuan Pada permasalahan multiobjektif dijumpai masing-masing fungsi tujuan yang mempunyai fungsi utilitas yang berbeda. Salah satu metode umum pada optimisasi multiobjektif yaitu weighted sum methot.

dengan

∑n

遈

遈

n

n n

........................................................................... (2.12)

adalah vector bobot yang biasanya ditentukan oleh pembuat keputusan

sehingga ∑遈

=1 dan

> 0. Pada metode pembobotan fungsi tujuan, apabila

satu atau lebih bobot fungsi tujuan bernilai 0 maka akan menyebabkan hasil yang tidak optimal. Oleh karena itu, nilai bobot fungsi tujuan biasanya mencerminkan tingkat kepentingan fungsi tujuan tersebut (Marler dkk., 2004).

commit to user

II-18


digilib.uns.ac.id

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metode penelitian menggambarkan langkah-langkah penelitian yang akan dilakukan dalam pemecahan masalah. Adapun langkah-langkah penyelesaian masalah seperti dalam Gambar 3.1.

Studi Litelatur Tahap Identifikasi Masalah Perumusan Masalah

Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian

Model Optimisasi pada proses milling Tahap Pengembangan Model Optimisasi Model Function Transformation

Tahap Analisis

Analisis Model

Tahap Kesimpulan Kesimpulan dan saran

Gambar 3.1 Metodologi penelitian Metodologi penelitian tersebut diuraikan dalam beberapa tahap dan tiap tahapnya dijelaskan melalui langkah-langkah yang dilakukan. Uraian lebih lengkap pada tiap tahapnya akan dijelaskan dalam sub bab berikut ini: 3.1 TAHAP IDENTIFIKASI MASALAH Tahap identifikasi masalah meliputi beberapa tahapan pelaksanaan sebagai berikut:

commit to user

III-1


1.

digilib.uns.ac.id

Studi Litelatur Pada tahap ini dilakukan studi litelatur terhadap masalah yang diteliti.

Langkah ini dilakukan untuk menemukan permasalahan yang ada saat ini sehingga hasil penelitian ini dapat menjadi penyelesaian permasalahan. Hasil observasi diketahui bahwa perusahaan manufaktur menginginkan kualitas produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi. Pada produk hasil milling, kualitas produk dapat dilihat dari kekasaran permukaan pada produk yang dihasilkan, semakin kasar permukaan maka kualitas produk tersebut semakin jelek. Ukuran produktivitas dapat dilihat dari lamanya waktu pemesinan. Semakin lama waktu pemesinan, produktivitas semakin rendah begitupula sebaliknya. Kekasaran permukaan dan waktu pemesinan dipengaruhi oleh pemilihan parameterparameter pemotongan yang digunakan seperti feed per tooth dan cutting speed. Perusahaan manufaktur menggunakan handbook atau berdasarkan pengalaman yang digunakan dalam menentukan parameter pemotongan. Oleh karena itu perlu suatu metode untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal sehingga diperoleh kualitas produk yang bagus dan produktivitas yang tinggi. Operasi milling terdapat dua gerakan pemakanan yaitu single-pass dan multi-pas. Penelitian ini hanya akan meneliti operasi milling untuk single-pass. 2.

Perumusan masalah Pada tahap ini dilakukan perumusan terhadap permasalahan yang terdapat

pada proses pemesinan. Rumusan masalah dari hasil observasi adalah bagaimana mengembangkan model optimisasi multiobjektif untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal di dalam perencanaan proses pemotongan single-pass dengan end-miiling yang digunakan untuk meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. 3.

Menentukan Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan yang dicapai dalam penelitian ini adalah menentukan parameter

pemotongan yang optimal dalam proses milling untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Diharap hasil dari penelitian ini dapat memberikan metode alternatif dalam menentukan commit to user parameter pemotongan dalam

III-2


digilib.uns.ac.id

proses pemotongan single-pass dengan end milling yang optimal sehingga diperoleh waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yang minimum. 3.2 TAHAP PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI Pada tahap ini dilakukan pengumpulan serta pengolahan data yang digunakan untuk mengembangkan model sehingga diperoleh nilai parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal dalam proses pemotongan single-pass dengan end milling untuk meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. 1.

Model optimisasi pada proses milling Tahap ini dilakukan pengembangan model dari penelitian yang dilakukan

oleh Ahmad dkk (2005). Ahmad dkk (2005) mengembangkan optimisasi parameter pemotongan pada milling untuk meminimumkan waktu pemesinan. Batasan model yang digunakan oleh Ahmad dkk (2005) yaitu gaya pemotongan, daya mesin, spindle speed, kekasaran permukaan dan batasan variabel. Penelitian ini mengembangkan penelitian yang dilakukan Ahmad dkk (2005) yaitu menambah satu fungsi tujuan yaitu kekasaran permukaan, dimana kekasaran permukaan pada penelitain Ahmad dkk (2005) merupakan salah satu batasan model. Batasan model yang dipertimbangkan pada penelitian ini terdiri dari daya mesin, gaya pemotongan, kecepatan spindle dan batasan variabel keputusan. Model yang dikembangkan diaplikasikan pada sebuah benda kerja dari alumunium dengan dimensi 600mm x 600mm x 50 mm. Mesin yang digunakan sebagai acuan batasan pada penelitian ini adalah mesin milling CNC dengan pahat coromill 245 dengan maksimum daya pemesinan sebesar 0,75 kW dan maksimum gaya potong sebesar 1000 N. Diameter pahat yang digunakan yaitu sebesar 40 mm. Pada tahap ini dilakukan optimisasi untuk menentukan parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed

yang optimal dengan

mempertimbangkan kendala pemesinan. Parameter-parameter pemotongan ini akan digunakan sebagai input pada model optimisasi. Optimisasi yang dilakukan pada tahapan ini adalah optimisasi untuk memperoleh parameter pemotongan dengan fungsi tujuan yaitu maksimum commit to user dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan. Hasil

III-3


digilib.uns.ac.id

maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan akan digunakan sebagai input pada model function transformation. 2.

Model function transformation Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimumkan waktu

pemesinan dan kekasaran permukaan. Waktu pemesinan dan kekasaran permukaan merupakan dua fungsi tujuan yang saling trade off . Apabila waktu pemesinan

diminimumkan

maka

kekasaran

permukaan

akan

bernilai

maksimmum, begitu pula sebaliknya. Waktu pemesinan dan kekasaran permukaan merupakan dia fungsi tujuan yang memiliki satuan yang berbeda yaitu satuan waktu dan satuan kekasaran permukaan. Oleh karena itu diperlukan suatu metode untuk menyelesaikan permasalahan ini. Salah satu metode yang dapat digunakan untuk

menyelesaiakn

model

optimisasi

multiobjektif

adalah

function

transformation.. Setiap fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda bagi perusahaan manufaktur. Seberapa penting suatu fungsi tujuan biasanya ditentukan oleh decision-maker di perusahaan manufaktur tersebut. Dikarenakan masingmasing fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda maka diperlukan suatu bobot untuk mengukur tingkat kepentingan fungsi tujuan. Pembobotan pada fungsi tujuan dapat dilakukan dengan menggunakan weighted sum method. Metode ini merupakan persamaan yang umum digunakan dalam penyelesaian permasalahan optimisasi multiobjektif. 3.3 TAHAP ANALISIS MODEL Pada tahap ini dilakukan analisis dan interpretasi, yaitu memberikan ulasan atau pandangan terhadap hasil pengolahan. Tahap ini juga menganalisis sensitivitas model optimisasi multiobjektif terhadap perubahan parameter pemotongan dan juga perubahan batasan model. Analisis sensitivitas dilakukan denga mengubah parameter pemotongan dana batasan-batasan model. Pada penelitian ini, analisis sensitivitas dilakukan dengan mengubah besar diameter pahat dan juga mengubah batasan maksimum gaya pemotongan dan daya mesin. commit to user

III-4


digilib.uns.ac.id

3.4 TAHAP KESIMPULAN DAN SARAN Tahap ini berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan dan juga saran-saran untuk penelitian selanjutnya. Kesimpulan dari penelitain ini adalah menjawab permasalahan yang diteliti pada penelelitian ini yaitu berapakah parameter pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed yang optimal. Saran yang diberikan dapat memberi masukan untuk langkahh penelitian selanjutnya.

commit to user

III-5


digilib.uns.ac.id

BAB IV PENGEMBANGAN MODEL OPTIMISASI Pada proses optimisasi pemesinan pada milling, terdapat beberapa hal yang berpengaruh terhadap proses pemesinan terdiri dari elemen dasar pemesinan, jenis benda kerja yang dikerjakan, jenis alat potong dan waktu pemesinan. Hal-hal tersebut diperhatikan dengan baik untuk memperoleh hasil yang optimum. 4.1.

MODEL OPTIMISASI PADA PROSES MILLING Proses pemesinan pada milling, model optimisasi diklasifikasikan menjadi

dua yaitu model scraping dan mulicotting. Model optimisasi scraping yaitu melakukan pemotongan single-pass mengasumsikan bahwa hanya satu gerakan pemakanan yang diperlukan untuk membuat geometri yang diinginkan. Sedangkan model optimisasi multi-pass mengasumsikan bahwa dibutuhkan beberapa gerakan pemakanan untuk membuat geometri yang diinginkan. Penelitian ini hanya akan dibahas mengenai pengembangan model optimisasi pada milling single-pass. Salah satu karakteristik kualitas yang penting dalam proses manufaktur adalah kekasaran permukaan produk (Ra). Semakin rendah kekasaran permukaan suatu produk maka diperlukan waktu pemesinan yang semakin lama. Perusahaan menginginkan waktu pemesinan yang seminimal mungkin untuk meningkatkan produktifitas. Dikarenakan terjadi trade-off antara meminimalkan kekasaran permukaan dan meminimalkan waktu pemesinan maka permasalahan ini termasuk permasalahan multiobjektif. Metode

pendekatan

telah

dikembangkan

untuk

menyelesaikan

permasalahan multiobjektif terdiri dari pareto optimality, necessary and sufficient conditions, efficiency and dominance, compromise solution dan function transformation(Marler dkk., 2004). Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimalkan kekasaran permukaan dan meminimalkan waktu pemesinan, dimana dua fungsi tujuan tersebut mempunyai satuan yang berbeda. Salah satu cara untuk menyelesaikan permasalahan ini adalah dengan menggunakan model commit to user pendekatan function transformation. Model pendekatan function transformation

IV-1


digilib.uns.ac.id

merupakan model pendekatan untuk menyelesaikan permasalahan multiobjektif dengan cara mengubah fungsi tujuan yang berbeda satuan menjadi fungsi tujuan yang tidak berdimensi atau tidak bersatuan. 4.1.1

Penentuan fungsi tujuan Salah satu karakteristik kualitas adalah kekasaran permukaan suatu produk.

Semakin rendah kekasaran permukaan yang diingikan, semakin lama pula waktu pemesinan yang diperlukan. Namun disisi lain, perusahaan menginginkan waktu pemesinan yang seminimal mungkin untuk meningkatkan produktivitas. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan meminimalkan waktu pemesinan. Penelitian ini mengembangkan penelitian yang sudah dilakukan oleh Nafis (2005) dengan menambah satu fungsi tujuan yaitu minimasi kekasaran permukaan. Pada penelitian yang dilakukan Nafis (2005) kekasaran permukaan merupakan salah satu batasan yang dipertimbangkan yang kemudian pada penelitian ini dijadikan fungsi tujuan. Pada penelitian ini fungsi tujuan yang digunakan yaitu meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yaitu sebegai berikut: 1. Waktu pemesinan Waktu

pemesinan

adalah

total

waktu

yang

dibutuhkan

untuk

menyelesaikan suatu benda kerja. Waktu pemesinan dapat dihitung dengan cara membagi panjang benda kerja yang akan diproses dengan kecepatan pemakanan atau feed rate. Sonmez dkk (1997) menyatakan bahwa untuk operasi milling, waktu pemesinan dinyatakan sebagai berikut : 䪨

Tm = ………………………….……….(4.1) dengan; Tm : waktu pemesinan (detik) l

: panjang benda kerja (mm)

f

:feed rate (mm/menit) commit to user

IV-2


digilib.uns.ac.id

Feed rate merupakan kecepatan pemakanan pada proses milling yang dapat dinyatakan dalam feed per tooth, spindle speed dan jumlah mata pahat seperti pada persamaan (2.2). Spindle speed dapat juga dinyatakan dalam kecepatan pemotongan dan diameter pahat seperti pada persamaan (2.1). Maka persamaan waktu pemesinan dapat disubtitusikan dengan persamaan (2.1) dan (2.2) sehingga menjadi (Ahmad dkk., 2005): Tm = dengan;

䪨úV

㰨yyy

……………………….(4.2)

Tm : waktu pemesinan (detik) l

: panjang benda kerja (mm)

D

: Diameter pahat (mm)

fz

: feed per tooth (mm/tooth)

V

: kecepatan pemotongan (mm/menit)

Zn : jumlah mata pahat π

: phi dengan nilai 3,14

2. Kekasaran Permukaan Kekasaran permukaan dinyatakan sebagai fungsi dari geometri pahat dan feed per tooth. Kekasaran permukaan dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut (Ahmad dkk, 2005): 츸≤

dengan;

318

V

………………………………(4.3)

Ra : kekasaran permukaan (µmm)

4.1.2

D


fz

: feed per tooth (mm/tooth)

Penentuan Batasan Kondisi pemotongan yang optimal memenuhi beberapa batasan teknologi.

Mesin, alat potong dan spesifikasi benda kerja merupakan sumber dari batasan commit to user tersebut. Batasan-batasan tersebut sebagai berikut:

IV-3


1.

digilib.uns.ac.id

Gaya Pemotongan Gaya pemotongan yang digunakan tidak boleh melebihi batas gaya

pemotongan maksimum. Apabila gaya pemotongan melebihi batas yang diijinkan terjadi chatter.

Gaya pemotongan dapat dinyatakan (Sandvik, 2003) sebagai

berikut : Kc = Kc1.hmmc ≤ Kcmax…………………………(4.4) Ketebalan geram dapat dinyatakan dengan persamaan (sandvik, 2003) sebagai berikut: hm =

suh Ǩc.㰨 y.≤.

……………………………(4.5)

ú.V.锸opsuh

dengan Kr adalah besar sudut pada alat potong dan a adalah working engagement. Persamaan gaya pemotongan kemudian disubtitusikan (Sandvik, 2003) ke persamaan ketebalan geram menjadi: Kc1.

suh Ǩc.㰨 y.≤.

-mc

ú.V.锸opsuh

≤ Kcmax…..……………..(4.6)

Kc1 :gaya pemotongan spesifik pada untuk maksimum ketebalan geram sebesar 1 mm (N/mm²) Kr : besar sudut alat potong (º) a

: working engagement(mm)

fz

: feed per tooth (mm/min)

D


Kcmax: gaya pemotongan maksimum (N/mm²) mc : peningkatan pada gaya pemotongan spesifik π

: phi dengan nilai 3,14

commit to user

IV-4


digilib.uns.ac.id

2. Daya Mesin Daya mesin atau power yang dibutuhkan tidak boleh melebihi daya mesin maksimum pada mesin. Daya mesin pada mesin milling dapat dinyatakan (Sanvdvik, 2003) sebagai berikut: P=

흰.≤. .ǨƼ

㕈y.㰨y .

≤ Pmax…..…………….…..……..(4.7)

Kc merupakan gaya potong yang dijabarkan pada persamaan diatas, kemudian persamaan gaya potong tersebut disubtitusikan pada persamaan daya mesin, menjadi : 흰.≤. .ǨƼ 㕈y.㰨y .

suh Ǩc.㰨 y.≤. ú.V.锸opsuh

Ƽ

≤ Pmax…..…………..(4.8)

Feed rate merupakan kecepatan pemakanan pada proses milling yang dapat dinyatakan dalam feed per tooth, spindle speed dan jumlah mata pahat seperti pada persamaan (2.2). Spindle speed dinyatakan dalam cutting speed dan diameter pahat seperti pada persamaan (2.1). Maka persamaan diatas dapat disubtitusikan dengan persamaan (2.1) dan (2.2) menjadi : 흰.≤. .㰨yyy. .

㕈y.㰨y . .ú.V

ǨƼ


Ƽ

≤ Pmax…….…..(4.9)

Daya mesin harus dibawah batas maksimal mesin untuk menghindari overload yang berlebihan dari spindel motor. Disisi lain, jika daya mesin sangat kecil dari kekuatan spindel motor maka mesin tidak akan berfungsi secara maksimal (Sandvik, 2003). 3. Spindle Speed Spindle speed adalah kecepatan putaran alat potong dalam proses milling yang dihasilkan oleh putaran spindel pada mesin. Spindle speed pada milling dinyatakan dalam kecepatan potong atau cutting speed pada benda kerja yang dipengaruhi oleh besarnya diameter pahat. Spindle speed dapat dirumuskan sebagai berikut (Ahmad dkk., 2005) : commit to user

IV-5


digilib.uns.ac.id

㰨yyy

Nmin

Nmax…..……………………..(4.10)

úV

Spindle speed yang digunakan tidak boleh melebihi batas maksimum spindle speed yang diijinkan oleh mesin. Besarnya batas maksimum spindel motor pada mesin tergantung dengan jenis mesin yang digunakan. 4. Batasan Variabel Variabel keputusan dalam permasalahan ini adalah feed per tooth dan cutting speed. Kedua variabel keputusan dapat diubah-ubah nilainya sesuai dengan kebutuhan untuk menentukan kondisi pemotongan yang paling optimal. Variabel keputusan juga mempengaruhi besarnya batasan yang ada dalam pemesinan. Optimum feed per tooth dan cutting speed harus berada dalam range yang ditentukan oleh minimum dan maksimum feed rate dan spindel speed dari mesin. Ė

̊ Ė

úV̊ Ė 㰨yyy

≤

…..……………………..(4.11)

úV̊ ≤

…..……………………..(4.12)

≤ fz ≤ ≤V≤

̊ ≤

㰨yyy

Permasalahan multiobjektif dengan fungsi tujuan untuk meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan dengan batasan pemesinan meliputi daya mesin, gaya potong dan spindle speed dan batasan variabel antara rentang maksimum dan minimum dari cutting speed dan feed per tooth. Meminimumkan; Tm =

䪨úV

㰨yyy

츸≤

318

Kc1.

suh Ǩc.㰨 y.≤.

Batasan;

4

ú.V.锸opsuh

-mc

≤ Kcmax commit to user

IV-6


흰.≤. .㰨yyy. .

digilib.uns.ac.id

㕈y.㰨y . .ú.V 1000

Nmin Ė

̊ Ė

úV̊ Ė 㰨yyy

≤ fz ≤ ≤V≤

ǨƼ


Ƽ

≤ Pmax

Nmax ≤

̊ ≤

úV̊ ≤ 㰨yyy

4.1.3 Objek Kajian Optimisasi Pada Pengembangan Model Data pemesinan yang digunakan sebagai input atau masukan optimisasi proses pemesinan untuk meminimumkan kekasaran permukaan dan waktu pemesinan. Data yang dikumpulkan meliputi material produk, spesifikasi mesin CNC dan spesifikasi alat potong. Benda kerja yang diteliti yaitu benda kerja dengan material aluminium 6061. Benda kerja tersebut berbentuk balok dengan dimesni awal (raw material) 600mmx600mmx100mm. Aluminium 6061 mempunyai kekerasan sebesar 95-97 HB dan dapat tahan pada suhu 100º. Alumunium 6061 digunakan untuk komponen pesawat dan kompenen alat transportasi. Spesifikasi benda kerja penting karena berpengaruh pada pemilihan jenis mesin dan alat potong yang digunakan. Pemilihan jenis mesin dan alat potong yang sesuai dengan kriteria yang diperlukan untuk optimisasi pengerjaan benda kerja tersebut.

Gambar 4.1 Benda kerja dan pahat commit to user

IV-7


digilib.uns.ac.id

Di dalam proses milling, terdapat beberapa parameter pemotongan antara lain diameter alat potong, jumlah mata pahat, kedalaman pemakanan atau depth of cut, spindle speed, cutting speed dan feed per tooth. Parameter pemotongan diitentukan berdasarkan batasan yang terdapat pada mesin, pahat yang digunakan dan benda kerja yang diproses. Mesin dan alat potong mempunyai batasan terdiri dari daya mesin dan gaya potong, batasan ini juga dipertimbangkan dalam perhitungan. Jenis mesin dan alat potong yang digunakan sesuai dengan kriteria yang diperlukan untuk memproses benda kerja yang diteliti sehingga proses pemesinan dapat optimum. Mesin yang digunakan adalah mesin Concept mill 55 dengan spesifikasi daya sebesar 0,75 kW, gaya potong sebesar 1000 N dan spindle speed sebesar 750 rpm - 1500 rpm. Alat potong yang digunakan adalah Coromill 245 dengan diameter pahat sebesar 40 mm dan jumlah mata pahat 4. Depth oh cut (d) atau ketebalan benda kerja yang dikurangi sebesar 5 mm. Selain jenis mesin dan alat potong, diperlukan juga katalog pemesinan sebagai rekomendasi pemesinan. Katalog yang digunakan pada penelitian ini yaitu katalog yang diterbitkan oleh SANDVIK. 4.1.4 Penetapan Parameter Pemotongan pada Mesin CNC Milling Parameter yang dijadikan input model optimisasi ini meliputi parameter pemesinan, parameter benda kerja dan rekomendasi dari SANDVIK.

commit to user

IV-8


digilib.uns.ac.id

Tabel 4.1 Parameter pemesinan Spesifikasi Mesin

Simbol

Merk Daya Mesin Gaya potong Spindle Speed Feed Rate

Pmax Fmax Nmin-Nmax fmin-fmax

Keterangan concept mill 55 0,75 kW 1000 N 750-1500rpm 152-588mm/min

Spe sifikasi Alat Potong Nama alat potong Jumlah mata potong Diameter alat potong

Zn D

coroMill 245 Sandvik 4 40

Parameter Proses Pe mesinan Depth of cut working engagement panjang benda kerja Gaya potong spesifik Pangkat untuk tebal geram rata-rata efisiensi mesin sudut potong pahat

d a l kc1 mc η Kr

5 mm 30 mm 600 mm 700 N/mm2 0,25 0,95 45

Pensubtitusian nilai parameter yang diketahui maka diperoleh fungsi tujuan dan batasan, sebagai berikut: 1.

Fungsi tujuan ·

Meminimumkan waktu pemesinan Tm =

·

2.

㕈yy. ,㰨 . y 㰨yyy. . .

(detik)

Meminimumkan kekasaran permukaan 츸≤

318

.

y

(µm)

Kendala pemesinan ·

Gaya pemotongan 700.

·

suh

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

Daya mesin

-0,25

≤ 1000

commit to user

IV-9


digilib.uns.ac.id

.㕈yy. .㰨yyy. . . yy suh

·

㕈y.㰨y .y, . ,㰨 . y

·

1000 3,14.40

y,

,㰨 . y.锸opsuh

Spindle speed 750

.㰨 y.㕈yy.

≤ 0,75

1500

Batasan variabel keputusan 㰨 .

≤ fz ≤

y

,㰨 . y.

y

.㰨 yy

≤V≤

㰨yyy

,㰨 . y.㰨 yy 㰨yyy

Metode penyelesaian permasalahan multiobjektif dengan metode function transformation. Metode function transformation merupakan metode penyelesaian permasalahan multiobjektif dengan cara mengubah fungsi tujuan yang berbeda satuan menjadi fungsi tujuan yang tidak berdimensi atau tidak bersatuan. Ė

䬈c≤ Ė

Ė

≤

Ė

Ė

Fio merupakan nilai minimal masing-masing fungsi tujuan dan Fimax merupakan nilai maksimal masing-masing fungsi tujuan. 4.1.5 Maksimum Waktu Pemesinan Maksimum waktu pemesinan merupakan waktu pemesinan paling lama untuk melakukan proses pemesinan. Untuk memperoleh besarnya waktu pemesinan dilakukan model optimisasi dengan fungsi tujuan maksimasi waktu pemesinan dangan batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong. 1.

Fungsi tujuan ·

Maksimasi waktu pemesinan

Tm = 2.



Gaya pemotongan

700.

suh

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

-0,25

≤ 1000 commit to user

IV-10


·

digilib.uns.ac.id

Daya mesin .㕈yy. .㰨yyy. . . yy suh 㕈y.㰨y .y, . ,㰨 .

·

Spindle speed 1000 3,14.40

750 ·

y

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

y,

≤ 0,75

1500

Batasan variabel keputusan

㰨

≤ fz ≤

.

y

,㰨 . y.

.㰨 yy

y

≤V≤

㰨yyy


Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh maksimum waktu pemesinan sebesar 3,947 detik dengan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dan feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth. 4.1.6 Minimasi Waktu Pemesinan Minimasi waktu pemesinan merupakan waktu pemesinan yang paling minimum untuk melakukan proses pemesinan. Untuk memperoleh besarnya waktu pemesinan dilakukan model optimisasi dengan fungsi tujuan minimasi waktu pemesinan dangan batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong. 1.

Fungsi tujuan ·

Minimasi waktu pemesinan

Tm = 2.



Gaya pemotongan

700.

suh

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

-0,25

≤ 1000 commit to user

IV-11


·

digilib.uns.ac.id


·


750 ·

y

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

y,

≤ 0,75

1500


㰨

≤ fz ≤

.

y

,㰨 . y.

.㰨 yy

y

≤V≤

㰨yyy


Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh minimum waktu pemesinan sebesar 1,48 detik dengan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dan feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth. 4.1.7 Maksimasi Kekasaran Permukaan Maksimasi kekasaran permukaan adalah nilai kekasaran paling tinggi yang dapat terjadi pada saat proses pemesinan. Estimasi kekasaran permukaan yang paling maksimal dapat diperoleh dengan melakukan optimisasi dengan fungsi tujuan untuk memaksimumkan kekasaran permukaan dengan batasan-batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong yang digunakan. 1.

Fungsi tujuan ·

2.

Maksimasi Kekasaran Permukaan

츸≤

318

4.40


Gaya pemotongan

700.

suh

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

-0,25

≤ 1000

commit to user

IV-12


·

digilib.uns.ac.id


·

Spindle speed

750 ·

1000 3,14.40

y

.㰨 y.㕈yy.

y,

,㰨 . y.锸opsuh

≤ 0,75

1500


㰨 .

≤ fz ≤

y

,㰨 . y.

㰨yyy

y

.㰨 yy

≤V≤


Dengan menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh maksimum kekasaran permukaan sebesar

0,03630 µm dengan cutting speed

sebesar 94,2 m/menit dan feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth.

4.1.8 Minimasi Kekasaran Permukaan Minimasi kekasaran permukaan merupakan nilai kekasaran paling rendah yang dapat terjadi pada saat proses pemesinan. Estimasi kekasaran permukaan yang paling minimal dapat diperoleh dengan melakukan optimisasi dengan fungsi tujuan untuk meminimasi kekasaran permukaan dengan batasan-batasan pemesinan yaitu batasan mesin dan batasan alat potong yang digunakan. 1.

Fungsi tujuan ·

2.

츸≤

Minimasi Kekasaran Permukaan 318

4.40


Gaya pemotongan commit to user

IV-13


suh

700. ·

digilib.uns.ac.id

.㰨 y.㕈yy.

-0,25

,㰨 . y.锸opsuh

≤ 1000

Daya mesin

.㕈yy. .㰨yyy. . . yy suh 㕈y.㰨y .y, . ,㰨 .

·


750 ·

y

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

y,

≤ 0,75

1500


㰨 .

≤ fz ≤

y

,㰨 . y.

㰨yyy

y

.㰨 yy

≤V≤


Dengan menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh minimasi kekasaran permukaan sebesar 0,00510 µm dengan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dan

feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth. Hasil optimisasi

masing-masing fungsi tujuan dapat dilihat pada tabel 4.2. Tabel 4.2 Nilai maksimum dan minimum setiap fungsi tujuan

Fungsi Tujuan waktu pemesinan kekasaran permukaan

4.2

Minimum (detik) Maksimum (detik) Minimum (µm) Maksimum (µm)

Nilai 1,480 3,947 0,00510 0,03630

Feed per Tooth (mm/tooth) 0,135 0,051 0,051 0,135

Cutting Speed (m/menit) 94,200 94,200 94,200 94,200

MODEL FUNCTION TRANSFORMATION Setelah diperoleh nilai maksimum dan minimum masing-masing fungsi

tujuan. Selanjutnya, mengubah fungsi tujuan utama menjadi fungsi tujuan yang tidak berdimensi. Cara mengubah fungsi tujuan tersebut dengan cara memasukkan nilai maksimum dan minimum masing fungsi tujuan ke dalam fungsi tujuan utama commit to user seperti pada persamaan ini.

IV-14


digilib.uns.ac.id

Ė

䬈c≤ Ė

Ė

Ė

≤

Ė

Nilai maksimum dan minimum masing-masing fungsi tujuan dimasukkan ke dalam persamaan diatas sehingga fungsi tujuan menjadi sebagai berikut: 1.

Fungsi tujuan . , . . . .

䬈c≤ Ė

2.

,

㰨,

㰨,

y

y

+

㰨

.

yy,yy 㰨y

y,y 㕈 yy,yy 㰨y


Gaya pemotongan suh

700. ·

.㰨 y.㕈yy.

-0,25

,㰨 . y.锸opsuh

≤ 1000

Daya mesin


·

Spindle speed

750 ·

1000 3,14.40

y

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

y,

≤ 0,75

1500


㰨 .

≤ fz ≤

y

,㰨 . y.

㰨yyy

y

.㰨 yy

≤V≤


Menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh variabel keputusan yang paling optimum yaitu feed per tooth sebesar 0,086 mm/tooth dan kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu pemesinan yaitu 2,326 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm. 4.3.6 Pembobotan Fungsi Tujuan commit to user

IV-15


digilib.uns.ac.id

Setiap fungsi tujuan mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda. Olek karena itu diperlukan pembobotan untuk masing-masing fungsi tujuan. Bobot waktu pemesinan disimbolkan dengan kekasaran permukaan disimbolkan dengan

㰨

dan bobot fungsi tujuan untuk dimana total

㰨

sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut: 䬈c≤ Ė

㰨

Ė

Ė

≤

㰨

Ė

Ė

Ė

Ė

≤

dan

adalah 1

Ė

Ė

dengan menggunakan parameter pada Tabel 4.1 dan bobot untuk waktu permesinan sebesai 0,1 dan bobot untuk kekasaran permukaan sebesar 0,9 diperoleh persamaan function transformation, sebagai berikut: 1.

2.

Fungsi tujuan 䬈c≤ Ė

. , . . . .

0,1

,


㰨,

㰨,

y

y

+ 0,9

㰨

yy,yy 㰨y

.

y,y 㕈 yy,yy 㰨y

Gaya pemotongan suh

700. ·

.㰨 y.㕈yy.

-0,25

,㰨 . y.锸opsuh

≤ 1000

Daya mesin


·

Spindle speed

750 ·

1000 3,14.40

y

.㰨 y.㕈yy.

,㰨 . y.锸opsuh

y,

≤ 0,75

1500


㰨 .

≤ fz ≤

y

,㰨 . y.

㰨yyy

y

.㰨 yy

≤V≤


Dengan menggunakan software LINGO 9.0 sebagai solver diperoleh commit to user variabel keputusan yang paling optimum yaitu feed per tooth sebesar 0,05 IV-16


digilib.uns.ac.id

mm/tooth dan kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu pemesinan yaitu 3,947 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,005 µm. Tabel 4.3 Hasil optimisasi dengan pembobotan fungsi tujuan Bobot Bobot Feed per waktu kekasaran Waktu Kekasaran Tooth pemesinan permukaan Pemesinan Permukaan (mm/tooth) (detik) (µm) 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

0,050 0,054 0,065 0,075 0,086 0,098 0,114 0,135 0,135

3,947 3,704 3,077 2,667 2,326 2,041 1,754 1,481 1,481

0,005 0,006 0,008 0,011 0,015 0,019 0,026 0,036 0,036

Dari Tabel 4.3 dapat dilihat pada saat waktu pemesinan diberi bobot sebesar 0,1 dan kekasaran permukaan diberi bobot sebesar 0,9 diperoleh nilai feed per tooth sebesar 0,050 mm/tooth. Pada saat waktu pemesinan diberi bobot sebesar 0,9 dan kekasarn permukaan diberi bobot sebesar 0,1 diperoleh nilai feed per tooth yang optimal sebesar 0,135 mm/tooth.

commit to user

IV-17


digilib.uns.ac.id

BAB V ANALISIS MODEL Berdasarkan hasil pengolahan data seperti yang telah dikemukakan dalam bab IV, diperoleh nilai waktu pemesinan dan kekasaran permukaan yang minimum dan parameter-parameter proses pemesinan yang optimum. Dari hasil pengolahan data tersebut dilakukan analisis mengenai pengaruh parameter pemotongan terhadap waktu pemesnan, pengaruh parameter pemotongan terhadap kekasaran permukaan, parameter yang optimal dan pembobotan fungsi tujuan. 5.1.

ANALISIS WAKTU PEMESINAN Analisis waktu pemesinan digunakan dalam mengetahui pengaruh

parameter pemotongan terhadap waktu pemesinan. Parameter pemotongan yang dioptimalkan pada penelitian ini adalah cutting speed dan feed per tooth. Pada Hasil optimisasi dengan fungsi tujuan minimasi waktu pemesinan diperoleh feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dengan waktu pemesinan sebesar 1,480 detik. Waktu pemesinan maksimum sebesar 3,947 detik dengan feed per tooth sebesar mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 mm/menit.

Grafik Waktu Pemesinan waktu pemesinan

5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000 0.050 0.054 0.065 0.075 0.086 0.098 0.114 0.135 0.135 Feed per Tooth

Gambar 5.1 Grafik waktu pemesinan Dari Gambar 5.1, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai feed per tooth commit to user maka waktu pemesinan semakin cepat sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa V-1


digilib.uns.ac.id

feed per tooth berbanding terbaik dengan waktu pemesinan. Oleh karena itu untuk memperoleh waktu pemesinan yang minimum, dapat dilakukan dengan memperbesar nilai feed per tooth. Pada saat waktu pemesinan bernilai maksimum, cutting speed

yang

diperoleh yaitu sebesar 94,2 m/menit. Sedangkan pada saat waktu pemesinan minimum, cutting speed yang diperoleh sebesar 94,2 m/menit. Cutting speed tidak mengalami perubahan atau bernilai tetap untuk kondisi pemotongan tersebut maka dapat disimpulkan bahwa cutting speed sebesar 94,2 m/menit merupakan cutting speed yang optimal untuk kondisi pemotongan tersebut. 5.2.

ANALISIS KEKASARAN PERMUKAAN Analisis kekasaran digunakan untuk mengetahui pengaruh parameter

pemotongan yaitu feed per tooth dan cutting speed terhadap kekasaran permukaan. Hasil optimisasi untuk meminimumkan kekasaran permukaan diperoleh pada saat feed per tooth sebesar 0,051 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit dengan kekasaran minimum sebesar 0,00510 µm. Kekasaran permukaan maksimum yaitu sebesar 0,03630 µm dengan feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit

Kekasaran Permukaan

Grafik Kekasaran Permukaan 0.040 0.035 0.030 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 0.050 0.054 0.065 0.075 0.086 0.098 0.114 0.135 0.135 Feed Per Tooth

Gambar 5.2 Grafik kekasaran permukaan commit to user

V-2


digilib.uns.ac.id

Pada Gambar 5.2, dapat dilihat bahwa semakin besar nilai feed per tooth maka kekasaran permukaan juga semakin besar sehingga dapat ditarik kesimpulan bahwa feed per tooth berbanding lurus terhadap kekasaran permukaan. Oleh karena itu untuk memperoleh kekasaran permukaan yang minimum maka dapat dilakukan dengan memperkecil nilai feed per tooth. Pada saat kekasaran permukaan bernilai maksimum, cutting speed yang diperoleh yaitu sebesar 94,2 m/menit. Sedangkan pada saat kekasaran permukaan minimum, cutting speed yang diperoleh sebesar 94,2 m/menit. Cutting speed tidak mengalami perubahan atau bernilai tetap untuk kondisi pemotongan tersebut maka dapat disimpulkan bahwa cutting speed sebesar 94,2 m/menit merupakan cutting speed yang optimal untuk kondisi pemotongan ini. 5.3.

ANALISIS PARAMETER PEMOTONGAN YANG OPTIMAL Penelitian ini mempunyai dua fungsi tujuan yaitu meminimasi kekasaran

permukaan dan waktu pemesinan. Dari Gambar 5.1 dan Gambar 5.2 dapat dilihat pada feed per tooth sebesar 0,050 mm/tooth, waktu pemesinan bernilai maksimum dan kekasaran permukaan bernilai minimum sedangkan pada feed per tooth sebesar 0,135 mm/tooth, waktu pemesinan bernilai minimum dan kekasaran permukaan bernilai maksimum. Dari penjelasan tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa terjadi trade off diantara dua fungsi tujuan tersebut. Fungsi tujuan pada penelitian ini untuk memperoleh parameter pemotongan yang optimum dengan waktu permesinan dan kekasaran yang minimum. Disisi lain, terjadi trade off antara dua fungsi tujuan tersebut. Waktu permesinan dan kekasaran permukaan mempunyai besaran satuan yang berbeda oleh karena itu permasalahan ini tidak dapat diselesaikan secara langsung. Oleh karena itu digunakan function transformation untuk menyelesaikan model optimisasi multiobjektif tersebut. Penggunaan persamaan function transformation diperoleh parameter pemotongan yang optimal yaitu feed per tooth sebesar 0,086 mm/tooth dan kecepatan pemotongan sebesar 94,2 m/menit dengan lama waktu pemesinan yaitu 2,326 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm. Feed per tooth yang optimal terdapat pada titik tengah antara feed per tooth pada saat commit to user waktu permesinan maksimum dan kekasaran minimum dengan waktu permesinan V-3


digilib.uns.ac.id

minimum dan kekasaran permukaan maksimum. Hasil optimisasi tersebut dapat ditarik kesimpulan bahwa function transformation dapat menyeimbangkan dua fungsi tujuan yaitu waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. 5.4.

ANALISIS PEMBOBOTAN FUNGSI TUJUAN Setiap fungsi tujuan kadang mempunyai tingkat kepentingan yang berbeda.

Oleh karena itu dibutuhkan pembobotan masing-masing fungsi tujuan agar terlihat seberapa besar tingkat kepentingan fungsi tujuan tersebut. Pembobotan fungsi tujuan dapat mempengaruhi hasil optimisasi dalam menentukan parameter yang optimal.

Feed per Tooth

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Feed per Tooth 0,040 0,030

bobot kekasaran permukaan bobot waktu pemesinan

0,020 0,010 0,000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Bobot

Gambar 5.3 Grafik pembobotan fungsi tujuan terhadap feed per tooth

Waktu Pemesinan

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Waktu Pemesinan 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0,000

Bobot kekasaran permukaan Bobot waktu pemesinan 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Bobot

commit to tujuan user terhadap waktu pemesinan Gambar 5.4 Grafik pembobotan fungsi

V-4


digilib.uns.ac.id

kekasaran permukaan

Grafik Pembobotan Fungsi Tujuan Terhadap Kekasaran Permukaan 0,040 0,030

bobot kekasaran permukaan bobot waktu pemesinan

0,020 0,010 0,000 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 Bobot

Gambar 5.5 Grafik pembobotan fungsi tujuan terhadap kekasaran permukaan Gambar 5.3 dapat dilihat semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi tujuan waktu pemesinan, maka nilai feed per tooth semakin besar pula. Hal ini terjadi dikarenakan waktu pemesinan berbanding terbalik dengan feed per tooth. Sedangkan semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi tujuan kekasaran permukaan maka feed per tooth semakin kecil. Hal ini terjadi dikarenakan kekasaran permukaan berbanding lurus dengan feed per tooth. Gambar 5.4 dapat dilihat hubungan antara bobot masing-masing fungsi tujuan dengan waktu pemesinan. Pada saat bobot waktu pemesinan sebesar 0,9 dan bobot

kekasaran permukaan sebesar 0,1 menunjukkan waktu pemesinan

sebesar 1,148 detik yaitu pada titik minimum. Begitu pula pada Gambar 5.5, pada saat bobot kekasaran permukaan sebesar 0,9 dan waktu pemesinan sebesar 0,1 menunjukkan kekasaran permukaan berada pada titik minimum. Hal ini menunjukkan semakin besar bobot yang diberikan pada fungsi tujuan, maka semakin minimum pula nilai fungsi tujuan tersebut. 5.5.

ANALISIS SENSITIVITAS PADA PROSES PEMOTONGAN DENGAN MESIN CNC Analisis sensitivitas dilakukan untuk mengetahui berapa besar perubahan

yang dapat ditolelir sebelum solusi optimal mulai kehilangan optimalisasinya. commit to user

V-5


digilib.uns.ac.id

Analisis ini dilakukan dengan cara membuat beberapa skenario penyelesaian masalah utama dengan beberapa pengubahan parameter. 5.5.1

Analisis Parameter Pemotongan Parameter yang diubah adalah diameter pahat (D). Pada kondisi 1,

diameter pahat dikurangi menjadi 20 mm yaitu setengah dari diameter pahat pada kondisi awal. Kondis 2 yaitu diameter pahat diperbesar 50% dari kondisi awal yaitu diameter pahat menjadi 60 mm dan pada kondisi 4, diameter pahat diperbesar 100 % yaitu sebesar 80 mm. Hasil optimisasi dengan beberapa perubahan diameter pahat dapat dilihat pada Tabel 5.2. Tabel 5.1 Hasil optimisasi perubahan diameter pahat Diameter (mm) 20 40 60 80

Waktu Pemesinan (detik) Maks 1,4799 3,9474 3,9474 3,9474

Min 1,1746 1,4799 1,6941 1,8646

Kekasaran Permukaan (µm) Maks 0,1152 0,0363 0,0185 0,0114

Min 0,0102 0,0051 0,0034 0,0026

Feed Per Cutting Waktu Kekasaran tooth Speed Pemesinan Permukaan (mm/tooth) (mm/menit) (detik) (µm) 0,1703 0,0860 0,0796 0,0507

47,1 94,2 141 188,4

1,175 2,326 2,512 3,947

0,115 0,015 0,008 0,003

Pada Tabel 5.2 dapat dilihat bahwa semakin besar diameter pahat yang digunakan maka besar nilai feed per tooth semakin rendah. Semakin besar diameter menyebabkan waktu pemesinan semakin besar pula. Hal ini dikarenakan feed per tooth yang optimal semakin kecil sehingga waktu pemesinannya semakin besar namun disisi lain hal ini menyebabkan menurunnya kekasaran permukaan. Perubahan diameter pahat juga berpengaruh pada besar cutting speed, semakin besar diameter pahat semakin besar pula cutting speed optimal yang dipilih. Saat diameter pahat dikurangi sebesar 50% dari diameter pahat pada kondisi awal, cutting speed juga turun sebesar 50% dari kondisi awal maka dapat disimpulkan bahwa perubahan diameter sangat berpengaruh pada pemilihan feed per tooth dan cutting speed pada model optimisasi untuk meminimasi kekasaran permukaan dan waktu pemesinan ini. 5.5.2

Analisis Batasan Pemesinan

Selain dari perubahan parameter pemotongan, analisis sensitivitas dapat commit to user dilakukan dengan melakukan perubahan pada batasan pemesinan. Batasan

V-6


digilib.uns.ac.id

pemesinan yang diubah nilainya meliputi maksimum daya mesin dan gaya pemotongan. ·

Daya Mesin Pada kondisi awal, daya mesin yang digunakan adalah maksimum daya

mesin pada mesin Conceptmill 55 sebesar 0,75 kW. Pada kondisi 1, batasan daya mesin menggunakan batasan mesin Conceptmill 105 sebesar 1,1 kW. Pada kondisi 2, batasan daya mesin yang digunakan adalah maksimum daya mesin Conceptmill 250 sebesar 7 kW. Pada kondisi 3, maksimum daya mesin yang digunakan adalah maksimum daya mesin pada Conceptmill 450 yaitu sebesar 13 kW. Hasil optimisasi perubahan maksimum daya mesin dapat dilihat pada Tabel 5.3. Tabel 5.2 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Daya Mesin Power Maksimum Waktu Pemesinan Kekasaran (watt) Maks Min Maks Min 750 3,9474 1,4799 0,0363 0,0051 1100 3,9474 0,8881 0,1008 0,0051 7000 3,9474 0,0753 14,0165 0,0051 13000 3,9474 0,0330 73,0397 0,0051

Feed Per tooth 0,0860 0,1163 0,5668 0,9792

Cutting Speed 94,2 94,2 94,2 94,2

Waktu Kekasaran Pemesinan Permukaan 2,326 0,015 1,719 0,027 0,353 0,638 0,204 1,906

Pada kondisi awal, maksimum daya mesin yang digunakan adalah sebesar 750 watt dan memperoleh feed per tooth yang optimal sebesar 0,0860 mm/tooth. Pada saat batasan daya mesin diganti dengan daya mesin sebesar 1100 watt, rentang waktu pemesinan yaitu rentang antara waktu pemesinan maksimum dan minimum semakin lebar. Begitu juga rentang kekasaran permukaan yaitu rentang antara maksimum kekasaran permukaan dan minimum kekasaran permukaan juga semakin lebar. Feed per tooth yang diperoleh meningkat yaitu sebesar 0,1163 mm/tooth. Perubahan batasan daya mesin berpengaruh pada lebar rentang antara maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan. Semakin besar daya mesin yang digunakan, semakin lebar pula rentang antara maksimum dan minimum baik waktu pemesinan maupun kekasaran permukaan. Perubahan maksimum daya mesin juga berpengaruh pada besarnya feed per tooth. Semakin besar maksimum daya mesin yang digunakan, semakin commit to user pula feed per tooth yang digunakan. Pada Tabel 5.3 dapat dilihat bahwa pada V-7


digilib.uns.ac.id

maksimum daya mesin berapapun, besarnya cutting speed tidak berubah yaitu 94,2 mm/menit. Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa perubahan maksimum daya mesin mempengaruhi besarnya feed per tooth

namun tidak

berpengaruh terhadapa besarnya cutting speed. ·

Gaya Pemotongan Maksimum gaya pemotongan yang digunakan pada kondisi awal yaitu

sebesar 1000 N. Pada kondisi 1, maksimum gaya potong diturunkan menjadi 500 N kemudian pada kondisi 2, maksimum gaya potong dinaikkan menjadi 1500 N dan kondisi 3 dinaikkan menjadi 2000 N. Hasil optimisasi perubahan maksimum gaya pemotongan dapat dilihat pada Tabel 5.4. Tabel 5.3 Hasil Optimisasi Perubahan Maksimum Gaya Pemotongan Maksimum Gaya Pemotongan (N) 750 1000 1500 2000

Waktu Pemesinan Maks Min 3,9474 1,4799 3,9474 1,4799 3,9474 1,4799 3,9474 1,4799

Kekasaran Maks Min 0,0363 0,0051 0,0363 0,0051 0,0363 0,0051 0,0363 0,0051

Feed Per tooth 0,0860 0,0860 0,0860 0,0860

Cutting Speed 94,2 94,2 94,2 94,2

Waktu Kekasaran Pemesinan Permukaan 2,326 0,015 2,326 0,015 2,326 0,015 2,326 0,015

Dari Tabel 5.4, dapat dilihat pada saat batasan gaya potong maksimum sebesar 750 watt, feed per tooth yang optimal sebesar 0,0860 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 m/menit. Pada saat maksimum gaya potong 1000 N, 1500 N dan 2000 N, feed per tooth yang optimal juga bernilai sama yaitu sebesar 0,0860 mm/tooth dan cutting speed juga bernilai sama yaitu sebesar 94,2 m/menit. Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa perubahan maksimum gaya pemotongan tidak mempengaruhi variabel keputusan pada model ini yaitu feed per tooth dan cutting speed.

commit to user

V-8


digilib.uns.ac.id

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

6.1

KESIMPULAN Serangkaian pengolahan data dan analisis yang dilakukan pada penelitian ini

dapat disimpulkan, yaitu: 1.

Penelitian ini menghasilkan model optimisasi multiobjektif yang dapat digunakan untuk menentukan parameter pemotongan yang optimal sehingga dapat meminimumkan waktu pemesinan dan kekasaran permukaan. Waktu pemesinan dan kekasaran permukaan merupakan dua fungsi tujuan yang saling trade off. Oleh karena itu pada penelitian ini dikembangkan model untuk menyeimbangkan dua fungsi tujuan tersebut dengan menggunakan function transformation.

2.

Parameter pemotongan yang optimal untuk feed per tooth sebesar 0,086 mm/tooth dan cutting speed sebesar 94,2 mm/menit dengan waktu pemesinan sebesar 2,366 detik dan kekasaran permukaan sebesar 0,015 µm. Parameter pemotongan yang optimal tersebut diperoleh dengan mempertimbangkan batasan pemesinan yaitu maksimum daya mesin sebesar 0,75 kW, gaya pemotongan sebesar 1000 N dan kecepatan spindel sebesar 750-1500 rpm.

3.

Hasil analisis sensitivitas menunjukkan bahwa perubahan besarnya diameter pahat yang digunakan berpengaruh terhadap besarnya feed per tooth dan cutting speed. Perubahan maksimum daya mesin berpengaruh pada besarnya feed per tooth namun tidak berpengaruh pada besarnya cutting speed. Perubahan maksimum gaya pemotongan tidak berpengaruh pada besarnya feed per tooth maupun cutting speed.

commit to user VI-1


digilib.uns.ac.id

6.2

SARAN

1.

Model dapat dikembangkan dengan menambah variabel keputusan seperti depth of cut.

2.

Model dapat dikembangkan untuk model optimisasi milling multi-pass. 3. Model dapat dikembangkan dengan mempertimbangkan kekerasan bahan, rotating tool, persyaratan minimal terjadinya chatter, dan tingkat koefisien pemotongan.

commit to user VI-2

PENGEMBANGAN MODEL MULTI-OBJECTIVE OPTIMIZATION UNTUK MENENTUKAN PARAMETER PEMOTONGAN SINGLE-PASS DENGAN END MILLING

Recommend Documents