Untuk Pemesinan Freis Muka Dan Gerinda Rata

Untuk Pemesinan Freis Muka Dan Gerinda Rata

Muhammad Yanis Qomarul Hadi

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya

Universitas Sriwijaya Palembang-Sumatera Selatan, Indonesia

Palembang-Sumatera Selatan, Indonesia yanis_mhd@yahoo.co.id

qoma2007@yahoo.co.id

Abstract—Mesin sekrap dapat ditingkatkan kemampuannya

perkakas berupa mesin gergaji, las, gurdi, bor, bubut, sekrap,

untuk pengerjaan proses freis dan proses gerinda. Kedua proses

freis atau mesin gerinda dapat digunakan untuk membuat

tersebut dilakukan dengan menambahkan alat tambahan

bentu atau kontur tersebut [3].

(attachment). Alat tambahan ini dipasangkan pada dudukan

Pada bengkel produksi terutama industri kecil dan

pahat sekrap sebagai pengganti pahat sekrap. Sebagai daya penggerak digunakan motor listrik dengan sistem transmisi

menengah mereka sangat sedikit memiliki mesin freis dan

sabuk-V. Proses pemesinan yang dapat dilakukan adalah proses

mesin gerinda otomatis. Dan rata-rata industri kecil dan

freis rata/ face milling (perataan, freis ujung, kontur, proses

menengah tersebut memiliki kombinasi mesin gergaji, las,

gurdi) dan gerinda rata (surface grinding). Pengujian awal

gurdi, bubut, gerinda tangan dan mesin sekrap. Survei

terhadap kemampuan alat yang dibuat terdiri atas pengujian

terhadap 30 industri kecil mesin perkakas di kotamadya

pemesinan dengan variasi putaran terhadap kekasaran

Palembang terhadap mesin perkakas yang dimiliki diketahui

permukaan dan pembuatan kontur/profil menggunakan

bahwa 26,7% yang memiliki mesin freis, 6,7% memiliki

berbagai jenis pahat. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa

mesin gerinda otomatis, 90% memiliki mesin sekrap dan rata-

alat yang dibuat telah dapat digunakan untuk melakukan

rata 78% memiliki gabungan kombinasi mesin perkakas

pemesinan proses freis dan proses gerinda. Penyimpangan yang terjadi masih didalam range standard (ISO) yang dizinkan untuk

lainnya [4].

kedua proses tersebut yaitu proses freis ≤ 25 µm dan proses

perkakas dapat ditingkatkan

gerinda ≤ N8 (3,2 µm).

kemampuannya dalam membuat komponen mesin dengan menambahkan alat tambahan (attachment) ataupun alat bantu

Kata kunci : Mesin perkakas, proses sekrap, proses freis, proses

cekam (jig & fixture) [1].

gerinda, alat tambahan (attachment) Berdasarkan data survei diatas, dalam tulisan ini melakukan peningkatan kemampuan mesin sekrap dalam pembuatan komponen yang memerlukan pengerjaan proses freis muka dan

proses gerinda rata. Kedua proses tersebut dilakukan dengan Pembuatan komponen mesin menggunakan mesin perkakas

ENDAHULUAN I. P

menambahkan alat tambahan (attachment) yang dipasangkan sampai saat ini merupakan proses yang paling banyak

pada dudukan pahat sekrap. Sumber daya penggerak akan digunakan (60% s.d. 80%) dari proses lainnya. Hal ini karena

ditambahkan motor listrik melalui sistem transmisi sabuk-V. proses pemesinan dengan mesin perkakas dapat menghasilkan

Benda kerja agar dapat bergerak otomatis sebagai layaknya komponen yang teliti, tepat dan kompleksitas [1].

pada pemesinan freis maupun gerinda akan ditambahkan Mesin freis merupakan salah satu mesin perkakas yang

dudukan khusus dengan penggerak daya khusus pula. memiliki kemampuan yang lebih banyak dari mesin perkakas

lain dalam membuat komponen mesin. Mesin freis unggul karena didukung mekanisme cara kerjanya dimana pahat dapat

ETODE II. M P ENELITIAN berputar dan benda kerja dicekam pada meja, selain itu pada

Pelaksanaan penelitian mengikuti langkah-langkah mesin freis juga dapat dipasang berbagai bentuk pahat [2].

tahapan prosedur ditunjukkan gambar 1. Pembuatan alat Proses finishing untuk menghasilkan ketelitian dan kehalusan

dilakukan di Lab. Manufaktur Fakultas Teknik Universitas permukaan yang lebih baik secara umum biasanya dilakukan

Sriwijaya, Politeknik Universitas Sriwijaya dan Balai Latihan menggunakan mesin gerinda baik manual maupun otomatis.

Pendidikan Teknik (BLPT) Palembang. Pengujian kemampuan Mesin perkakas dapat digolongkan menjadi beberapa jenis

alat tambahan yang dibuat dilakukan di Lab. Manufaktur dan dan penggunaannya bergantung kontur ataupun bentuk

Lab. CNC-CAD.CAM Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. komponen mesin yang akan dibuat. Secara umum kontur dari komponen mesin memerlukan pengerjaan pemesinan dapat berbentuk

silindris, konis,

perataan,

lengkung/radius,

alur/profil, lubang, bentuk spesifik dan kombinasi diantara bentuk tersebut. Salah satu atau lebih dari jenis mesin

Φ c = Sudut persentuhan rata-rata. o

Mulai

Φ 1 = Sudut persentuhan masuk, o

2 = Sudut persentuhan keluar, Studi Pendahuluan, Survei Data

k sm = Gaya potong spesifik, N/mm 2

=k s1.1 xh -p m k s1.1 = Gaya potong spesifik ref., N/mm 2 p

= Pangkat tebal geram rata-rata Perancangan Komponen Alat

• Gaya tekan pembuatan lubang [1] :

F Z = C d m f n (2) Pembuatan Alat

dimana :

F Z = Gaya tekan yang terjadi, N Pengujian Kemapuan Alat

C, = Konstanta gaya tekan

d - Ketelitian geometri = Diameter pahat, mm

f - Uji getaran pemesinan = Gerak makan, mm/r - Variasi

kekasaran permukaan • Akibat gaya aksial (arah gaya sejajar dan sepusat sumbu

- Pembuatan kontur/profil b.kerja contoh benda kerja) [9] : σ = F a / A

dimana :

Analisis dan Evaluasi

F a = Gaya aksial, N

A = Luasan penampang arah tegak lurus, m 2

• Akibat gaya radial (arah gaya tegak lurus sumbu benda

M = Momen lengkung, N.m

Gambar 1. Tahapan pelaksanaan penelitian

=F r x d Z = Modulus penampang, m 3

Tahap awal perancangan alat yang akan dibuat berdasarkan = Momen inersia dibagi jarak sumbu netral dimensi dan bentuk dari ruang kerja pada mesin sekrap yang

akan digunakan. Dimensi meja dan dudukan pahat sekrap • Akibat gaya tangensial (arah gaya tegak lurus jari-jari

menjadi dasar awal ukuran untuk menjamin kekakuan alat penampang lingkaran benda kerja) [9] : yang dibuat. Bentuk dudukan dari alat dan motor penggerak

P = F t .v = T .ω (5) diposisikan mempertimbangkan bentuk ruang gerak bagian

dimana :

pemegang pahat dari mesin sekrap. Perhitungan kekuatan dilakukan untuk menjamin kekakuan alat yang harus mampu

P = Daya yang terjadi, N m/detik menahan gaya berat dan gaya pemesinan yang bekerja

F t = Gaya tangensial yang terjadi, N sehingga defleksi yang terjadi tidak menyebabkan kesalahan

v = Kecepatan linier, m/detik (ketidaktelitian) yang berarti pada benda kerja yang akan

T = Momen puntir, N.m

dimesin {5,6]. Perhitungan dimensi komponen utama awal

ω = Kecepatan sudut, rpm

seperti poros penggerak/digerakkan, sumber daya dan sebagainya berdasarkan rumus di bawah ini.

• Perhitungan poros [10] :

1 / • 3 Gaya tangensial proses freis [1,7] :

  [ )() + c t . T ] 

 dimana :

F tm = A m k sm

 τ p

dimana :

τ 2 = Tegangan geser izin, N/m

F tm = Gaya potong pergigi rata-rata, N

A m = Penampang geram, mm 2 m M = Konstanta faktor lengkung Momen lengkung, N.m =bxh m

c = Konstanta faktor kelelahan

b = Lebar geram, mm

T = Momen puntir, N.m

h m = Tebal geram sebelum terpotong, mm

= (f z sin κ r /Φ c ) / (cos Φ 1 – cos Φ 2 )

= Gerak makan per gigi, mm

Perhitungan bantalan bola [9, 10] :

= Sudut potong utama, κ o r

F e = x.V. F r + y . F a (7)

dimana :

F e = Beban ekivalen yang bekerja, N

= Beban radial, N

F a Beban aksial,N Berdasarkan gambar kerja yang telah dibuat langkah

2 berikutnya dilakukan pembuatan komponen alat. Alat

tambahan terdiri atas bagian komponen standar dan komponen 3 tidak standar. Komponen standar adalah komponen yang

tersedia dan dapat langsung dibeli di pasaran. Komponen tidak standar merupakan komponen yang dibuat dan bentuknya berdasarkan gambar teknik yang dirancang. Komponen yang tidak standar dibuat semuanya menggunakan material baja

5 4 lunak. Bentuk dari alat tambahan dan pemasangan serta

komponen-komponennya ditunjukkan gambar di bawah ini.

1. Motor penggerak

4. Batu gerinda

2. Pelat penumpuh

5. Sistem sabuk (v-belt) 6

3. Rumah penumpuh poros

6. Dudukan pahat mesin

sekrap Gambar 4. Bentul alat tambahan untuk pemesinan proses gerinda

spindel

5 Untuk mengetahui alat tambahan yang dibuat telah dapat digunakan maka dilakukan pengujian kemampuan alat. Jenis

4 pengujian yang dilakukan seperti ditunjukkan gambar 1. Namun tulisan ini untuk sementara hanya dilakukan pengujian awal yang meliputi pengujian putaran spindel yang terjadi untuk berbagai tingkat transmisi terhadap kekasaran permukaan dan pembuatan contoh profil. Peralatan dan bahan

2 dalam pengujian ini yang digunakan terdiri atas :

a. Peralatan untuk pengujian : - Mesin sekrap

1 - Alat tambahan untuk melakukan pemesinan freis dan

gerinda - Tachometer (krisbow) - Dial indicator (Mitutoyo, 1µm)

1. Poros spindel dan poros

4. Rangka penumpuh motor

- Dial stand

pemegang ahat freis/gurdi

- Roughness tester accretech handsurf E-35 A/E Jepang 2. Rumah penumpuh poros

poros penggerak

5. Sistem sabuk (v-belt)

(kecermatan 0,1µm)

spindel

- Jangka sorong (Mitutoyo, 0,1 mm) sekrap

3. Dudukan pahat

mesin

6. Motor penggerak

b. Bahan

Gambar 2. Bentul alat tambahan untuk pemesinan proses freis - Material uji baja lunak dan Aluminium - Pahat perataan (HSS, diameter 40 mm)

1 2 - Pahat endmill dan pahat gurdi - Batu gerinda (Benz/Jerman A60 PSV)

ASIL D III. H AN P EMBAHASAN Alat tambahan yang telah berhasil dibuat ditunjukkan

4 gambar 5. Alat yang dibuat dipasangkan pada mesin sekrap dengan cara melepaskan rumah pemegang pahat sekrap. Alat

yang dibuat disatukan menggunakan baut pada dudukan

3 rumah pahat mesin sekrap. Meja tambahan diletakan pada 1. Meja (slot-T)

meja mesin sekrap yang disatukan dengan baut. 2. Ragum pencekam b. kerja

3. Transmisi daya (rantai)

4. Poros daya

Daya motor perencanaan untuk proses freis dan proses gerinda dibutuhkan daya maksimum 250 Watt dan putaran

1 Gambar 3. Meja tempat dudukan benda kerja input (puli penggerak) sebesar 2900 rpm. Motor untuk meja 1 Gambar 3. Meja tempat dudukan benda kerja input (puli penggerak) sebesar 2900 rpm. Motor untuk meja

Pada proses gerinda jenis dan ukuran batu gerinda dilakukan dengan mengganti batu gerindanya. Pada proses freis penggunaan berbagai jenis pahat bergantung poros

pemegang pahat yang dibuat dan ukuran colet (pengikat pahat) Gambar 7. Grafik pengaruh putaran spindel terhadap kekasaran permukaan pada proses freis

yang ada. Pada proses freis dapat dipasangkan berbagai jenis pahat yaitu pahat perataan, endmill maupun pahat gurdi. Untuk menjamin kekakuan yang baik maka panjang pemegang pahat dibuat sependek mungkin sepanjang tidak menganggu pemesinan.

Gambar 8. Grafik pengaruh putaran spindel terhadap kekasaran permukaan pada proses gerinda

Pembuatan kontur dilakukan dengan mengkombinasikan jenis pahat yang dapat digunakan pada alat tambahan yang dibuat. Jenis pahat yang digunakan adalah pahat perataan, pahat endmill (freis ujung), pahat gurdi dan batu gerinda. Berikut contoh kontur yang dibuat dengan pemesinan menggunakan kombinasi pahat ini.

Gambar 5. Alat tambahan dipasangkan pada mesin sekrap untuk pemesinan proses freis dan proses gerinda

Gambar 6. Meja tambahan untuk dudukan benda kerja

Untuk mengetahui keberhasilan pembuatan alat tambahan Gamabr 9. Contoh kontur yang dibuat menggunakan alat tambahan baik untuk maka dilakukan pengujian pemesinan dimana dalam tulisan

proses freis maupun proses gerinda; (a) pahat gurdi/kontur lubang, ini adalah pengujian pengaruh putaran spindel yang terjadi

(b) pahat tirus, (c) pahat perataan dan (d) batu gerinda terhadap kekasaran permukaan dan pengujian kedua adalah pembuatan contoh profil menggunakan berbagai pahat.

Dari penelitian yang dilakukan, telah dibuat alat tambahan Berikut hasil pengujian-pengujian tersebut.

yang dipasangkan pada mesin sekrap sesuai dengan hasil yang diharapkan yaitu dapat membuat produk yang memerlukan proses freis muka (face milling) dan proses gerinda (surface grinding). Kemampuan alat dalam melakukan pekerjaan freis yang dipasangkan pada mesin sekrap sesuai dengan hasil yang diharapkan yaitu dapat membuat produk yang memerlukan proses freis muka (face milling) dan proses gerinda (surface grinding). Kemampuan alat dalam melakukan pekerjaan freis

BOPTN 2014 atas bantuan penuh pelaksanaan penelitian ini kekasaran permukaan dilakukan menggunakan alat yang

(Penelitian Hibah Bersaing Tahun 2014). dibuat dan menggunakan mesin freis sebenarnya. Meskipun untuk semua kondisi berada diatas hasil pengujian menggunakan mesin freis sebenarnya namun nilai kekasaran

D AFTAR P USTAKA permukaan yang terjadi berada dalam range untuk kekasaran

[1] R. Taufiq, “Klasifikasi Proses, Gaya dan Daya Pemesinan“, permukaan standar yang ada (proses freis ≤25 µm dan proses

Buku 1, Lab. Teknik Produksi dan Metrologi Industri ITB, gerinda ≤ N8; angka kelas kekasaran).

Penerbit ITB, Bandung, 2007.

Pembuatan kontur benda kerja dapat menggunakan [2] R. Taufiq, “Spesifikasi, Metrologi dan Kontrol Kualitas berbagai jenis pahat seperti perataan, berbagai pahat freis

Geometris”, Buku 1, Lab. Teknik Produksi dan Metrologi ujung dan pahat gurdi. Dan untuk proses gerinda, batu gerinda

Industri ITB, Penerbit ITB, Bandung 2001. dapat diatur jenis batu gerinda dan diameternya.

Pada pengujian sebelumnya telah dilakukan pengujian [3] Yanis. M., “Modifikasi Mesin Bubut dengan Penambahan Alat ketelitian simpang putar (run out) poros utama atau spindel

Bantu Cekam untuk Membuata Komponen yang Membutuhkan untuk kedua alat tambahan dan pengujian putaran spindel

Proses Freis”, Makalah Hibah Strategis Nasional, DIPA Unsri, yang terjadi, dan didapat bahwa [11] :

- Ketelitian simpang putar (run out) poros utama atau [4] Yanis. M., dkk, “Modifikasi Mesin Bubut dengan Penambahan spindel penyipangan maksimum yang terjadi adalah 30

Alat Bantu Cekam untuk Mengerjakan Proses Freis di µm.

Kelompok Pengusaha Kecil Mesin Bubut Pasar Cinde - Pengujian putaran spindel yang terjadi rata-rata penurunan

Palembang”, Makalah PPM, DIPA Fakultas Teknik Unsri, 2010. putaran adalah 6.5%.

[5] Yanis M., dkk, Perancangan dan Pembuatan Alat Bantu Cekam pada Mesin Sekrap untuk Meningkatkan Variasi Produk yang

ESIMPULAN IV. K

Membutuhkan Proses Freis”, Makalah Penelitian DIPA Fakultas Teknik Unsri, 2011.

Dari hasil perancangan dan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa peningkatan

[6] Guruh S. S., “Perencanaan dan Pembuatan Alat Bantu untuk kinerja mesin sekrap untuk membuat komponen mesin yang

Pemesinan Proses Gerinda Rata yang Dipasangkan pada Mesin membutuhkan pengerjaan proses freis dan gerinda telah

Sekrap”, Skripsi S1, Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik berhasil dilakukan. Hal ini dapat dilihat dari pengujian awal

Universitas Sriwijaya, 2013.

yang telah dilakukan. Pengujian meliputi variasi putaran [7] Fritz Klocke, “Manufacturing Processes 1-Cutting”, Springer spindel terhadap kekasaran permukaan yang terjadi. Dan dari

H.D, New York, London, 2010.

hasil pengujian terlihat bahwa hasilnya masuk dalam range [8] P. H. Joshi, “Jigs and Fixture Design”, Mc. Graw hill, Second untuk kekasaran permukaan standar yang ada yaitu proses

Edition, USA, 2003.

freis ≤25 µm dan proses gerinda ≤ N8 (3,2 µm). Alat tambahan dapat melakukan proses freis muka (face

“Machine Design”, Prentice-Hall milling) dengan jenis pahat perataan, freis ujung ataupun pahat

[9] Robert L. Norton,

International, Inc, USA, 1996.

gurdi. Dan untuk proses gerinda berupa gerinda rata (surface [10] Dimarogonas A. D., “Computer Aided Machine Design”, milling) dengan memvariasikan batu gerinda.

Prentice-Hall, Inc, Camfridge, UK, 1989. Alat bantu cekam yang yang dibuat diharapkan dapat

[11] Yanis M., “Peningkatan Kinerja Mesin Sekrap untuk Membuat dimanfaatkan oleh bengkel produksi atau industri kecil yang

Komponen yang Membutuhkan Pengerjaan Proses Freis dan tidak memiliki mesin freis dan atau gerinda otomatis untuk

Proses Gerinda”, Makalah pada Seminar Nasional Tahunan meningkatkan produktivitas mesin sekrapnya, sehingga dapat

Teknik Mesin XII (SNTTM XII), Universitas Lampung, Bandar menambah pendapatan.

Lampung, 2013.

U CAPAN T ERIMA K ASIH Terima kasih disampaikan pada Rektor Universitas