a b Gambar 2.2. Pahat potong dan toolholder
Tiga diantaranya adalah kecepatan potong V, laju pemakanan f, dan kedalaman potong a. Kecepatan potong adalah kecepatan keliling benda kerja dengan satuan
mmin, laju pemakanan adalah perpindahan atau jarak tempuh pahat tiap satu putaran benda kerja dengan satuan mmput, kedalaman potong adalah tebal material
terbuang pada arah radial dengan satuan mm.
2.2 Kondisi pemesinan
Menurut Rochim 1993 pada setiap proses pemesinan ada lima elemen dasar yang perlu dipahami, yaitu:
a. Kecepatan potong cutting speed : V mmin
b. Kedalaman potong depth of cut : a mm
c. Laju pemakanan feeding speed : f mmput
d. Waktu pemotongan cutting time : tc min
e. Laju pembuangan geram material removal rate :MRR
min
Universitas Sumatera Utara
Kelima elemen dasar tersebut diatas dapat diketahui menggunakan rumus yang dapat diturunkan berdasarkan Gambar 2.3 berikut ini:
Gambar 2.3 Proses bubut Geometri benda kerja: do = diameter awal mm
dm = diameter akhir mm lt = panjang pemesinan mm
Geometri pahat: кr = sudut potong utama
o
o = sudut geram
o
2.2.1 Kecepatan potong V Untuk memperoleh putaran mesin atau kecepatan potong digunakan
persamaan sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
V =
1000 .n
d .
π
…………………………….. 2.1 dimana V = kecepatan potong mmenit
d = dimeter benda kerja mm n = putaran spindel rpm
2.2.2 Kedalaman potong a Menurut Rochim 1993 kedalaman pemotongan ditentukan oleh nilai
minimum dan maksimum yaitu dengan persamaan: Untuk kedalam potong minimum adalah:
a
min
= …………….……...……….……
2.2 dan kedalaman potong maksimum a
maks
adalah: a
maks
= 0,7 S sin
r
………………….…… 2.3 dimana
= radius ujung pahat mm S = panjang sisi pahat mm
r
= sudut potong utama
o
Sudut potong utama principal cutting edge angle
r
adalah sudut antara mata potong utama pahat dengan laju pemakanan f, besarnya sudut tersebut ditentukan oleh
geometri pahat dan cara pemasangan pada mesin bubut. Untuk nilai laju pemakanan f dan kedalaman potong a yang tetap maka sudut ini akan mempengaruhi lebar
pemotongan b dan tebal geram sebelum terpotong h adalah sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Lebar pemotongan b =
mm …………………. 2.4
Tebal geram sebelum terpotong h = mm …………………. 2.5
Dengan demikian penampang geram sebelum terpotong adalah: A = f . a = b . h mm
2
..…………. 2.6 2.2.3 Laju pemakanan laju suapan f
Untuk proses penghalusan permukaan, laju pemakanan atau feeding f, ditetapkan sesuai dengan kehalusan permukaan produk yang dikehendaki. Hubungan
antara kekasaran permukaan, radius ujung pahat, dan laju pemakanan secara empiris adalah Dawson Kurfess, 2002:
Ra =
r f
2
0321 .
m …….………………………… 2.7
atau f =
0,0321 R
. r
a
mmput …………………………. 2.8 dimana
Ra f = laju pemakanan mmput
= kekasaran permukaan m = radius ujung pahat 0,2 mm
Sehingga kecepatan pemakanan adalah:
imana tc = waktu pemotongan menit
Vf = lttc mmmin ……. ………………............. 2.9 d
lt = panjang pemotongan mm
Universitas Sumatera Utara
2.2.4
ihasilkan berupa suatu lembar tali berkelanjutan atau berupa
............................. 2.10 imana
ram sebelum terpotong
aka MRR = f . a . V cm
3
min ……………….…………………… 2.11
2.3
an, yaitu laju pemakanan f, kecepatan
en en
S H
Flat and cylindrical lapping N1 – N4
0,025 – 0,2 g
Laju pembuangan geram MRR Selama proses pembubutan berlangsung bahan dibuang akibat perputaran
benda kerja sebagai suatu geram tunggal yang tergantung pada parameter kerja mesin. Geram yang d
potonganpotongan. Besarnya laju pembuangan geram MRR adalah:
MRR = A.V cm
3
min ………................ d
A = penampang ge A = f . a mm
2
m
Kekasaran Permukaan
Pada operasi pemesinan penyelesaian atau finishing seperti pada pembubutan keras, usia akhir dari pemakaian alat pahat umumnya didasarkan pada kerusakan
yang telah dialami oleh permukaan benda kerja termesin. Sehingga untuk menjelaskan dan memprediksi kekasaran permukaan, penelitian telah dilakukan
untuk menentukan efek dari tiga parameter pemotong pemotongan V dan keausan pahat VB.
Tabel 2.1. Tingkat kekasaran rata-rata m urut proses p
gerjaan Proses pengerjaan
elang N arga Ra m
Superfinishing diamond turnin N1 – N6
0,025 – 0,8
Universitas Sumatera Utara
Flat and cy N1 – N8
0,025 – 3,2 lindrical grinding
Finishing N4 – N8
0,2 – 3,2
Drilling N10 – N11
12,5 – 25,0 ntal milling
Sandcasting and forging N10 – N11
12,5 – 25,0 old rolling, drawing
Sumber : ISO -1302, 2001 Dimana N1 sampai N12 adalah kelas kekasaran permukaan dan Ra adalah rata-rata
harga kekasarannya. Pengaruh penyelesaian permukaan benda kerja termesin tidak hanya pada keakuratan
dimensi, tetapi juga pada sifat-sifat komponen bahan yang dihasilkan seperti kelelahan dan kekuatan Kalpakjian Schmid. Tingkat kekasaran permukaan hasil
pengerjaan masing-masing proses pemesinan tidaklah sama, itu tergantung pada proses pengerjaannya. Tabel 2.1 menunjukkan tingkat kekasaran rata-rata menurut
proses pengerjaannya. Perbaikan mekanisme proses permukaan benda kerja termesin akan
mengoptimalkan proses dan memperbaiki fungsi bagian. Yang mempengaruhi kekasaran permukaan selama proses pemesinan adalah efek dari jumlah dua
variabel bebas Boothroyd yaitu: a. kekasaran permukaan ideal yang dihasilkan dari geometri pahat dan laju
pemakanan. Face and cylindrical turning, milling and reaming N5 – N12
0,4 – 50,0
Shaping, planning, horizo N6 – N12
0,8 – 50,0
Extruding, c N6 – N8 0,8 – 3,2
Die casting N6 – N7 0,8 – 1,6
Universitas Sumatera Utara
b. kekasaran permukaan alami yang disebabkan oleh penyimpangan dalam operasi pemesinan.
Dalam proses pemesinan, adalah mustahil untuk mencapai kekasaran permukaan yang ideal karena kekasaran permukaan alami berkontribusi terhadap sebagian besar
dari kekasaran. Built up edge, chatter pada pahat, ketidakakuratan dalam gerakan alat mesin dan cacat pada struktur benda kerja adalah penyebab kekasaran
permukaan alami Boothroyd. Laju pemakanan dan geometri sudut pahat adalah dua faktor utama yang mempengaruhi kekasaran permukaan. Kemampuan dalam
mengasah radius sudut pahat akan meningkatkan tindakan yang sesungguhnya dan meningkatkan kekasaran permukaan. Semakin tinggi laju pemakanan akan selalu
meningkatkan kekasaran permukaan. Selanjutnya, untuk memperoleh kekasaran permukaan seperti yang diharapkan
finishing maka geometri radius ujung pahat perlu dipertimbangkan yang dalam hal ini kaitannya dengan nilai gerak makan feeding.
2.3.1. Kekasaran permukaan dalam pembubutan keras Kekasaran permukaan memiliki pengaruh terhadap kinerja komponen. Hal ini
juga yang menyebabkan banyak orang tertarik melaksanakan penelitian kekasaran permukaan pada pembubutan keras. Thiele Melkote telah melakukan penelitian
yaitu pengaruh geometri radius ujung pahat terhadap kekasaran permukaan pada pembubutan baja AISI 52100.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Pengaruh gerak makan dan radius ujung pahat terhadap gaya geser dan gaya makan
Tingkat pemakanan dan geometri radius ujung pahat adalah dua faktor utama yang mempengaruhi kekasaran permukaan. Peningkatan dalam mengasah radius ujung
pahat akan meningkatkan tindakan yang sesungguhnya dan meningkatkan kekasaran permukaan. Semakin besar tingkat pemakanan akan selalu meningkatkan kekasaran
permukaan. Gambar 2.4 menunjukkan pengaruh tingkat pemakanan dan radius ujung pahat terhadap hasil gaya geser dan gaya makan.
Rech Moisan telah menemukan bahwa kecepatan pemotongan tidak memiliki dampak signifikan terhadap kekasaran permukaan pada pemesinan baja
27MnCr5. Namun laju pemakanan memiliki pengaruh terhadap kekasaran permukaan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Pengaruh gerak makan dan radius ujung pahat terhadap kekasaran permukaan Ra untuk bahan baja AISI 52.100 kekerasan 47 HRC.
Ketika tingkat pemakanan meningkat dari 0,05 mmput hingga 0,3 mmput pada kecepatan 150 mmin, kekasaran permukaan meningkat dari 0,3 m hingga 1,4 m.
Di sisi lain, ketika kecepatan meningkat dari 50 mmenit sampai 250 mmin pada 0.1 mmput pemakanan konstan, nilai kekasaran permukaan hanya antara 0,2- 0,4 m.
Hal ini membuktikan bahwa kecepatan pemotongan tidak mempengaruhi kekasaran permukaan. Gambar 2.5 menunjukkan pengaruh tingkat pemakanan dan radius ujung
pahat pada kekasaran permukaan benda kerja termesin. Kishawy Elbestawi meneliti integritas permukaan baja AISI D2 dengan
kekerasan 62 HRC menggunakan pahat PCBN pada kondisi kecepatan tinggi. Mereka menggunakan kecepatan potong dalam tingkatan 140 – 500 mmin, laju pemakanan
0,05 – 0,2 mmput, kedalaman pemotongan; 0,2 – 0,6 mm dan sudut awal pahat tajam beralur 20º x 0,1 mm lalu diasah menjadi radius 0,0125 mm. Hasil mereka
menunjukkan bahwa, pada kecepatan pemotongan diatas 350 mmin, kekasaran permukaan meningkat dengan peningkatan keausan alat dan ini dikaitkan dengan
aliran sisi material. Bahkan cacat seperti keretakan mikro dan kavitasi terlihat pada permukaan yang dikerjakan. Kepadatan keretakan-keretakan mikro ini ditemukan
tergantung pada kecepatan pemotongan dan laju pemakan yang digunakan. Mereka juga menyatakan bahwa lapisan putih yang terjadi pada struktur permukaan
dipengaruhi secara termis yang terbentuk karena transformasi fase ketika dikerjakan dengan pahat beralur akan tetapi tidak dengan pahat yang tajam.
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Metode pengukuran kekasaran permukaan Pemeriksaan kekasaran dengan mata telanjang hanya memungkinkan untuk
membandingkan permukaan yang satu lebih kasar dari permukaan yang lainnya serta cara ini hanya untuk perbedaan yang menyolok, sementara untuk membedakan
kekasaran yang sangat kecil sulit dideteksi dengan indera mata dan tidak dapat diketahui seberapa besar kekasarannya.
Pada saat ini teknologi pemeriksaan permukaan benda kerjakomponen mesin telah ditemukan beberapa cara untuk mengetahui tingkat kekasaran permukaannya.
Beberapa metode pengukuran yang dapat digunakan adalah sebagai berikut: 1. Inspection by touch comparation, disini permukaan benda kerja
dibandingkan dengan standar kakasaran permukaan yang mempunyai ukuran mikro inchi.
2. Magnifer with illuminator, permukaan benda kerja disinari dan diperbesar kemudian baru dilaksanakan pemeriksaan.
3. The interference microscope, disini digunakan cermin datar dan lampu satu warna, tinggi kekasaran diperiksa dengan refleksi cahaya lampu antara
mikroskop obyektif dengan permukaan benda kerja. Metode ini digunakan dalam prosedur laboratorium dan jarang digunakan dalam bengkel.
4. With profilometer, alat ini digunakan untuk mengetahui dan memeriksa bentuk profil kekasaran permukaan benda kerjakomponen.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan empat macam metode pengukuran kekasaran permukaan di atas dalam penelitian ini digunakan metode with profilometer.
2.4 Konsep Pemesinan Terkini
