BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Landasan Teori
2.1.1. Mesin bubut konvensional
Menurut data manual of part list for celtic 14, mesin bubut celtic dirancang untuk mengerjakan benda kerja berbentuk bulat diameter dimention dengan sistem
kerjanya benda kerja berputar sedangkan pahat tetap. Mesin bubut konvensional ini dilengkapi dengan roda gigi dan spindle putaran untuk mengatur kecepatan putaran.
Spindel putaran dirancang sebanyak 16 tingkatan dengan perincian 8 tingkatan putaran cepat dan 8 tingkat putaran lambat, pada gambar 2.1 adalah mesin bubut
konvensional yang menjadi dasar perancangan penempatan mesin gerinda toolpost.
Mesin bubut konvensional merk celtic 14 produced By PT. Persero Industri Mesin Perkakas Indonesia IMPI Cilegon
Gambar 2.1 Mesin Bubut Konvensional
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Pendukung data teknik dari mesin bubut konvensional tersebut dapat dilihat pada table 2.1.
Tabel 2.1 Data Teknis Mesin Bubut Konvensional
Daya Motor
Putaran Minimum
Putaran Maksimum
Diameter Pencekaman
Panjang Benda Kerja
Bobot Mesin
3 PK 24 rpm
1000 rpm 300 mm
1000 mm 1 ton
Keterangan Tabel 2.1 menunjukkan bahwa putaran mesin sesuai dengan data mesin, yaitu dari putaran minimum hingga putaran maksimum 24, 35, 45 , 60, 75, 81, 118,
145, 235, 290, 370, 460, 515, 725 dan 1000 satuan rpm, selanjutnya mesin bubut konvensional ini memiliki tinggi senter 12’’ atau 30, 48 mm.
2.1.2. Toolpost
Toolpost adalah rumah pahat tempat pengikatan pahat yang dirancang sesuai kebutuhan misalnya tempat pahat faching tool, netral tool, thread tool, grouping tool,
boring tool, center drill dan pahat inside tool.
2.1.3. Klasifikasi mesin gerinda toolpost
Mesin gerinda toolpost adalah suatu alat Bantu untuk menggerinda benda kerja yang berbentuk diameter atau disebut juga dengan proses pekerjaan pemesinan
lanjut, alat ini diletakkan pada tempat toolpost mesin bubut konvensional. Pada penelitian yang telah dilakukan oleh para peneliti sebelumnya tentang
rancang bangun mesin gerinda toolpost, telah banyak digunakan pada mesin bubut
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
konvensional, model dan desain konstruksi dari mesin gerinda toolpost berbeda-beda akan tetapi posisi kedudukan mesin gerinda toolpost tetap sama yaitu, diletakkan
pada toolpost mesin bubut. Menurut Chris Heapy 1996, konstruksi mesin grinding toolpost yang pernah
dirancang pada mesin bubut konvensional dengan kecepatan putar 2500 rpm seperti terlihat pada gambar 2.2. Mesin gerinda toolpost ini digunakan untuk proses
pekerjaan akhir finishing dari hasil bubutan, penanganan pada pengerjaan ini biasanya untuk memperoleh hasil pekerjaan permukaan yang lebih halus dan
mengkilat seperti kaca.
Gambar 2.2 Mesin Gerinda Toolpost
2.1.4. Proses hasil permukaan gerinda
Serope Kalpakjian 1984, bahwa proses hasil permukaan specimen yang digerinda secara actual di dalam prakteknya di dapat dari kedalaman pemakanan
yang terletak pada 0.0005 s.d 0.0003 in 0.01 s.d 0.07 mm
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Gambar 2.3 Proses Pemakanan Penggerindaan Berdasarkan ketetapan di dapat analisa perhitungan kedalaman pemakanan
menggunakan persamaan, d
D L
. =
2.1 sehingga
D d
r C
V v
t .
. .
4 =
2.2 2.1.5.
Pemilihan batu gerinda Untuk menjamin keberhasilan dari hasil penggerindaan, peneliti ini memilih
batu gerinda sesuai dengan yang telah ditetapkan secara Internasional ISO R, 605, 1117 dan 2933 Bonded Abrasive Product Grinding wheel dimensions part. 1, 2, 3.
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Keterangan : D
= Diameter luar d
= Diameter dalam t =
Tebal Gambar 2.4 Type I Lurus Straight Wheel Batu Gerinda
2.1.6. Proses gerinda
Proses gerinda dilaksanakan dengan mesin gerinda toolpost pada mesin bubut konvensional, untuk menghitung kecepatan batu gerinda dapat dilakukan dengan
ketetapan,
000 .
60
1
xn xd
n
s s
π
=
2.3 Keterangan :
n
s
= Kecepatan
periferal batu gerinda d
s
= Diameter batu gerinda n
1
= Putaran batu gerinda maka putaran bahan uji,
000 .
60
2
xn xd
n
w w
π
=
2.4 Dimana :
n
w
= Kecepatan
periferal bahan uji d
w
= Diameter bahan uji n
2
= Putaran bahan uji
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Kecepatan periferal specimen ini jauh lebih kecil daripada kecepatan periferal batu gerinda, hal ini bisa diambil rasio kecepatannya.
w s
n n
q =
2.5 Dimana : q adalah rasio kecepatan speed ratio = 20 s.d 120
Karena keausan batu gerinda makin lama semakin bertambah serta diameter spesimen makin mengecil, maka kedalaman penggerindaan makin lama semakin mengecil,
untuk itu diperlukan kompensasi keausan, sehingga harga gerak makan radial yang dipilih pada mesin harus lebih besar dari pada kedalaman penggerindaan yang
diinginkan.
1 k
a fr
+ =
2.6 Dimana :
fr = gerak makan radial yang diatur pada mesin
a = kedalaman penggerindaan yang diinginkan
k = adalah kompensasi karena keausan batu gerinda dan pengecilan
benda kerja
s s
w w
xb Gxd
xl d
k =
2.7
d
w
= diameter bahan uji yang digerinda l
w
= panjang bahan uji yang digerinda d
s
= diameter awal batu gerinda
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
b
s
= lebar batu gerinda G
= rasio penggerindaan
Gambar 2.5 Proses Penggerindaan Benda Kerja Parameter rasio penggerindaan merupakan harga yang spesifik yang berlaku
bagi suatu kombinasi jenis batu gerinda dan material spesimen pada kondisi penggerindaan.
Vs Vw
G =
2.8 Dimana :
Vw = Volume material yang digerinda, diukur setelah proses
penggerindaan selesai dilakukan Vs
= Volume keausan batu gerinda, diukur secara pendekatan dengan cara mengukur permukaan dengan menggunakan microscope setelah
proses penggerindaan
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Kecepatan penghasilan tatal rate of metal removed dapat dihitung dengan menggunakan rumus,
f xaxv
xd Z
w
π =
2.9 Dimana :
Z = Kecepatan penghasilan tatal
dw = diameter bahan uji
a = kedalaman penggerindaan
bs = lebar batu gerinda
Vfa = Kecepatan gerak melintang eretan
Vfr = Kecepatan makan radial
2.1.7. Pengujian getaran mesin gerinda toolpost dengan analisa teori
Berdasarkan desain dan pabrikasinya bahwa mesin gerinda toolpost digunakan pada proses pergerakan dinamis dengan kondisi batu gerinda berputar
berlawanan jarum jam dan benda kerja berputar searah dengan jarum jam, sehingga dapat dianalisa sesuai dengan gerak yang timbul.
Gambar 2.6 Mekanisme Gerak
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Dalam kondisi ini dapat diasumsikan bahwa akan terjadi torsi yang dihasilkan motor melalui mekanisme pulley. Untuk memudahkan analisis gerak, maka gambar
2.6 dapat disederhanakan.
Gambar 2.7 Proses tanpa Pemakanan Persamaan pada kondisi tanpa pemakanan sesuai dengan hukum Newton
∑
= θ
J M
Maka
t T
K J
J
t
ϖ θ
θ
sin
02 01
= ÷
+ v
2.10 Untuk gerak harmonic maka berlaku
t A
ϖ θ
sin =
2.11
t A
ϖ θ
cos =
2.12 t
A ϖ
ϖ θ
sin
2
− =
t 2.13
Sehingga
t T
t A
K t
A J
J
t
ϖ ϖ
ϖ ϖ
sin sin
sin
2 02
01
= ÷
− +
o
T A
J J
k =
+ −
2 02
01
ϖ
τ
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Amplitudo getarannya
2 02
01
ϖ
τ
J J
k T
A +
− =
2.14 Frekuensi pribadi sistem
02 01
J J
k
n
+ =
τ
ϖ 2.15
Kekakuan yang terjadi pada poros
τ
k
rad Nm
L G
I K
p
=
τ
2.16 Dimana
adalah momen inersia polar penampang melintang poros m
4
p
I
32
4
d I
p
π =
maka L
G d
k 32
4
π
τ
=
Massa momen inersia pada batu gerinda J
Untuk menghitung momen inersia pada pulley dan batu gerinda diperhitungkan terlebih dahulu dengan persamaan untuk pulley.
4
2 p
p p
t d
V π
= dan untuk batu gerinda
4
2 p
p b
t d
V π
=
maka
g d
W J
c
8
2
= atau
8 .
2
d v
J
c
ρ =
2.17
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Maka torsi yang bekerja pada sistem T dianggap mengalami torsi harmonik sehingga
t T
t T
ϖ sin
= diasumsikan bahwa torsi maksimum bekerja pada keadaan
1 sin
= t
ϖ , maka berlaku,
n xP
T To
t T
π
2 60
: =
=
2.18 Gaya-gaya yang bekerja pada proses pemakanan batu gerinda dengan bahan
uji adalah disebut dengan gaya yang bekerja, gaya tangensial dan gaya radial, maka untuk menghitung gaya.
gaya
s
n Nmr
F =
2.19 gaya
tangensial
m eq
xh F
Ft
1
= 2.20
maka gaya radial yang terjadi
m eq
n
xh F
F υ
1
= 2.21
2.1.8. Kekasaran permukaan surface roughness
Menurut Thomas 1999, bahwa kekasaran permukaan dapat diukur antara batas puncak tertinggi dan lembah bagian bawah yang membentuk sudut atau disebut
gelombang amplitude dapat dilakukan pengukuran kekasaran permukaan dengan menggunakan alat stylus instrument.
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Menurut G. Takeshi Sato 1983, kekasaran permukaan dari suatu proses pengerjaan mesin bubut merupakan faktor yang sangat penting dalam bidang
produksi proses pengerjaan, hal ini adalah untuk menjamin mutu, akurasi, dan kepresisian suatu komponen.
Untuk memperoleh kualitas dari hasil pengerjaan pemesinan dari hasil bubutan diperlukan pengerjaan finishing dengan mengatur kecepatan putaran, depth
of cut dan kecepatan langkah pemakanan yang bertujuan untuk mencapai suatu angka standard kekasaran permukaan rata-rata dan dengan nilai tingkat kekasaran
permukaan tertentu, maka untuk menghitung nilai angka kekasaran permukaan rata- rata yaitu dengan menggunakan persamaan.
L A
L An
A A
A Ra
∑
= +
+ +
= .....
3 2
1
2.22 Menurut Serope Kalpakjian 1984, nilai Ra adalah jumlah rata-rata puncak tertinggi
dan terendah setiap gelombang serta berbanding terbalik dengan panjang pengukuran. Tabel 2.2 Harga Tingkatan Kekasaran Surface Roughness in Practice
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
Keterangan dari data menunjukkan batas roughness hasil uji coba grinding menunjukkan batasan berada pada posisi diantara 1.6 m s.d 0.1 m, maka dari data
tersebut dinyatakan bahwa batas normalnya dapat dikelompokkan pada : a. Kasar
= 1.6 m s.d 0.8 m b. Sedang
= 0.8 m s.d 0.4 m c. Halus
= 0.4 m s.d 0.1 m
M. Kamil: Desain, Pabrikasi, Dan Pengujian mesin Gerinda Toolspot Pada Mesin Bubut Konvensional, 2006. USU e-Repository © 2008
2.2. Kerangka Konsep Penelitian
Kategori