Modul Proses Produksi doc 1

Modul Proses Produksi I

PROSES PRODUKSI 1

2.1

Proses Produksi

Produksi merupakan suatu proses untuk mengubah bahan mentah menjadi bahan
setengah jadi atau bahan jadi sehingga meningkatkan nilai guna dari bahan
tersebut.
Diagram proses produksi :

Bahan Baku

Proses Produksi

Produk

Energi + Teknologi
Informasi

Modal
Manusia

2.2

Material

Mesin

Klasifikasi Proses Produksi

Proses produksi dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam, yaitu :
2.2.1 Proses Pemesinan (machining)
Proses pemesinan adalah suatu proses produksi dengan menggunakan
mesin perkakas, dimana memanfaatkan

gerak relatif antara pahat dengan

benda kerja sehingga menghasilkan material sisa berupa geram. Proses

pemesinan bisa juga didefenisikan sebagai suatu proses pemotongan benda
kerja yang menyebabkan sebagian dari material benda kerja terbuang dalam
bentuk geram sehingga terjadi deformasi plastis yang menghasilkan produk
yang sesuai dengan spesifikasi geometris yang diinginkan. Contoh produk yang
dapat dibuat dengan proses pemesinan adalah poros idler,leveling block dan
lain-lain.

Laboratorium Produksi

3

Modul Proses Produksi I

2.2.2

Proses Pembentukan (forming)
Proses pembentukan adalah proses produksi dengan pemberian beban

terhadap material hingga terjadi deformasi plastis sehingga terbentuk produk
sesuai dengan bentuk dan ukuran yang di inginkan. Contohnya adalah

pengerolan (rolling) penempaan, dan lain-lain.
2.2.3 Proses Pengecoran (casting)
Proses pengecoran adalah proses produksi berupa penuangan logam cair
ke dalam cetakan sehingga terbentuk produk sesuai dengan cetakan yang ada.
Proses penuangan/pengecoran merupakan proses tertua yang dikenal manusia
dalam pembuatan benda logam. Contoh produk yang dapat dibuat dengan
proses ini adalah pahat, paku, dan lain-lain.
2.2.4 Proses Penyambungan (joining)
Penyambungan adalah proses produksi berupa penggabungan dua buah
material atau lebih untuk mendapatkan suatu produk yang di inginkan. Proses
penyambungan in dapat berupa pengelasan, mematri, soldering, pengelingan,
perekatan dengan lem, penyambungan dengan baut dan lain-lain. Proses
penyambungan dapat dikelompokkan menjadi 2, yaitu :
a. Penyambungan permanen
Penyambungan permanen adalah penyambungan yang tidak dapat
dipisahkan lagi, apabila dipisahkan akan dapat merusak komponennya.
Contohnya adalah penyambungan pada pengelasan, patri, solder, paku
keling dan lain-lain.
b. Penyambungan Sementara
Penyambungan sementara adalah penyambungan yang dapat

dipisahkan kembali, contohnya penyambungan dengan menggunakan baut.
2.2.5

Metalurgi Serbuk (powder metallurgy)
Metalurgi serbuk adalah proses produksi dengan cara memasukan serbuk

logam ke dalam sebuah cetakan kemudian serbuk logam tersebut di beri
tekanan. Finishing dari proses metalurgi serbuk ini adalah dengan memberikan

Laboratorium Produksi

4

Modul Proses Produksi I

perlakuan panas agar serbuk logam yang telah di tekan tadi menjadi rigid.
Biasanya proses metalurgi serbuk ini di gunakan untuk pembuatan produk yang
berdimensi sangat kecil. Contoh produk yang dibuat dengan cara metalurgi
serbuk ini adalah roda gigi pada jam tangan.
2.2.6 Perlakuan Panas (heat treament)

Proses perlakuan panas adalah perlakuan thermal terhadap logam untuk
mendapatkan sifat mekanik yang baru. Proses heat treament ini di lakukan
secara merata pada logam.
Selain itu ada juga Surface Treament, dimana pada dasarnya pemberian
perlakuan panas pada logam untuk mendapatkan sifat mekanik yang bari.
Namun surface treament ini perlakuan panas yang di berikan hanya pada
permukaan logam saja.

2.3

Klasifikasi Proses Pemesinan

2.3.1

Berdasarkan Gerak Relatif Pahat
Pahat yang bergerak relatif terhadap benda kerja akan menghasilkan geram

dan sementara itu permukaan benda kerja secara bertahap akan terbentuk menjadi
komponen yang dikehendaki.
Gerak relatif pahat terhadap benda kerja dapat dipisahkan menjadi dua komponen

gerakan yaitu :


gerak potong (cutting movement)
Dimana gerak potong adalah gerak yang menghasilkan permukaan baru
pada benda kerja.



gerak makan (feeding movement).
Gerak makan adalah gerak yang menyelesaikan permukaan baru yang
telah di potong oleh gerak potong.

Laboratorium Produksi

5

Modul Proses Produksi I

2.3.2

Berdasarkan Jumlah Mata Pahat yang digunakan
Pahat yang dipasangkan pada suatu jenis mesin perkakas memiliki mata

pahat yang berbeda-beda. Jenis pahat/perkakas potong disesuaikan dengan cara
pemotongan dan bentuk akhir dari produk. Adapun pahat dapat diklasifikasikan
menjadi dua jenis pahat yaitu pahat bermata potong tunggal (single point cutting
tools) dan pahat bermata potong jamak (multiple point cuttings tools).
Tabel 2.1. Klasifikasi Proses Permesinan Menurut Gerak Relatif dan Jenis Pahat
yang Digunakan :
No.
1

Jenis Mesin

Gerak Potong

Gerak Makan

Mesin Bubut

Benda Kerja

Pahat (Translasi)

Jumlah Mata Pahat
Tunggal

(Rotasi)
2

Mesin Freis

Pahat (Rotasi)

Benda Kerja

Jamak

(Translasi)

3

Mesin Sekrap

Pahat (Translasi)

Benda Kerja

Tunggal

(Translasi)
Sekrap Meja

Benda Kerja

Pahat

(Translasi)

(Translasi)

Tunggal

4

Mesin Gurdi

Pahat (Translasi)

Pahat (Translasi)

Jamak

5

Gergaji

Pahat (Translasi)

-

Jamak

6

Gerinda

Pahat (Translasi)

Benda Kerja

Tak Terhingga

(Translasi)
2.3.3

Berdasarkan Orientasi Permukaan

Selain ditinjau dari segi orientasi permukaan maka poses pemesinan dapat
diklassifikasikan berdasarkan proses terbentuknya permukaan (proses generasi
permukaan; surface generation).
Dalam hal ini proses tersebut dikelompokkan dalam dua garis besar proses
yaitu:


Generasi permukaan silindrik atau konis dan

Laboratorium Produksi

6

Modul Proses Produksi I



Generasi permukaan rata/lurus dengan atau tanpa putaran benda kerja.

2.3.4 Berdasarkan Mesin yang Digunakan
Dalam proses pemesinan jika kita ingin melakukan suatu pekerjaan, maka
perlu kita ketahui terlebih dahulu dengan mesin apa yang semestinya kita gunakan
sehingga produk yang kita buat sesuai dengan yang diinginkan.
Beberapa jenis

proses mungkin dapat dilakukan pada satu mesin perkakas.

Misalnya, mesin bubut tidak selalu digunakan sebagai untuk membubut saja
melainkan dapat pula digunakan untuk menggurdi, memotong dan melebarkan
lubang (boring) dengan cara mengganti pahat dengan yang sesuai. Bahkan dapat
digunakan untuk mengefreis, menggerinda atau mengasah halus asal pada mesin
bubut yang bersangkutan dapat dipasangkan peralatan tambahan (attachments)
yang khusus.
Berikut beberapa jenis Mesin perkakas yang sering di gunakan :
a. Proses Bubut (Turning),
b. Proses Freis (Milling),
c. Proses Gurdi (Drilling),
d. Proses Sekrap (Shaping,Planing),
f. Poses Gerinda Rata (Surface Grinding),
g. Proses Gerinda Silindrik (Cylindrical Grinding),dan
h. Proses Gergaji atau Parut (Shawing, Broaching).

Tabel 2.2. Klasifikasi Proses Pemesinan Menurut Jenis Mesin Perkakas yang
Digunakan
No

Jenis Proses

Laboratorium Produksi

Mesin Perkakas yang Digunakan

7

Modul Proses Produksi I

1

Bubut (turning)

Mesin Bubut (lathe)

2

Gurdi (drilling)

Mesin Gurdi (drilling machine)

3

Sekrap (shaping,planing)

Mesin Sekrap (shaping machine) &
Mesin

Sekrap

Meja

(planing

machine)
4

Freis (milling)

Mesin Freis (milling machine)

5

Gergaji (sawing)

Mesin Gergaji (sawing machine)

6

Koter/Pelebaran

lubang

(Boring)

Mesin Koter (boring machine)

7

Parut(broaching)

Mesin Parut (broaching machine)

8

Gerinda (grinding)

Mesin Gerinda (grinding machine)

9

Asah (honing)

Mesin Asah (honing machine)

10

Asah Halus (lapping)

Mesin Asah Halus (lapping machine)

11

Asah Super Halus (super Mesin Asah Kaca/mesin
asah
finishing)
superhalus (super/mirror finishing)

12

Kilap (polishing & buffing)

Mesin Pengkilap (polisher & buffer)

2.4 Elemen Dasar Proses Pemesinan
Berdasarkan gambar teknik, dimana dinyatakan spesifikasi geometrik suatu
produk komponen mesin, salah satu atau beberapa jenis proses pemesinan harus
dipilih sebagai suatu proses atau urutan proses yang digunakan untuk
membuatnya. Bagi suatu tingkatan proses, ukuran obyektif ditentukan, dan pahat
harus membuang sebagian material benda kerja sampai ukuran objektif tersebut

Laboratorium Produksi

8

Modul Proses Produksi I

tercapai. Hal ini dapat dilaksanakan dengan cara menentukan penampang geram
(sebelum terpotong). Selain itu, setelah berbagai aspek teknologi ditinjau,
kecepatan pembuangan geram dapat dipilih supaya waktu pemotongan sesuai
dengan yang dikehendaki.
Untuk itu perlu dipahami lima elemen dasar proses permesinan, yaitu :
1. Kecepatan potong (cutting speed) : Vc (m/min)
2. Kecepatan makan (feeding speed) : Vf (mm/min)
3. Kedalaman potong (depth of cut) : a (mm)
4. Waktu pemotongan (cutting time) : tc (min), dan
5. Kecepatan penghasilan geram (rate of metal removal) : Z (cm3/min)
Elemen proses pemesinan tersebut (Vc, Vf, a, tc dan Z) dihitung berdasarkan
dimensi benda kerja dan pahat serta besaran dari mesin perkakas. Besaran mesin
perkakas diatur ada bermacam-macam tergantung pada jenis mesin perkakas.
Oleh sebab itu, rumus yang dipakai untuk menghitung setiap elemen proses
pemesinan dapat berlainan.
1. Proses Bubut (turning)
Mesin bubut dapat digunakan untuk memproduksi material berbentuk
konis maupun silindrik. Jenis mesin bubut yang paling umum adalah mesin
bubut (lathe) yang melepas bahan dengan memutar benda kerja terhadap
pemotong mata tunggal.
Pada proses bubut benda kerja dipegang oleh pencekam yang dipasang di
ujung poros utama spindel. Dengan mengatur lengan pengatur yang terdapat
pada kepala diam, putaran poros utama (n) dapat dipilih sesuai dengan
spesifikasi pahat yang dipilih. Harga putaran poros utama umumnya dibuat
bertingkat dengan aturan yang telah distandarkan, misalnya : 83, 155, 275,
550, 1020 dan 1800 rpm. Pada mesin bubut gerak potong dilakukan oleh
benda kerja yang melakukan gerak rotasi sedangkan gerak makan dilakukan
oleh pahat yang melakukan gerak translasi.. Pahat dipasangkan pada dudukan
pahat dan kedalaman potong (a) diatur dengan menggeserkan peluncur silang

Laboratorium Produksi

9

Modul Proses Produksi I

melalui roda pemutar (skala pada pemutar menunjukkan selisih harga
diameter) dengan demikian kedalaman gerak translasi dan gerak makannya
diatur dengan lengan pengatur pada rumah roda gigi. Gerak makan (f) yang
tersedia pada mesin bubut dibuat bertingkat dengan aturan yang telah
distandarkan.
Mesin bubut beserta bagian bagiannya dapat kita lihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Mesin Bubut
Keterangan gambar :
-

Poros utama / spindel merupakan tempat pemasangan pencekam.

-

Lengan pengatur gunanya untuk mengatur harga n yang diinginkan

-

Tool Post adalah tempat dudukan pahat

-

Batang penggerak fungsinya untuk menggerakkan kereta saat melakukan
proses bubut

-

Ulir penggerak gunanya untuk menggerakkan kereta saat melakukan
proses bubut untuk pembuatan ulir.

-

Kereta adalah landasan bagi peluncur silang

-

Rumah roda gigi adalah tempat lengan pengatur

-

Kepala diam adalah tempat terdapatnya poros utama

Laboratorium Produksi

10

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.2 Proses Bubut
Kondisi pemotongan ditentukan sebagai berikut :
Benda kerja :
d0

=

Diameter

mula-mula

; mm.
dm

= Diameter akhir

; mm.

lt

= Panjang proses pemesinan

; mm

Pahat :
kr = Sudut potong utama
o = Sudut geram
Mesin bubut :



a

= Kedalaman potong

; mm.

F

= Gerak makan

; mm/r.

n

= Putaran poros utama (benda kerja)

; r/mm.

Jenis Operasi Bubut
Berdasarkan posisi benda kerja yang ingin dibuat pada mesin bubut, ada
beberapa proses bubut yaitu :
1. Pembubutan silindris (turning)

Laboratorium Produksi

11

Modul Proses Produksi I

2. Pengerjaan tepi / bubut muka (facing)
3. Bubut Alur (grooving)
4. Bubut Ulir (threading)
5. Pemotongan (Cut-off)
6. Meluaskan lubang (boring)
7. Bubut bentuk (Forming)
8. Bubut inti (trepanning)
9. Bubut konis

Gambar 2.3 Proses Pada Mesin Bubut


Elemen Dasar Proses Bubut
Elemen dasar pada mesin bubut terbagi atas :
1. Kecepatan potong (Cutting speed )
Vc

=

 .d .n
1000

; m/min

Dimana, d = diameter rata-rata ,yaitu
d

= (do + dm)/2

; mm

2. Kecepatan makan (feeding speed)
Vf

= f.n

; mm/min.

3. Waktu pemotongan (depth of cut)
tc

= lt / Vf

Laboratorium Produksi

; min.

12

Modul Proses Produksi I

4. Kedalaman potong (cutting time)
a

= ( dm – do ) / 2

; mm

5. Kecepatan penghasilan geram (rate of metal removal)
Z

= A .V

Z

= f . a . Vc

 A=f.a

; mm2
; cm3/min

Sudut potong utama (Kr , Principal cutting edge angle) merupakan sudut
antara mata potong mayor (proyeksinya pada bidang referensi) dengan
kecepatan makan Vf. Besarnya sudut tersebut ditentukan oleh geometri
pahat dan cara pemasangan pahat pada mesin perkakas (orientasi
pemasangannya). Untuk harga a dan f

yang tetap maka sudut ini

menentukan besarnya lebar pemotongan (b, width of cut) dan tebal geram
sebelum terpotong (h, undeformed chip thickness) sebagai berikut :
a.

Lebar pemotongan

: b = a / sin Kr

b. Tebal geram sebelum terpotong

; mm

: h = f sin Kr

; mm

Dengan demikian, penampang geram sebelum terpotong dapat dituliskan
sebagai berikut :
A = f.a = b.h

; mm2

Tebal geram sebelum terpotong (h) belum tentu sama dengan tebal geram
setelah terpotong (hc, chip thickness) dan hal ini antara lain dipengaruhi
oleh sudut geram (0), kecepatan potong dan material benda kerja.
2. Proses Freis (milling)
Mesin freis merupakan mesin yang paling mampu melakukan banyak
kerja dari semua mesin perkakas. Permukaan yang datar maupun berlekuk
dapat diproses dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa. Operasi pada
umumnya dilakukan oleh ketam, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan
mesin peluas lubang dapat dilakukan oleh mesin freis.
Pahat freis mempunyai deretan mata potong pada tepi perkakas potong
yang berjumlah banyak (jamak). Bersifat sebagai pemotong tunggal pada
daurnya.


Pengelompokan Mesin Freis

Laboratorium Produksi

13

Modul Proses Produksi I

Secara umum mesin freis dapat dikelompokkan atas :
a. Freis tegak (face milling)
Pada freis tegak antara sumbu pahat dan benda kerja tegak lurus.
b. Freis datar (slab milling)
Pada freis datar antara sumbu pahat dan benda kerja sejajar. Freis
datar dibedakan menjadi dua, yaitu :
1. Mengefreis turun (down milling)
2. Mengefreis naik (up milling/coventional milling)


Pahat Mesin Freis
Dua jenis utama pahat yang digunakan pada mesin freis (milling cutter)
dapat dibedakan atas dua macam seperti yang terlihat pada gambar 2.8 :
1.

Pahat freis selubung (slab milling cutter), lihat
gambar 2.8a

2.

Pahat freis muka ( face milling cutter ), lihat gambar
2.8b

Vf
a. Slab milling cutter

Vf
b. Face milling cutter

Gambar 2.4 Jenis Pahat pada Mesin Freis
Pahat freis termasuk pahat bermata potong jamak dengan jumlah mata
potong sama dengan jumlah gigi freis.

Berdasarkan jenis pahat yang digunakan dikenal dua macam cara yaitu :

Laboratorium Produksi

14

Modul Proses Produksi I

1. Mengefreis datar dengan sumbu pahat sejajar dengan permukaan benda
kerja. Mengefreis datar dibedakan atas dua yaitu :
a.

Mengefreis turun (down milling )
Pada down milling gerak rotasi pahat searah dengan gerak translasi
benda kerja.Proses turun akan menyebabkan benda kerja lebih
tertekan ke meja dan meja terdorong oleh pahat yang mungkin suatu
saat (secara periodik) gaya dorongnya akan melebihi gaya dorong
ulir atau roda gigi penggerak meja. Apabila sistem kompensasi
“keterlambatan gerak bolak balik “ ( back lash compensator ) tidak
begitu baik maka mengefreis turun dapat menimbulkan getaran
bahkan kerusakan. Mengefreis turun tidak dianjurkan untuk
permukaan yang terlalu keras.

Vf
Gambar 2.5 Jenis Pahat Down Milling
b.

Mengefreis naik ( up milling / comvesional
milling )
Pada up milling gerak rotasi pahat berlawanan arah dengan gerak
translasi benda kerja.Mengefreis naik dipilih karena alasan
kelemahan mengefreis turun. Mengefreis naik cepat mempercepat
keausan pahat karena mata potong lebih banyak menggesek benda
kerja yaitu saat mulai pemotongan, selain itu permukaan benda
kerja lebih kasar.

Vf
Gambar 2.6 Jenis Pahat up Milling

Laboratorium Produksi

15

Modul Proses Produksi I

2. Mengefreis tegak
Mengefreis tegak (face milling) dengan sumbu putaran pahat freis muka
tegak lurus permukaan benda kerja.
Cara membedakan pahat up milling dengan down milling adalah :
a.

Dengan melihat arah buangan geramnya.

b.

Dengan melihat arah putaran dari pahat tersebut.

Gambar 2.7 Proses Freis Datar dan Freis Tegak


Jenis Pemotong Pada Mesin Freis
Jenis pemotongan pada mesin freis adalah sebagai berikut :
1.

Pemotong freis biasa
Merupakan sebuah pemotong berbentuk piringan yang hanya
memiliki gigi pada sekelilingnya.

2.

Pemotong freis samping.
Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecuali bahwa giginya
di samping.

3.

Pemotong gergaji pembelah logam.
Pemotong ini mirip dengan pemotong freis datar atau samping
kecuali bahwa pembuatannya sangat tipis, biasanya 5 mm atau
kurang.

4.

Pemotong freis sudut.
Ada dua pemotong sudut yaitu

pemotong sudut tunggal dan

pemotong sudut ganda. Pemotong sudut tunggal mempunyai satu

Laboratorium Produksi

16

Modul Proses Produksi I

permukaan kerucut, sedangkan pemotong sudut ganda bergigi pada
dua permukaan kerucut. Pemotong sudut digunakan untuk
memotong lidah roda, tanggem, galur pada pemotong freis, dan
pelebar lubang.
5.

Pemotong freis bentuk
Gigi pada pemotong ini merupakan bentuk khusus. Termasuk
didalamnya adalah pemotong cekung dan cembung, pemotong roda
gigi, pemotong galur, pemotong pembulat sudut, dsb.

6.

Pemotong proses ujung.
Pemotong ini mempunyai poros integral untuk menggerakkan dan
mempunyai gigi dikeliling dan ujungnya.

7.

Pemotong T-slot.
Pemotong jenis ini menyerupai pemotong jenis datar kecil atau freis
samping yang memiliki poros integral lurus atau tirus untuk
penggerakan.

Laboratorium Produksi

17

Modul Proses Produksi I

Jenis operasi yang dapat dilakukan pada mesin freis dapat dilihat pada
gambar 2.8

Freis Selubung

Freis Muka

Freis Ujung

Freis Sisi

Pemotongan

Freis Alur

Freis Bentuk

Freis Inti

Freis Ulir
Gambar 2.8 Proses yang dapat dilakukan pada mesin freis

Laboratorium Produksi

18

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.9 Mesin Freis
Elemen dasar dari proses freis dapat diketahui atau dihitung dengan
menggunakan rumus yang dapat diturunkan dari kondisi pemotongan
ditentukan sebagai berikut;
Benda kerja :

Pahat freis

:

w

= lebar pemotongan

lw

= panjang pemotongan

a

= kedalaman potong

d

= diameter luar

z

= jumlah gigi (mata potong)

kr

= sudut potong utama
= 90 untuk pahat freis selubung.

Mesin freis :

n

= putaran poros utama

Vf

= kecepatan makan

Elemen dasar pada mesin freis dapat dihitung dengan rumus berikut :
1.

Kecepatan potong
VC

2.

=

 .d .n
1000

; m/min

Gerak makan pergigi
fz

= Vf / (z n)

Laboratorium Produksi

; mm/(gigi)

19

Modul Proses Produksi I

3.

Waktu pemotongan
tc = lt / Vf

; min

dimana :
lt
lv

= lv + lw + ln
 a (d  a )

; untuk mengefreis datar,

 0

; untuk mengefreis tegak,

ln

 0

; untuk mengefreis datar,

ln

= d/2

; untuk mengefreis tegak

lv

4.

; mm,

Kecepatan menghasilkan geram
Z=

V f .a.w
1000

; cm3 /min

c. Proses Gurdi (drilling)
Proses gurdi merupakan proses pembuatan lubang pada sebuah objek
dengan menekankan sebuah gurdi berputar kepadanya. Proses pembuatan
lubang ini tidak hanya melalui proses gurdi namun dapat juga dilakukan
dengan proses lain seperti mempons, pengelasan, meluaskan lubang, dan lainlain.
Pahat gurdi mempunyai dua mata potong dan melakukan gerak potong
berupa putaran poros utama mesin gurdi. Putaran tersebut dapat dipilih dari
beberapa tingkatan putaran yang tersedia pada mesin gurdi, atau ditetapkan
sekehendak bila sistim transmisi putaran mesin gurdi merupakan sistim
berkesinambungan (stepless spindle drive).


Pengelompokan Mesin Gurdi
Mesin gurdi dapat dikelompokkan berdasarkan konstruksinya :
a.

Mesin gurdi portabel / mampu bawa

b.

Mesin penggurdi teliti :
1) pasangan bangku
2) pasangan lantai

c.

Mesin penggurdi radial

Laboratorium Produksi

20

Modul Proses Produksi I

d.

e.

Mesin penggurdi tegak :
1)

tugas ringan

2)

tugas berat

3)

mesin penggurdi kelompok

Mesin penggurdi spindel jamak :
1) unit tunggal
2) jenis jalan

f.

Mesin penggurdi turet

g.

Mesin penggurdi produksi otomatis :
1) meja pengarah
2) jenis jalan

h.

Mesin penggurdi di lubang dalam.

Beberapa proses yang dapat dilakukan pada mesin gurdi yaitu :
1.

Gurdi (drilling)

2.

Perluasan ujung lubang (counter boring)

3.

Penyerongan ujung lubang (counter sinking)

4.

Perluasan atau penghalusan lubang (roaming)

5.

Gurdi lubang dalam (gun drilling

Gambar 2.10 Mesin Gurdi

Laboratorium Produksi

21

Modul Proses Produksi I

Ada tiga jenis pahat dari mesin gurdi, yaitu :
1.

Twist Drill
Twist drill merupakan penggurdi dengan dua galur dan dua tepi
potong.

Gambar 2.11 Twist Drill
2.

Gun Drill

Ada dua jenis Gun Drill yaitu :
a. Bergalur lurus yang digunakan untuk penggurdian lubang yang
dalam, yaitu penggurdi trepan yang tidak memiliki pusat mati
dan meninggalkan inti pejal dari logam.
b. Penggurdi pistol pemotong pusat yang fungsinya hampir sama
dengan penggurdi trepan. Penggurdi pistol ini mempunyai
kecepatan potong yang lebih tinggi dari penggurdi puntir
konvensional.

Laboratorium Produksi

22

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.12 Gun Drill bergalur lurus.

A Gun Drill trepan,
B. Gun Drill pemotongan

3.

Penggurdi Khusus
Penggurdi khusus ini digunakan untuk menggurdi lubang yang
lebih besar yang tidak dapat dilakukan oleh penggurdi puntir
ataupun oleh penggurdi pistol. Untuk menggurdi lubang besar
dalam pipa atau logam lembaran, gurdi puntir tidak sesuai karena
gurdi cendrung akan terbenam ke dalam benda kerja atau
lubangnya terlalu besar untuk gurdi biasa. Lubang besar tersebut
dipotong dengan pemotong lubang

Gambar 2.13 Pemotong untuk lubang pada logam tipis. A. Pemotong gergaji. B.
Fris kecil (fly cutting).

Laboratorium Produksi

23

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.14 Proses Gurdi
Benda kerja :
lw

= panjang pemotongan benda kerja

; mm

Pahat gurdi :
d

= diameter gurdi

Kr

= sudut potong utama

; mm

= ½ sudut ujung (point angle)
Mesin gurdi :
n

= putaran poros utama

; (r)/min

Vf

= kecepatan makan

; mm/min

Elemen dasar dapat dihitung dengan rumus berikut ;
1. Kecepatan potong :
VC =

 .d .n
1000

; m/min

2. Gerak makan permata potong:
fz

=

Vf
z.n

; mm/r

3. Kedalaman potong:
a

= d/2

; mm

4. Waktu pemotongan:
Laboratorium Produksi

24

Modul Proses Produksi I

t c = l t / Vf

; min

dimana:
lt

= lv + lw + ln

; mm

ln

= (d/2) tan Kr

; mm

5. Kecepatan penghasilan geram:
Z=

 .d 2 .V f
4.1000

; cm3/m

d. Proses Sekrap (shaping / planing)
Proses sekrap hampir sama dengan proses membubut, tapi gerak
potongnya tidak merupakan gerak rotasi melainkan gerak translasi yang
dilakukan oleh pahat (pada mesin sekrap) atau oleh benda kerja (pada mesin
sekrap meja). Benda kerja dipasang pada meja dan pahat (mirip dengan pahat
bubut) dipasangkan pada pemegangnya.
Mesin sekrap pada umumnya digunakan untuk :
a. perataan permukaan
b. memotong alur pasak luar dan dalam
c. alur spiral
d. batang gigi


Pengelompokkan Mesin Sekrap

Mesin sekrap dapat dikelompokkan sebagai berikut :
1. Pemotong dorong horizontal
a) Biasa (pekerjaan produksi)
b) Universal (pekerjaan ruang perkakas)
2. Pemotong tarik horizontal
3. Vertikal
a) Pembuat celah (slotter)
b) Pembuat dudukan pasak (key skater)
Kegunaan khusus dari mesin sekrap misalnya untuk memotong roda gigi
caranya adalah daya ditransmisikan dengan mengunakan motor tersendiri,
baik melalui roda gigi maupun sabuk atau dengan penggunaan sistem

Laboratorium Produksi

25

Modul Proses Produksi I

hidrolisis. Penggerakan bolak balik pahat dapat diatur dengan menggunakan
lengan osilasi dan mekanisme engkol.
Mesin sekrap terbagi dua macam, yaitu:
a.

Mesin Sekrap Meja (planner)
Pada sekrap meja, meja bergerak bolak-balik sedangkan pahat diam,
lihat gambar 2.15a.

b.

Mesin Sekrap (shaping)
Pada mesin sekrap biasa pahat bergerak bolak-balik, sedangkan bnda
kerja diam, lihat gambar 2.15b

a. Mesin Sekrap Planner
b. Mesin Sekrap Shaper
Gambar 2.15 Jenis Mesin Sekrap


Jenis-Jenis Mesin Sekrap

1. Mesin sekrap horizontal
Terdiri atas dasar dan rangka yang mendukung ram horizontal. Ram yang
membawa pahat, diberi gerak bolak balik sama dengan panjang langkah yang
diinginkan. Pemegang pahat diberi engsel pada ujung atas untuk
memungkinkan pahat naik pada langkah balik sehingga tidak menggaruk
benda kerja. Benda didukung pada rel silang yang memungkinkan benda

Laboratorium Produksi

26

Modul Proses Produksi I

kerja untuk digerakkan menyilang atau vertikal dengan atau tanpa pengerak
daya.
2. Mesin sekrap hidrolis
Mesin sekrap hidrolis seperti digerakkan oleh mekanisme lengan osilasi,
tapi penggeraknya adalah rangkaian hidrolis. Salah satu keuntungan utama
dari mesin sekrap ini adalah kecepatan potong dan tekanan dalam penggerak
ram konstan dari awal sampai akhir pemotongan. Kecepatan potong biasanya
ditunjukkan pada indikator dan tidak memerlukan perhitungan. Baik panjang
langkah potong maupun dudukan relatifnya terhadap benda kerja dapat
diubah dengan cepat, tanpa menghentikan mesin dengan menggunakan dua
gagang kecil pada sisi ram dapat dibalik mendadak dimana saja dalam segala
arah perjalanan. Hantaran hidrolis dikerjakan pada pahat bebas dari benda
kerja dan operasi keseluruhan dari mesin. Perbandingan maksimum kecepatan
balik terhadap kecepatan potong adalah 2 : 1.
3. Mesin Sekrap Potong Tarik
Mesin sekrap vertikal (slotter) terutama digunakan untuk pemotongan
dalam dan menyerut sudut, serta untuk operasi yang memerlukan pemotongan
vertikal karena dudukan yang diharuskan untuk memegang benda kerja.
Operasi dari bentuk ini sering dijumpai pada pekerjaan cetakan, cetakan
logam dan pola logam. Ram mesin ini beroperasi secara vertikal dan memiliki
sifat balik cepat biasanya seperti pada jenis horizontal. Benda kerja yang akan
di mesin ditumpu pada meja putar yang memiliki gerakan putar tambahan
gerak untuk mesin biasa.
Proses yang biasa dilakukan pada mesin sekrap (pahat bermata potong
tunggal yang melakukan gerak potong (shaping) atau gerak makan
(planning), kedua gerakan tersebut berupa translasi bertahap) :
1. Sekrap (shaping)
2. Sekrap meja (planning)
3. Sekrap alur (sloting)

Laboratorium Produksi

27

Modul Proses Produksi I

a. Sekrap alur (sloting)

b Sekrap (shaping)

c Sekrap meja (planning)

Gambar 2.16 Proses yang Dapat Dilakukan pada Mesin Sekrap

Gambar 2.17 Proses Sekrap
Perhitungan elemen dasar dalam proses menyekrap adalah :
1. Kecepatan potong rata-rata :
v

C



n p .l t (1  Rs )
2.1000

; m / min

2. Kecepatan makan
Vf

= f . np

; mm / min

3. Kecepatan menghasilkan geram :
Z

= A .V

; cm3/min

dengan A = f . a = h . b
4. Waktu pemotongan :
TC

= w / Vf

Laboratorium Produksi

; min

28

Modul Proses Produksi I

2.3

Pahat

Pahat dibuat

menurut desain tertentu dan akan dipasangkan pada mesin

perkakas dengan orientasi tertentu. Orientasi/posisi pahat disebut posisi paling
lazim (Most Natural Position) atau posisi nol (Zero Position).
Pahat berfungsi untuk membantu proses pemesinan. Untuk mengenal bentuk
dan geometrinya, pahat harus diamati secara sistematik dengan dibedakan atas
tiga hal pokok yaitu : elemen, bidang aktif, dan mata potong pahat, sehingga
secara lebih rinci bagian-bagiannya dapat didefenisikan. Dengan mengetahui
defenisinya maka berbagai jenis pahat yang digunakan dalam proses pemesinan
dapat dikenal dengan lebih baik.
2.3.1

Bagian pahat

1. Badan (body)
Bagian pahat yang dibentuk menjadi mata potong atau tempat untuk
sisipan pahat (dari karbida atau keramik).
2. Pemegang/gagang (shank)
Bagian pahat untuk dipasangkan pada mesin perkakas. Bila bagian ini
tidak ada, maka fungsinya digantikan oleh lubang pahat.
3. Lubang Pahat (tool bore)
Lubang pada pahat melalui mana pahat dipasang pada poros utama
(spindel) atau poros pemegang dari mesin perkakas. Umumnya dipunyai
oleh pahat freis.
4. Sumbu Pahat (tool axis)
Garis maya yang digunakan untuk mendefinisikan geometri pahat.
5. Dasar (base)
Bidang rata

pada pemegang

untuk meletakkan

pahat sehingga

mempermudah proses pembuatan, pengukuran maupun pengasahan pahat.

Laboratorium Produksi

29

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.18 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Bubut

Gambar 2.19 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Gurdi

Gambar 2.20 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Freis

Laboratorium Produksi

30

Modul Proses Produksi I

2.3.2

Bidang Pahat
Bidang pahat merupakan permukaan aktif dari pahat. Tiap pahat

mempunyai bidang aktif sesuai jumlah mata potongnya (tunggal atau jamak).
Bidang pahat dapat dibagi tiga yaitu sebagai berikut :
Bidang Geram (A  , Face)

1.

Merupakan bidang diatas dimana geram mengalir.
2. Bidang Utama (A  , Principal/Major Flank)
Yaitu bidang yang menghadap ke permukaan transien dari benda kerja.
Permukaan transien benda kerja akan terpotong akibat gerakan pahat
relatif terhadap benda kerja. Karena adanya gaya pemotongan sebagian
bidang

utama

akan

terdeformasi

sehingga

bergesekan

dengan

permukaan transien benda kerja.
3. Bidang Bantu/Minor (A  ’ Auxiliary/Minor Flank)
Adalah bidang yang menghadap permukaan terpotong dari benda kerja.
Karena adanya gaya pemotongan, sebgian kecil bidang bantu akan
terdeformasi dan menggesek permukaan benda kerja yang telah
terpotong /dikerjakan. Untuk pahat freis selubung tidak diperlukan
bidang bantu.
2.3.3

Mata Potong Pahat

Mata potong pahat merupakan tepi dari bidang geram yang aktif
memotong. Ada dua jenis mata potong, yaitu :
1. Mata Potong Utama / Mayor (S, principal / mayor cutting edge)
Mata potong utama adalah garis perpotongan antar bidang geram (A )
dengan bidang utama (A).
2. Mata Potong Bantu / Minor (S’, auxiliary / minor cutting edge)
Mata potong bantu adalahgaris perpotongan antara bidang geram (A)
dengan bidang bantu (A).

Laboratorium Produksi

31

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.21 Bentuk Pahat Bubut
Mata potong utama bertemu dengan mata potong bantu pada pojok pahat
(tool corner). Untuk memperkuat pahat maka pojok pahat dibuat melingkar
dengan jari-jari tertentu, yaitu :
r = radius pojok (corner radius/nose radius)

; mm

b = panjang pemenggalan pojok (chamfered corner length)

; mm

Radius pojok maupun panjang pemenggalan pojok selain memperkuat
pahat bersama-sama dengan kondisi pemotongan yang dipilih akan menentukan
kehalusan permukaan hasil proses pemesinan.
Beberapa jenis pahat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pahat kanan
(right hand) dan pahat kiri (left hand). Perbedaan antara kedua jenis pahat
tersebut adalah terletak pada lokasi mata potong utama. Pahata kanan
mempunyai lokasi mata potong utama yang sesuai dengan lokasi ibu jari tangan
kanan bila tapak tangan kanan ditelungkupkan diatas pahat yang dimaksud
dengan sumbu pahat dan sumbu tapak tangan sejajar. Demikian pula halnya
dengan pahat kiri dimana lokasi mata potong utamanya sesuai dengan lokasi
ibu jari tangan kiri, lihat gambar 2.21.
2.3.4 Material Pahat
Suatu jenis pekerjaan pemesinan tertentu memerlukan pahat dari material
yang cocok. Karena pahat merupakan salah satu komponen utama yang
memegang peranan penting dalam proses pemesinan. Proses pembentukan
geram dengan cara pemesinan berlangsung dengan cara mempertemukan dua
jenis material. Untuk menjamin kelangsungan proses ini maka jelas diperlukan
kriteria material pahat yang di gunakan untuk memotong benda kerja.

Laboratorium Produksi

32

Modul Proses Produksi I

Adapun kriteria material pahat yang perlu di perhatikan antara lain :
1. Kekerasan; yang cukup tinggi melebihi kekerasan benda kerja tidak saja
pada temperatur ruang melainkan juga pada temperatur

tinggi atau

memiliki hot hardness yang tinggi pada saat proses pembentukan geram
berlangsung.
2. Keuletan; yang cukup besar untuk menahan beben kejut yang terjadi
sewaktu pemesinan dengan interupsi maupun sewaktu memotong benda
kerja yang mengandung partikel/bagian yang keras (hard spot).
3. Ketahanan beban kejut termal;

diperlukan bila terjadi perubahan

temperatur yang cukup besar secara berkala / periodik.
4. Sifat adhesi yang rendah; untuk mengurangi afinitas benda kerja terhadap
pahat , mengurangi laju keausan ,serta penurunan gaya pemotong.
5. Daya larut elemen/komponen material pahat yang rendah; dibutuhkan
demi untuk memperkecil laju keausan akibat mekanisme difusi.
Kekerasan yang rendah dan daya adhesi yang tingi tidak diinginkan, sebab
mata potong akan terdeformasi, terjadi keausan tepi dan keausan kawah yang
besar. Keuletan yang rendah serta ketahanan beban kejut termal yang kecil
mengakibatkan rusaknya mata potong maupun retak mikro yang menimbulkan
kerusakan fatal. Kriteria material pahat seperti di atas memang perlu dipunyai
oleh material pahat. Akan tetapi, tidak semua sifat tersebut dapat dipenuhi
secara berimbang. Pada umumnya kekerasan dan daya tahan termal yang
dipertinggi selalu diikuti oleh penurunan keuletan.
Secara berurutan material–material tersebut dapat disusun mulai dari yang
paling “lunak” tetapi “ulet” sampai dengan yang paling “keras” tetapi “getas”
sebagai berikut:
1. Baja Karbon (High Carbon Steels ; Carbon Tools Steels; CTS )
Baja dengan kandungan karbon yang relatif tinggi (0,7%-1,4% C) tanpa
unsur lain atau dengan presentase unsur lain yang rendah (2% Mn,
W,Cr) mempunyai kekerasan permukaan yang cukup tinggi. Dengan
proses perlakuan panas, kekerasan yang tinggi ini (500-1000 HV)

Laboratorium Produksi

33

Modul Proses Produksi I

dicapai karena terjadi tranformasi martensit. Karena martensit akan
melunak pada temperatur sekitar 250º C, maka baja karbon ini hanya
digunakan pada kecepatan potong yang rendah (sekitar VC = 10
m/min). Pahat jenis ini hanya dapat memotong logam yang lunak
ataupun kayu.
2. HSS (High Speed Steels ; Tools Steels)
Merupakan baja paduan tinggi dengan unsur paduan crom dan tungsten.
Melalui proses penuangan (molten metalurgy) kemudian diikuti
pengerolan ataupun penempaan baja dibentuk menjadi batang atau
silindris. Pada kondisi lunak (annealed) bahan tersebut dapat diproses
secara pemesinan menjadi berbagai bentuk pahat potong. Setelah proses
laku panas dilaksanakan kekerasannya akan cukup tinggi sehingga dapat
digunakan pada kecepatan potong yang tinggi (sampai dengan tiga kali
kecepatan potong untuk pahat CTS), sehingga dinamakan dengan “Baja
Kecepatan Tinggi”; HSS, High Speed Steel. Apabila telah aus maka
HSS dapat diasah sehingga mata potongnya tajam kembali, karena sifat
keuletan yang relatif baik.. Pahat ini biasanya digunakan sebagai pahat
untuk mesin gurdi,bubut,skrap.
Hot Hardness dan recovery Hardness yang cukup tinggi, dapat dicapai
berkat adanya unsur paduan W, Cr, Mo, Co. Pengaruh unsur tersebut
pada unsur dasar besi (Fe) dan karbon (C) adalah sebagai berikut :
 Tungsten / Wolfram (W)
Untuk mempertinggi Hot Hardness, dimana terjadi pembentukan
karbida, yaitu paduan yang sangat keras, yang menyebabkan
kenaikan temperatur untuk proses hardening dan tempering.
 Chromium (Cr)
Menaikkan hardenability dan hot hardness. Crom merupakan
elemen pembentuk karbida akan tetapi Cr menaikkan sensitivitas
terhadap over heating.


Vanadium (V)

Laboratorium Produksi

34

Modul Proses Produksi I

Menurunkan sensitiviitas terhadap over heating serta menghaluskan
besar butir. Juga merupakan elemen pembentuk karbida.
 Molybdenum (Mo)
Mempunyai efek yang sama seperti W, akan tetapi lebih terasa ( 2%
W, dapat digantikan oleh 1% Mo). Selain itu Mo – HSS lebih liat,
sehingga mampu menahan beban kejut. Kejelekannya adalah lebih
sensitif terhadap over heating ( hangusnya ujung – ujung yang
runcing sewaktu dilakukan proses Heat treatment).
 Cobalt (Co)
Bukan elemen pembentuk karbida. Ditambahkan dalam HSS untuk
menaikkan Hot hardness dan tahanan keausan. Besar butir menjadi
lebih halus sehingga ujung – ujung yang runcing tetap terpelihara
selama heat treatment pada temperatur tinggi.
Klasifikasi pahat HSS menurut komposisinya, yaitu:
1. HSS Konvesional
a. Molybdenum HSS : standar AISI(American Iron and Stell
Institute) M1;M2; M7; M10.
b. Tungsten HSS

: standar AISI T1; T2

2. HSS Special
3. Cobalt Added HSS

: standar AISI M33; M36; T4; T5 dan T6.

4. High Vanadium HSS

: standar AISI M3-1; M3 – 2; M4 ;T15.

5. High Hardness Co. HSS:standar AISI M42; M43;M44 ;M45;M 46.
a. Cast HSS.
b. Powdered HSS
c. Coated HSS.
3.

Paduan Cor Non Fero (Cast Nonferrous Alloys ; Cast Carbides )
Paduan cor nonferro (Stellite) adalah campuran (paduan) yang memiliki
sifat antara HSS dan Carbida, digunakan dalam hal khusus diantara
pilihan dimana karbida terlalu rapuh dan HSS mempunyai hot hardness
dan wear resistance yang terlalu rendah. Material jenis ini dibentuk

Laboratorium Produksi

35

Modul Proses Produksi I

secara tuang menjadi bentuk yang tidak terlalu sulit misalnya tool bit
(sisipan) yang kemudian diasah menurut dimensi yang dibutuhkan.

Paduan nonferro terdiri atas empat elemen utama :
a. Cobalt, sebagai pelarut bagi elemen-elemen lain.
b. Cr(10%- 35% berat ), yang membentuk karbida.
c. W (10% - 25% berat ), sebagai pembentuk karbida menaikan
kekerasan secara menyeluruh.
d. Carbon(1% C membentuk jenis yang relatif lunak sedangkan 3%
jenis yang keras serta tahan aus).
4. Karbida (Cemented Carbides ; Hard metals )
Merupakan jenis pahat yang “disemen” (cemented carbides) dengan
bahan padat yang dibuat dengan cara sintering serbuk karbida (nitrida,
oksida) dengan bahan pengikat yang umumnya dari kobalt (Co). Cara
carbuzing masing-masing bahan dasar (serbuk). Tungsten, Titanium,
Tantalum yang dibuat menjadi karbida yang digiling dan disaring. Salah
satu atau campuran serbuk karbida tersebut kemudian dicampur dengan
bahan pengikat (Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas
(Lilin). Setelah itu dilakukan Presintering (1000º C pemanasan mula
untuk menguapkan bahan pelumas)dan kemudian sintering (1600º C).
Hot hardness karbida yang disemen hanya akan menurun bila terjadi
perlunakan elemen pengikat. Semakin besar persentase pengikat Co
maka kekerasannya menurun dan sebaliknya keuletannya membaik.
Modulus elastisitasnya sangat tinggi demikian pula berat jenisnya.
Koefisien muainya 1/2 dari baja dan konduktivitas panasnya sekitar 2
atau 3 kali konduktivitas panas HSS. Ada tiga jenis utama pahat karbida
sisipan antara lain :
a.

Karbida Tungsten (WC+Co) yang merupakan jenis pahat
karbida untuk memoyong besi tuang (Cast Iron Cutting
Grade).

Laboratorium Produksi

36

Modul Proses Produksi I

b.

Karbida Tungsten Paduan (WC-TiC+Co; WC- TaC- TiC+ Co;
WC- TaC +Co; WC-TiC – TiN + Co; TiC +Ni, Mo) merupakan
jenis pahat karbida memotong baja (Steel cutting Grade).

c.

Karbida Lapis (Coated Cemented Carbides): merupakan jenis
karbida tungsten yang dilapis beberapa lapis karbida, nitrida
oksida lain yang lebih rapuh tetapi hot hardness tinggi.

5. Keramik (Ceramics)
Merupakan paduan metalik dan non-metalik menurut definisi yang sempit
sedangkan menurut definisi yang luas merupakan paduan semua material
kecuali metal dan material organik. Keramik mempunyai sifat khas yaitu;
relatif rapuh sehingga membatasi/mempersulit kegunaannya. Salah satu
usaha memperkecil sifat kerapuhan adalah dengan memanfaatkan
kemajuan teknologi dalam pembuatan serbuk yang halus, murni, dan
homogen.
Perambatan retak pada struktur keramik dihambat dengan cara sebagai
berikut :
a. Menyerap energi perambatan retak dengan menambahkan partikel
yang semi stabil.
b. Mengarahkan

dan

menghambat

perambatan

retak

dengan

menambahkan serat halus.
c. Menumbuhkan retak-retak mikro yang tak beraturan sehingga
menghambat pertumbuhan retak besar, dengan cara menambahkan
partikel yang mempunyai koefisien muai yang berbeda. Yang akan
menimbulkan

retak

mikro

sewaktu

proses

pendinginan

berlangsung.
6.

CBN (Cubic Boron Nitrides)
CBN termasuk jenis keramik, dibuat dengan penekanan panas sehingga
serbuk grafit putih nitrida boron dengan struktur atom heksagonal berubah
menjadi struktur kubik. CBN dapat digunakan untuk proses pemesinan
berbagai jenis baja dalam keadaan dikeraskan (hardenned steel), HSS, besi
tuang, maupun karbida semen.Afinitas terhadap baja sangat kecil dan

Laboratorium Produksi

37

Modul Proses Produksi I

tahan terhadap baja sangat kecil dan tahan terhadap perubahan reaksi
kimia sampai dengan temperatur pemotongan 13000C (kecepatan potong
tinggi). Dibuat dalam bentuk sisipan dan mempunyai harga yang mahal.
7.

Intan (Sinterred Diamonds dan Natural Diamonds )
Sintered Diamond merupakan hasil proses sintering serbuk

intan tiruan

dengan bahan pengikat Co (5% - 10%). Hot Hardness sangat tinggi dan
tahan terhadap deformasi plastik. Sifat ini ditentukan oleh besar butir intan
serta persentase dan komposisi material pengikat. Karena intan pada
temperatur tinggi akan berubah menjadi grafit dan mudah terdifusi menjadi
atom besi, mata pahat intan tidak digunakan untuk memotong bahan yang
mengandung besi (ferrous). Cocok bagi Ultra highprecision dan mirror
finishing bagi benda kerja non fero ( Al alloys, Cu alloys, Plastics, rubber).
Dalam proses pemesinan umumnya kita menggunakan jenis pahat HSS
untuk mesin gurdi dan karbida untuk mesin freis dan bubut (dan dapat
juga sebagai sisipan pada jenis pahat lainnya).
Tabel 2.3 Perbedaan Antara pahat HSS dan Karbida
No
1
2

Perbedaan
Konstruksi
Ketahanan terhadap suhu
tinggi

3

Jenis coolant

4

Sifat material

5

Kecepatan potong

6

Harga

7

Konversi energi

Laboratorium Produksi

HSS
Batangan

Karbida
Sisipan

Tidak baik

Baik

Cairan

Udara / air blow
Getas,

Ulet, cepat aus
tidak mudah aus
Vc = 10-20 Vc = 80 - 120
m/min
Murah
Sulit melepaskan
panas

mm/min
Mahal
Mudah
melepaskan
panas

38

Modul Proses Produksi I

2.3.5 Umur Pahat
Dalam proses pemesinan,yang sangat perlu di perhatikan adalah umur pahat.
Karena umur pahat berhubungan dengan keausan pada pahat .
Umur pahat berdasarkan rumus Taylor,

VcTn = CTVB f-pa-q
Dimana :
Vc

= kecepatan potong;m/min.

CTVB

= konstanta keausan.

f

= gerak makan ; r/min

a

= kedalaman potong ; mm

p

= pangkat untuk tebak geram

q

= pangkat untuk lebar pemotongan

N tergantung dari jenis pahat
Yang mempengaruhi umur pahat (berdasarkan rumus Taylor)


Terutama oleh kecepatan potong.Sehingga untuk setiap kombinasi
pahat dan benda kerja ada suatu kecepatan potong moderat sehingga
umur pahat jadi lebih lama (misal: pahat HSS dengan material baja,
kecepatan potong moderat sekitar 20 m/min).



Material yang dipakai (factor n).



Gerak makan (f) dan kedalaman makan (a).

Keausan atau kegagalan pada pahat di sebabkan oleh adanya keausan yang
secara bertahap membesar pada bidang aktif pahat.

Laboratorium Produksi

39

Modul Proses Produksi I

Berikut macam-macam keausan pahat berdasarkan tempa terjadinya :
 Keausan kawah (crater wear)
Terjadi pada bidang geram.
 Keausan tepi (flank wear)
Terjadi pada mata potong utama
 Keausan ujung
Disebabkan karena kedalaman makan yang berlebihan.
Berikut Penyebab kausan pada pahat secara Umum :
a. Proses Abrasif


Adanya partikel yang keras pada benda kerja yang menggesek bersama
aliran material benda kerja pada bidang geram dan bidang utama pahat.



Penyebab keausan pahat dan tepi



Pada pahat HSS, proses abrasif dominan pada kecepatan potong rendah
(10-20 m/min)



Pada pahat karbida, proses abrasif tidak dominan karena pahat karbida
yang sangat keras

b. Proses Kimia


Benda kerja yang baru saja terpotong sangat kimiawi aktif sehingga
memudahkan reaksi yang mengakibatkan derajat penyatuan (afinitas)
berkurang pada bidang geram pahat



Hal diatas menjadi penyebab terjadinya keausan kawah pada bidang geram

c. Proses Adhesi
 Pada tekanan dan temperatur yang cukup tinggi, terjadi penempelan
material benda kerja pada bidang geram dikenal dengan BUE (built-up
edge). BUE adalah timbulnya mata potong yang baru.

Laboratorium Produksi

40

Modul Proses Produksi I

 BUE sangat dinamis, sangat tergantung pada kecepatan potong.
 Proses

pertumbuhan

dan

pengelupasan

BUE

secara

periodik

memperpendek umur pahat.
 BUE yang stabil akan memperpanjang umur pahat.
d. Proses Difusi
 Perpindahan atom metal dari daerah konsentrasi tinggi ke konsentrasi
rendah karena material pengikat melamah pada temperatur yang tinggi.


Pada HSS , atom Fe dan C terdifusi sehingga Fe3C terkelupas



Pada pahat karbida Co sebagai pengikat karbida terdifusi



Penyebab keausahan kawah

e. Proses Oksidasi


Karena temperatur tinggi maka karbida akan teroksidasi (bereaksi dengan
oksigen) sehingga struktur pahat melemah dan tidak tahan akibat
deformasi akibat gaya potong.

2.4. Mekanisme Penghasilan Geram
Ciri utama pada proses pemesinan adalah adanya geram atau sisa pemotongan..
Mekanisme penghasilan geram ini terbagi atas dua teori yaitu teori lama dan teori
baru.
2.4.1. Teori Lama
Pada mulanya diperkirakan geram terbentuk karena adanya retak mikro
(micro crack) yang timbul pada benda kerja tepat di ujung pahat pada saat
pemotongan dimulai. Dengan bertambahnya tekanan pahat, retak tersebut
menjalar ke depan sehingga terjadilah geram.

Laboratorium Produksi

41

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.22 Teori lama yang Menerangkan Terjadinya Geram
2.4.2. Teori Baru
Anggapan pada teori lama di atas telah ditinggalkan berkat hasil berbagai
penelitian mengenai mekanisme pembentukan geram. Logam pada
umumnya bersifat ulet (ductile) apabila mendapat tekanan akan timbul
tegangan (stress) di daerah di sekitar konsentrasi gaya penekanan mata
potong pahat. Tegangan pada logam (benda kerja) tersebut mempunyai
orientasi yang kompleks dan pada salah satu arah akan terjadi tegangan
geser (shearing stress) yang maksimum. Apabila tegangan geser ini
melebihi kekuatan logam yang bersangkutan maka akan terjadi deformasi
plastis (perubahan bentuk) yang menggeser dan memutuskan benda kerja
di ujung pahat pada suatu bidang geser (shear plane). Bidang geser
mempunyai lokasi tertentu yang membuat sudut terhadap vektor kecepatan
potong dan dinamakan sudut geser (shear angle,Φ).

Laboratorium Produksi

42

Modul Proses Produksi I

Gambar 2.23 Teori baru yang Menerangkan Terjadinya Geram

Proses terbentuknya geram tersebut dapat diterangkan melalui analogi
tumpukan kartu, bila setumpuk kartu dijajarkan dan diatur sedikit miring
(sesuai dengan sudut geser,Φ) kemudian didorong dengan papan
(penggaris) yang membuat sudut terhadap garis vertikal (sesuai dengan
sudut geram,γo) maka kartu bergeser ke atas relatif terhadap kartu di
belakangnya. Pergeseran tersebut berlangsung secara berurutan, dan kartu
terdorong melewati bidang batas papan, lihat gambar 2.24a. Analogi kartu
teresebut menerangkan keadaan sesungguhnya dari kristal logam (struktur
butir metalografis) yang terdeformasi sehingga merupakan lapisan tipis
yang tergeser pada bidang geser. Arah perpanjangan kristal (cristal
elongation) membuat sudut sedikit lebih besar daripada sudut geser, lihat
gambar 2.24b.

Gambar 2.24 Proses Terbentuknya Geram Menurut Teori Analogi Kartu
Suatu analisis mekanisme pembentukan geram yang dikemukakan oleh
Merchant mendasarkan teorinya pada model pemotongan sistem tegak
(orthogonal

system).

Laboratorium Produksi

Sistem

pemotongan

tegak

merupakan

43

Modul Proses Produksi I

penyederhanaan dari sistem pemotongan miring (obligue system) dimana
gaya diuraikan menjadi komponennya pada suatu bidang.

Beberapa asumsi yang digunakan dalam analisis model tersebut antara lain :
a. Mata potong pahat sangat tajam sehingga tidak menggosok atau
menggaruk benda kerja
b. Deformasi terjadi hanya dalam dua dimensi
c. Distribusi tegangan yang merata pada bidang geser
d. Gaya aksi dan reaksi pahat terhadap bidang geram adalah sama besar
dan segaris (tidak menimbulkan moment coppel)
Karena sistem gaya dipandang hanya pada satu bidang, maka gaya total
dapat diuraikan menjadi dua komponen gaya yang saling tegak lurus.
Berdasarkan cara penguraiannya maka gaya pembentukan geram terdiri
atas :
1.

Gaya total (F), ditinjau dari proses deformasi material, dapat
diuraikan menjadi dua komponen, yaitu :
FS : gaya geser yang mendeformasikan material pada bidang geser,
sehingga

melampaui batas elastik.

Fsn : gaya normal pada bidang geser yang menyebabkan pahat tetap
menempel pada benda kerja.
2.

Gaya total (F) dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara
membuat dinamometer (alat ukur gaya dimana pahat dipasang
padanya dan alat tersebut dipasang pada mesin perkakas) yang
mengukur dua komponen gaya yaitu :
Fv : gaya potong, searah dengan kecepatan potong
Ff : gaya makan, searah kecepatan makan.

3.

Gaya total (F) yang bereaksi pada bidang geram (Aγ,face bidang
pada pahat di mana geram mengalir) diuraikan menjadi dua
komponen untuk menentukan “koefisien gesek geram terhadap
pahat”, yaitu :
Fγ : gaya gesek pada bidang geram

Laboratorium Produksi

44

Modul Proses Produksi I

Fγn : gaya normal pada bidang geram

Karena berasal dari satu gaya yang sama mereka dapat dilukiskan pada
suatu lingkaran dengan diameter yang sama dengan gaya total (F).
Lingkaran tersebut digambarkan persis di ujung pahat sedemikian rupa
sehingga semua komponen menempati lokasi seperti yang dimaksud.

Gambar 2.25 Lingkaran Gaya Perpotongan
2.5. Cairan Pendingin (coolant)
Cairan pendingin (Coolant) mempunyai kegunaan yang khusus dalam
proses pemesinan. Cairan pendingin perlu dipilih dengan seksama sesuai dengan
jenis pekerjaan yang dilakukan dengan mesin perkakas. Penggunaan cairan
pendingin ini dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti disemprotkan,
dikucurkan, dikabutkan, dll. Efektivitas dari cairan pendingin ini hanya dapat
diketahui dengan melakukan percobaan pemesinan.
2.5.1. Fungsi Coolant
Di dalam Proses Pemesinan, kita harus mengenal coolant sebagai suatu
cara untuk menambah/memperpanjang umur pahat.
Fungsi dari coolant secara umum adalah sebagai berikut :


Menurunkan temperatur pahat pada saat pemotongan

Laboratorium Produksi

45

Modul Proses Produksi I

