CUTTING TOOLS (PAHAT POTONG)

CUTTING TOOLS
(PAHAT POTONG)

1. Keberhasilan
proses
pemotongan
tergantung
pemilihan pahat
potong (cutting
tools)→material
& geometri
2. Gbr. Di samping
menunjukan
pertumbuhan
(improvement)
pahat potong →
untuk
meningkatkan
produktiftas
proses

pemilihan material dan geometri pahat potong diikuti oleh
pemilihan cutting conditions untuk aplikasi tertentu
tergantung pada banyak variabel

Yang mempengaruhi pemilihan material
dan geometri cuting tool (pahat potong)
1. material benda kerja (sifat-sifat
material)
2. dimensi dan bentuk benda kerja
(geometri, akurasi dan persyaratan
lainya)
3. mesin perkakas dan pemegang
benda kerja (rigiditas, daya dan
range kecepatan potong dan
kecepatan makan)
4. pendukung (kemampuan operator,
kontrol, lubrikasi dan pembuangan

Meningkatkan
produktiftas
pembuangan
geram (chips of
metal removal)
dengan menaikan
cutting condition
(kecepatan
potong) akan
berakibat
meningkatnya
suhu pemotongan
→ gesekan

Kenaikan
temperatur proses
pemotongan akan
berakibat keausan
(wear) pada pahat
potong meningkat
→ umur pahat
menurun

Suhu yang
dihasilkan dari
proses
pemesinan
terdistribusi ke:
1. Pahat potong
(sekitar 20%)
2. Benda kerja
(sekitar5%)
dan
3. Geram
(sekitar 75%)

Material pahat potong (cutting tool)
1. Proses pembentukan geram dengan cara
pemesinan berlangsung dengan cara
mempertemukan dua material (benda kerja
dan pahat potong)
2. Untuk menjamin kelangsungan proses,
diperlukan material pahat yang lebih
unggul dari material benda kerja.

Yang harus diperhatikan untuk material pahat
adalah:
1. kekerasan: cukup tinggi > kekerasan benda
kerja, juga pada temperatur tinggi pada saat
proses pembentukan geram
2. Keuletan: cukup besar untuk menahan beban
kejut yang terjadi (proses interupsi dan
kekerasan material benda kerja yang tidak
homogen→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
afnitas benda kerja terhadap pahat, mengurangi
laju keausan, serta penurunan gaya pemotongan
5. Daya larut elemen/komponen material pahat
yang rendah: dibutuhkan demi untuk

Kekerasan material pahat potong (cutting tools

Hot
hardness:
kekerasan
berbagai
pahat potong
pada
temperatur
yang tinggi

Recovery
hardness:
kekerasan pada
temperatur
ruang setelah
pahat potong
yang
bersangkutan
mengalami
temperatur
kerja yang
tinggi selama
beberapa saat

Hot hardness →Kekerasan berbagai
pahat potong pada temperatur kerja
yang tinggi
Recovery hardness → kekerasan pada
temperatur ruang setelah pahat potong
mengalami temperatur kerja yang tinggi
beberapa saat

Material pahat potong (cutting tool), secara
berurutan dari yang paling lunak tetapi ulet
sampai yang paling keras tetapi getas,
yaitu:
1. Baja karbon (high carbon steels; carbon
tool steels; CTS)
2. HSS (high speed steel; Tools steels)
3. Paduan Cor Nonferro (cast nonferrous
alloys; cast carbides)
4. Karbida (cemented carbides; hardmetals)
5. Keramik (ceramics)
6. CBN (cubic boron nitrides), dan
7. Intan (sintered diamonds & Natural
Diamonds)

Baja karbon
a) Kadar karbon relatif tinggi (0.7 – 1.4%)
b) Tanpa unsur lain atau dengan persentase : 2%Mn, W,
Cr
c) Mempunyai kekerasan 500 -1000 HV
d) Melonakos pada 250 oC → kecepatan potong rendah
hanya untuk pengerjaan benda kerja kayu atau
logam lunak
e) Harga murah
HSS (High Speed Steel)
f) Ditemukan tahun 1898, merupakan baja paduan
tinggi dengan unsur paduan: Cr dan W
g) Dibuat melalui proses penuangan (molten metalurgy)
kemudian diroll / ditempa kemudian dibentuk dengan
proses pemesinan menjadi berbagai bentuk pahat
(kondisi lunak → annealrd) kemudian diproses laku
panas (heattreat) dihasilkan kekerasan 3x Baja
Karbon dan mempunyai sifat ulet yang baik

Ada 2 katagory HSS yaitu
1. HSS Konvensional (1) Molybdenun HSS , (2)
Tungsten HSS
2. HSS spesial: (1) Co added HSS, (2) High
Vanadium HSS, (3) High Hardness Co HSS, (4)
Cast HSS, (5) Powdered HSS, dan (6) Coated
HSS
Umumnya penambahan paduan-paduan HSS ,
mempunyai sifat Hot Hardness , Recovery
Hardness dan Wear Resistance yang lebih baik
sehingga bisa digunakan untuk material khusus:
1. Cobalt added HSS → material forging dan
interupted material
2. High Vanadium HSS → super alloys dan
refractory material

3. hardness Co HSS→ kekerasan mencapai
69-70 HRc→ mampu memotong baja
yang telah dikeraskan, Ti, baja paduan Ni
& Co (turbin jet engine dan grndability
yang baik
4. Cast HSS→ HSS dituang untuk
menghasilkan bentuk pahat yang rumit
5. Powdered HSS→diperoleh dari proses
sinter serbuk ferit dan serbuk
karbida→machineability, gridability dan
heattreatability yang baik
6. Coated HSS→HSS (molten dan powdered)
dilapis dengan Nitrida maupun oksida
dengan proses PVD (physical vapour
deposition)→ metal pelapis diuapkan
secara induksi dan menempel pada
pahat (3-5 µm)→menaikan ketahanan

3. Paduan Cor Nonferro
1. mempunyai sifat diantara HSS dan
karbida→ material dibentuk dengan
penuangan menjadi bentuk tool bit,
kemudian diasah sesuai geometri yang
diinginkan.
2. Mempunyai 4 elemen utama →
(1) Co sebagai pelarut;
(2) Cr (10-35% berat) membentuk karbida;
(3) W (10-25% berat) pembentuk karbida dan
menaikan
kekerasan;
(4) karbon (1% membentuk jenis relatif lunak
untuk proses pemesinan kasar dan interupted,
3% jenis yang keras untuk proses pemesinan
tanpa beban kejut / interupted dan kecepatan

4. Karbida
1. Jenis karbida yang disemen (cemented
carbides)→ ditemukan tahun 1923 (KruppWidia)
2. Dibuat dengan proses sintering serbuk
karbida (Nitrida, Oksida) dengan pengikat
Co
3. Tungsten (Wolfram, W), Titanium (Ti) dan
Tantalum (Ta) dicarburising menjadi
karbida kemudian digiling (ball-mill)
menjadi serbuk dan disaring kemudian
dicampur dengan pengikat Co dan dicetak
dengan bahan pelumas lilin
(wax)→dilakukan presentering (1000℃)
untuk menghilangkan pelumas kemudian
disinter (1600℃)→menyusut 80% dari

5. Keramik
a) Keramik oksida (oxide ceramics)→serbuk halus dan
homogen oksida alumina (Al2O3), titik lebur 2054 ℃
ditekan pada temperatur dan tekanan yang tinggi
(HIP, Hot Isostatic Press)→terjadi self sintering
(tanpa metal perekat) menjadi keramik sisipan
yang sangat keras
b) Karbida, nitrida, borida,
a) silika→ dibuat denga sintering menjadi bahan
batugerinda
b) CBN (Cubic Boron Nitride)→ juga dibuat dengan
proses sintering menjadi bahan batu gerinda
6. Intan/diamond
• Sintered diamond (GE 1955) merupakan hasil
proses sintering serbuk intan tiruan dengan bahan
perekat Co (5- 10%)→ hothardness tinggi dan
tahan terhadap deformasi plastis→ karena sifatnya
mudah terdifusi dengan fero maka tidak dianjurkan

Geometri pahat potong
Elemen pahat potong terdiri dari:
1. Badan (body): bagian pahat yang dibentuk
menjadi mata potong atau tempat untuk sisipan
pahat (dari karbida atau ceramik)
2. Pemegang / gagang (shank): bagian pahat
untuk dipasangkan pada mesin perkakas, bila
bagian ini tidak ada fungsinya digantikan oleh
lubang pahat
3. Lubang pahat (tool bore): lubang pada pahat
melalui mana pahat dapat dipasang pada poros
utama (spindle) atau poros pemegang dari mesin
perkakas (umumnya mesin freis)
4. Sumbu pahat (tool axis): garis maya yang
digunakan untuk mendefnisikan geometri pahat,
umumnya garis tengah dari pemegang atau lubang
pahat
5. Dasar (base): bidang rata pemegang untuk

Elemen, bidang dan mata
potong pahat
pemegan
g
Bidang geram,

badan
Mata potong
bantu, S’

dasar

Bidang
bantu,
A’α

Bidang utama,

Mata potong, S

Elemen pahat freis
Badan
(body)

Pemegan
g (shank)

Lubang
pahat (tool
bore)

Broaching cutter

Umur dan keausan pahat potong
1. Proses pemesinan dilakukan oleh pahat
potong (cutting tools) untuk membuang
geram
2. Pada proses pembuangan geram tersebut
terjadi gaya dan temperatur yang tinggi yang
dialami oleh pahat potong
3. Sebagai akibat dari gaya potong dan
temperatur tsb pahat potong akan
mengalami kerusakan
4. Lamanya terjadi kerusakan pada pahat
potong sampai pahat potong tersebut tidak
dapat digunakan lagi disebut sebagai umur
pahat potong (tool life)
5. Umur pahat potong tergantung pada: (1)
jenis material pahat potong, (2) kondisi

Penyebab & jenis kerusakan pada
pahat potong
Ada tiga penyabab terjadinya kerusakan pada
pahat potong
1. Gaya pemotongan yang berlebihan dan atau
adanya gaya dinamis yang menyebabkan
pahat potong patah
2. Suhu yang tinggi karena kesalahan
menentukan kondisi pemotongan (kecepatan
potong yang dipilih terlalu tinggi)
3. Kerusakan pahat yang terjadi secara bertahap
Jenis kerusakan pada pahat potong:
4. Flank wear (keausan tepI)
5. Crater wear (keausan kawah)
6. Keausan pada ujung pahat (nose radius wear)
7. Keausan karena adanya takikan (notch wear),

Mekanisme terjadinya keausan pada
pahat potong
1. Proses abrasi → fank wear, crater wear
2. Adhesi → built up edge (BUE) → notch wear
3. Difusi→perpindahan atom metal dan carbon
dari daerah konsentrasi tinggi ke
rendah→butir karbida kehilangan pegangan
dan terkelupas
4. Deformasi plasis → nose radius wear

Keausan kawah (crater wear)
dan keausan tepi (fank wear)

Bentuk geram hasil pemesinan
1. Benda yang bersifat getas (besi
tuang)→akan mempunyai bentuk geram
yang sejenis berupa serbuk atau
serpihan
2. Benda kerja yang bersifat ulet akan
mempunyai bentuk geram yang
bervariasi tergantung pada kondisi
pemesinan yang dipilih (kedalaman
potong, gerak makan dan kecepatan
potong
3. Bentuk geram yang panjang
berkesinambungan tidak dikehendaki
karena mempersulit pembuangan
4. Untuk itu dikembangkan “chip breaker”

Berbagai bentuk geram (chips)

bentuk geram (chips)

Built up edge (BUE): adalah penumpukan
metal (geram) pada pahat potong dalam
proses pemesinan (baja), karena adanya
daya adhesi atau afnitas antar material
benda kerja dan material pahat (terjadi pada
kecepatan potong yang rendah)
BUE mengubah geometri pahat potong
(sudut geram γo), karena berfungsi sebagai
sudut potong yang baru
BUE suatu saat akan mengelupas dan
merusak muka pahat

Umur pahat potong: Adalah lamanya pahat
potong dapat digunakan untuk proses pemesinan
Kriteria umur pahat potong
1. Kerusakan total pada mata potong
2. Pemeriksaan visual fank wear atau crater
wear oleh operator
3. Pemeriksaan oleh operator dengan jari bahwa
telah terjadi keausan
4. Jika terjadi perubahan bentuk pada geram
5. Jika surface fnish berubah
6. Jumlah produk yang dihasilkan
7. Waktu pemotongan yang didefnisikan sudah
dicapai
8. Complete failure of cutting edge

Rumus Taylor untuk penetuan umur pahat potong
v.Tn = CT→ log v + n log T = log CT

Cutting fuid
Cutting fuid diperlukan untuk menaikan
umur pahat→mampu menaikan kira-kira
sampai 60%
Cutting fuid
1. Menurunkan temperature yang
terjadi pada proses pemotongan
2. Mengurangi terjadinya gesekan
antara benda kerja dengan pahat
potong(sebagai pelumas)

Jenis-jenis cairan pendingin
1. Cairan sintetik (chemical fuids)→jernih atau
diwarnai, tidak bersifat melumasi biasanya
dipakai untuk sifat penyerapan panas yang
tinggi dan melindungi terhadap korosi
2. Cairan emulsi ( emulsions, water soluble oils) →
air yang mengandung partikel minyak (5-20
μm) bersifat sebagai pendingin dan melumasi
3. Cairan semi sintetik (semi sintrtik fuids) →
merupakan paduan (1) dan (2) dengan sifat:
mempunyai daya pendingin yang relatif besar,
mempunyai daya pembersih, tidak mudah
terdegradasi yang menimbulkan asam (korosi
pada tanki mesin)
4. Minyak (cutting oils) → berasal dari minyak
bumi, hewan, minyak nabati dan
kombinasinya→ sebagai cairan pendingin dan

Dokumen yang terkait

Dokumen baru