PENGARUH FEEDRATE DAN JUMLAH MATA SAYAT PISAU FRAIS TERHADAP NILAI KEKASARAN PERMUKAAN BAJA EMS 45
PENGARUH FEEDRATE DAN JUMLAH MATA
SAYAT PISAU FRAIS TERHADAP NILAI
KEKASARAN PERMUKAAN BAJA EMS 45
SKRIPSI
diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk
memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi
Pendidikan Teknik Mesin
oleh
Sandy Pratama
NIM.5201413006
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2017
i
ii
iii
iv
ABSTRAK
Pratama, Sandy. 2017. PengaruhFeedrate dan Jumlah Mata Sayat Pisau Frais
Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Drs. Pramono, M.Pd., Dr.
Murdani, M.Pd.
Kata kunci: feedrate,jumlah mata sayat pisau frais, nilai kekasaran
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi
feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran baja EMS
45.Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Pada
penelitian ini, perlakuan yang diberikan adalah variasi feedrate yaitu 20
mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, dan 277 mm/menit. Sedangkan
variasi endmill yang digunakan adalah endmill dengan mata sayat 2 dan 4.
Setelah difrais, selanjutnya dilakukan uji kekasaran. Analisis data yang
digunakan adalah statistik deskriptif.
Hasil uji kekasaran pada variasi feedrate mengalami kenaikan dengan
menggunakan endmill dengan mata sayat 2 maupun 4. Pada endmill dengan
mata sayat 2 didapatkan hasil paling tinggi adalah 4,13 μm pada feedrate 277
mm/menit dan hasil yang paling rendah adalah 2,32 μm pada feedrate 20
mm/menit. Sedangkan pada endmill dengan mata sayat 4 didapatkan hasil
paling tinggi adalah 3,30 μm pada feedrate 277 mm/menit dan hasil yang
paling rendah adalah 1,69 μm pada feedrate 20 mm/menit.
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Motto
x
Jika anda tidak bisa mengatakan suatu kebaikan dari seseorang, jangan
pernah katakan keburukannya sekalipun.
x
Terlihat baik dimata Tuhan itu lebih baik daripada berpura-pura terlihat
baik terhadap sesama manusia.
Persembahan
Karya ini dipersembahkan untuk:
x Ibu Suharti dan Bapak Sutandi,orang tua yang
selalu
memberikaan
kasih
sayang,doa,
dan
semangat tanpa batas.
x Mbak Betty Yuliana dan adik Bunga Citra
Febriani, dan Keluarga Besar dirumah yang
menjadi motivator kedua setelah orang tua.
vi
PRAKATA
Segala Puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
hidayah-Nya serta doa dari orang kedua tua sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Feedrate dan Jumlah Mata
Sayat Pisau Frais Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45”. Skripsi ini disusun
dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1 sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik
Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari
sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, serta penyusunan
skripsi ini tidak luput dari bantuan dan partisipasi dari semua pihak. Pada
kesempatan ini dengan segala hormat penulis ingin menyampaikan terimakasih
kepada:
1.
Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang
atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di
Universitas Negeri Semarang.
2.
Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik, Rusiyanto, S.Pd., M.T.,
Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Koordinator Program Studi Pendidikan
Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang atas fasilitas yang disediakan
bagi mahasiswa.
3.
Drs. Pramono, M.Pd., dan Dr. Murdani, M.Pd., Pembimbing I dan II yang
penuh perhatian dan atas perkenaan memberi bimbingan dan dapat
dihubungi sewaktu-waktu disertai kemudahan menunjukkan sumbersumber yang relevan dengan penulisan karya ini.
4.
Dr. Wirawan Sumbodo, M.T., Penguji yang telah memberikan masukan
berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan,
menambah bobot dan kualitas karya tulis ini.
5.
Kedua orang tua dan keluarga yang selalu mendoakan serta memberikan
motivasi.
6.
Teman-teman organisasi HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES, terutama
HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES angkatan 2015.
vii
7.
Teman-teman dan adek-adek Pasukan Inti Generasi Industri (PATIGENI)
SMK N 1 Magelang, terutama PATIGENI angkatan 2010.
8.
Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin angkatan 2013 yang sudah
berjuang bersama.
9.
Teman-teman yang sudah banyak membantu, yang tidak bisa disebutkan
satu per satu.
Penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang bersifat
membangun
demi sempurnanya skripsi ini. Semoga
skripsi inidapat
bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas
Negeri Semarang.
Semarang, Agustus 2017
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN ..................................................................... iv
ABSTRAK .................................................................................................... v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................... vi
PRAKATA .................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. ix
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ................................................... x
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah .......................................................................... 2
C. Pembatasan Masalah ......................................................................... 3
D. Rumusan Masalah ............................................................................. 3
E. Tujuan Penelitian .............................................................................. 3
F. Manfaat Penelitian ............................................................................ 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA ...................................................................... 4
A. Kajian Teori ...................................................................................... 4
B. Kajian Penelitian Yang Relevan ....................................................... 15
C. Kerangka Berpikir Penelitian ............................................................ 17
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................ 20
A. Bahan Penelitian................................................................................ 20
B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ................................................ 20
C. Prosedur Penelitian............................................................................ 21
ix
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 27
A. Hasil Penelitian ................................................................................. 27
B. Pembahasan ....................................................................................... 44
C. Keterbatasan Penelitian ..................................................................... 46
BAB V PENUTUP ....................................................................................... 47
A. Kesimpulan ....................................................................................... 47
B. Saran .................................................................................................. 48
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 49
LAMPIRAN ................................................................................................. 50
x
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
Simbol
Arti
μ
Mikro
C
Carbon
Cu
Tembaga
Fe
Ferrous
Mn
Mangan
P
Fosfor
S
Sulfur
Si
Silikon
Singkatan
HSS
High Speed Steel
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tabel Jenis-Jenis Pisau Frais........................................................ 10
Tabel 2.2. Kandungan Baja AISI 1045 Atau EMS 45 .................................. 14
Tabel3.1.Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah
dikerjakan berdasarkan jumlah feedrateyang digunakan ............. 24
Tabel 3.2. Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah
dikerjakan berdasarkan jumlah mata sayat yang digunakan ........ 24
Tabel 4.1. Hasil uji kekasaran sebelum perlakuan pemesinan frais .............. 27
Tabel 4.2. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate20 mm/menit ............................................... 28
Tabel 4.3. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate100 mm/menit. ............................................ 30
Tabel 4.4. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate178 mm/menit. ............................................ 32
Tabel 4.5. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate277 mm/menit. ............................................ 34
Tabel 4.6. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 2 ........................ 36
Tabel 4.7. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 4 ........................ 38
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Mesin frais horisontal ............................................................... 5
Gambar 2.2. Mesin frais vertikal................................................................... 5
Gambar 2.3. Mesin frais universal ................................................................ 6
Gambar 2.4. Rumus kecepatan potong ......................................................... 7
Gambar 2.5. Tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan ...... 8
Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ....................................................... 9
Gambar 2.7. Rumus feedrate ........................................................................ 12
Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter .................................... 13
Gambar 2.9. Kerangka berpikir ..................................................................... 18
Gambar 3.1. Diagram alir pelaksanaan penelitian ........................................ 21
Gambar 3.2. Gambar raw material ............................................................... 22
Gambar 3.3. Spesimen hasil pengefraisan .................................................... 26
Gambar 4.1. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate20 mm/menit.............................................................. 29
Gambar 4.2. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate100 mm/menit............................................................ 31
Gambar 4.3. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate178 mm/menit............................................................ 33
Gambar 4.4. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate277 mm/menit............................................................ 35
Gambar 4.5. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Endmill mata sayat 2 ................................................................ 37
Gambar 4.6. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Endmill mata sayat 4 ................................................................ 39
Gambar 4.7. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan
yang dipengaruhi oleh feedrate yang digunakan ..................... 41
Gambar 4.8. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan
yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat pisau frais .............. 43
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Surat Penetapan Dosen Pembimbing ........................................ 51
Lampiran 2. Surat Tugas Seminar Proposal Skripsi ..................................... 52
Lampiran 3. Surat Ijin Penelitian kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES . 53
Lampiran 4. Surat peminjaman kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES .... 54
Lampiran 5. Surat Peminjaman Alat kepada Ketua BP TC UNDIP ............. 55
Lampiran 6. Lembar Uji Komposisi Bahan Baja EMS 45 ........................... 56
Lampiran 7. Hasil Uji Kekasaran .................................................................. 57
Lampiran 8. Surat Tugas Ujian Skripsi ......................................................... 58
Lampiran 9. Dokumentasi ............................................................................ 59
xiv
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Dalam perjalanan perkembangan teknik produksi, didapatkan tuntutantuntutan produk hasil produksi harus benar-benar sesuai dengan standar yang
diberlakukan di pasaran internasional, baik itu dilihat dari bentuk profilnya,
kepresisian ukuran, kekasaran permukaan, kekerasan, kelenturan bahan, dan
banyak hal yang lain yang harus sesuai dengan standar internasional yang
diberlakukan. Hal ini menuntut perlunya dikembangkan ilmu produksi yang
berkaitan dengan ilmu merancang, ilmu bahan, ilmu pemesinan, yang itu semua
membutuhkan terobosan baru untuk mengejar produk yang laku di pasaran dunia.
Proses pengerjaan logam adalah salah satu proses tertua dan yang paling
penting dalam teknologi manufaktur. Berawal dari zaman prasejarah dan
kemudian berkembang pesat selama Revolusi Industri, ketika pembuatan baja dan
logam beroperasi dalam skala besar dan menjadi menjadi luas (S.L. Semiatin,
2005 : iii).
Di dalam dunia Teknik Mesin di bidang pengerjaan logam, mesin frais
telah dikenal fungsi dan perannya untuk membuat komponen dari bermacammacam mesin. Pada dasarnya setiap pekerjaan mesin mempunyai persyaratan
kualitas (kekasaran permukaan) yang berbeda-beda, tergantung dari fungsinya.
Kualitas permukaan hasil frais dapat dilihat dari kekasaran permukaannya. Makin
halus permukaannya makin baik pula kualitasnya, kekasaran permukaan juga
1
2
berpengaruh terhadap usia komponen, karena komponen yang tidak halus lebih
mudah terjadi perubahan struktur.
Laju pemakanan (feedrate) juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran
benda kerja pada pengerjaan frais, semakin cepat laju pemakanan semakin besar
juga tingkat kekasaran yang akan dihasilkan. Jumlah mata sayat pada pisau frais
juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran pada pengerjaan frais.
Sehingga cukup beralasan juga apabila kekasaran permukaan hasil frais
perlu diperhatikan dan dicari solusi untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang
sehalus mungkin. Karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekasaran
permukaan pada pengerjaan logam dengan menggunakan mesin frais, antara lain,
sudut penyayatan, kecepatan spindel, kedalaman pemakanan, kondisi mesin,
bahan benda kerja, bentuk pahat potong, dan operator, dan di dalam peneletian ini
adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.
B. Identifikasi Masalah
Dalam uraian latar belakang masalah dapat diketahui terdapat masalah
yang mempengaruhi kekasaran permukaan dengan menggunakan mesin frais,
masalah yang berhubungan dengan penelitian ini adalah:
1.
Adanya permintaan produk dengan kualitas produk yang tinggi.
2.
Penggunaan mesin frais konvensional yang perlu memperhatikan parameterparameter yang terdapat dalam penggunaan mesin frais.
3.
Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh feedrate pada mesin
frais.
3
4.
Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat
pada endmill yang digunakan.
5.
Pengaturan kecepatan spindle yang harus sesuai dengan pahat yang
digunakan.
C. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Mesin Frais yang akan digunakan adalah mesin frais universal
2.
Material yang akandigunakan adalah Baja EMS 45.
3.
Pahat yang akan digunakan adalah pahat HSS mata 2 dan 4 diameter 12 mm.
4.
Kedalaman pemakanan yang akan digunakan adalah 0,2 mm.
5.
Faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan yang akan digunakan
adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan pembatasan masalah , maka permasalahan yang akan dibahas
adalah :
1.
Apakah terdapat pengaruh feedrate terhadap nilai kekasaran permukaan baja
EMS 45?
2.
Apakah terdapat pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai
kekasaran permukaan baja EMS 45?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan yang akan dicapai adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh feedrate nilai kekasaran permukaan baja EMS
45.
4
2. Untuk mengetahui pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai
kekasaran permukaan baja EMS 45.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:
1. Memberi pengetahuan mengenai pengaruh feedrate dan jumlah mata sayat
pisiau frais pada mesin frais.
2. Memberi pengetahuan bahwa feedrate pada mesin frais dapat diubah sesuai
dengan kebutuhan pada jenis mesin frais tertentu.
3. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian lebih lanjut.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1.
Mesin Frais
Mesin frais adalah suatu alat yang secara prinsip merupakan proses
penerjaan datar, melengkung dengan pisau yang bergerak menyayat benda kerja
(HEADQUARTERS DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1). Proses pemesinan
mesin frais dibagi menjadi tiga, yaitu slab milling, face milling dan end milling.
Mekanisme pemotongan pada mesin milling
ditentukan berdasarkan arah
relativegerak makan meja mesin terhadap putaranpisau, yaitu
conventional
milling dan climb milling. Up Milling (Conventional milling), yaitu proses
pemakanan yang arah gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak
makan meja mesin. Down Milling (Climb milling), yaitu proses pemakanan yang
arah gerak gigi pahat searah dengan arah pemakanan (feed) saat pemotongan.
a. Beberapa macam mesin frais
1) Mesin frais horisontal
Mesin ini mempunyai sumbu horisontal, dan umumnya proses penyayatan
dilakukan pada bagian diameter pisau frais / selimut. alat potong mesin frais
horisontal umumbya berbentuk diameter besat dan berlubang untuk dipasangkan
pada arbor.
5
6
Gambar 2.1 Mesin frais Horisontal (Widarto, 2008 : 195)
2) Mesin frais Vertikal
Pada mesin ini spindel mesin terdapat pada posisi vertikal, biasanya
digunakan juga untuk proses pengeboran. Prinsip pemotongan pada mesin ini
adalah pada bagian muka pisau frais. Pada mesin ini biasanya alat potongnya
berbentuk batang atau disebut pisau frais jari dan pisau berbentuk Keong / pisau
frais muka.
Gambar 2.2 Mesin Frais Vertikal (Widarto, 2008 : 195)
7
3) Mesin frais Universal
Mesin ini merupakan gabungan dari mesin frais horisontal dan vertikal,
akan tetapi tidak dapat digunakan secara bersamaan. mesin jenis ini adalah mesin
yang cukup banyak digunakan.
Gambar 2.3 Mesin Frais Universal (Widarto, 2008 : 196)
2.
Parameter yang Dapat Diatur pada Mesin Frais
Maksud dari parameter yang dapat diatur adalah parameter yang dapat
langsung diatur oleh operator mesin ketika sedang mengoperasikan Mesin Frais.
Seperti pada Mesin Bubut, maka parameter yang dimaksud adalah putaran spindel
(n), gerak makan (f), dan kedalaman potong (a). Putaran spindel bisa langsung
diatur dengan cara mengubah posisi handle pengatur putaran mesin. Gerak makan
bisa diatur dengan cara mengatur handle gerak makan sesuai dengan tabel f yang
ada di mesin. Gerak makan ini pada proses frais ada dua macam yaitu gerak
makan per gigi (mm/gigi), dan gerak makan per putaran (mm/putaran).
8
Kedalaman potong diatur dengan cara menaikkan benda kerja, atau dengan cara
menurunkan pisau.
Putaran spindel (n) ditentukan berdasarkan kecepatan potong. Kecepatan
potong ditentukan oleh kombinasi material pisau dan material benda kerja.
Kecepatan
potong adalah hal yang paling penting, dan dalam banyak kasus
Kecepatan
potong adalah parameter yang paling penting dalam operasi
permesinan (E. Budak, 2005 : 1478). Kecepatan potong adalah suatu harga yang
diperlukan dalam menentukan kecepatan pada saat proses penyayatan atau
pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat
potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Kecepatan potong juga tergantung
kepada besar dan jenis alat potongnya (Basim A. Khidhir and Bashir Mohamed,
2010 : 1054)
Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai berikut.
݊ൌ
ͳͲͲͲǤ
ߨǤ ܦ
Gambar 2.4.Rumus kecepatan potong
Keterangan :
n
: putaran spindle (putaran/menit)
CS
: cutting speed (m/menit)
D
: diameter pisau frais (mm)
Berikut adalah gambar tabel cutting speed sesuai dengan material yang
digunakan.
9
Gambar 2.5. tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan
Pada penelitian ini cutting speed yang akan digunakan adalah:
݊ൌ
݊ൌ
ͳͲͲͲǤ
ߨǤ ܦ
ͳͲͲͲǤʹͷ
͵ǡͳͶǤͳʹ
݊ ൌ ͵ǤͶͺȀ
3.
Endmill
Pisau jari (endmill) merupakan salah satu jenis cutter mesin milling
yang banyak digunakan. Biasanya cutter ini terbuat dari baja kecepatan tinggi
10
(HSS) atau karbida, d an memiliki satu atau lebih alur (flute). Cutter ini dipakai
untuk membuat alur pada bidang datar atau pasak dan umumnya dipasang pada
posisi tegak (vertical), namun pada kondisi tertentu dapat juga dipasang pada
posisi horizontal.Pahat end mill memiliki berbagai macam bentuk berdasarkan
jumlah mata pahat atau alur (flute) yaitu mata 1 sampai mata 8.
Endmill adalah alat potong pada mesin frais yang
digunakan untuk
menyayat benda kerja dan mempunyai bentuk mata pahat yang lurus dan spiral
dan memiliki jumlah mata pahat dari 1 sampai 8 mata pahat (HEADQUARTERS
DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1).
Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ( Widarto, 2005 : 199)
Pemilihan pisau frais berdasarkan pada bentuk benda kerja, serta mudah
atau kompleksnya benda kerja yang akan dibuat. Adapun jenis-jenis pisau frais,
antara lain (Wirawan dkk, 2008:285-290):
11
Tabel 2.1. Tabel jenis jenis pisau frais
No Jenis Pisau
Kegunaan
1
Pisau jenis ini dipakai pada mesin frais
Pisau Mantel (Helical milling horizontal. Biasanya digunakan untuk
pemakanan permukaan kasar (Roughing) dan
cutter)
lebar.
Pisau alur berfungsi untuk membuat alur
pada bidang permukaan benda kerja. Jenis
pisau ini ada beberapa macam yang
penggunaanya disesuaikan dengan
kebutuhan.
2
Pisau Alur (slot milling
cutter)
3
Pisau frais gigi
4
Pisau frais radius cekung
(Convex cutter)
5
Pisau frais Radius Cembung
(Concave Cutter)
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
benda kerja yang bentuknya memiliki radius
luar (cembung)
6
Pisau frais alur T (T Slot
Cutter)
Pisau jenis ini hanya digunakan untuk untuk
membuat alur berbentuk “T” seperti halnya
pada meja mesin frais.
7
8
Pisau frais sudut
Pisau Jari (Endmill Cutter)
Pisau frais gigi ini digunakan untuk
membuat roda gigi sesuai jenis dan jumlah
gigi yang dinginkan.
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
benda kerja yang bentuknya memiliki radius
dalam (cekung)
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
alur berbentuk sudut yang hasilnya sesuai
dengan sudut pisau yang digunakan. Pisau
jenis ini memilki sudut-sudut yang berbeda
diantaranya: 30°, 45°, 50°, 60°, 70° dan 80°.
Ukuran pisau jenis ini sangat bervariasi
mulai ukuran kecil sampai ukuran besar.
Cutter ini biasanya dipakai untuk membuat
alur pada bidng datar atau pasak dan jenis
pisau ini pada umumnya dipasang pada
posisi tegak (mesin frais vertical), namun
pada kondisi tertentu dapat juga dipasang
posisi horizontal yaitu langsung dipasang
12
pada spindle mesin frais
9
10
Pisau frais muka dan sisi
(Shell endmill cutter)
Pisau frais Pengasaran
(Heavy Duty Endmill Cutter)
11
Pisau frais gergaji
(Slitting saw)
Jenis pisau ini memilki mata sayat dimuka
dan disisi, dapat digunakan untuk mengefrais
bidang rata dan bertingkat.
Pisau jenis ini mempunyai satu ciri khas
yang berbeda dengan cutter yang lain. Pada
sisinya berbentuk alur helik yang dapat
digunakan untuk menyayat benda kerja dari
sisi potong cutter, Sehingga cutter ini
mampu melakukan penyayatan yang cukup
besar
Pisau frais jenis ini digunakan untuk
memotong atau membelah benda kerja.
Selain itu juga dapat digunakan untuk
membuat alur yang memilki ukuran lebar
kecil.
4. Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang disebabkan
oleh kondisi potongan dari proses permesinan. Oleh karena
memperoleh produk bermutu berupa tingkat
itu, untuk
kepresisian yang tinggi serta
kekasaran permukaan yang baik, perlu didukung oleh proses permesinan yang
tepat.
Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai kualitas sesuatu
yang belum diketahui dengan cara membandingkan, dengan acuan standar atau
menguji dengan suatu alat. Pada dasarnya ada dua metode pokok pengukuran
yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung. Pengukuran langsung
adalah pengukuran yang dilakukan secara langsung dengan membandingkan
sesuatu atau benda dengan besaran atau ukuran standar. Pada pengukuran
13
langsung hasil pengukurannya dapat dibaca langsung pada alat ukur yang
digunakan, beberapa alat ukur tersebut adalah surface taster dan dial indikator.
Pengukuran tidak langsung adalah pengukuran yang menggunakan sistem
kalibrasi dimana tidak digunakan standar ukuran secara langsung namun
melibatkan beberapa komponen pengukuran yang merupakan satu sistem
pengukuran.
5.
Feedrate (Laju Pemakanan)
Feedrate atau laju pemakanan adalah kecepatan mesin dalam menyayat
benda kerja. Feedrate dapat ditentukan sesuai dengan material yang digunakan.
Semakin kecil Feedrate pada cutting speed yang sama, maka semakin kecil
nilai kekasarannya, berarti semakin halus permukaannya.
Kecepatan
pemakanan
atau
ingsutan
ditentukan
dengan
mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya kekerasan bahan, kedalaman
penyayatan, sudut-sudut sayat alat potong, bahan alat potong, ketajaman alat
potong dan kesiapan mesin yang akan digunakan.
Feedrate dalam proses frais adalah jarak penyayatan dalam satu menit
yang dihitung dengan rumus.
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
Gambar 2.7. rumus feedrate
Keterangan :
S
: feedrate (mm/menit)
Sz
: sayatan pergigi (mm/gigi)
Z
: jumlah gigi
14
N
: putaran pisau frais (putaran/menit)
Berikut adalah gambar tabel sayatan pergigi dalam milimeter.
Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter
Feedrate yang sebenarnya digunakan jika menggunakan pisau frais dengan
mata sayat 2 dan 4 dengan diameter 12 mm adalah :
Mata sayat 2 :
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
ܵ ൌ ͲǡͲͷǤʹǤ͵ǡͶͺ
ܵ ൌ ͻͻǡͷʹȀ
Mata sayat 4 :
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
ܵ ൌ ͲǡͲͷǤͶǤ͵ǡͶͺ
15
ܵ ൌ ͳͻͻǡͲͶȀ
6.
Baja Karbon
Baja karbon adalah baja yang memiliki sifat sebagian besar terdiri dari
unsur karbon, dan yang bergantung pada kandungan karbon untuk struktur (G.L.
Huyett, 2000 : 13).
Menurut Callister (2006: 360) baja karbon
merupakan golongan dari
logam campuran. Logam campuran tersebut dibagi menjadi dua jenis, yaitu baja
dan besi tuang. Baja digolongkan menjadi dua jenis
yaitu logam campuran
rendah dan logam campuran tinggi. Sedangkan besi tuang digolongkan menjadi
lima jenis yaitu besi tuang kelabu, besi tuang nodular, besi tuang putih, besi tuang
tempa dan besi tuang grafit padat. Baja karbon termasuk logam campuran rendah
yang terdiri dari baja karbon rendah, baja karbon sedang dan baja karbon tinggi.
7.
Baja Karbon Sedang
Baja karbon sedang mengandung karbon antara 0,25-0,60% (30-60 point
dan setiap 1 ton baja karbon ini mengandung karbon antara 60-120 pound (3060 kg) (Callister, 2006: 362).
Baja EMS 45 merupakan golongan baja karbon sedang karena memiliki
kandungan karbon 0,45% (Glyn.et.al, 2001). Berdasarkan sertifikat baja AISI
1045, kekerasan brinell baja ini adalah ≤190 BHN. Unsur-unsur yang terkandung
pada baja AISI 1045 adalah sebagai berikut:
C
Si
0,52
0,31
Tabel 2.2. Kandungan baja AISI 1045 atau EMS 45
PT. BHINEKA NAJANAS
Mn
P
S
CR
Ni
Mo
V
0,65
0,19
0,02
-
-
-
-
Al
Cu
-
0,01
16
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Penelitian yang relevan dengan penelitian pengembangan ini adalah
penlitian yang dilakukan oleh :
1.
Mathew A. Kuttolamado, Sina Hamzehlouia, M. Laine Mears,” Effect of
Machining Feed on Surface Roughness in Cutting 6061 Aluminum” yang
menghasilkan dari penelitian tersebut didapat bahwa meskipun kekasaran
permukaan umumnya meningkat dengan kecepatan potong. Hal ini
menunjukkan bahwa ada beberapa kekasaran permukaan berergantung pada
kecepatan potong.
2.
K. V. Santha Kumari, Dipak Ranjan Jana and Anjani Kumar “Effects Of Tool
Setting On Tool Cutting Angle On Turning Operation”yang menghasilkan
bahwa untuk pekerjan pemesinan, posisi alat ketika diatur, maka perubahan
sudut alat harus ditetapkan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, di
mana efek buruk pada alat pada benda kerja tidak akan terjadi. Dengan
demikian kita bisa mendapatkan pekerjaan dengan akurasi yang lebih besar.
3.
Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto ”Pengaruh Sudut
Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat
Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro
Kontrol Gsk 983 Ma-H” yang menghasilkan bahwa semakin banyak mata
pahat yang ada dapat menyebabkan kekasaran permukaan benda kerja
semakin bagus, sudut penyayatan endmill yang terlalu kecil tidak tajam
17
tetapi mempunyai kekuatan, sedangkan sudut penyayatan yang terlalu besar
mudah mengalami keausan tetapi mempunyai ketajaman.
4.
Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo
”Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja
Karbon Fasa Ganda” yang menghasilkan Depth of Cut dapat mempengaruhui
defleksi, semakin naik Depth of Cut maka semakin besar defleksinya
sehingga hasilnya didapatkan tingkat kekasaran permukaan meningkat yaitu
pada Depth of Cut 0.4 mm dengan Feedrate 0.16 mm/put didapatkan nilai
kekasaran rata-rata Ra 0,64 μm termasuk kelompok kekasaran N6 bila
dibandingkan dengan Depth of Cut 0,8 mm dengan Feedrate yang sama nilai
kekasaran rata-rata Ra 1,08 μm termasuk N7. Feedrate semakin meningkat
dapat mempengaruhi kekasaran permukaan yaitu pada Feedrate 0,12 mm/put
dan 0,16 mm/put, 0,2 mm/put dan 0,6 mm/put karena jarak puncak kekasaran
dari hasil pemotongan semakin meningkat, sehingga kekasaran semakin
kasar. Hasil proses pemotongan finishing pada baja karbon fasa ganda lebih
halus jika dibandingkan pada baja karbon tanpa perlakuan dengan parameter
pemotongan yang sama sedangkan hasil proses pemotongan roughing
meningkat kekasarannnya untuk baja karbon fasa ganda meskipun parameter
pemotongannya sama.
5.
Bambang
Sugiantoro
dan
Khanif
Setiyawan
“Pengaruh
Parameter
Permesinan Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold
Natural Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42” yang
menghasilkan Dari hasil pengujian dan investigasi permesinan Milling pada
18
baja ST 42, cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon
kekasaran permukaan daerah hasil proses milling, ini berarti bahwa cutting
condition memiliki pengaruh paling besar terhadap hasil kekasaran
permukaan hasil proses milling. Dari ekperiman yang dilakukan dapat
dihasilkan bahwa dengan desain penelitian dengan variasi tiga pendingin nilai
kekasaran terndah adalah 0,9568 ra dan tertinggi 2,6883 ra, menunjukkan
cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon temperatur
pahat, ini berarti bahwa cutting condition memiliki pengaruh paling besar
terhadap hasil temperatur pahat.
C. Kerangka Pikir Penelitian
Berdasarkan penelitian yang akan dilakukan, maka ada beberapa variabel
yang berkaitan pada penelitian ini, yaitu feedrate dan jumlah mata sayat pisau
frais sebagai variabel independen dan kekasaran permukaan baja EMS 45 pada
proses pengefraisan sebagai variabel dependen. Suatu komponen membutuhkan
kekasaran permukaan agar memiliki usia yang lama dan kualitas yang baik.
Kekasaran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya dipengaruhi
oleh feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais. feedrate dapat ditentukan
sesuai material yang digunakan, sehingga kekasaran permukaan yang dihasilkan
sesuai keinginan. feedrate juga merupakan salah satu parameter pemotongan
yang harus tersedia. Besar kecil feedrate untuk proses pemotongan dapat
mempengaruhi kekasaran permukaan, karena semakin besar feedrate yang
digunakan semakin besar pula gaya potong yang terjadi pada proses frais. Jumlah
mata sayat pisau fraisjuga mempengaruhi tingkat kekasaran permukaan. Semakin
19
banyak jumlah mata sayat pisau frais maka dapat menghasilkan tingkat kekasaran
permukaan semakin halus.Secara sistematis kerangka pikir dapat ditunjukkan
sebagai berikut.
(X)
(Y)
Feedrate dan
Jumlah mata sayat
pisau frais
Kekasaran
Permukaan baja
EMS 45
Gambar 2.9. Kerangka Berpikir
Dari uraian di atas, maka diduga terdapat hubungan antar variabel, yaitu
adanya pengaruh variasi feedratedan jumlah mata sayat pisau frais pada mesin
frais terhada nilai kekasaran baja EMS 45.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada pengaruh feedrate dan
jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran permukaan baja EMS 45
pada proses pemesinan frais, dapat disimpulkan bahwa:
1.
Feedrate yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS 45,
feedrate merupakan salah satu paramater pada mesin frais. Nilai kekasaran
dengan feedrate 20 mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, 277
mm/menit. Mengalami peningkatan yang sangat signifikan, berdasarkan nilai
kekasaran yang didapat semakin rendah feedrate yang digunakan, semakin
rendah tingkat kesaran yang didapat,sedangkan semakin tinggi nilai
kekasaran yang yang digunakan, semakin tinggi pula nilai kekasaran yang
didapat.
2.
Jumlah mata sayat yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS
45. Semakin banyak mata sayat yang digunakan akan semakain rendah
tingkat kekasaran yang dihasilkan. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil yang
didapat pada penelitian. Dengan menggunakan endmill dengan mata sayat 2
tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 2,32 μm.sedangkan endmill
dengan mata sayat 4 tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 1,69 μm.
Jadi endmill dengan mata sayat 4 menghasilkan tingkat nilai kekasaran yang
paling baik.
47
48
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, maka pada penelitian
selanjutnya sebaiknya memperhatikan beberapa saran berikut ini:
1.
Untuk mendapat nilai kekasaran yang optimum gunakan feedrate 20
mm/menit dan jumlah mata sayat pisau frais 4.
2.
Untuk peneletian selanjutnya dapat menggunakan perbandingan antara
penggunaan endmill yang baru dan endmill yang bekas untuk mengetahui
perbandingan tingkat kekasaran permukaan dengan menggunakan kedua
endmill tersebut.
3.
Pemberian coolant secara konstan sangat penting pada proses pengefraisan
untuk menjaga tingkat keausan endmill dan hasil dari permukaan yang
difrais.
DAFTAR PUSTAKA
Bambang Sugiantoro dan Khanif Setiyawan.Pengaruh Parameter Permesinan
Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold Natural
Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42.Purwokerto : STT
Wiworotomo Purwokerto.
Budak, E. 2005. Analytical Models For High Performance Milling. Part I:
Cutting Forces, Structural Deformations And Tolerance Integrity.
Science Direct.
Callister, William D. 2006. Material Science and Engineering. USA: John Wiley
& Sons, Inc.
Glyn, et.al.2001. Physical Metallurgy of Steel. Class Notes and lecture material.
For MSE 651.01
Headquarters Dept. Of The Army. 1996. Fudamentals of machine tools ( Chapter
8 ). Washington DC. U.S Army.
Huyett G.L. 2000. Engineering Handbook Tecnichal Information. New York.
Industrial Press.
Khidhir, Basim A, Mohamed, Bashir.2010. Study Of Cutting Speed On Surface
Roughness And Chip Formation When Machining Nickel-Based Alloy.
www.springerlink.com/content/1738-494x.
Kurniawan Suharyad dan Moch. Arif Irfa’i. 2014. Pengaruh Jumlah Mata Sayat
End Mill Cutter Menggunakan Kode Program G 02 Dan G 03 Terhadap
Kerataan Alumunium 6061 Pada Mesin Cnc Tu-3a. Surabaya.
Universitas Negeri Surabaya.
Kuttolamadom, Mathew A. Dkk. 2010. Effect of Machining Feed on Surface
Roughness in Cutting 6061 Aluminum. Clemson. SAE International.
Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo.
Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja
Karbon Fasa Ganda. Malang : Universitas Brawijaya Malang.
Santha Kumari,K. V.dkk. 2010. Effects Of Tool Setting On Tool Cutting Angle On
Turning Operation. Asian Research Publishing Network (ARPN).
Semiatin, S.L. 2005. ASM HANDBOOK (Volume 14A Metalworking : Bulk
Forming). Ohio. ASM International.
49
50
Sugiyono. 2013. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung:
Alfabeta.
Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 1
Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 2
Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Widarto. 2008. Teknik Pemesinan Jilid 2 untuk SMK . Jakarta: Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Wijayanto, Dwi. 2016. Pengaruh Tool Path Dan Feed Rate Pada Proses Mesin
Cnc Milling Router 3 Axis Dengan Material Acrylic. Surakarta.
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Yopi Rahmad Firmansyah dan Budihardjo Achmadi Hasyim. 2014. Pengaruh
Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter, Kedalaman Pemakanan Dan
Kecepatan Pemakanan (Feeding) Terhadap Tingkat Kekasaran
Permukaan Benda Kerja Pada Mesin Miling Cnc Tu-3a Dengan
Program G01. Surabaya. Universitas Negeri Surabaya.
Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto. Pengaruh Sudut
Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat
Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro
Kontrol Gsk 983 Ma-H. Surakarta. Universitas Negeri Surakarta.
SAYAT PISAU FRAIS TERHADAP NILAI
KEKASARAN PERMUKAAN BAJA EMS 45
SKRIPSI
diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk
memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi
Pendidikan Teknik Mesin
oleh
Sandy Pratama
NIM.5201413006
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2017
i
ii
iii
iv
ABSTRAK
Pratama, Sandy. 2017. PengaruhFeedrate dan Jumlah Mata Sayat Pisau Frais
Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Drs. Pramono, M.Pd., Dr.
Murdani, M.Pd.
Kata kunci: feedrate,jumlah mata sayat pisau frais, nilai kekasaran
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi
feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran baja EMS
45.Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Pada
penelitian ini, perlakuan yang diberikan adalah variasi feedrate yaitu 20
mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, dan 277 mm/menit. Sedangkan
variasi endmill yang digunakan adalah endmill dengan mata sayat 2 dan 4.
Setelah difrais, selanjutnya dilakukan uji kekasaran. Analisis data yang
digunakan adalah statistik deskriptif.
Hasil uji kekasaran pada variasi feedrate mengalami kenaikan dengan
menggunakan endmill dengan mata sayat 2 maupun 4. Pada endmill dengan
mata sayat 2 didapatkan hasil paling tinggi adalah 4,13 μm pada feedrate 277
mm/menit dan hasil yang paling rendah adalah 2,32 μm pada feedrate 20
mm/menit. Sedangkan pada endmill dengan mata sayat 4 didapatkan hasil
paling tinggi adalah 3,30 μm pada feedrate 277 mm/menit dan hasil yang
paling rendah adalah 1,69 μm pada feedrate 20 mm/menit.
v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Motto
x
Jika anda tidak bisa mengatakan suatu kebaikan dari seseorang, jangan
pernah katakan keburukannya sekalipun.
x
Terlihat baik dimata Tuhan itu lebih baik daripada berpura-pura terlihat
baik terhadap sesama manusia.
Persembahan
Karya ini dipersembahkan untuk:
x Ibu Suharti dan Bapak Sutandi,orang tua yang
selalu
memberikaan
kasih
sayang,doa,
dan
semangat tanpa batas.
x Mbak Betty Yuliana dan adik Bunga Citra
Febriani, dan Keluarga Besar dirumah yang
menjadi motivator kedua setelah orang tua.
vi
PRAKATA
Segala Puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan
hidayah-Nya serta doa dari orang kedua tua sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Feedrate dan Jumlah Mata
Sayat Pisau Frais Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45”. Skripsi ini disusun
dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1 sebagai salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik
Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari
sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, serta penyusunan
skripsi ini tidak luput dari bantuan dan partisipasi dari semua pihak. Pada
kesempatan ini dengan segala hormat penulis ingin menyampaikan terimakasih
kepada:
1.
Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang
atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di
Universitas Negeri Semarang.
2.
Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik, Rusiyanto, S.Pd., M.T.,
Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Koordinator Program Studi Pendidikan
Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang atas fasilitas yang disediakan
bagi mahasiswa.
3.
Drs. Pramono, M.Pd., dan Dr. Murdani, M.Pd., Pembimbing I dan II yang
penuh perhatian dan atas perkenaan memberi bimbingan dan dapat
dihubungi sewaktu-waktu disertai kemudahan menunjukkan sumbersumber yang relevan dengan penulisan karya ini.
4.
Dr. Wirawan Sumbodo, M.T., Penguji yang telah memberikan masukan
berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan,
menambah bobot dan kualitas karya tulis ini.
5.
Kedua orang tua dan keluarga yang selalu mendoakan serta memberikan
motivasi.
6.
Teman-teman organisasi HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES, terutama
HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES angkatan 2015.
vii
7.
Teman-teman dan adek-adek Pasukan Inti Generasi Industri (PATIGENI)
SMK N 1 Magelang, terutama PATIGENI angkatan 2010.
8.
Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin angkatan 2013 yang sudah
berjuang bersama.
9.
Teman-teman yang sudah banyak membantu, yang tidak bisa disebutkan
satu per satu.
Penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang bersifat
membangun
demi sempurnanya skripsi ini. Semoga
skripsi inidapat
bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas
Negeri Semarang.
Semarang, Agustus 2017
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................... i
PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................. ii
HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iii
HALAMAN PERNYATAAN ..................................................................... iv
ABSTRAK .................................................................................................... v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................... vi
PRAKATA .................................................................................................... vii
DAFTAR ISI ................................................................................................. ix
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ................................................... x
DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1
A. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah .......................................................................... 2
C. Pembatasan Masalah ......................................................................... 3
D. Rumusan Masalah ............................................................................. 3
E. Tujuan Penelitian .............................................................................. 3
F. Manfaat Penelitian ............................................................................ 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA ...................................................................... 4
A. Kajian Teori ...................................................................................... 4
B. Kajian Penelitian Yang Relevan ....................................................... 15
C. Kerangka Berpikir Penelitian ............................................................ 17
BAB III METODE PENELITIAN ............................................................ 20
A. Bahan Penelitian................................................................................ 20
B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ................................................ 20
C. Prosedur Penelitian............................................................................ 21
ix
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 27
A. Hasil Penelitian ................................................................................. 27
B. Pembahasan ....................................................................................... 44
C. Keterbatasan Penelitian ..................................................................... 46
BAB V PENUTUP ....................................................................................... 47
A. Kesimpulan ....................................................................................... 47
B. Saran .................................................................................................. 48
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 49
LAMPIRAN ................................................................................................. 50
x
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
Simbol
Arti
μ
Mikro
C
Carbon
Cu
Tembaga
Fe
Ferrous
Mn
Mangan
P
Fosfor
S
Sulfur
Si
Silikon
Singkatan
HSS
High Speed Steel
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Tabel Jenis-Jenis Pisau Frais........................................................ 10
Tabel 2.2. Kandungan Baja AISI 1045 Atau EMS 45 .................................. 14
Tabel3.1.Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah
dikerjakan berdasarkan jumlah feedrateyang digunakan ............. 24
Tabel 3.2. Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah
dikerjakan berdasarkan jumlah mata sayat yang digunakan ........ 24
Tabel 4.1. Hasil uji kekasaran sebelum perlakuan pemesinan frais .............. 27
Tabel 4.2. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate20 mm/menit ............................................... 28
Tabel 4.3. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate100 mm/menit. ............................................ 30
Tabel 4.4. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate178 mm/menit. ............................................ 32
Tabel 4.5. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan feedrate277 mm/menit. ............................................ 34
Tabel 4.6. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 2 ........................ 36
Tabel 4.7. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais
berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 4 ........................ 38
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Mesin frais horisontal ............................................................... 5
Gambar 2.2. Mesin frais vertikal................................................................... 5
Gambar 2.3. Mesin frais universal ................................................................ 6
Gambar 2.4. Rumus kecepatan potong ......................................................... 7
Gambar 2.5. Tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan ...... 8
Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ....................................................... 9
Gambar 2.7. Rumus feedrate ........................................................................ 12
Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter .................................... 13
Gambar 2.9. Kerangka berpikir ..................................................................... 18
Gambar 3.1. Diagram alir pelaksanaan penelitian ........................................ 21
Gambar 3.2. Gambar raw material ............................................................... 22
Gambar 3.3. Spesimen hasil pengefraisan .................................................... 26
Gambar 4.1. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate20 mm/menit.............................................................. 29
Gambar 4.2. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate100 mm/menit............................................................ 31
Gambar 4.3. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate178 mm/menit............................................................ 33
Gambar 4.4. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Feedrate277 mm/menit............................................................ 35
Gambar 4.5. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Endmill mata sayat 2 ................................................................ 37
Gambar 4.6. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan
Endmill mata sayat 4 ................................................................ 39
Gambar 4.7. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan
yang dipengaruhi oleh feedrate yang digunakan ..................... 41
Gambar 4.8. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan
yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat pisau frais .............. 43
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Surat Penetapan Dosen Pembimbing ........................................ 51
Lampiran 2. Surat Tugas Seminar Proposal Skripsi ..................................... 52
Lampiran 3. Surat Ijin Penelitian kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES . 53
Lampiran 4. Surat peminjaman kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES .... 54
Lampiran 5. Surat Peminjaman Alat kepada Ketua BP TC UNDIP ............. 55
Lampiran 6. Lembar Uji Komposisi Bahan Baja EMS 45 ........................... 56
Lampiran 7. Hasil Uji Kekasaran .................................................................. 57
Lampiran 8. Surat Tugas Ujian Skripsi ......................................................... 58
Lampiran 9. Dokumentasi ............................................................................ 59
xiv
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Dalam perjalanan perkembangan teknik produksi, didapatkan tuntutantuntutan produk hasil produksi harus benar-benar sesuai dengan standar yang
diberlakukan di pasaran internasional, baik itu dilihat dari bentuk profilnya,
kepresisian ukuran, kekasaran permukaan, kekerasan, kelenturan bahan, dan
banyak hal yang lain yang harus sesuai dengan standar internasional yang
diberlakukan. Hal ini menuntut perlunya dikembangkan ilmu produksi yang
berkaitan dengan ilmu merancang, ilmu bahan, ilmu pemesinan, yang itu semua
membutuhkan terobosan baru untuk mengejar produk yang laku di pasaran dunia.
Proses pengerjaan logam adalah salah satu proses tertua dan yang paling
penting dalam teknologi manufaktur. Berawal dari zaman prasejarah dan
kemudian berkembang pesat selama Revolusi Industri, ketika pembuatan baja dan
logam beroperasi dalam skala besar dan menjadi menjadi luas (S.L. Semiatin,
2005 : iii).
Di dalam dunia Teknik Mesin di bidang pengerjaan logam, mesin frais
telah dikenal fungsi dan perannya untuk membuat komponen dari bermacammacam mesin. Pada dasarnya setiap pekerjaan mesin mempunyai persyaratan
kualitas (kekasaran permukaan) yang berbeda-beda, tergantung dari fungsinya.
Kualitas permukaan hasil frais dapat dilihat dari kekasaran permukaannya. Makin
halus permukaannya makin baik pula kualitasnya, kekasaran permukaan juga
1
2
berpengaruh terhadap usia komponen, karena komponen yang tidak halus lebih
mudah terjadi perubahan struktur.
Laju pemakanan (feedrate) juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran
benda kerja pada pengerjaan frais, semakin cepat laju pemakanan semakin besar
juga tingkat kekasaran yang akan dihasilkan. Jumlah mata sayat pada pisau frais
juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran pada pengerjaan frais.
Sehingga cukup beralasan juga apabila kekasaran permukaan hasil frais
perlu diperhatikan dan dicari solusi untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang
sehalus mungkin. Karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekasaran
permukaan pada pengerjaan logam dengan menggunakan mesin frais, antara lain,
sudut penyayatan, kecepatan spindel, kedalaman pemakanan, kondisi mesin,
bahan benda kerja, bentuk pahat potong, dan operator, dan di dalam peneletian ini
adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.
B. Identifikasi Masalah
Dalam uraian latar belakang masalah dapat diketahui terdapat masalah
yang mempengaruhi kekasaran permukaan dengan menggunakan mesin frais,
masalah yang berhubungan dengan penelitian ini adalah:
1.
Adanya permintaan produk dengan kualitas produk yang tinggi.
2.
Penggunaan mesin frais konvensional yang perlu memperhatikan parameterparameter yang terdapat dalam penggunaan mesin frais.
3.
Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh feedrate pada mesin
frais.
3
4.
Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat
pada endmill yang digunakan.
5.
Pengaturan kecepatan spindle yang harus sesuai dengan pahat yang
digunakan.
C. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:
1.
Mesin Frais yang akan digunakan adalah mesin frais universal
2.
Material yang akandigunakan adalah Baja EMS 45.
3.
Pahat yang akan digunakan adalah pahat HSS mata 2 dan 4 diameter 12 mm.
4.
Kedalaman pemakanan yang akan digunakan adalah 0,2 mm.
5.
Faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan yang akan digunakan
adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.
D. Rumusan Masalah
Berdasarkan pembatasan masalah , maka permasalahan yang akan dibahas
adalah :
1.
Apakah terdapat pengaruh feedrate terhadap nilai kekasaran permukaan baja
EMS 45?
2.
Apakah terdapat pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai
kekasaran permukaan baja EMS 45?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan yang akan dicapai adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh feedrate nilai kekasaran permukaan baja EMS
45.
4
2. Untuk mengetahui pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai
kekasaran permukaan baja EMS 45.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:
1. Memberi pengetahuan mengenai pengaruh feedrate dan jumlah mata sayat
pisiau frais pada mesin frais.
2. Memberi pengetahuan bahwa feedrate pada mesin frais dapat diubah sesuai
dengan kebutuhan pada jenis mesin frais tertentu.
3. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian lebih lanjut.
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori
1.
Mesin Frais
Mesin frais adalah suatu alat yang secara prinsip merupakan proses
penerjaan datar, melengkung dengan pisau yang bergerak menyayat benda kerja
(HEADQUARTERS DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1). Proses pemesinan
mesin frais dibagi menjadi tiga, yaitu slab milling, face milling dan end milling.
Mekanisme pemotongan pada mesin milling
ditentukan berdasarkan arah
relativegerak makan meja mesin terhadap putaranpisau, yaitu
conventional
milling dan climb milling. Up Milling (Conventional milling), yaitu proses
pemakanan yang arah gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak
makan meja mesin. Down Milling (Climb milling), yaitu proses pemakanan yang
arah gerak gigi pahat searah dengan arah pemakanan (feed) saat pemotongan.
a. Beberapa macam mesin frais
1) Mesin frais horisontal
Mesin ini mempunyai sumbu horisontal, dan umumnya proses penyayatan
dilakukan pada bagian diameter pisau frais / selimut. alat potong mesin frais
horisontal umumbya berbentuk diameter besat dan berlubang untuk dipasangkan
pada arbor.
5
6
Gambar 2.1 Mesin frais Horisontal (Widarto, 2008 : 195)
2) Mesin frais Vertikal
Pada mesin ini spindel mesin terdapat pada posisi vertikal, biasanya
digunakan juga untuk proses pengeboran. Prinsip pemotongan pada mesin ini
adalah pada bagian muka pisau frais. Pada mesin ini biasanya alat potongnya
berbentuk batang atau disebut pisau frais jari dan pisau berbentuk Keong / pisau
frais muka.
Gambar 2.2 Mesin Frais Vertikal (Widarto, 2008 : 195)
7
3) Mesin frais Universal
Mesin ini merupakan gabungan dari mesin frais horisontal dan vertikal,
akan tetapi tidak dapat digunakan secara bersamaan. mesin jenis ini adalah mesin
yang cukup banyak digunakan.
Gambar 2.3 Mesin Frais Universal (Widarto, 2008 : 196)
2.
Parameter yang Dapat Diatur pada Mesin Frais
Maksud dari parameter yang dapat diatur adalah parameter yang dapat
langsung diatur oleh operator mesin ketika sedang mengoperasikan Mesin Frais.
Seperti pada Mesin Bubut, maka parameter yang dimaksud adalah putaran spindel
(n), gerak makan (f), dan kedalaman potong (a). Putaran spindel bisa langsung
diatur dengan cara mengubah posisi handle pengatur putaran mesin. Gerak makan
bisa diatur dengan cara mengatur handle gerak makan sesuai dengan tabel f yang
ada di mesin. Gerak makan ini pada proses frais ada dua macam yaitu gerak
makan per gigi (mm/gigi), dan gerak makan per putaran (mm/putaran).
8
Kedalaman potong diatur dengan cara menaikkan benda kerja, atau dengan cara
menurunkan pisau.
Putaran spindel (n) ditentukan berdasarkan kecepatan potong. Kecepatan
potong ditentukan oleh kombinasi material pisau dan material benda kerja.
Kecepatan
potong adalah hal yang paling penting, dan dalam banyak kasus
Kecepatan
potong adalah parameter yang paling penting dalam operasi
permesinan (E. Budak, 2005 : 1478). Kecepatan potong adalah suatu harga yang
diperlukan dalam menentukan kecepatan pada saat proses penyayatan atau
pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat
potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Kecepatan potong juga tergantung
kepada besar dan jenis alat potongnya (Basim A. Khidhir and Bashir Mohamed,
2010 : 1054)
Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai berikut.
݊ൌ
ͳͲͲͲǤ
ߨǤ ܦ
Gambar 2.4.Rumus kecepatan potong
Keterangan :
n
: putaran spindle (putaran/menit)
CS
: cutting speed (m/menit)
D
: diameter pisau frais (mm)
Berikut adalah gambar tabel cutting speed sesuai dengan material yang
digunakan.
9
Gambar 2.5. tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan
Pada penelitian ini cutting speed yang akan digunakan adalah:
݊ൌ
݊ൌ
ͳͲͲͲǤ
ߨǤ ܦ
ͳͲͲͲǤʹͷ
͵ǡͳͶǤͳʹ
݊ ൌ ͵ǤͶͺȀ
3.
Endmill
Pisau jari (endmill) merupakan salah satu jenis cutter mesin milling
yang banyak digunakan. Biasanya cutter ini terbuat dari baja kecepatan tinggi
10
(HSS) atau karbida, d an memiliki satu atau lebih alur (flute). Cutter ini dipakai
untuk membuat alur pada bidang datar atau pasak dan umumnya dipasang pada
posisi tegak (vertical), namun pada kondisi tertentu dapat juga dipasang pada
posisi horizontal.Pahat end mill memiliki berbagai macam bentuk berdasarkan
jumlah mata pahat atau alur (flute) yaitu mata 1 sampai mata 8.
Endmill adalah alat potong pada mesin frais yang
digunakan untuk
menyayat benda kerja dan mempunyai bentuk mata pahat yang lurus dan spiral
dan memiliki jumlah mata pahat dari 1 sampai 8 mata pahat (HEADQUARTERS
DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1).
Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ( Widarto, 2005 : 199)
Pemilihan pisau frais berdasarkan pada bentuk benda kerja, serta mudah
atau kompleksnya benda kerja yang akan dibuat. Adapun jenis-jenis pisau frais,
antara lain (Wirawan dkk, 2008:285-290):
11
Tabel 2.1. Tabel jenis jenis pisau frais
No Jenis Pisau
Kegunaan
1
Pisau jenis ini dipakai pada mesin frais
Pisau Mantel (Helical milling horizontal. Biasanya digunakan untuk
pemakanan permukaan kasar (Roughing) dan
cutter)
lebar.
Pisau alur berfungsi untuk membuat alur
pada bidang permukaan benda kerja. Jenis
pisau ini ada beberapa macam yang
penggunaanya disesuaikan dengan
kebutuhan.
2
Pisau Alur (slot milling
cutter)
3
Pisau frais gigi
4
Pisau frais radius cekung
(Convex cutter)
5
Pisau frais Radius Cembung
(Concave Cutter)
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
benda kerja yang bentuknya memiliki radius
luar (cembung)
6
Pisau frais alur T (T Slot
Cutter)
Pisau jenis ini hanya digunakan untuk untuk
membuat alur berbentuk “T” seperti halnya
pada meja mesin frais.
7
8
Pisau frais sudut
Pisau Jari (Endmill Cutter)
Pisau frais gigi ini digunakan untuk
membuat roda gigi sesuai jenis dan jumlah
gigi yang dinginkan.
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
benda kerja yang bentuknya memiliki radius
dalam (cekung)
Pisau jenis ini digunakan untuk membuat
alur berbentuk sudut yang hasilnya sesuai
dengan sudut pisau yang digunakan. Pisau
jenis ini memilki sudut-sudut yang berbeda
diantaranya: 30°, 45°, 50°, 60°, 70° dan 80°.
Ukuran pisau jenis ini sangat bervariasi
mulai ukuran kecil sampai ukuran besar.
Cutter ini biasanya dipakai untuk membuat
alur pada bidng datar atau pasak dan jenis
pisau ini pada umumnya dipasang pada
posisi tegak (mesin frais vertical), namun
pada kondisi tertentu dapat juga dipasang
posisi horizontal yaitu langsung dipasang
12
pada spindle mesin frais
9
10
Pisau frais muka dan sisi
(Shell endmill cutter)
Pisau frais Pengasaran
(Heavy Duty Endmill Cutter)
11
Pisau frais gergaji
(Slitting saw)
Jenis pisau ini memilki mata sayat dimuka
dan disisi, dapat digunakan untuk mengefrais
bidang rata dan bertingkat.
Pisau jenis ini mempunyai satu ciri khas
yang berbeda dengan cutter yang lain. Pada
sisinya berbentuk alur helik yang dapat
digunakan untuk menyayat benda kerja dari
sisi potong cutter, Sehingga cutter ini
mampu melakukan penyayatan yang cukup
besar
Pisau frais jenis ini digunakan untuk
memotong atau membelah benda kerja.
Selain itu juga dapat digunakan untuk
membuat alur yang memilki ukuran lebar
kecil.
4. Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang disebabkan
oleh kondisi potongan dari proses permesinan. Oleh karena
memperoleh produk bermutu berupa tingkat
itu, untuk
kepresisian yang tinggi serta
kekasaran permukaan yang baik, perlu didukung oleh proses permesinan yang
tepat.
Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai kualitas sesuatu
yang belum diketahui dengan cara membandingkan, dengan acuan standar atau
menguji dengan suatu alat. Pada dasarnya ada dua metode pokok pengukuran
yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung. Pengukuran langsung
adalah pengukuran yang dilakukan secara langsung dengan membandingkan
sesuatu atau benda dengan besaran atau ukuran standar. Pada pengukuran
13
langsung hasil pengukurannya dapat dibaca langsung pada alat ukur yang
digunakan, beberapa alat ukur tersebut adalah surface taster dan dial indikator.
Pengukuran tidak langsung adalah pengukuran yang menggunakan sistem
kalibrasi dimana tidak digunakan standar ukuran secara langsung namun
melibatkan beberapa komponen pengukuran yang merupakan satu sistem
pengukuran.
5.
Feedrate (Laju Pemakanan)
Feedrate atau laju pemakanan adalah kecepatan mesin dalam menyayat
benda kerja. Feedrate dapat ditentukan sesuai dengan material yang digunakan.
Semakin kecil Feedrate pada cutting speed yang sama, maka semakin kecil
nilai kekasarannya, berarti semakin halus permukaannya.
Kecepatan
pemakanan
atau
ingsutan
ditentukan
dengan
mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya kekerasan bahan, kedalaman
penyayatan, sudut-sudut sayat alat potong, bahan alat potong, ketajaman alat
potong dan kesiapan mesin yang akan digunakan.
Feedrate dalam proses frais adalah jarak penyayatan dalam satu menit
yang dihitung dengan rumus.
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
Gambar 2.7. rumus feedrate
Keterangan :
S
: feedrate (mm/menit)
Sz
: sayatan pergigi (mm/gigi)
Z
: jumlah gigi
14
N
: putaran pisau frais (putaran/menit)
Berikut adalah gambar tabel sayatan pergigi dalam milimeter.
Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter
Feedrate yang sebenarnya digunakan jika menggunakan pisau frais dengan
mata sayat 2 dan 4 dengan diameter 12 mm adalah :
Mata sayat 2 :
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
ܵ ൌ ͲǡͲͷǤʹǤ͵ǡͶͺ
ܵ ൌ ͻͻǡͷʹȀ
Mata sayat 4 :
ܵ ൌ ܵݖǤ ܼǤ ݊
ܵ ൌ ͲǡͲͷǤͶǤ͵ǡͶͺ
15
ܵ ൌ ͳͻͻǡͲͶȀ
6.
Baja Karbon
Baja karbon adalah baja yang memiliki sifat sebagian besar terdiri dari
unsur karbon, dan yang bergantung pada kandungan karbon untuk struktur (G.L.
Huyett, 2000 : 13).
Menurut Callister (2006: 360) baja karbon
merupakan golongan dari
logam campuran. Logam campuran tersebut dibagi menjadi dua jenis, yaitu baja
dan besi tuang. Baja digolongkan menjadi dua jenis
yaitu logam campuran
rendah dan logam campuran tinggi. Sedangkan besi tuang digolongkan menjadi
lima jenis yaitu besi tuang kelabu, besi tuang nodular, besi tuang putih, besi tuang
tempa dan besi tuang grafit padat. Baja karbon termasuk logam campuran rendah
yang terdiri dari baja karbon rendah, baja karbon sedang dan baja karbon tinggi.
7.
Baja Karbon Sedang
Baja karbon sedang mengandung karbon antara 0,25-0,60% (30-60 point
dan setiap 1 ton baja karbon ini mengandung karbon antara 60-120 pound (3060 kg) (Callister, 2006: 362).
Baja EMS 45 merupakan golongan baja karbon sedang karena memiliki
kandungan karbon 0,45% (Glyn.et.al, 2001). Berdasarkan sertifikat baja AISI
1045, kekerasan brinell baja ini adalah ≤190 BHN. Unsur-unsur yang terkandung
pada baja AISI 1045 adalah sebagai berikut:
C
Si
0,52
0,31
Tabel 2.2. Kandungan baja AISI 1045 atau EMS 45
PT. BHINEKA NAJANAS
Mn
P
S
CR
Ni
Mo
V
0,65
0,19
0,02
-
-
-
-
Al
Cu
-
0,01
16
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Penelitian yang relevan dengan penelitian pengembangan ini adalah
penlitian yang dilakukan oleh :
1.
Mathew A. Kuttolamado, Sina Hamzehlouia, M. Laine Mears,” Effect of
Machining Feed on Surface Roughness in Cutting 6061 Aluminum” yang
menghasilkan dari penelitian tersebut didapat bahwa meskipun kekasaran
permukaan umumnya meningkat dengan kecepatan potong. Hal ini
menunjukkan bahwa ada beberapa kekasaran permukaan berergantung pada
kecepatan potong.
2.
K. V. Santha Kumari, Dipak Ranjan Jana and Anjani Kumar “Effects Of Tool
Setting On Tool Cutting Angle On Turning Operation”yang menghasilkan
bahwa untuk pekerjan pemesinan, posisi alat ketika diatur, maka perubahan
sudut alat harus ditetapkan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, di
mana efek buruk pada alat pada benda kerja tidak akan terjadi. Dengan
demikian kita bisa mendapatkan pekerjaan dengan akurasi yang lebih besar.
3.
Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto ”Pengaruh Sudut
Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat
Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro
Kontrol Gsk 983 Ma-H” yang menghasilkan bahwa semakin banyak mata
pahat yang ada dapat menyebabkan kekasaran permukaan benda kerja
semakin bagus, sudut penyayatan endmill yang terlalu kecil tidak tajam
17
tetapi mempunyai kekuatan, sedangkan sudut penyayatan yang terlalu besar
mudah mengalami keausan tetapi mempunyai ketajaman.
4.
Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo
”Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja
Karbon Fasa Ganda” yang menghasilkan Depth of Cut dapat mempengaruhui
defleksi, semakin naik Depth of Cut maka semakin besar defleksinya
sehingga hasilnya didapatkan tingkat kekasaran permukaan meningkat yaitu
pada Depth of Cut 0.4 mm dengan Feedrate 0.16 mm/put didapatkan nilai
kekasaran rata-rata Ra 0,64 μm termasuk kelompok kekasaran N6 bila
dibandingkan dengan Depth of Cut 0,8 mm dengan Feedrate yang sama nilai
kekasaran rata-rata Ra 1,08 μm termasuk N7. Feedrate semakin meningkat
dapat mempengaruhi kekasaran permukaan yaitu pada Feedrate 0,12 mm/put
dan 0,16 mm/put, 0,2 mm/put dan 0,6 mm/put karena jarak puncak kekasaran
dari hasil pemotongan semakin meningkat, sehingga kekasaran semakin
kasar. Hasil proses pemotongan finishing pada baja karbon fasa ganda lebih
halus jika dibandingkan pada baja karbon tanpa perlakuan dengan parameter
pemotongan yang sama sedangkan hasil proses pemotongan roughing
meningkat kekasarannnya untuk baja karbon fasa ganda meskipun parameter
pemotongannya sama.
5.
Bambang
Sugiantoro
dan
Khanif
Setiyawan
“Pengaruh
Parameter
Permesinan Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold
Natural Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42” yang
menghasilkan Dari hasil pengujian dan investigasi permesinan Milling pada
18
baja ST 42, cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon
kekasaran permukaan daerah hasil proses milling, ini berarti bahwa cutting
condition memiliki pengaruh paling besar terhadap hasil kekasaran
permukaan hasil proses milling. Dari ekperiman yang dilakukan dapat
dihasilkan bahwa dengan desain penelitian dengan variasi tiga pendingin nilai
kekasaran terndah adalah 0,9568 ra dan tertinggi 2,6883 ra, menunjukkan
cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon temperatur
pahat, ini berarti bahwa cutting condition memiliki pengaruh paling besar
terhadap hasil temperatur pahat.
C. Kerangka Pikir Penelitian
Berdasarkan penelitian yang akan dilakukan, maka ada beberapa variabel
yang berkaitan pada penelitian ini, yaitu feedrate dan jumlah mata sayat pisau
frais sebagai variabel independen dan kekasaran permukaan baja EMS 45 pada
proses pengefraisan sebagai variabel dependen. Suatu komponen membutuhkan
kekasaran permukaan agar memiliki usia yang lama dan kualitas yang baik.
Kekasaran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya dipengaruhi
oleh feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais. feedrate dapat ditentukan
sesuai material yang digunakan, sehingga kekasaran permukaan yang dihasilkan
sesuai keinginan. feedrate juga merupakan salah satu parameter pemotongan
yang harus tersedia. Besar kecil feedrate untuk proses pemotongan dapat
mempengaruhi kekasaran permukaan, karena semakin besar feedrate yang
digunakan semakin besar pula gaya potong yang terjadi pada proses frais. Jumlah
mata sayat pisau fraisjuga mempengaruhi tingkat kekasaran permukaan. Semakin
19
banyak jumlah mata sayat pisau frais maka dapat menghasilkan tingkat kekasaran
permukaan semakin halus.Secara sistematis kerangka pikir dapat ditunjukkan
sebagai berikut.
(X)
(Y)
Feedrate dan
Jumlah mata sayat
pisau frais
Kekasaran
Permukaan baja
EMS 45
Gambar 2.9. Kerangka Berpikir
Dari uraian di atas, maka diduga terdapat hubungan antar variabel, yaitu
adanya pengaruh variasi feedratedan jumlah mata sayat pisau frais pada mesin
frais terhada nilai kekasaran baja EMS 45.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada pengaruh feedrate dan
jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran permukaan baja EMS 45
pada proses pemesinan frais, dapat disimpulkan bahwa:
1.
Feedrate yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS 45,
feedrate merupakan salah satu paramater pada mesin frais. Nilai kekasaran
dengan feedrate 20 mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, 277
mm/menit. Mengalami peningkatan yang sangat signifikan, berdasarkan nilai
kekasaran yang didapat semakin rendah feedrate yang digunakan, semakin
rendah tingkat kesaran yang didapat,sedangkan semakin tinggi nilai
kekasaran yang yang digunakan, semakin tinggi pula nilai kekasaran yang
didapat.
2.
Jumlah mata sayat yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS
45. Semakin banyak mata sayat yang digunakan akan semakain rendah
tingkat kekasaran yang dihasilkan. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil yang
didapat pada penelitian. Dengan menggunakan endmill dengan mata sayat 2
tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 2,32 μm.sedangkan endmill
dengan mata sayat 4 tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 1,69 μm.
Jadi endmill dengan mata sayat 4 menghasilkan tingkat nilai kekasaran yang
paling baik.
47
48
B. Saran
Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, maka pada penelitian
selanjutnya sebaiknya memperhatikan beberapa saran berikut ini:
1.
Untuk mendapat nilai kekasaran yang optimum gunakan feedrate 20
mm/menit dan jumlah mata sayat pisau frais 4.
2.
Untuk peneletian selanjutnya dapat menggunakan perbandingan antara
penggunaan endmill yang baru dan endmill yang bekas untuk mengetahui
perbandingan tingkat kekasaran permukaan dengan menggunakan kedua
endmill tersebut.
3.
Pemberian coolant secara konstan sangat penting pada proses pengefraisan
untuk menjaga tingkat keausan endmill dan hasil dari permukaan yang
difrais.
DAFTAR PUSTAKA
Bambang Sugiantoro dan Khanif Setiyawan.Pengaruh Parameter Permesinan
Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold Natural
Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42.Purwokerto : STT
Wiworotomo Purwokerto.
Budak, E. 2005. Analytical Models For High Performance Milling. Part I:
Cutting Forces, Structural Deformations And Tolerance Integrity.
Science Direct.
Callister, William D. 2006. Material Science and Engineering. USA: John Wiley
& Sons, Inc.
Glyn, et.al.2001. Physical Metallurgy of Steel. Class Notes and lecture material.
For MSE 651.01
Headquarters Dept. Of The Army. 1996. Fudamentals of machine tools ( Chapter
8 ). Washington DC. U.S Army.
Huyett G.L. 2000. Engineering Handbook Tecnichal Information. New York.
Industrial Press.
Khidhir, Basim A, Mohamed, Bashir.2010. Study Of Cutting Speed On Surface
Roughness And Chip Formation When Machining Nickel-Based Alloy.
www.springerlink.com/content/1738-494x.
Kurniawan Suharyad dan Moch. Arif Irfa’i. 2014. Pengaruh Jumlah Mata Sayat
End Mill Cutter Menggunakan Kode Program G 02 Dan G 03 Terhadap
Kerataan Alumunium 6061 Pada Mesin Cnc Tu-3a. Surabaya.
Universitas Negeri Surabaya.
Kuttolamadom, Mathew A. Dkk. 2010. Effect of Machining Feed on Surface
Roughness in Cutting 6061 Aluminum. Clemson. SAE International.
Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo.
Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja
Karbon Fasa Ganda. Malang : Universitas Brawijaya Malang.
Santha Kumari,K. V.dkk. 2010. Effects Of Tool Setting On Tool Cutting Angle On
Turning Operation. Asian Research Publishing Network (ARPN).
Semiatin, S.L. 2005. ASM HANDBOOK (Volume 14A Metalworking : Bulk
Forming). Ohio. ASM International.
49
50
Sugiyono. 2013. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung:
Alfabeta.
Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 1
Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 2
Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Widarto. 2008. Teknik Pemesinan Jilid 2 untuk SMK . Jakarta: Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Wijayanto, Dwi. 2016. Pengaruh Tool Path Dan Feed Rate Pada Proses Mesin
Cnc Milling Router 3 Axis Dengan Material Acrylic. Surakarta.
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Yopi Rahmad Firmansyah dan Budihardjo Achmadi Hasyim. 2014. Pengaruh
Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter, Kedalaman Pemakanan Dan
Kecepatan Pemakanan (Feeding) Terhadap Tingkat Kekasaran
Permukaan Benda Kerja Pada Mesin Miling Cnc Tu-3a Dengan
Program G01. Surabaya. Universitas Negeri Surabaya.
Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto. Pengaruh Sudut
Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat
Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro
Kontrol Gsk 983 Ma-H. Surakarta. Universitas Negeri Surakarta.