BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 DASAR TEORI 2.1.1 Prinsip Dasar . - Free Download PDF

1m ago
31 Views
0 Downloads
845.63 KB
20 Pages
Transcription

BAB 2TINJAUAN PUSTAKA2.1 DASAR TEORI2.1.1 Prinsip Dasar Mesin BubutMesin CNC adalah mesin yang menggunakan program suatu komputer,dimana singkatan CNC tersebut adalah Computerisasi Numberik Control. Merupakansistem otomatisasi mesin perkakas yang dioperasikan oleh perintah yang diprogramsecara abstrak dan disimpan dimedia penyimpanan, hal ini berlawanan dengankebiasaan sebelumnya dimana mesin perkakas biasanya dikontrol dengan putarantangan atau otomatisasi sederhana menggunakan cam.Kata NC sendiri adalah singkatan dari kata Numerical Control yang artinyaKontrol Numerik. Dalam hal ini Mesin perkakas biasa ditambahkan dengan motoryang akan menggerakan pengontrol mengikuti titik-titik yang dimasukan kedalamsistem oleh perekam kertas.Mesin perpaduan antara servo motor dan mekanis ini segera digantikandengan sistem analog dan kemudian komputer digital menciptakan Mesin perkakasmodern yang disebut Mesin CNC yang dikemudian hari telah merevolusi prosesdesain.Gambar 2.1 Persumbuan Mesin Bubut

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya2.1.2 Bagian Bagian Utama Mesin BubutPada mesin Bubut CNC terdapat bagian-bagian yang mana merupakan bagianterpenting dari mesin tersebut. Bagian yang paling utama ada 2 yaitu : BagianMekanik, dan Bagian Pengendali.1. Bagian Mekanik Mesin Bubut CNCa. Motor UtamaMotor utama adalah motor penggerak putaran spindel dan berfungsi memutarbenda kerja. Motor utama berperan dalam mengatur putaran dan menjadi variabelyang penting dalam proses pembubutan.b. Step MotorStep motor berfungsi menggerakan eretan kearah sumbu X dan sumbu Z.pada arah sumbu X bertujuan untuk melakukan pemotongan benda kerja seddangkanpada arah sumbu Z bertujuan untuk penyayatan benda kerja. Ketelitian dari step motorpada tiap mesin CNC rata-rata adalah 0.01mm dan dengan maksimal kecepatanbervariasi tergantung dari jenis mesin yang disesuaikan dengan kebutuhan. Padadasarnya tiap-tiap mesin mempunyai spesifikasi ketelitian dan kecepatan yangbervariasi tergantung kebuutuhan.c. HeadstockHeadstock atau kepala tetap adalah bagian yang berputar. Berfungsimencekam benda kerja dan memutarnya. Putaran ini dikendalikan oleh motor utama.d. SupportSupport adalah bagian yang digunakan untuk mendukung benda kerja.Berfungsi untuk menahan benda kerja agar tetap pada posisi center dan tetap padaporos putar terutama untuk benda kerja yang mempunyai dimensi yang panjang.e. RevolverRevolver adalah bagian yang berfungsi sebagai rumah alat potong. Revolverakan berputar dan menempatkan alat potong sesuai program. Dengan revolver, makaalat potong yang sedang tidak terpakai dalam posisi aman dan sesalu siap digunakanketika program yang dipakai adalah multi tool.6

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabayaf.Bed MesinBed mesin adalah sebagai tempat bertumpunya bagian-bagian mesin, sebagaipenyangga beban dan sebagai alas.2. Bagian Pengendali/Panel Kontrola. Panel Kontrol Mesin CNC BubutPada dasarnya setiap mesin CNC memiliki kontrol panel yang prinsipkerjanya sama. Hanya saja biasanya terdapat perbedaan pada pengaturan tata letak,simbol, ataupun istilah yang dipakai. Pada setiap mesin akan disertakan buku petunjukmanual untuk lebih memahami tentang mesin tersebut. Pada panel kontol ada tombolyang bersifat satu fungsi dan ada juga tombol yang merupakan gabungan daribeberapa fungsi. Berikut gambar ontrol panel mesin CNC bubut :Gambar 2.2 : Panel Control Mesin CNC Bubut2.2 PARAMETER MESIN BUBUTPada mesin bubut CNC terdapat parameter dan rumus yang sama denganmesin bubut konvensional. Beberapa parameter tersebut adalah :7

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaBenda Kerja :D Diameter Benda Kerja ; mmL Panjang ; mmd0 Diameter Awal ; mmd1 Diameter Akhir ; mmPahat Bubut :Ξ³0 Sudut GeramΞΈ Sudut GeserΞΌ Sudut GesekMesin Bubut/Turninga Kedalaman Pemotongan ; mmf Gerak Pemakaman ; mm/rn Kecepatan Putar ; rpmV Kecepatan Potong ; m/minVf Kecepatan Makan ; mm/minZ Kecepatan Penghasil Geram ; cm3/minAdapun rumus untuk menghitung elemen-elemen dasar adalah :2.2.1 Putaran Benda KerjaBagian paling fundamental adalah putaran benda kerja karena akanmempengaruhi parameter-parameter yang lainya. Putaran benda kerja bergantungpada jenis material, diameter material, dan pada aplikasi lapangan jugamemperhitungkan panjang benda kerja serta tingkat kesulitan pengerjaan.8

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya𝑛 𝑣 1000; π‘Ÿπ‘π‘šπœ‹ 𝑑Keterangan :n Putaran Benda Kerja ; rpmV Kecepatan Potong ; m/mind Diameter Awal Benda ; mm2.2.2 Kecepatan MakanKecepatan makan adalah kecepatan gerak tool atau tapat relatif terhadapbenda kerja atau material yang dihitung berdasarkan panjang pemakanan dibagi waktupemakanan.𝑉𝑓 𝑓 𝑛 ; π‘šπ‘š/π‘šπ‘–π‘›Keterangan :Vf Kecepatan Makan ; mm/minF Gerak Makan ; mm/rn Putaran Benda Kerja ; rpm2.2.3 FeedingKecepatan makan adalah kecepatan gerak tool atau tapat relatif terhadapbenda kerja atau material yang dihitung berdasarkan panjang pemakanan dibagi rotasi.𝑓 𝑉𝑓; π‘šπ‘š/π‘Ÿπ‘›Keterangan :Vf Kecepatan Makan ; mm/minF Gerak Makan ; mm/rn Putaran Benda Kerja ; rpm9

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya2.2.4 Kecepatan PotongKecepatan potong adalah suatu harga yang diperlukan dalam menentukankecepatan atau pemotongan benda kerja (Suhardi, 1999:74). Harga kecepatan potongditentukan oleh jenis alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong :𝑉 πœ‹ 𝑑 π‘›π‘š/π‘šπ‘–π‘›1000Keterangan :V Kecepatan Potong ; m/minD Diameter Benda Kerja ; mmn Kecepatan Putar ; rpmTabel 2.1 Kecepatan Potong/Cutting Speed Bahan Teknik Untuk Proses PerautanRoughing dan Finishing (Manufacturing Engineering and Technology ; LaurieMacGuire, Denise Descoteaux, Capricorn Design, John Walker, Serope Kalpakjian).Range for Roughing and FinishingNOMaterialDeep of CutmmFeedmm/rCuttingSpeedm/min1Low-C and FreeMachining Steels0.5-7.60.15-1.160-1352Medium and High-CSteels2.5-7.60.15-0.7545-1203Cast Iron, Gray0.4-12.70.1-0.7575-18510

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya2.2.5 Kedalaman PotongKedalaman pemakanan suatu material ditentukan dari jenis material, putaranbenda kerja, radius pahat, dan keadaan pemotongan. Rekomendasi kedalaman potongdidapatkan dari rekomendasi tabel dibawah ini:Tabel 2.2 Rekomendasi Kedalaman Pemotongan Berdasarkan Radius Mata PahatPotong (Perkakas & Sistem Pemerkakasan ; Taufiq Rochim)a ; mmr ; mms.d. 30.5 s.d 0.83 s.d. 100.8 s.d 1.510 s.d. 201.5 s.d 2.02.2.6 Waktu ProsesRumus waktu proses dapat ditulis :𝑇𝑐 𝐿𝑉𝑓Keterangan :Tc Waktu Pemotongan ; menitVf Kecepatan Makan ; mm/minL Panjang Pemotongan ; mm2.2.7 Kecepatan Penghasilan Geram𝑍 π‘Ž 𝑓 𝑉𝑐 ; π‘šπ‘š3 /π‘šπ‘–π‘›Keterangan :Z Kecepatan Penghasilan Geram ; π‘šπ‘š3 /π‘šπ‘–π‘›a Kedalaman Pemakanan ; mmf Feeding ; mm/r11

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaVc Kecepatan Potong ; m/min2.3 MATERIAL BENDA KERJAhttps://id.wikipedia.org/wiki/Baja Baja adalah besi karbon campuran logamyang dapat berisi kosentrasi dari element campuran lainnya, ada ribuan campuranlogam lainnya yang memunyai perlakuan bahan dan komposisi berbeda. Sifat mekanisadalah sensitive kepada isi dari pada karbon, yang mana secara normal kurang dari1,0 %C. sebagian dari baja umum digolongkan menurut kosentarsi karbon, yaknikedalam rendah, medium dan jenis karbon tinggi.Dalam dunia industri dan manufaktur baja merupakan material yang palingbanyak digunakan baik itu dalam segmen konstruksi berat seperti pembuatan rangkagedung dan jembatan maupun untuk konstruksi mesin, baja adalah mateial yangsangat umum untuk digunakan. Dari produk bebasis logam, baja menduduki peringkat90% logam yang paling digunakan. Baja merupakan paduan Besi (Fe) dengan Karbon(C), dimana kandungan karbon tidak lebih dari 2%.Baja banyak digunakan karena baja mempunyai sifat mekanis lebih baikdaripada besi, sifat baja antara lain :Tanguh dan uletMudah ditempaMudah diprosesSifatnya dapat diubah dengan mengubah karbonSifatnya dapat diubah dengan perlakuan panasKadar karbon lebih rendah dibandingkan besiBanyak dipakaiuntuk berbagai bahan peralatanWalaupun baja adalah sebagai bahan yang ideal dan paling banyakdigunakan, namun unsur Besi (Fe) pada baja sangat rentan mengalami korosi jikabersentuhan langsung dengan unsur oksigen (O2).2.3.1 Aplikasi Material S45CMelihat dari sifat-sifat mekanik yang dimiliki oleh material baja S45C,material tersebut sangat cocok digunakan untuk pembuat mesin. Beberapa part yangmenggunakan baja S45C sebagai bahan antara lain: PorosGear12

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya Kopeling OtomotifRantaiGear SproketPegasDll.2.3.2 Spesifikasi Material S45CBaja S45C adalah nama merek produk baja yang diproduksi oleh BOHLER.S45C memiliki kesamaan dengan beberapa merek lain seperti AISI 1045, DIN C 45W, HITACHI NS 1045, ASSA 760, dan THYSSEN 1730. Setiap material tersebutmemiliki jumlah kadar karbon, silizium, dan mangan yang sama, namun materialtersebut diproduksi oleh pabrik yang berbeda. Sifat material S45C yang dibutuhkanadalah keras, tahan aus, tahan beban puntir, dan cukup ulet pada bagian inti. Sifattersebut dapat tercapai secara optimal bila kekerasan material tersebut 57 HRC, sesuaidengan buku pedoman BOHLER.Tabel 2.3 Tabel komposisi kimia material baja S45C (Website -0.48MPn0.60-0.90S0.030.035Si0.15-0.35Berat Jenis: 7700-8030 Kg/m3Modulus elastisitas: 190-210 GPaKekuatan Tarik: 569 Mpa (Standard), 686 Mpa (Quenching)Titik Leleh: 1520 C13

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya2.4 SISIPAN PAHAT (INSERT)Bagian perkakas potong/pahat yang berfungsi sebagai pelaksana prosespemotongan (pembentukan geram) di sebut sebagai badan (tool body) yangkeseluruhannya dapat terbuat dari material pahat (HSS) atau sebagai sisipan pahatyang dipasang pada badan yang terbuat dari baja biasa. Untuk memungkinkanpemakaiannya secara luas, ISO telah membuat standar bentuk dan ukuran sisipanpahat sebagaimana yang di perlihatkan pada gambar, kodifikasi sisipan pahat tersebutmencakup bebeapa hal berikut:Sisipan pahat tersebut dapat dipasang dengan secara tetap dengan cara patrikeras (brazing) atau secara tak tetap dengan menggunakan klem pengikat pada badanpahat. Pahat dengan sisipan yang terpasang tetap biasanya di asah kembali apabilatelah aus. Bagi pahat dengan sisipan yang di klem tak pernah di asah dan mata potongyang aus di ganti dengan yang baru dengan mengubah posisi pemasangan sisipantersebut (atau telah menggantikan dengan sisipan baru bila seluruh sisiaktif/matapotongnya telah aus).1. Bentuk sisipan:Menentukan mata potong yang bisa di pakai2. Sudut bebas:Bersama-sama dengan orientasi dudukan sisipan pada pemegang pahatmenentukan sudut bebas pasif.3. Toleransi:Menentukan ketelitian dan kdalaman pencekam sisipan.4. Bentuk pematah geram (chip breaker):Menentukan kemudahan pembuangan geram.5. Ukuran sisi utama sisipan:6. Tebal sisipan:7. Radius ujung pahat (nose radius) :menentukan kendala pemakaian8. Kondisi mata potong:9. Arah gerak makan:10. Simbol khusus, menurut pabrik pembuat (berkaitan dengan pematah geram)14

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaGambar 2.3 : Kondisi PemotonganSisipan pahat tersebut dapat dipasang dengan secara tetap dengan cara patrikeras (brazing) atau secara tak tetap dengan menggunakan klem pengikat pada badanpahat. Pahat dengan sisipan yang terpasang tetap biasanya di asah kembali apabilatelah aus. Bagi pahat dengan sisipan yang di klem tak pernah di asah dan mata potongyang aus di ganti dengan yang baru dengan mengubah posisi pemasangan sisipantersebut (atau telah menggantikan dengan sisipan baru bila seluruh sisiaktif/matapotongnya telah aus).15

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaGambar 2.4 : Bentuk Insert WNMG 060404 (re 0.4mm)Tabel 2.4 : Dimensi Insert WNMG 060404IdtRE6.52mm9.52mm4.76mm0.4mm16

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaGambar 2.5 Sistem Kode Pahat Insert17

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya2.5 TOOL HOLDERPada dasarnya, tool holder adalah sebuah alat bantu yang digunakan untukmemegang pisau insert. Tool holder sendiri dipasangkan pada Tool Post Revolveryang kemudian pada ujung tool holde yang mengarah pada benda kerja disisipkaninsert cutter. Penggunakan tool holder berdasarkan jenis insert yang dipakai. Adapunstandard tool holder adalah sebagai berikut :Gambar 2.6 : Tool Holder System18

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaKarena insert yang digunakan dalam penelitian ini adalah WNMG makasesuai Tool Holder System tersebut Tool Holder yang digunakan adalah TypeWWNLR.Gambar 2.7 : Dimensi Tool Holder WWLNRMaterial dari Tool Holder adala material yang kuat terhadap : Gesekan,Impack, dan Gesekan. Untuk Tool Holder yang digunakan pada penelitian inimenggunakan material jenis Stainless Steel.2.6 TEORITIS (GEOMETRIS) KEKASARAN PERMUKAANSalah satu karakteristik geometris yang ideal dari suatu komponen adalahpermukaan yang halus. Dalam prakteknya memang tidak mungkin untukmendapatkan suatu komponen dengan permukaan yang betul-betul halus. Hal inidisebabkan oleh beberapa faktor, misalnya faktor manusia (operator) dan faktorfaktor dari mesin-mesin yang digunakan untuk membuatnya. Akan tetapi, dengankemajuan teknologi terus berusaha membuat peralatan yang mampu membentukpermukaan komponen degan tingkat kehalusan yang cukup tinggi menurut standarukuran yang berlaku dalam metrologi yang dikemukakan oleh para ahli pengukurangeometris benda melalui pengalaman penelitian.2.5.1Parameter-parameter PermukaanUntuk memahami Parameter-parameter permukaan, harus dipahami dulubeberapa hal dibawah ini, yaitu :(a) Profil Geometris Ideal(Geometrically Ideal Profile)Profil ini merupakan profil dari geometris permukaan yang ideal yang tidakmungkin diperoleh dikarenakan banyaknya factor yang mempengaruhi dalam proses19

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabayapembuatannya. Bentuk dari profil geometris ideal ini dapat berupa garislurus,lingkaran, dan garis lengkung.(b) Profil Referensi (Reference Profile)Profil ini digunakan sebagai dasar dalam menganalisis karakteistikdari suatu permukaan. Bentuknya sama dengan bentuk profil geometrisideal, tetapi tepat menyinggung puncak tertinggi dari profil terukur padapanjang sampel yang diambil dalam pengukuran.(c) Profil Terukur (Measured Profile)Profil terukur adalah profil dari suatu permukaan yang diperoleh melaluiproses pengukuran. Profil inilah yang dijadikan sebagai data untuk menganalisiskarakteristik kekasaran permukaan produk pemesinan.(d) Profile Dasar (Root Profile)Profil dasar adalah profil referensi yang digeserkan kebawah hingga tepatpada titik paling rendah pada profil terukur.(e) Profile Tengah (Centre Profile)Profil tengah adalah profil yang berada ditengah-tengah dengan posisisedemikian rupa sehingga jumlah luas bagian atas profil tengah sampai pada profilterukur sama dengan jumlah luas bagian bawah profil tengah sampai pada profilterukur. Profil tengah ini sebetulnya merupakan profil referensi yang digeserkankebawah dengan arah tegak lurus terhadap profil geometris ideal sampai pada batastertentu yang membagi luas penampang permukaan menjadi dua bagian yang samayaitu atas dan bawah.20

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaGambar 2.8 : kekasaran permukaan teknis perekaman khususKekasaran Rata-rata Aritnetis (Mean Roughness Indec/Center Line Average,CLA), Ra merupakan harga-harga rata-rata secara aritmetis dari harga absolut antaraharga profil terukur dengan profil tengah.Ra 𝑦1 𝑦2 𝑦3 𝑦𝑛𝑛Keterangan :2.5.2Ra Kekasaran Permukaan Rata-ratay Jarak Profil Referensi ke Profil Terukurn Jumlah Sampel; Β΅mToleransi Harga RaSeperti halnya toleransi ukuran (poros dan lubang), harga kekasaranpermukaan rata-rata aritmetis Ra juga mempunyai toleransi kekasaran. Dengandemikian masing-masing harga kekasaran mempunyaikelas kekasaran yaitu dari N1sampai N12. Besarnya toleransi untuk Ra biasanya diambil antara 50% keatas dan25% kebawah. Table 2.2 menunjukkan harga kekasaran rata-rata beserta toleransinya.21

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaTable 2.5 toleransi harga kekasaran permukaan 50%Toleransi 𝑁 25%KelasHargaHarga RakekasaranC.L.A (ΞΌm)(ΞΌm)N110.00250.02 – 0.04N220.050.04 – 0.08N340.00.08 – 0.15N480.20.15 – 0.3N5160.40.3 – 0.6N6320.80.6 – 1.2N7631.61.2 – 2.4N81253.22.4 – 4.8N92506.34.8 – 9.6N1050012.59.6 – 18.75N11100025.018.75 – 37.5N12200050.037.5 – 75.0Panjangsampel (ΞΌm)0.080.250.82.58Toleransi harga kekasaran rata-rata Ra dari suatu permukaan tergantung padaproses pengerjaannya. Table 2.3 berikut ini memberikan contoh harga kelas kekasaranrata-rata menurut proses pengerjaannya.22

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG SurabayaTable 2.6 Tingkat kekasaran permukaan menurut proses pengerjaannyaProses pengerjaanSelang (N)Harga RaFlat and cylindrical lapping,N1 – N40.025 – 0.2Superfinishing diamond turningN1 – N60.025 – 0.8Flat cylindrical grindingN1 – N80.025 – 3.2FinishingN4 – N80.1 – 3.2Face and cylindrical turning, millingN5 – N120.4 – 50.0DrillingN7 – N101.6 – 12.5Shapping, planning, horizontal millingN6 – N120.8 – 50.0Sandcasting and forgingN10 – N1112.5 – 25.0Extruding, cold rolling, drawingN6 – N80.8 – 3.2Die castingN6 – N70.8 – 1.6and reaming23

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknik UNTAG Surabaya24

2.1.2 Bagian Bagian Utama Mesin Bubut Pada mesin Bubut CNC terdapat bagian-bagian yang mana merupakan bagian terpenting dari mesin tersebut. Bagian yang paling utama ada 2 yaitu : Bagian Mekanik, dan Bagian Pengendali. 1. Bagian Mekanik Mesin Bubut CNC a. Motor Utama Motor utama adalah motor penggerak putaran spindel dan berfungsi memutar