8

BAB II

PENDEKATAN PEMECAHAN MASALAH

A. Identifikasi Gambar Kerja

Gambar kerja merupakan alat komunikasi bagi orang manufaktur.

Dengan melihat gambar kerja, operator dapat memahami apa yang

diinginkan perancang dan mengaplikasikannya kedalam proses

pemesinan. Berikut merupakan gambar kerja dari komponen yang dibuat:

Gambar 1. Ukuran Poros Pencacah

B. Identifikasi Bahan

Bahan yang digunakan untuk membuat poros pencacah pada mesin

pencacah pakan ternak secara kontinyu ini adalah St 60, atau baja dengan

kekuatan tarik 60 kg/mm². Dalam perencanaan poros harus diperhatikan

pengaruh-pengaruh yang akan dihadapi oleh poros tersebut. Selain

mendapat beban puntir, poros juga mendapat panas tinggi saat dilakukan

pengelasan antara pipa besi dengan pisau pencacah. Oleh karena itu,

dipilih bahan St 60 yang memiliki keuletan tinggi agar poros tidak

memuai saat dilakukan proses pengelasan, serta untuk menjaga umur

poros agar lebih tahan lama.

9

C. Identifikasi Alat dan Mesin

Proses pembuatan poros pencacah pada mesin pencacah pakan

ternak sistem kontinyu dilakukan dengan memanfaatkan mesin serta

peralatan-peralatan perkakas yang dimiliki oleh bengkel pemesinan

Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri

Yogyakarta. Adapun mesin dan peralatan yang digunakan dapat dilihat

pada tabel berikut :

Tabel 1. Daftar Alat dan Mesin Untuk Pembuatan Poros Pencacah No. Nama Alat / Mesin Jumlah Keterangan

1

2

3

4

5

6

7

8

Mesin Bubut + Perlengkapan

Mesin Bor + Perlengkapan

Mesin Frais + Perlengkapan

Penitik

Palu

Tap

Jangka Sorong

Height Gauge

1

1

1

1

1

1

1

1

D. Profil Alat dan Mesin

1. Mesin Perkakas yang Digunakan :

a. Mesin Bubut ( Lathe / Turning )

Mesin bubut atau lathe adalah suatu alat yang digunakan untuk

mengerjakan benda-benda berbentuk silindris. Beberapa proses

yang dapat dikerjakan dengan mesin bubut antara lain;

10

1) Turning, yaitu proses mengurangi diameter luar dari benda

kerja; 2) Facing, yaitu proses mengurangi panjang benda kerja; 3)

Drilling yaitu proses membuat lubang pada benda kerja dengan

menggunakan mata bor; 4) Reaming yaitu membubut lubang dari

hasil pengeboran yang memiliki akurasi, kebulatan dan kehalusan

dalam derajat yang tinggi; 5) Knurling yaitu untuk membuat rigi

– rigi kartel pada benda kerja yang berbentuk tirus (straight)

ataupun diamond; 6) Parting Off, yaitu pemotongan benda kerja

pada mesin bubut dengan pahat potong; 7) Eccentric Turning,

yaitu proses membubut benda kerja yang memiliki sumbu tidak

sepusat dengan sumbu utama mesin bubut: 8) Boring, adalah

proses bubut memperbesar diameter lubang dapat dilakukan

dengan pahat bubut.

Gambar 2. Mesin Bubut

11

1) Komponen-komponen utama pada mesin bubut :

a) Meja Mesin ( Lathe Bed )

Lathe Bed adalah kerangka utama mesin bubut, yang

diatasnya terdapat carriage dan kepala lepas bertumpu serta

bergerak. Adapun alur lathe bed berbentuk V yang datar atau

rata.

Gambar 3. Lathe Bed

b) Kepala Tetap ( Headstock )

Kepala tetap berada di sebelah kiri dari mesin. Bagian

ini berfungsi mendukung sumbu utama dan roda-roda gigi

dengan ukuran yang bervariasi untuk pemilihan putaran yang

diinginkan. Putaran sumbu utama dapat dipilih dengan

memindahkan tuas pada posisi yang diinginkan.

Gambar 4. Kepala Tetap

12

c) Kepala Lepas ( Tailstock )

Kepala lepas dapat digeser sepanjang alas/meja mesin

dan dapat dikunci dengan baut pengikat. Apabila membubut

antara dua senter, maka ujung benda kerja sebelah kanan dapat

didukung oleh center putar yang dipasang pada kepala lepas.

Kepala lepas dilengkapi dengan morse taper (kerucut morse)

yang digunakan untuk memasang alat-alat yang akan dipasang

pada kepala lepas, seperti: bor, reamer, dan life centre (center

putar).

Gambar 5. Kepala Lepas

d) Eretan ( Carriage )

Carriage adalah penopang utama dan pembawa pahat

bubut. Carriage terdiri dari: sadlle (pelana), Cross slide

(eretan melintang), compound slide (eretan kombinasi), tool

holder (pemegang pahat) dan apron box (kotak apron). Selain

itu carriage terdapat tuas untuk menggerakkannya secara

manual atau otomatis.

13

Gambar 6. Eretan

2) Parameter yang dapat diatur pada mesin bubut :

Pada proses pembubutan yang perlu diperhatikan diantaranya

yaitu kecepatan putar spindel (speed), gerak makan (feed),

kedalaman potong (dept of cut), jenis pahat dan bahan benda

yang dikerjakan.

a) Kecepatan Putar ( Spindle Speed )

Spindle speed ini berhubungan dengan dengan putaran

spindel atau sumbu utama dan benda kerja. Didefinisikan

putaran per menit, yaitu banyaknya putaran yang dilakukan

spindel dalam satu menit. Besarnya putaran spindel ditentukan

berdasarkan besarnya kecepatan potong (cutting speed) yang

nilainya sudah ditentukan. Cutting speed pada mesin bubut

adalah panjang dalam meter yang dapat dipotong dalam satu

menit. Besarnya kecepatan potong tergantung pada bahan

pahat, bahan benda kerja dan jenis pemakanan. Satuan untuk

kecepatan potong adalah m/menit.

14

Rumus :

1000

.. ndV (m/min); (Taufiq Rochim, 1993:14)

Keterangan :

V = Kecepatan potong (m/min)

d = Diameter benda kerja (mm)

n = Putaran poros utama (benda kerja) (r/ min)

b) Gerak Makan ( Feed )

Feed adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap

benda kerja berputar satu kali. Gerak makan ditentukan

berdasarkan kekuatan mesin, material benda kerja, material

pahat, bentuk pahat, dan jenis pemakanan terutama kehalusan

permukaan yang diinginkan.

Rumus :

vf = f . n (mm/min); (Taufiq Rochim, 1993:15)

Keterangan :

vf = Kecepatan makan (mm/min)

f = Gerak makan (mm/r)

n = Putaran poros utama (benda kerja) (r/ min)

c) Kedalaman Potong ( Depth of Cut )

Kedalaman potong adalah tebal bagian benda kerja

yang dibuang dari benda kerja, atau jarak antara permukaaan

yang dipotong terhadap permukaan yang belum terpotong.

Biasanya kedalaman potong menentukan harga dari gerak

makan. Setelah panjang pemakanan ditentukan, waktu

pemotongan dapat diperoleh.

15

Rumus :

tc = f

t

vl

(min); (Taufiq Rochim, 1993:15)

Keterangan :

tc = Waktu pemotongan (min)

lt = Panjang benda kerja total/ keseluruhan (mm)

vf = Kecepatan makan (mm/min) = f.n

3) Hal-hal yang harus diperhatikan dalam pengoperasian mesin

bubut :

Dalam mengoperasikan mesin bubut terdapat beberapa hal

yang harus dikuasai oleh seorang operator, antara lain :

a) Cara Kerja Mesin Bubut

Mesin bubut menggunakan prinsip gerak putar untuk

mengerjakan benda kerja yang sedang dikerjakan, benda kerja

ini dijepit oleh cekam dan terhubung dengan spindel utama.

Gerakan pemakanan pada mesin bubut dapat dilakukan

dengan tiga gerakan yaitu :

(1) Gerakan dengan eretan memanjang

(2) Gerakan dengan eretan melintang

(3) Gerakan dengan eretan atas

b) Persiapan Kerja Mesin Bubut

Sebelum melakukan pembubutan operator harus

menyiapkan peralatan keselamatan kerja dan melakukan

16

penyetingan terhadap mesin. Adapun setting atau pengaturan

pada mesin bubut meliputi :

- Kecepatan putaran mesin

- Posisi kepala lepas harus 1 sumbu dengan cekam (sebagai

titik nol mesin). Pemasangan tinggi mata pahat, dimana

tinggi mata pahat harus sama dengan tinggi sumbu benda

kerja.

4) Peralatan pendukung pada mesin bubut :

a) Pahat Bubut

Pahat bubut digunakan sebagai penyayat benda kerja

dan umumnya dipasang pada tool post. Pahat bubut yang

digunakan ada berbagai macam tergantung dari proses yang

akan dilakukan dalam pembubutan. Bahan alat potong ini

umumnya adalah Baja Kecepatan Tinggi atau HSS (High

Speed Steel) dan Carbide. Masing-masing bahan pahat ini

digunakan sesuai dengan kekerasan bahan yang dikerjakan.

Gambar 7. Macam-Macam Pahat Bubut

17

Gambar 8. Geometri Pahat Bubut

Tabel 2. Sudut Potong Pahat Bubut (Gerling, 1982:28)

18

b) Bor Senter ( Center Bor )

Bor senter merupakan suatu alat pendukung pada

mesin bubut yang digunakan untuk mengebor ujung benda

kerja yang nantinya bekas lubang senter bor tersebut akan

dilanjutkan dengan proses pengeboran, sesuai diameter

lubang yang diinginkan.

Gambar 9. Bor Senter

c) Kepala Lepas ( Tailstock )

Kepala lepas dapat bergerak sepajang alas atau meja

mesin dan berfungsi untuk mendukung ujung benda kerja

yang mampu dicekam oleh sumbu utama. Bagian ini terdiri

dari sebuah poros memiliki lubang berbentuk kerucut yang

dapat digerakan maju mundur sejajar sumbu utama. Lubang

ini berfungsi untuk menahan beban aksial yang sejajar sumbu

spindel dan untuk memasang bor senter, mata bor, sarung bor

dan reamer serta senter putar. Sumbu kepala lepas sendiri

dapat digeser tidak sejajar dengan sumbu utama, cara ini dapat

digunakan untuk pembubutan tirus dengan sudut kecil yang

mengunakan dua senter.

19

b. Mesin Frais ( Milling Machine )

Mesin frais adalah mesin yang mampu melakukan

tugas dari segala mesin perkakas seperti pengerjaan bidang

rata, lubang-lubang pasak, alur-alur ekor burung, pemotongan

sudut, pembuatan roda gigi, pemotongan tepi dan lain-lain.

Proses penyayatannya benda kerja pada mesin frais

mengunakan alat potong dengan mata potong jamak yang

berputar (pisau frais).

1) Macam-Macam Mesin Frais :

a) Mesin Frais Horizontal

b) Mesin Frais Vertikal

c) Mesin Frais Universal

Gambar 10. Mesin Frais Horizontal

20

Gambar 11. Mesin Frais Vertikal

2) Klasifikasi Proses Frais

Berdasarkan jenis pahat, arah penyayatan dan posisi

relatif pahat terhadap benda kerja dapat diklasifikasikan

menjadi tiga, yaitu :

a) Frais Periperal ( Slab Milling )

b) Frais Muka ( Face Milling )

c) Frais Jari ( End Milling )

3) Metode Proses Frais

Berdasarkan arah relatif gerak makan meja mesin frais

terhadap putaran pahat, metode frais dapat dibedakan

menjadi dua, yaitu :

a) Frais Naik ( Up Milling )

Prinsipnya, gerak dari putaran pahat berlawanan arah

terhadap gerak makan meja frais.

21

b) Frais Turun ( Down Milling )

Proses frais ini dinamakan juga climb milling, dimana

arah putaran pahat sama dengan arah gerak makan

meja mesin frais.

4) Macam-Macam Pisau Frais

Gambar 12. Macam-Macam Pisau Frais

5) Perhitungan Elemen Dasar Proses Pengefraisan

a) Kecepatan Potong

Rumus :

V = 1000

.. nd (m/min); (Taufiq Rochim, 1993:21)

22

Keterangan :

V = Kecepatan potong (m/min)

d = Diameter luar pisau frais (mm)

n = Putaran poros utama (r/min)

b) Kecepatan Makan

Rumus :

znfv zf.. (mm/ min); (Taufiq Rochim, 1993:21)

Keterangan :

vf = Kecepatan makan (mm/ min)

fz = Gerak makan pergigi (mm/ gigi)

z = Jumlah gigi (mata potong).

n = Putaran poros utama (r/ min)

c) Panjang Pengefraisan

Rumus :

lt = lv + lw+ ln (mm); (Taufiq Rochim, 1993:21)

Keterangan :

lt = Panjang pengefraisan (mm)

lv = Panjang awalan (mm)

lw = Panjang bahan (mm)

ln = Panjang akhiran (mm)

23

d) Waktu Pemotongan

Rumus :

tc = .f

t

vl

(min); (Taufiq Rochim, 1993:21)

Keterangan :

tc = Waktu pemotongan (min)

lt = Panjang pengefraisan (mm)

fv = Kecepatan makan (mm/min) = fz . z . n

fz = Gerak makan per gigi (mm/ gigi)

z = Jumlah gigi (mata potong)

n = Putaran poros utama (r/ min)

6) Perlengkapan Mesin Frais

Peralatan yang digunakan dalam proses frais yaitu :

a) Pemegang Pisau Frais

Dalam proses penyayatan, pisau frais harus

dicekam dengan kuat sehingga memungkinkan alat

potong atau cutting tool tidak mengalami selip pada

pencekamannya. Pemegang pisau frais, dibedakan

menjadi 2 yaitu :

Arbor (pemegang pisau untuk mesin frais

horizontal)

Collet (pemegang pisau untuk mesin frais vertikal)

24

b) Pemegang Benda Kerja

Bagian ini berfungsi untuk memegang benda

kerja yang sedang disayat oleh pisau frais. Ragum

diikat pada meja mesin frais dengan mengunakan baut

T. Pemegang benda kerja dapat dibedakan menjadi 3

yaitu :

(1) Ragum

Bagian ini terdiri 2 rahang yaitu rahang tetap

untuk acuan dan rahang yang dapat digeser maju

mundur untuk mencekam benda. Selain itu terdapat

poros berulir dengan engkol pemutarnya dan

landasan berlubang untuk tempat baut pengikat

pada mesin.

(2) Kepala Pembagi ( Dividing Head )

Kepala pembagi atau yang disebut dividing

head adalah suatu alat bantu yang digunakan untuk

memegang benda kerja berbentuk silindris

terutama untuk keperluan; membuat segi banyak,

membuat alur pasak, membuat roda gigi (lurus,

helix, payung), membuat roda gigi cacing.

25

Gambar 13. Kepala Pembagi

2. Alat-Alat yang Digunakan :

a. Pahat Bubut

Karena bahan poros adalah St 60, maka pahat bubut

yang cocok digunakan adalah jenis carbide. Pahat ini memiliki

ketangguhan tinggi untuk menyayat benda kerja yang keras,

seperti baja dengan kekerasan diatas St 42. Jenis bahan pahat

ini memiliki keunggulan diantaranya adalah resistensi terhadap

deformasi termal atau perubahan bentuk karena panas,

ketahanan terhadap keausan, dan memiliki torsi kekuatan dua

kali lipat lebih tinggi dari HSS (High Speed Steel).

Gambar 14. Pahat Carbide

26

b. Mata Bor

Mata bor yang sering digunakan adalah jenis twist drill.

Mata bor terbuat dari Tool Steel (TS) dan High Speed Steel

(HSS), dan Carbide.

Gambar 15. Mata Bor

Gambar 16. Sudut Mata Bor

Keterangan :

A : Untuk mengebor kuningan dan perunggu.

B : Untuk mengebor baja, baja tuang, besi, dan besi tuang.

C : Untuk mengebor alumunium, tembaga, dan seng.

27

c. Tap

Tap merupakan suatu alat yang digunakan untuk

mendapatkan ulir dalam dengan tangan atau mesin. Tap-tap

ini dibuat berbentuk ulir luar yang digerinda dengan 3 atau

lebih lekukan memanjang yang dikenal dengan nama alur, alur

inilah yang membentuk sisa-sisa potongan. Dalam pembuatan

ulir menggunakan tap ini, maka diperlukan kejelian memilih

tap mana yang terlebih dahulu harus digunakan untuk

pembuatan ulir karena terdapat tiga macam dalam satu proses

yaitu :

Gambar 17. Tap

Tap Nomor 1

Tap No.1 ini adalah tap yang pertama kali digunakan

selama proses pengetapan. Tap ini mempunyai bentuk tirus

diujungnya, yang berfungsi untuk mempermudah

pemotongan. Bentuk ulir yang dihasilkan dari tap ini,

hanya 55 % dari bentuk ulir yang sesungguhnya.

1 2 3

28

Tap Nomor 2

Tap nomor 2 digunakan setelah tap no.1. Bentuk tirus

pada ujungnya lebih pendek dari tap no.1. Tap no.2 ini,

hanya 25 % saja pemotongannya.

Tap Nomor 3

Tap nomor 3 ini merupakan tap terakhir yang

digunakan, yang akan membentuk profil ulir penuh.

Bagian tirus pada ujungnya sangat pendek sehingga dapat

mencapai dasar untuk lubang yang tidak tembus.

e. Pisau Frais

Pisau Frais adalah pisau yang digunakan untuk

mengefrais permukaan benda kerja dengan menggunakan

mesin frais. Dalam pemakaian pisau frais ini terdapat tiga tipe

yang berbeda yaitu tipe H untuk baja keras, tipe sedang untuk

baja yang mempunyai kekerasan sedang, dan tipe W untuk

baja yang mempunyai kekerasan lunak.

Ada beberapa jenis pisau frais, diantaranya yaitu :

Pisau Frais Muka

Pisau Frais Sisi

Pisau Frais Alur Sisi dan Muka

Pisau Frais Gergaji

Pisau Frais Pembentuk

Pisau Frais Roda Gigi

29

Pisau Frais Jari atau endmill

Pisau frais yang digunakan untuk membuat alur pasak pada

poros ini adalah jenis pisau frais jari atau biasa disebut

endmill.

3. Alat Ukur yang Digunakan :

a. Jangka Sorong

Jangka sorong atau mistar ingsut adalah alat ukur

presisi, yang dapat digunakan untuk mengukur benda kerja

secara presisi dengan tingkat ketelitian 0.02, 0.05, 0.01 mm.

Alat ini mampu untuk mengukur diameter luar, diameter

dalam dan ketinggian dengan menggunakan rahang-rahang

yang ada. Perkembangan jangka sorong semakin maju dengan

adanya jangka sorong jarum (dial) dan jangka sorong digital.

Gambar 18. Jangka Sorong

30

b. Height Gauge

Gambar 19. Height Gauge

Prinsip pembacaannya hampir sama dengan jangka

sorong, akan tetapi alat ukur ini digunakan untuk mengukur

ketinggian suatu benda pada meja rata. Pada bagian rahang

ukur alat ini dapat digunakan untuk penggambaran

(menggores) pada bagian permukaan benda kerja. Sebelum

dilakukan pengukuran, posisi nol harus diatur terlebih dahulu.

Untuk mengatisipasi kerusakan pada rahang ukur dan

kemungkinan kesalahan ukur, sewaktu mengukur ketinggian,

rahang ukur harus diletakan secara perlahan-lahan di atas

muka ukur.

31

E. Gambaran Produk yang Akan Dibuat

1. Gambaran Teknologi

Keterangan :

A. Pisau Pencacah

B. Poros Pencacah

C. Casing

D. Rangka

E. Pulley

F. Belt

G. Motor Listrik

Gambar 20. Mesin Pencacah Pakan Ternak Sistem Kontinyu

A

B

C

E

F

G

D

32

2. Gambaran Komponen yang Dibuat

Gambar 21. Komponen Poros Pencacah

3. Prinsip Kerja Mesin

Prinsip kerja dari mesin pencacah pakan ternak sistem kontinyu

ini adalah ketika saklar ditekan ke posisi ON, motor listrik akan

menggerakkan poros pencacah melalui pulley dan belt. Pada poros

pencacah ini terdapat pisau pancacah yang berfungsi mencacah atau

menghancurkan makanan ternak. Makanan ternak yang dimasukkan

melalui corong masukan (chopper) akan dicacah oleh pisau pencacah

di dalam ruang pencacahan. Makanan ternak seperti rumput gajah,

jerami padi, yang semula utuh akan dihancurkan hingga menjadi

bagian kecil-kecil. Apabila hasil cacahan terlalu besar, maka hasil

cacahan akan kembali tercacah. Hal ini dikarenakan adanya saringan

yang terletak tepat dibawah pisau pencacah. Jadi hanya hasil cacahan

yang kecil saja yang dapat melewati saringan tersebut. Dibawah

33

saringan terdapat suatu corong pengeluaran atau biasa disebut outlet,

yang berfungsi sebagai jalur keluarnya hasil cacahan.

4. Cara Pengoperasian Mesin

Langkah untuk mengoperasikan mesin pencacah pakan ternak

sistem kontinyu adalah sebagai berikut :

a. Siapkan hijauan seperti rumput gajah, jerami, dll yang akan

dicacah.

b. Letakkan tempat penampungan seperti ember atau karung di

bawah corong pengeluaran.

c. Hidupkan mesin pencacah pakan ternak dengan menekan

saklar yang ada di belakang mesin.

d. Masukkan hijauan melalui corong masukan secara perlahan.

e. Apabila dirasa sudah cukup, lalu mesin dimatikan dengan

menekan saklar yang ada di belakang mesin.