KAJIAN GAYA PEMOTONGAN DAN KEKASARAN … · menyebabkan gaya potong meningkat, karena bidang geser...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

KAJIAN GAYA PEMOTONGAN DAN KEKASARAN

PERMUKAAN PADA PROSES PEMBUBUTAN BERBAGAI

MATERIAL MENGGUNAKAN PAHAT HSS

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

ANZIZAN KURNIAWAN

NIM. I1408504

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2013


commit to user

HALAMAN PENGESAHAN




Disusun oleh

Anzizan Kurniawan

NIM. I1408504

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Zainal Arifin, ST, MT Didik Djoko Susilo, ST, MT

NIP. 197303082000031001 NIP. 197203131997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari

1. Purwadi Joko Widodo, ST, M. Kom

NIP. 197301261997021001 ……………………………..

2. Heru Sukanto, ST, MT

NIP. 197207311997021001 ……………………………..

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir

Didik Djoko Susilo ST, MT Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT

NIP197203131997021001 NIP. 197202292000121001


commit to user

ii

MOTTO

“Hidup adalah perjuangan, Buatlah sejarahmu sendiri“

“Lakukanlah sesuatu dengan tekun, giat, dan semangat,

pasti impian akan tercapai”

“Tidak ada yang tidak mungkin bila kita berusaha dan berdoa“

PERSEMBAHAN

Bapak dan ibu terima kasih atas doa – doanya yang takkan sanggup terbalaskan,

Terima kasih untuk jerih payah dan pengorbananmu karena akan jadi hal yang tak

terbalaskan demi putramu ini.

Pak Zainal dan Pak Didik terima kasih atas bimbingan dan nasehatnya serta

mengenalkan kami dengan dunia permesinan yang kami yakin sangat bermanfaat.

Teman-teman transfer angkatan 2008 Aji, Ari, Angga, Gandung, Ivan, Kamega,

Alfian, Tyo, Wahyu, Wawan, Arifin dan Endri (Laboratorium Proses Produksi),

serta Mas Dwi fotokopi Teknik Mesin UNS.

Teman-teman D3, S1 reguler maupun non reguler dan transfer Teknik Mesin

UNS yang senantiasa memberikan saran dan dukungan dalam menyelesaikan

tugas akhir ini.


commit to user

iii

HALAMAN PENGESAHAN




Disusun oleh :

ANZIZAN KURNIAWAN

NIM. I1408504

Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

Zainal Arifin, ST. MT. Didik Djoko Susilo, ST. MT.

NIP. 197303082000031001 NIP. 197203131997021001

Telah dipertahankan di hadapan Tim Dosen Penguji pada hari jumat tanggal 22

November 2013.

1. Purwadi Joko Widodo, ST. M. Kom.

NIP. 197301261997021001 ……………………………..

2. Heru Sukanto, ST. MT.

NIP. 197207311997021001 ……………………………..

Mengetahui

Ketua Jurusan Teknik Mesin Koordinator Tugas Akhir

Didik Djoko Susilo, ST. MT. Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT.

NIP. 197203131997021001 NIP. 197202292000121001


commit to user

iv




Anzizan kurniawan

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Indonesia

E-mail : [email protected]

Abstrak

Penelitian ini mengkaji pengaruh parameter pemotongan terhadap gaya

pemotongan dan kekasaran permukaan pada tiga jenis material yaitu, baja karbon

AISI 1015, alumunium 6061, dan nilon. Pengujian dilakukan dengan alat ukur

gaya (dinamometer) pada mesin bubut dengan pahat HSS. Parameter pemotongan

yang diteliti meliputi kecepatan potong dan gerak pemakanan. Pengukuran gaya

dilakukan pada arah tangensial dan aksial. Pengujian kekasaran permukaan

menggunakan roughness tester tipe stylus SJ-201 Mitutoyo.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan nilai cutting speed

menyebabkan gaya potong meningkat, karena bidang geser menjadi semakin

besar untuk semua material. Peningkatan feeding akan mengakibatkan gaya

potong semakin besar, ini disebabkan tebal bidang geser yang terpotong semakin

besar untuk semua material. Gaya potong terbesar untuk baja karbon AISI 1015

sebesar 250.5 N, Alumunium 6061 sebesar 11.6 N, dan nilon sebesar 57.8 N, yang

semuanya terjadi pada cutting speed 29 mm/menit dan feeding 0.228 mm/rev.

Peningkatan nilai cutting speed untuk semua jenis material akan mengakibatkan

benda kerja semakin halus, ini karena putaran spindel (rpm) semakin cepat sehingga jarak antar lintasan (pitch) pahat menjadi rapat. Peningkatan nilai

feeding untuk semua jenis material akan mengakibatkan benda kerja semakin

kasar, ini disebabkan semakin besar feeding menyebabkan pergeseran pahat juga

besar sehingga jarak antar lintasan (pitch) pahat menjadi renggang. Tingkat

kekasaran permukaan terbaik di dapat material alumunium 6061 pada cutting

speed 29 mm/menit dan feeding 0.082 mm/rev yaitu 1,44 µm.

Kata kunci : gaya potong, kekasaran permukaan, parameter pemotongan,

dynamometer.

mailto:[email protected]


commit to user

v

STUDY ON CUTTING FORCES AND SURFACE ROUGHNESS

IN A TURNING PROCESS

SOME MATERIALS WITH HSS TOOL

Anzizan kurniawan

Mechanical Engineering Department

Engineering Faculty, Sebelas Maret University

Surakarta, Indonesia

E-mail : [email protected]

Abstract

This research studies the effect of cutting parameters on the cutting force

and surface roughness for three kinds of materials, namely, AISI 1015 steel, 6061

aluminum, and nylon. Test was performed by force-measuring instrument

(dynamometer) in the turning machine with HSS tool. Cutting parameters that

studied were cutting speed and motion feeds. Force measurement were performed

on tangential and axial direction. The surface roughness test used roughness

tester type stylus Mitutoyo SJ-201.

The result of the research showed that increasing cutting force make higher

cutting force, because shear field become larger for all material. Increasing

feeding will lead to greater cutting force, is due to the cut thickness shear field

increases for all material. The greatest cutting force for AISI 1015 steel, 6061

alumunium and nylon are 250.5, 115.6 and 57.8 N, respectively become from the

cutting speed of 29 mm/min and feeding 0.228 mm/rev. Increasing cutting speed

for all material make surface quality better, because spindle rotation speed (rpm)

faster so the pitch become closer. Increasing feeeding for all material make

surface quality worse, because higher feeding make cutting tool displacement

more wide so the pitch become more wide to. Best surface roughness can be 6061

aluminum material on the cutting speed of 29 mm/min and feeding 0.082 mm/rev

is 1.44 µm.

Keywords: cutting force, surface roughness, cutting parameters, dynamometer.

mailto:[email protected]


commit to user

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, yang telah memberikan

rahmat-Nya kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul

“Kajian Gaya Pemotongan Dan Kekasaran Permukaan Pada Proses

Pembubutan Berbagai Material Menggunakan Pahat HSS”. Dalam

kesempatan ini, penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan

penghargaan yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu

kepada:

1. Bapak Zainal Arifin, ST, MT selaku Pembimbing I dan Bapak Didik Djoko

Susilo, ST, MT selaku Pembimbing II, atas bimbingan, kesabaran, nasehat dan

ilmu pengetahuan yang telah diberikan dan diajarkan.

2. Bapak-bapak dosen dan staf karyawan di lingkungan Teknik Mesin UNS, atas

nasehat, saran dan ilmu yang diajarkan.

3. Bapak dan Ibu serta saudara-saudaraku yang selalu menyayangiku,

menasehati, memperhatikan, dan membimbingku dengan penuh kesabaran.

4. Teman-teman transfer angkatan 2008 Aji, Ari, Angga, Gandung, Ivan,

Kamega, Alfian, Tyo, Wahyu, Wawan, Arifin dan Endri (Laboratorium Proses

Produksi), serta Mas Dwi fotokopi Teknik Mesin UNS.

5. Temen-temen D3, S1 reguler maupun non reguler dan transfer Teknik Mesin

UNS yang senantiasa memberikan saran dan dukungan dalam menyelesaikan

tugas akhir ini.

6. Semua pihak yang belum sempat disebutkan, yang telah membantu

menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih. Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini

dapat digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, September 2013


commit to user

vii

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

HALAMAN SURAT PENUGASAN ........................................................ ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................... iii

ABSTRAK ................................................................................................... iv

ABSTRACT ................................................................................................ v

KATA PENGANTAR ................................................................................. vi

DAFTAR ISI ............................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ...................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. x

DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………….. xi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah ………………………………………… 1

1.2 Perumusan Masalah …………………………………………….. 2

1.3 Batasan Masalah ………………………………………………... 2

1.4 Tujuan …………………………………………………………… 3

1.5 Manfaat …………………………………………………………. 3

1.6 Sistematika Penulisan …………………………………………… 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ………………………………………………... 5

2.2 Mesin Bubut ....….……………………………………………… .. 6

2.2.1 Pengertian Mesin Bubut ..........................………………... 6

2.2.2 Bagian-bagian Utama Mesin Bubut ……..……………….... 7

2.2.3 Perencanaan dan Perhitungan Proses Bubut…....…………. 8

2.2.4 Pemotongan Orthogonal ....…………………….................. 11

2.2.5 Komponen Gaya Pembentuk Geram ….…………………. 11

2.2.6 Gaya Potong dan Dynamometer Bubut............................... 13

2.3 Material Pahat dan Pahat Bubut HSS............................................. 15

2.4 Material Benda Kerja.........................…………………………….. 17

2.4.1 Baja Karbon ………………………………...…………….. 17

2.4.2 Alumunium .....…………………………………………….. 19

2.4.3 Nilon .................................................................................... 21

2.5 Kekasaran Permukaan.........................…………………………….. 22

BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN

3.1 Proses Penelitian …………………..……………………………. 24

3.2 Bahan dan Alat ............…………………………………………... 27

3.2.1 Bahan ………..…………………………………………….. 27

3.2.2 Alat ………………………..……………………………….. 29

3.3 Uji Nilai Tingkat Kekasaran………..…………………………….. 32

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1 Data Penelitian .................................………..…………………… 33

4.2 Analisa Hasil Percobaan.....................………..………………….. 35

4.2.1 Analisa data hubungan cutting speed dengan gaya tangensial

(Fc) dan gaya aksial (Fa)......................................................... 35

4.2.2 Analisa data hubungan feeding dengan gaya tangensial (Fc)


commit to user

viii

dan gaya aksial (Fa)............................................................... 38

4.2.3 Analisa data hubungan cutting speed dengan kekasaran

permukaan............................................................................. 40

4.2.4 Analisa data hubungan feeding dengan kekasaran

Permukaan............................................................................. 41

4.3 Pembahasan........................................…………..……………….. 42

4.3.1 Hubungan cutting speed dan feeding terhadap gaya potong.. 42

4.3.2 Hubungan cutting speed dan feeding terhadap kekasaran

permukaan............................................................................. 43

4.3.3 Pendekatan validasi baja karbon AISI 1015 untuk mencari

cutting speed dan gaya potong spesifik (Kc) pada

alumunium 6061 dan nilon.................................................. 44

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ................…………………………………………….. 46

5.2 Saran ...............................................………………………………. 46

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


commit to user

ix

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Jenis pahat HSS............................................................................. 1

Tabel 2.2 Komposisi kimia aluminium.......................................................... 19

Tabel 2.3 Sifat–sifat mekanik dari aluminium............................................... 20

Tabel 2.4 Kekasaran permukaan.................................................................... 23

Tabel 3.1 Kondisi permesinan……………................................................... 26

Tabel 3.2 Komposisi kimia baja karbon AISI 1015……………………...... 27

Tabel 3.3 Sifat – sifat mekanik dari baja karbon AISI 1015……………….. 28

Tabel 3.4 Komposisi kimia alumunium 6061………………………………. 28

Tabel 3.5 Sifat – sifat mekanik dari alumunium 6061……………………… 28

Tabel 3.6 Sifat – sifat mekanik dari nilon...................……………………… 29

Tabel 3.7 Spesifikasi pahat HSS……………………………………………. 29

Tabel 3.8 Data teknis mesin bubut sanwa CO632A……………………….. 30

Tabel 4.1 Hasil pengujian baja karbon AISI 1015.......................................... 34

Tabel 4.2 Hasil pengujian alumunium 6061................................................... 34

Tabel 4.3 Hasil pengujian nilon...................................................................... 35

Tabel 4.4 Hasil perhitungan untuk nilon......................................................... 45


commit to user

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagian-bagian mesin bubut .................…………..………… 8

Gambar 2.2 Proses bubut ........................................................................... 9

Gambar 2.3 Proses pemotongan orthogonal .......................................... 11

Gambar 2.4 Lingkaran Merchants ........................................................... 13

Gambar 2.5 Gaya-gaya pemotongan ....................................................... 14

Gambar 2.6 Dynamometer bubut ............................................................ 15

Gambar 2.7 Pahat HSS ............................................................................. 17

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ......................................................... 24

Gambar 3.2 Dimensi benda kerja.............................................................. 28

Gambar 3.3 Skema rangkaian dynamometer pada mesin bubut ........... 30

Gambar 3.4 Rangkaian dynamometer pada mesin bubut ....................... 30

Gambar 3.5 Hardware data akusisi advantech USB-4716....................... 31

Gambar 3.6 Roughness tester.................................................................... 31

Gambar 4.1 Hubungan cutting speed dengan gaya tangensial (Fc).......... 36

Gambar 4.2 Hubungan cutting speed dengan gaya aksial (Fa)................. 37

Gambar 4.3 Hubungan feeding dengan gaya tangensial (Fc).................... 38

Gambar 4.4 Hubungan feeding dengan gaya aksial (Fa)........................... 39

Gambar 4.5 Hubungan cutting speed dengan kekasaran permukaan......... 40

Gambar 4.6 Hubungan feeding dengan kekasaran permukaan................ 41

Gambar 4.7 Lingkaran Merchants ........................................................... 42

Gambar 4.8 Jarak antar lintasan (pitch) saat proses pembubutan........... 44


commit to user

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Material benda kerja dan alat

Lampiran 2 Tabel data dan Westermann

Lampiran 3 Foto pengambilan data kekasaran

KAJIAN GAYA PEMOTONGAN DAN KEKASARAN … · menyebabkan gaya potong meningkat, karena bidang geser...

Documents

Transcript of KAJIAN GAYA PEMOTONGAN DAN KEKASARAN … · menyebabkan gaya potong meningkat, karena bidang geser...