JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 33 ~

ANALISA PENGARUH PERUBAHAN KETEBALAN PEMAKANAN,

KECEPATAN PUTAR PADA MESIN, KECEPATAN PEMAKANAN (FEEDING) FRAIS

HORISONTAL TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN LOGAM

Dicky Seprianto, Syamsul Rizal

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri SriwijayaJl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211

E-mail: dq_abiel@yahoo.co.id

RINGKASAN

Proses pengefraisan adalah suatu proses pengurangan material untuk membentuk suatu produk dengancara pahat (cutter) berputar dan tiap giginya melakukan pemakanan serta meja mesin bergerak ke kiriatau kanan sehingga benda bergerak mengikuti gerakan meja, akibatnya terjadilah penyayatan ataupemotongan oleh pahat. Dalam proses ini terdapat pengaruh terhadap hasil nilai kekasaran permukaanakibat dari penyayatan itu. Untuk mendapat nilai kekasaran permukaan maksimum yang dapatdilakukan oleh mesin frais sangatlah sulit dan untuk itu sering kali dilakukan pekerjaan tambahanuntuk mendapatkan kekasaran permukaan tertentu yaitu dengan cara pengerindaan, dan hal inimengakibatkan peningkatan biaya produksi, serta memperpanjang waktu produksi. Dilapangan ada 2metode pengefraisan yang dapat dilakukan yaitu dengan cara vertikal dan horisontal akan tetapi yangpaling banyak dilakukan adalah pengefraisan vertikal. Selain itu pada proses frais ini bahan yang akandilakukan proses permesinan akan mempengaruhi kecepatan mesin dan pemakanan yang dilakukanoleh pahat pada tiap giginya. Dari hasil penelitian ini maka kehalusan permukaan benda uji yang telahdifrais untuk semua bahan yang digunakan pada pengujian dengan menggunakan cutter High SpeedSteel (HSS) termasuk ke dalam katagori nilai kekasaran permukaan yang ada pada standard. Nilaikekasaran yang dapat dicapai adalah antara N6 sampai dengan N8 yang mempunyai nilai 0,8 μmmsampai dengan 0,20 μmm.

Kata kunci: Cutter, HSS, Kekasaran

PENDAHULUAN

Permukaan yang dikerjakan sedikitbanyak akan selalu terdapat penyimpangan daripermukaan yang ideal, hal ini dapat disebabkanketidaklurusan pemakanan pada prosespengefraisan. Juga perbedaan kekerasan bahanakan dapat mengakibatkan pahat menjaditumpul dan ini juga akan mengakibatkanpenyimpangan.Dalam pengembangan materialsebagai komponen kontruksi dan perkakaskualitas, produk yang dibuat dengan mesinperkakas sangat penting peranannya untukmenghasilkan produk yang presisi. Untuk ituada beberapa faktor yaitu: kondisi dankemampuan mesin, material yang digunakan,sistem pendinginan serta operatornya.

Proses pengefraisan adalah suatu prosespengurangan material untuk membentuk suatuproduk dengan cara pahat (cutter) berputar dantiap giginya melakukan pemakanan serta mejamesin bergerak ke kiri atau kanan sehinggabenda bergerak mengikuti gerakan meja,

akibatnya terjadilah penyayatan ataupemotongan oleh pahat.

Dalam proses ini terdapat pengaruhterhadap hasil nilai kekasaran permukaan akibatdari penyayatan itu.Oleh karena itu pengusahaatau operator yang bergerak di bidang jasa inisering kesulitan untuk mendapatkan nilaikekasaran permukaan maksimum yang dapatdilakukan oleh mesin frais dan mereka seringkali melakukan pekerjaan tambahan untukmendapatkan kekasaran permukaan tertentuyaitu dengan cara pengerindaan, dan hal inimengakibatkan peningkatan biaya produksi,serta memperpanjang waktu produksi.

Dilapangan ada 2 metode pengefraisanyang dapat dilakukan yaitu dengan cara vertikaldan horisontal akan tetapi yang paling banyakdilakukan adalah pengefraisan vertikal, tetapimetode ini tidak dapat menghasilkanpermukaan yang diinginkan dan untuk itupengusaha sering melakukan pengasahan pahatkarena cepat tumpul, atau melakukan pekerjaan

JURNAL AUSTENIT

untuk penyetelan tebal pemakanan yangberulang-ulang.

Oleh karena itu peneliti sebagai orangterlibat di bidang keteknikan merasa perluuntuk mencoba cara kedua yaitupengefraisan horisontal sebab cara ini akanmenghasilkan bram yang lurus dan pahatnyatahan lama serta permukaan yang dihasilkanlebih halus dibandingkan dengan mesin fraisvertikal. Untuk itu peneliti akan menelitipengaruh ketebalan pemakanan, kecputar mesin, dan pemakanan (permukaan yang dihasilkan maksimumterhadap benda kerja dengan bahan baja karbonrendah dan menengah dan pahat yangdigunakan adalah HSS (High Speed Steel

Adapun rumusan masalah daripenelitian ini adalah: besar pengaruh ketebalanpemakanan terhadap nilai kekasaran, pengaruhkecapatan putar pahat terhadap nilai kekasaranserta nilai kecepatan pemakanan yang tepatuntuk mendapatkan nilai kekasaran yangditetapkan. Tujuan dari penelitian ini adalahuntuk mendapatkan tebal pemakanan,

(a)

Gambar 1. a.) Mesin Frais Vertikal

VOLUME 1, NOMOR 1,

Jurnal Austenit

untuk penyetelan tebal pemakanan yang

Oleh karena itu peneliti sebagai orangterlibat di bidang keteknikan merasa perluuntuk mencoba cara kedua yaitu denganpengefraisan horisontal sebab cara ini akanmenghasilkan bram yang lurus dan pahatnyatahan lama serta permukaan yang dihasilkanlebih halus dibandingkan dengan mesin fraisvertikal. Untuk itu peneliti akan menelitipengaruh ketebalan pemakanan, kecepatanputar mesin, dan pemakanan (feeding) agarpermukaan yang dihasilkan maksimumterhadap benda kerja dengan bahan baja karbonrendah dan menengah dan pahat yang

High Speed Steel).

Adapun rumusan masalah daribesar pengaruh ketebalan

pemakanan terhadap nilai kekasaran, pengaruhkecapatan putar pahat terhadap nilai kekasaranserta nilai kecepatan pemakanan yang tepatuntuk mendapatkan nilai kekasaran yang

ujuan dari penelitian ini adalahapatkan tebal pemakanan,

kecepatan pemakanan (feedingputar yang baik pada proses pengefraisanhorisontal, sehingga nantinya dapatmeningkatkan effisiensi kerja serta mengurangibiaya produksi suatu produk yang dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam pengfraisan dikenal 2 metodeyaitu dengan pengefraisan horisontal danvertikal yang masing-masing punya kelebihandan kekurangan. Adapun 2 metode pengefraisandapat terlihat pada gambar 1.bentuk-bentuk tertentu, pengefrtak dapat digunakan, maka digunakanpengefraisan vertikal, tetapi permukaan yangdihasilkan tidak sesuai keinginan sehinggaproses yang dilakukan berulangdengan proses lanjut untuk mendapatkan nilaikekasaran yang maksimum. Padkemampuan pada proses permesinan denganmenggunakan mesin frais secara umum sesuaidengan yang telah diteliti orang adalah 0,4mikron (lihat tabel 1).

(b)

Mesin Frais Vertikal b.) Mesin Frais Horisontal (BH. Amstead, 1995,168)

VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 34 ~

kecepatan pemakanan (feeding), dan kecepatanputar yang baik pada proses pengefraisanhorisontal, sehingga nantinya dapatmeningkatkan effisiensi kerja serta mengurangibiaya produksi suatu produk yang dihasilkan.

TINJAUAN PUSTAKA

Dalam pengfraisan dikenal 2 metodeyaitu dengan pengefraisan horisontal dan

masing punya kelebihandan kekurangan. Adapun 2 metode pengefraisandapat terlihat pada gambar 1. Pada pengefraisan

bentuk tertentu, pengefraisan horisontaltak dapat digunakan, maka digunakanpengefraisan vertikal, tetapi permukaan yangdihasilkan tidak sesuai keinginan sehinggaproses yang dilakukan berulang-ulang ataudengan proses lanjut untuk mendapatkan nilaikekasaran yang maksimum. Padahalkemampuan pada proses permesinan denganmenggunakan mesin frais secara umum sesuaidengan yang telah diteliti orang adalah 0,4

Mesin Frais Horisontal (BH. Amstead, 1995,168)

JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 35 ~

Tabel 1. Kemampuan Proses Mesin Untuk Kekasaran Permukaan (PN.Rao, 2000, 267)

OperationKekasaran permukaan (mikron)

25 12.5 6.25 3.2 1.6 0.8 0.4 0.20 0.10 0.05 0.025

Gergaji,Pemotongan las

Gerinda tangan

Pengikiran, amplas

Bubut, Shaping,Milling

Pengeboran

Surface grinding

Cylindrical Grind.

Honing, Lapping

Polishing

Super Finishing

Bulfing

Selain itu pada proses frais ini bahan yang akan dilakukan proses permesinan akan mempengaruhikecepatan mesin dan pemakanan yang dilakukan oleh pahat pada tiap giginya (seperti pada tabel 2).

Tabel 2. Data untuk mesin Frais (PN Rao, 2000)

Material Kekerasan BHNHSS Carbide

Speedm/min

Feedmm/tooth

Speedm/min

Feedmm/tooth

C 20 Steel 110 – 160 20 0,13 90 0,18

C 35 Steel 120 – 180 25 0,13 80 0,18

C 50 Steel 160 – 200 20 0,13 60 0,18

Alloy Steel 180 – 200 30 0,10 60 0,18

Alloy Steel 220 – 300 18 0,08 90 0,18

Alloy Steel 220 – 300 14 0,08 60 0,15

Alloy Steel 300 – 400 14 0,05 60 0,13

Stainless Steel 200 – 300 20 0,10 85 0,13

Cast Iron 180 – 220 16 0,18 58 0,20

Malleable iron 160 – 240 27 0,15 85 0,18

Cast steel 140 – 200 16 0,15 50 0,18

Copper 120 – 160 38 0,15 180 0,15

Brass 120 – 180 75 0,28 240 0,25

Bronze 160 – 200 38 0,18 180 0,15

Alumunium 70 – 105 120 0,28 240 0,25

Magnesium 40 – 60 210 0,28 380 0,25

Kekasaran permukaan yang dimaksuddisebabkan oleh kedalaman pemotongan, dansisi sayatan dari pahat. Dimana KekasaranPermukaan ini penting untuk menghindari darikorosi. (Harun, 1990). Kerakteristik suatukekasaran permukaan memegang peranan

penting untuk perancangan komponen mesin.Hal ini perlu dinyatakan karena adahubungannya dengan gesekan, keausan,pelumasan, dan kelelahan material. (Makmur,2006)

JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 36 ~

METODOLOGI PENELITIAN

1. Lokasi PenelitianPenelitian ini dilaksanakan di

laboratorium Mekanik dan BengkelPoliteknik Negeri Sriwijaya Palembang.

2. Metode Yang DigunakanDalam melakukan penelitian ini

nantinya peneliti melakukan percobaan danmembuat perubahan-perubahan paremeteryang diuji sehingga adanya perbeda dankemudian menggunakannya terhadapmaterial baja karbon rendah danmenengah, setelah itu dalam setiapperubahan parameter akan didapatkandata-data hasil percobaan dari berbagaibahan benda kerja terhadap kekasaranpermukaannya yaitu dengan jalan ujikekasaran. Di samping itu denganmelakukan percobaan peneliti jugamelakukan studi literatur agar hasil daripenelitian ini dapat dipakai sebagaireferensi serta sesuai dengan standard yangsudah ada.

3. Bahan yang diperlukan- Pahat giling 50 sebanyak 1 buah- Pahat giling 40 sebanyak 1 buah- Batangan baja segi empat ST 37

50x50x50 sebanyak 3 buah- Batangan baja segi empat ST 42

50x50x50 sebanyak 3 buah- Batangan baja segi empat ST 37

50x50x50 sebanyak 3 buah

4. Jalannya Penelitiana. Pembuatan Bahan Uji

Bahan uji dibuat dengan ketebalanpemakanan tertentu, kemudian kecepatanpemakanan pada mesin frais diubah-ubahsehingga nantinya didapatkan materialyang berbeda-beda.

Gambar 2. Jalannya Pembuatan Benda Uji

Gambar 3. Benda Uji yang Dibuat

b. Pengujian kekasaran permukaanPengujian ini dilakukan untuk melihatkekasaran permukaan untuk setiapspecimen yang telah dibuat denganperubahan ketebalan pemakanan dan jugakecepatan putar pahat.

c. Pengolahan Data PengujianRancangan yang digunakan dalampenelitian ini adalah denganmembandingkan hasil dari semua datayang didapat dan telah diolah denganperhitungan sebagai berikut:

1. Kekasaran Rata-rata sementara (Ras),yaitu dihitung rata-rata kekasaran padatiap lokasi uji.

n

i

Rain

Ra1

1

2. Kekasaran Rata-rata (Ra), yaitu rata-rata dari nilai kekasaran rata-ratasementara.

nsiPengujiaJumlahLoka

ararataSementiRataJumlahNilaRa

3. Interval kekasaran, yaitu menyatakannilai kekasaran terendah sampai padanilai tertinggi rata-rata dari permukaanbahan uji.

Ra - Z/2/ N1/2 < Ra < Ra + Z/2/ N1/2

Dimana :Z/2 = Nilai yang diperolah dari

tabel normal = Besarnya kesalahan yang

diijinkan100 - = Tingkat keyakinan

(76 – 98) % = { Ra /N ( 1 – Ra/N) }1/2

(standar deviasi)N = Jumlah titik uji

keseluruhan

JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 37 ~

n = Jumlah titik uji pada tiaplokasi uji.

Setelah data didapat dengan alat ujisurface tester maka data diolah dengan statistikadan kemudian ditarik kesimpulannya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data hasil pengamatan dan data yangtelah dianalisa dapat dilihat pada lampiran.Untuk mempermudah analisa data yangdiperoleh, maka hasil pengamatan dianalisadengan analisa teknis. Kemudian, disusunkedalam tabel analisa disain, yang bergunauntuk mempermudah dalam membandingkanhasil dari setiap permukaan telah diprosesmesin. Setelah itu dibuat grafik untukmempermudah pembacaan data.

Gambar 4. Grafik Data Hasil Untuk ST 37

Gambar 5. Grafik Data Hasil Untuk ST 42

Gambar 6. Grafik Data Hasil Untuk ST 60

Gambar 7. Grafik Data Hasil Percobaan

Dari hasil percobaan bila dilihat darigrafiknya setiap bahan menunjukkan hasil yangbahwa ada perbedaan untuk setiap perubahanyang terjadi baik itu tebal pemakanan,kecepatan pemakanan, kecepatan putar mesin.Akan tetapi secara keseluruhan hasil daripercobaan menunjukkan bahwa nilaikekasarannya untuk semua bahan masihdikatagorikan masuk ke dalam dan sesuaidengan standard.

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

Ternyata perubahan kecepatanpemakanan ada pengaruhnya terhadapkekasaran permukaan, bila kecepatanpemakanan yang tinggi maka nilaikekasarannya semakin besar. Adapun untukkehalusan permukaan benda uji yang telahdifrais untuk semua bahan yang digunakan padapengujian termasuk ke dalam katagori nilaikekasaran permukaan yang ada pada standard.

Nilai kekasaran yang dapat dicapai dariyaitu antara N6 sampai dengan N8 yangmempunyai nilai 0,8 μmm sampai dengan 0,20μmum.

Saran

Pada penelitian ini mesin yang digunakanadalah mesin frais kovensional jenis F4 yangada di bengkel Mekanik Politeknik NegeriSriwijaya dan dikontrol oleh kemampuanoperator. Oleh karena itu ketebalan pemakanan,kecepatan pemakanan, kecepatan putar pahatsangat berpengaruh terhadap kekasaranpermukaan, akan tetapi karena kondisi mesinyang tidak 100 % lagi maka data yangdihasilkan tidak begitu akuran. Untuk hasilyang akurat maka kondisi mesin hendaknyadilakukan perawatan dan perbaikkan agar hasildari pengerjaan dapat sesuai dengan yangdiinginkan.

Data Untuk ST 37

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.55

1 2 3 4 5 6

No. Percobaan

NilaiK

ekasara

n(m

ikro

milli)

Ra +A

Ra - A

Data untuk ST 42

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.55

1.6

1 2 3 4 5 6

No. Percobaan

Nil

ai

Kek

as

ara

n(m

ikro

milli

)

Ra - A

Ra + A

Data Untuk ST 60

1.1

1.15

1.2

1.25

1.3

1.35

1.4

1.45

1.5

1.55

1 2 3 4 5 6

No. Percobaan

NilaiK

ekasara

n(m

ikro

milli)

Ra +A

Ra - A

Data Hasil Percobaan

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

1 2 3 4 5 6

No. Percobaan

Nila

iK

ek

as

ara

n(m

ikro

mill) Ra + A untuk

ST 37

Ra + A untuk

ST 42

Ra + A untuk

ST 60

Ra - A untuk

ST 37

Ra - A untuk

ST 42

Ra - A untuk

ST 60

JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009

Jurnal Austenit ~ 38 ~

DAFTAR PUSTAKA

BH. Amstead, Bambang Priambodo. 1995.Teknologi Mekanik II. Jakarta. Erlangga.

Harun. 1990. Alat-alat perkakas 3 (PengerjaanPenyayatan). Jakarta. Bina Cipta.

Makmur dan Taufikurrahman, 2006, PengaruhVariasi Putaran, Kecepatan Putar Bendaserta Kecepatan Meja terhadap NilaiKekasaran Benda Kerja pada ProsesPenggerindaan Silinder. Teknika. Volume

XVI No. 1 hal 5- 10, ISSN: 0854-3143Palembang, Politeknik Negeri Sriwijaya,

PN. Rao. 2000. Manufacturing TechnologyMetal Cutting And Machine Tool.International Edition. Singapore. MacGraw-Hill.

R. Thomas Wringt. 1990. Process ofManufacuring. USA. The GoodheartWillcox ompany. Inc.

Sarjono. 1978. Teknologi Mekanik II. Jakarta.P dan K