PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR …/Pengaruh...PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR...
Transcript of PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR …/Pengaruh...PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR...
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR
TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING
CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI
SKRIPSI
Oleh :
ARIF BUDI HERMAWAN
K2508044
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini:
Nama : Arif Budi Hermawan
NIM : K2508044
Jurusan/Program Studi : PTK/ Pendidikan Teknik Mesin
Menyatakan bahwaskripsi saya berjudul :” PENGARUH KECEPATAN
PEMAKANAN DAN KADAR AIR TERHADAP KEKASARAN
PERMUKAAN PADA PROSES MILLING CNC 3 AXIS DENGAN
MATERIAL KAYU JATI” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri.
Selain itu, sumber informasi yang saya kutip dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan tercantum dalam daftar pustaka.
Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil
jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.
Surakarta, 12 Juli 2012
Yang membuat pernyataan
Arif Budi Hermawan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR
TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING
CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI
Oleh :
ARIF BUDI HERMAWAN
K2508044
Skripsi
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapat gelar
Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin
Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2012
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji
Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
Surakarta, 12 Juli 2012
Pembimbing I,
Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.
NIP. 19790124 200212 1 002
Pembimbing II,
Herman Saputro,S.Pd., M.T., M.Pd.
NIP. 19820811 200604 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas
Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima
untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.
Hari : Kamis
Tanggal : 19 Juli 2012
Tim Penguji Skripsi :
Nama Terang Tanda Tangan
Ketua : Drs. Suwachid, M. Pd., M. T.
Sekretaris : Suharno, S.T., M.T.
Anggota I : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.
Anggota II : Herman Saputro,S.Pd., M.T., M.Pd.
Disahkan oleh
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
ABSTRACT
Arif Budi Hermawan. THE INFLUENCE OF FEEDRATE AND MOISTURE CONTENT TO SURFACE ROUGHNESS OF 3 AXIS CNC MILLING PROCESS WITH TEAK WOOD MATERIAL. Skripsi : Faculty of Teacher Training and Education. Sebelas Maret University, July 2012.
The purpose of this Research is to know: (1) Influence of feedrate variation towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material. (2) Influence of moisture content variation towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material. (3) Interaction between feedrate and moisture content towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material.
The Research was done in SMK Sakti Gemolong, Sragen for machinery teak wood material, with 3 Axis CNC milling SIEMENS SINUMERIK 802S control. The testing of moisture content was done in material laboratory, Civil Engineering, Engineering Faculty, Sebelas Maret University. Surface roughness test was done in metrology laboratory, Mechanical Engineering Diploma Program, Vocational School, Gadjah Mada University. The Research method that used in this Research is analytical descriptive method.
The results of this research was: (1) Reduction of feedrate of 3 axis CNC milling process with teak wood material, would be resulted the smllest surface roughness. (2) Reduction of moisture content of 3 axis CNC milling process with teak wood material, would be resulted the smallest surface roughness. (3) The surface roughness of 3 axis CNC milling processes with feedrate variation 0.2, 0.4 and 0.6 mm / rev and the moisture content 0%, 17% and 67% would be produce a level surface roughness between N7 to N11. The smallest surface roughness occurs in interaction feedrate 0.2 mm / rev with a moisture content 0% at 5.54 µm, whereas the rate of degradation surface roughness occurs interaction feedrate 0.6 mm / rev with moisture content 67% at 16.10 µm . The surface appearance of 3 axis CNC milling proceses a fuzzy grain, loosened grains, chipped grains and chip mark.
Key words: feedrate, moisture content, CNC milling, surface roughness.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
ABSTRAK
Arif Budi Hermawan. PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN (FEEDRATE) DAN KADAR AIR TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2012.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui : (1) Pengaruh variasi kecepatan pemakanan (federate) terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati. (2) Pengaruh variasi kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati. (3) Pengaruh interaksi antara kecepatan pemakanan (federate) dan kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati.
Penelitian ini dilaksanakan di SMK SAKTI Gemolong, Sragen untuk proses pemesinan kayu jati, menggunakan mesin CNC milling 3 axis dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S. Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan, Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret. Pengujian kekasaran permukaan dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dengan teknik analitis deskriptif analitik.
Hasil penelitian ini adalah: (1) Semakin rendah kecepatan pemakanan (federate) yang digunakan dalam proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati, akan menghasilkan kekasaran permukaan yang semakin rendah. (2) Semakin rendah kadar air yang digunakan dalam proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati, akan menghasilkan kekarasaran permukaan yang semakin rendah. (3) Tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati dengan variasi kecepatan pemakanan (federate) 0,2, 0,4 dan 0,6 mm/rev dan kadar air 0%, 17% dan 67% akan menghasilkan tingkat kekasaran permukaan antara N7 sampai dengan N11. Tingkat kekasaran permukaan paling rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air 0% sebesar 5,54 µm, sedangkan kekasaran permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kadar air 67% sebesar 16,10 µm. Tampilan permukaan yang dihasilkan oleh pemesinan CNC milling 3 axis dalam penelitian ini berupa serat berbulu (fuzzy grain), serat terlepas (loosened grain), serat tersepih (chipped grain) tanda serpih (chip mark). Kata kunci: kecepatan pemakanan( feedrate), kadar air, CNC milling, kekasaran.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
MOTTO
v Sesungguhnya sesudah kesulitan akan datang kemudahan. Maka
kerjakanlah urusanmu dengan sungguh-sungguh, dan hanya kepada Allah
kamu berharap.
(Q.S Al Insyiro : 6 - 8)
v Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah
dilaksanakan / diperbuatnya.
(Ali Bin Abi Thalib)
v Syukuri apa yang ada, hidup adalah anugrah. Tetap jalani hidup ini,
melakukan yang terbaik. Tuhan pasti ’kan Menunjukkan Kebesaran dan
KuasaNya. Bagi hambaNya yang sabar dan tak kenal putus asa. JANGAN
MENYERAH!!
(Ryan D’Masive)
v Sabar dalam mengatasi kesulitan dan bertindak bijaksana dalam
mengatasinya adalah sesuatu yang utama.
(Prista Ayu)
v Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.
(Aristoteles)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
PERSEMBAHAN
Ku persembahkan karya sederhana ini
dengan penuh kasih dan sayang kepada :
1. Allah SWT atas anugerah dan
keagungan-Nya
2. Ayah dan Bundaku tercinta atas
segala kasih sayang, dukungan dan
do’a restunya
3. Adik-adikku tersayang terima kasih
atas perhatian, support dan
ketulusannya
4. Semua kerabat yang telah banyak
memberi semangat
5. Teman-teman PTM angkatan 2008
semuanya.
6. Teman-teman PTK
7. Almamaterku
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang memberi
kenikmatan dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini. Dalam menyusun skripsi ini penulis mendapat bantuan
dari banyak pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada yang
terhormat :
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan
Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3. Ketua Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik
dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
4. Prof. Dr. M. Akhyar, M.Pd. selaku Penasehat Akedemik.
5. Budi Harjanto S.T., M.Eng. selaku koordinator skripsi Progam Studi
Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
6. Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I, yang
telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.
7. Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, yang
telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.
8. Teman-teman mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, JPTK FKIP UNS
angkatan tahun 2008 dan semua pihak yang ikut membantu dalam
penyusunan skripsi.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, sehingga
skripsi ini belum sempurna. Untuk itu penulis berharap adanya kritik dan saran
yang sifatnya membangun demi kebaikan laporan ini.
Surakarta, Juli 2012
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................. ii
HALAMAN PENGAJUAN................................................................................. iii
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iv
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. v
HALAMAN ABSTRAK...................................................................................... vi
HALAMAN MOTTO .......................................................................................... viii
HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... ix
KATA PENGANTAR.......................................................................................... x
DAFTAR ISI......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah .............................................................. 1
B. Identifikasi Masalah..................................................................... 2
C. Batasan Masalah .......................................................................... 3
D. Perumusan Masalah ..................................................................... 4
E. Tujuan Penelitian ......................................................................... 4
F. Manfaat Penelitian ....................................................................... 4
BAB II KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan ....................... 6
1. Kajian Teori .............................................................................. 6
a. Mesin CNC ........................................................................ 6
b. Bahasa Pemrograman NC ................................................. 7
c. Sistem Persumbuan ........................................................... 8
d. CNC Milling 3 Axis ........................................................... 8
e. CNC Router ....................................................................... 9
f. Parameter Pemesinan ......................................................... 9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
g. Kayu .................................................................................... 10
h. Pengeringan Kayu .............................................................. 18
i. Alat Potong (Pahat) ............................................................ 19
j. Kekasaran Permukaan........................................................ 20
2. Hasil Penelitian yang Relevan ................................................. 24
B. Kerangka Berfikir ......................................................................... 27
C. Hipotesis ........................................................................................ 28
BAB III METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................... 29
B. Rancangan Penelitian................................................................... 30
C. Pengumpulan Data ....................................................................... 31
D. Instrumen Penelitian ................................................................... 33
1. Bahan Penelitian ..................................................................... 33
2. Peralatan Penelitian ................................................................. 33
E. Teknik Analisis Data .................................................................. 39
F. Prosedur Penelitian ..................................................................... 41
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Pengujian Kadar Air .................................................................... 47
B. Studi Temperatur Pahat ............................................................... 51
C. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Temperatur
Pahat ............................................................................................. 53
D. Studi Kekasaran Permukaan........................................................ 56
E. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Kekasaran
Permukaan Material Kayu Jati .................................................... 68
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan................................................................................... 71
B. Implikasi ....................................................................................... 72
C. Saran ............................................................................................. 73
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 74
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Mesin CNC Milling .......................................................................................... 8
2. CNC Router ..................................................................................................... 9
3. Bagian-bagian Kayu ......................................................................................... 11
4. Pohon Jati .......................................................................................................... 17
5. Bagian Batang Kayu Jati .................................................................................. 17
6. Pahat Flat .......................................................................................................... 19
7. Pahat Toroid...................................................................................................... 20
8. Pahat Ball Nose................................................................................................. 20
9. Tekstur Permukaan Benda Kerja ..................................................................... 20
10. SURFCODER SE-1700 ................................................................................. 22
11. Kerangka Pemikiran ....................................................................................... 28
12. Kayu Setelah Dibelah..................................................................................... 33
13. Gergaji Kayu................................................................................................... 33
14. Rol Meter ........................................................................................................ 34
15. Mesin Gergaji Sabuk ...................................................................................... 34
16. Dial Caliper .................................................................................................... 35
17. Pensil .............................................................................................................. 35
18. Timbangan Digital ......................................................................................... 36
19. Oven .............................................................................................................. 36
20. Komputer ........................................................................................................ 37
21. Pahat End Mill Cutter HSS 4 ......................................................................... 37
22. Mesin CNC Milling ........................................................................................ 37
23. Thermometer Infrared .................................................................................... 38
24. SURFCORDER SE-1700 .............................................................................. 38
25. Kamera Digital ............................................................................................... 39
26. Tahapan Penelitian ......................................................................................... 41
27. Benda Uji Kadar Air ...................................................................................... 42
28. Bahan untuk Proses Pemesinan ..................................................................... 42
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
29. Pengerjaan pada MasterCAM 9 ..................................................................... 43
30. Benda Hasil Pemesinan CNC ........................................................................ 45
31. SURFCORDER SE-1700 ............................................................................... 45
32. Timbangan Digital ......................................................................................... 47
33. Spesimen Pengujian Kadar Air ..................................................................... 48
34. Pengaruh Feedrate terdahap Temperatur Pahat ........................................... 54
35. Pengaruh Kadar Air terdahap Temperatur Pahat ......................................... 55
36. Pengujian Kekasaran Permukaan dengan Surfcorder SE-1700 .................. 56
37. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,2 mm/rev dan Kondisi Kayu
Setelah Penebangan (Kadar Air 67%) ......................................................... 59
38. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,4 mm/rev dan Kondisi Kayu
Setelah Penebangan (Kadar Air 67%) ......................................................... 60
39. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,6 mm/rev dan Kondisi Kayu
Setelah Penebangan (Kadar Air 67%) ......................................................... 61
40. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,2 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Udara (Kadar Air 17%) .................................................................... 62
41. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,4 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Udara (Kadar Air 17%) .................................................................... 63
42. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,6 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Udara (Kadar Air 17%) .................................................................... 64
43. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,2 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Tanur (Kadar Air 0%) ...................................................................... 65
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xv
44. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,4 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Tanur (Kadar Air 0%) ...................................................................... 66
45. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC
Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,6 mm/rev dan Kondisi Kayu
Kering Tanur (Kadar Air 0%) ...................................................................... 67
46. Pengaruh Feedrate terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati
Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040 ............................................ 69
47. Pengaruh Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati
Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040 ............................................ 70
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Struktur Program CNC .................................................................................... 7
2. Tahap Evaporasi Kayu ..................................................................................... 14
3. Kelas Kuat Kayu .............................................................................................. 16
4. Ketidakteraturan Suatu Profil Permukaan ...................................................... 21
5. Angka Kekasaran Permukaan Menurut ISO atau DIN 4763:1981 ............... 23
6. Nilai Bebas Cacat dan Klasifikasi Mutu Sifat Pemesinan ............................. 24
7. Desain Eksperimen Faktorial Kecepatan Pemakanan dan Kadar Air ........... 31
8. Data Hasil Pengukuran Temperatur (0C) Pahat Proses Machining CNC
Material Kayu Jati ........................................................................................... 52
9. Rerata Hasil Pengukuran Temperatur Pahat (0C) ........................................... 53
10. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekasaran Permukaan .............................. 57
11. Rerata Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati (µm) 68
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ............................................................. 77
2. Ijin Penyusunan Skripsi ................................................................................ 78
3. Permohonan Ijin Research Kepada Rektor ................................................. 79
4. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Laboratorium Ilmu Bahan,
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta ....... 80
5. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Bengkel Pemesinan SMK
Sakti Gemolong, Sragen ............................................................................... 81
6. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Laboratorium Teknik Mesin,
Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada ................................................ 82
7. Surat Keterangan Pengujian Kadar Air di Laboratorium Bahan Jurusan
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret ........................ 83
8. Surat Keterangan Research SMK SAKTI Gemolong, Sragen ................... 84
9. Surat Keterangan Pengujian Kekasaran Permukaan di Laboratorium
Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,
Universitas Gadjah Mada ............................................................................. 86
10. Petunjuk Penggunaan Surface Roughness (Surfcorder SE 1700) .............. 87
11. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,2 mm/rev dan kadar air 0% ................................ 91
12. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,4 mm/rev dan kadar air 0% ................................ 92
13. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,6 mm/rev dan kadar air 0% ................................ 93
14. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,2 mm/rev dan kadar air 17% .............................. 94
15. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,4 mm/rev dan kadar air 17% .............................. 95
16. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,6 mm/rev dan kadar air 17% .............................. 96
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xviii
17. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,2 mm/rev dan kadar air 67% .............................. 97
18. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,4 mm/rev dan kadar air 67% .............................. 98
19. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder
SE 1700 pada interaksi 0,6 mm/rev dan kadar air 67% .............................. 99
20. Hasil Pengujian Temperatur Pahat ............................................................... 100
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Kayu merupakan salah satu jenis komoditi hasil hutan yang banyak
dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, mulai dari yang sederhana
(korek api, peti sabun) sampai kepada bahan lux/mewah (furniture, bahan interior
kapal dan bangunan, ukiran, dll) serta bahan bangunan (Damanik, 2005: 1).
Jati (Tectona grandis Linn F.) sampai sekarang masih menjadi komoditas
mewah yang banyak diminati masyarakat walaupun harga jualnya mahal (Siregar,
2005: 1). Banyak sekali orang yang menyukai kayu jati karena kekuatannya,
selain sudah dipandang masyarakat sebagai fancy wood (kayu indah) dan mewah
(Handrian, 2007: 1).
Menurut pernyataan Darmawan (1997) pengerjaan kayu (wood working)
bertujuan untuk mengkonversi kayu solid maupun panel kayu menjadi produk
berdaya guna, bernilai, dan berestetika tinggi lewat serangkaian proses. Bidang
teknik mesin tepatnya pada pengecoran logam juga membutuhkan kayu untuk
digunakan sebagai model pengecoran. Model pengecoran disesuaikan dengan
bentuk asli benda hasil coran sehingga dalam pembuatan model perlu
memperhatikan toleransi ukuran dan kekasaran permukaan. Toleransi ukuran
dibutuhkan karena sifat dari logam yang akan susut ketika mengeras. Model
pengecoran tidak hanya terbatas pada bentuk yang sederhana tetapi juga bentuk
seperti dalam ukiran. Kekasaran permukaan turut mempengaruhi hasil pengecoran
logam.
Seiring dengan meningkatnya nilai ekonomi kayu, perhatian para
pengguna kayu sangat kurang, terutama pada tingkat kekeringan kayu. Berkaitan
dengan kadar air kayu banyak timbul permasalah kayu. Tingkat kekeringan kayu
di Indonesia masih jarang dan cenderung diabaikan, dari kayu bulat hasil
penebangan langsung dikerjakan menjadi produk setengah jadi maupun produk
akhir. Perilaku tersebut menimbulkan cacat-cacat kayu pada produk akhir dan
mempengaruhi kualitas kayu. Pengolahan kayu untuk menjadi barang yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
berguna dipengaruhi oleh kadar air. Terdapatnya cacat pada model pengecoran
akan mempengaruhi hasil pengecoran sehingga toleransi yang diharapkan tidak
tercapai. Kadar air yang terdapat di dalam kayu (model pengecoran logam) akan
turut mempengaruhi kadar air cetakan pasir, akibatnya terdapat cacat pada hasil
pengecoran.
Proses manufaktur terus berinovasi agar mesin perkakas mempunyai
performansi tinggi sehingga dalam proses pemotongan dapat mencapai spesifikasi
geometri yang diharapkan seperti dimensi, kekasaran permukaan (surface
roughness), kepresisian tinggi, keseragaman dan lain sebagainya. Proses
pembuatan kerajinan ukir dan furniture mengalami perkembangan yang pesat
yakni penggunaan mesin CNC milling. Penggunaan CNC milling pada pembuatan
model pengecoran diharapkan dapat menghasilkan bentuk yang seragam, ukuran
presisi, dan kekasaran permukaan yang rendah. Mesin CNC yang digunakan
untuk pengerjaan kayu berupa ukiran adalah CNC router.
Penentuan kecepatan pemakanan yang kurang tepat akan meningkatkan
cacat pemesinan kayu (kekasaran permukaan). Diduga kadar air di dalam kayu
mempengaruhi hasil pengolahan kayu.
Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu diadakan penelitian yang
membahas tentang variasi kecepatan pemakanan dan kadar air terhadap tingkat
kekasaran hasil proses CNC milling, sehingga judul yang di ambil pada penelitian
ini adalah “PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR
TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING
CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI”
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, terdapat beberapa
permasalahan utama yang berhubungan dengan kekasaran permukaan kayu pada
proses pemesinan CNC milling. Masalah-masalah tersebut antara lain:
1. Pemanfaatkan kayu oleh manusia untuk berbagai keperluan sederhana
sampai barang mewah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
2. Pembuatan model pengecoran dari kayu perlu memperhatikan toleransi
ukuran dan kekasaran permukaan.
3. Perhatian terhadap tingkat kekeringan kayu masih kurang.
4. Pengaruh kadar air terhadap hasil olahan kayu.
5. Spesifikasi geometri dalam proses manufaktur yang diharapkan seperti
dimensi, kekasaran permukaan (surface roughness), kepresisian tinggi,
keseragaman produk.
6. Penentuan kecepatan pemakanan yang kurang tepat akan meningkatkan
cacat pemesinan kayu (kekasaran permukaan).
C. Batasan Masalah
Pembahasan dalam penulisan penelitian ini diperlukan adanya beberapa
batasan agar tidak menyimpang dari permasalahan, sehingga dapat dijawab dan
dikaji secara mendalam. Adapun batasan-batasan masalah yaitu :
1. Material yang diuji adalah kayu jati yang berumur ± 10 tahun.
2. Kadar air kayu yang digunakan dengan kondisi kering udara, kering tanur,
dan segar/ penebangan.
3. Pahat/ alat potong yang digunakan adalah end mill cutter.
4. Pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pada permukaan datar (flat).
5. Pemakanan yang dilakukan adalah searah dengan serat kayu.
6. Kayu yang digunakan sebagai material tidak memiliki mata kayu.
7. Parameter pemotongan yaitu kecepatan pemakanan (feedrate) pada proses
pemesinan CNC Milling.
8. Proses pemesinan tanpa menggunakan cairan pendingin (coolant).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dirumuskan pokok permasalahan
dari penelitian yang akan dilakukan yaitu :
1. Apakah ada pengaruh kecepatan pemakanan terhadap tingkat kekasaran
permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling pada material kayu jati?
2. Apakah ada pengaruh kadar air pada kayu terhadap tingkat kekasaran
permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling pada material kayu jati?
3. Apakah ada interaksi antara kecepatan pemakanan dan kandungan kadar air
terhadap tingkat kekasaran permukaan datar (flat) hasil proses pemesinan
CNC milling pada material kayu jati?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, tujuan penelitian ini yaitu :
1. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan pemakanan terhadap tingkat
kekasaran permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada
material kayu jati.
2. Mengetahui pengaruh variasi kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan
datar (flat) hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati.
3. Mengetahui pengaruh interaksi antara kecepatan pemakanan dan kadar air
terhadap tingkat kekasaran permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC
milling 3 axis pada material kayu jati.
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut :
1. Manfaaat Teoritis
a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang studi
yang berkaitan dengan penelitian ini.
b. Sebagai referensi dan pengembangan teori penelitian sejenis di masa yang
akan datang.
c. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta
khususnya di program studi Pendidikan Teknik Mesin.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
2. Manfaat Praktis
a. Mendorong industri furniture dan pengrajin kayu agar meningkatkan
produktivitas dan keseragaman produk.
b. Dapat digunakan sebagai salah satu referensi dalam menentukan kecepatan
pemakanan dan kadar air untuk mendapatkan kekasaran yang diinginkan
dalam proses pemesinan CNC milling pada material kayu jati.
c. Sebagai bahan masukan, informasi dan bahan pertimbangan bagi program
studi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret
Surakarta untuk lebih meningkatkan kualitas lulusannya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan
1. Kajian Teori
a. Mesin CNC
CNC singkatan dari Computer Numerical Control adalah
perangkat yang mampu menjadikan suatu mesin perkakas maupun mesin
produksi lainnya dapat beroperasi secara otomatis dengan komputer
sebagai pengendali. Numerical Control (NC) karena program yang
digunakan adalah kode alfanumeric (terdiri alfabet/huruf dan numerik)
yang digunakan untuk instruksi tool dan posisi tool sesuai dengan benda
kerjanya. Pada mesin CNC untuk pengerjaan suatu produk cukup dengan
memasukkan program gerakan tool selanjutnya mesin CNC akan
beroperasi secara otomatis. Pada pengerjaan produk yang sama bentuknya
hanya diperlukan satu program saja dan apabila dilanjutkan dengan produk
yang lain maka dilakukan penggantian program. Sistem CNC ini
digunakan untuk mengendalikan mesin dengan jumlah produk massal,
ketelitian tinggi, dan kecepatan yang tinggi pula. Semakin lama kebutuhan
mesin CNC akan semakin meningkat seiring dengan perkembangan
industri manufaktur.
Contoh nama-nama pengendali (controller) yang bisa dijumpai,
sebagai berikut :
a) Emcotronic : Austria
b) Maho : Jerman
c) Sinumeric : Jerman
d) Fanuc : Jepang
e) Cincinnati : Amerika
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
b. Bahasa Pemrograman NC
Bahasa program NC adalah format perintah dalam satu baris blok
dengan menggunakan kode huruf, angka dan simbol. Mesin CNC
mempunyai perangkat komputer yang disebut Machine Control Unit
(MCU) yakni suatu perangkat yang berfungsi menterjemahkan bahasa
kode kedalam bentuk gerakan persumbuan sesuai bentuk benda kerja.
Kode-kode bahasa dalam mesin CNC dikenal dengan kode G dan M, kode
ini telah distandarkan dalam ISO 1056, DIN 66025, BS 3635 dan RS
274D. Struktur program CNC terdiri dari blok yang berurutan. Setiap blok
merupakan langkah pemesinan. Struktur program CNC dapat dilihat pada
Tabel 1 berikut:
Tabel 1. Struktur Program CNC
(Sumber: Wijanarka, 2012: 83)
Metode pemrograman bertujuan untuk membuat uraian yang
sangat sederhana dalam melaksanakan jalannya gerakan-gerakan. Metode
pemrograman terdiri atas sebagai berikut :
1) Pemrograman Harga Absolut (G 90 dan G 92)
Pemrograman harga absolut adalah suatu metode pemrograman dengan
titik referensi tetap, yaitu satu titik sebagai tempat referensi (patokan)
untuk semua ukuran berikutnya (Darmanto, 2007: 52).
2) Pemrograman Harga Inkremental (G 91)
Pemrograman harga inkremental adalah suatu metode pemrograman
dengan titik referensinya selalu berubah, yakni titik akhir yang dituju
menjadi referensi baru untuk pengukuran berikutnya (Darmanto, 2007:
53).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
c. Sistem Persumbuan
Sistem persumbuan pada mesin CNC diatur berdasarkan standar
ISO 841 dan DIN 66217. Untuk mesin yang bermacam-macam, sistem
penentuan sumbunya mengikuti kaidah tangan kanan. Telapak tangan
kanan pada posisi menghadap ke atas, jari tengah diatur arahnya tegak
lurus bidang telapak tangan, jari telunjuk searah dengan telapak tangan,
sedangkan ibu jari diatur tegak lurus dengan telunjuk dan sebidang dengan
telapak tangan.
Apabila tiga jari tangan kanan diatur sedemikian rupa letaknya
seolah-olah saling tegak lurus, jari tengah menunjukkan sumbu Z, telunjuk
menunjukkan sumbu Y, dan ibu jari menunjukkan sumbu X.
Sumbu Z adalah sumbu referensi dan selalu diorentasikan sebagai
sumbu poros utama. Untuk mesin frais vertikal, arah sumbu Z adalah
tegak, arah sumbu Y adalah melintang dari meja, dan arah sumbu X adalah
arah memanjang meja.
d. CNC Milling 3 Axis
Mesin CNC 3 Axis merupakan mesin perkakas dengan gerak
utama berputar dilakukan oleh alat potong atau cutter, gerak makannya
dilakukan terhadap benda kerja yang terpasang pada meja kerja. Mesin
CNC milling didesign untuk jenis pekerjaan-pekerjaan yang menggunakan
material logam. CNC milling kontruksinya dibuat kuat serta mampu
menahan daya dan tekanan tinggi sesuai dengan faktor keamanannya.
Gambar 1. Mesin CNC Milling (Telelepta, 2012:1021)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
e. CNC Router
Computer Numerical Controlled (CNC) router merupakan mesin
yang banyak digunakan dalam industri non logam seperti fiber, stereo
foam, acrilic, dan kayu. CNC router tidak membutuhkan kontruksi yang
terlalu kuat, karena daya dan tekannya telah diperhitungkan dengan bahan
yang akan dikerjakan. Pahat yang digunakan dalam proses pemesinan
tidak membutuhkan kekekrasan yang tinggi.
Gambar 2. CNC Router (HiCow, 2011).
f. Parameter Pemesinan
1) Kecepatan Putar Spindel
Gerak utama mesin CNC 3 axis adalah gerak berputar oleh pisau atau
pahat. Putaran spindle merupakan putaran dari spindle utama mesin
yang juga merupakan putaran pisau atau pahat dalam satuan rpm.
Jumlah kecepatan putaran mesin yang digunakan tergantung dari
kecepatan potong dan diameter pisau.
æ = � 铺 ǖiii气 铺 聘 (rpm)
Keterangan: Vc = kecepatan potong, mm/menit
d = diameter pisau, mm
N = kecepatan spindle, rpm
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
2) Kecepatan potong
Kecepatan potong adalah jarak yang ditempuh oleh salah satu gigi
dalam mm/menit. Kecepatan potong merupakan suatu harga yang
diperlukan dalam menentukan kecepatan pada proses penyayatan atau
pemakanan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis
alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong : 惯 = 气 铺 聘 铺 屁ǖiii mm/menit
3) Pemakanan (Feed)
Pemakanan atau penyayatan pada mesin CNC 3 axis dapat dilakukan
searah jarum jam atau berlawanan dengan jarum jam. Proses
penyayatan pada mesin CNC 3 axis memiliki kesamaan pada proses
bubut, rumus empiris gaya dan momen puntir dalam proses milling juga
ditentukan oleh tebal geram yang terpotong. Geram yang terjadi pada
proses pemakanan di mesin CNC milling 3 axis adalah berbentuk koma
(Subagio, 2008:51). Ukuran pemakanan (feed) dapat dihitung dengan
satuan feed tiap putaran, ini tergantung bahan apa yang akan disayat
oleh tiap gigi pisau.
Kecepatan makan (Vf) = 归柜× æ ( mm/mnt)
Kecepatan makan pergigi (fz) = �撒莆 × æ ( mm/gigi)
Keterangan: fn = Gerak makan (mm/put)
z = Jumlah mata potong
g. Kayu
1) Pengertian Kayu
Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan
bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai
kemajuan teknologi (Dumanauw, 1990:1). Sri Sumarni (2010:1)
menyatakan bila dibandingkan dengan material struktur lain, material
kayu mempunyai berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan ringan. Bagian-
bagian kayu dapat dilihat pada Gambar 3 berikut:
Gambar 3. Bagian-bagian Kayu (Dumanauw, 1990: 3)
a) Kayu Gubal
Bagian kayu yang masih muda terdiri dari sel-sel yang masih hidup.
Tebal lapisan kayu gubal bervariasi menurut jenis pohon. Umumnya
jenis kayu tumbuh cepat mempunyai lapisan kayu gubal lebih tebal
dibandingkan dengan kayu teras dan berwarna lebih terang.
b) Kayu Teras
Kayu teras terdiri dari sel-sel yang dibentuk melalui perubahan-
perubahan sel hidup pada lingkaran kayu gubal bagian dalam,
disebabkan terhentinya fungsi sebagai penyalur cairan dan proses
kehidupan. Pada beberapa jenis, kayu teras banyak mengandung
bahan-bahan ekstraktif yang memberi keawetan pada kayu tersebut,
lebih berat dan lebih awet.
c) Lingkaran Tahun
Batas antara kayu yang terbentuk pada permulaan dan akhir suatu
musim. Melalui lingkaran tahun ini dapat diketahui umur pohon.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
2) Sifat Fisis Kayu
a) Berat Jenis
Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume
kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standar.
Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering
tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air
tersebut (Dumanauw, 1990:15).
Ada dua faktor yang mempengaruhi specific gravity atau berat jenis
kayu, yakni density (kepadatan kayu) dan moisture content
(kandungan kelembaban kayu). Kepadatan masing-masing kayu
kering sangat bervariasi. Untuk membuat standarisasi yang dapat
membedakan kayu-kayu digunakan istilah berat jenis (Iensufiie,
2008:8 ).
Berat jenis Gm = 迄[ ǖiii足ǖ嫩三łƼƼ卒 ]
Keterangan : Gm = berat jenis kayu pada m%
ρ = Kerapatan
m = Kadar Air
Kerapatan ρ (kg/m3) pada kondisi basah dihitung dengan mengikuti
prosedur baku. Berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi
kadar airnya lebih kecil dari 30% (Sumarni, 2010: 50)
Kerapatan ρ = 票苹�苹
Keterangan : Wg = Berat Kayu Basah
Vg = Volume basah kayu
b) Modulus Elastisitas
Hukum Hooke’s menyatakan bahwa kekuatan bahan merupakan
perbandingan antara teganga dan regangan pada sebuah kayu di
dalam batas elastis yang bernilai konstan. Tegangan didefinisikan
sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan regangan adalah
perubahan panjang per unit panjang bahan semula. Rasio ini biasa
disingkat ‘MOE’ atau secara sederhana ‘E’.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Modulus elastisitas merupakan ukuran kemampuan kayu untuk
menahan perubahan bentuk atau lentur yang terjadi sampai dengan
batas proporsi. Semakin besar beban yang bekerja, semakin tinggi
tegangan yang timbul dan semakin besar perubahan bentuk yang
terjadi sampai batas proporsi. Batas proporsi itu adalah bila beban
yang bekerja dilepaskan, benda akan kembali ke bentuk semula,
tetapi apabila beban melewati batas ini, benda tidak akan ke bentuk
asal meskipun beban telah dilepaskan (Iswanto, 2008:10).
c) Kadar Air
Kemampuan kayu untuk menghisap atau mengeluarkan air
tergantung pada suhu dan kelembaban udara sekelilingnya. Jumlah
air dalam kayu selalu berubah-ubah menurut keadaan udara/atmosfer
sekelilingnya (Dumanauw. 1990: 30).
Moisture content kayu atau kelembaban yang dikandung kayu adalah
jumlah berat kadar air yang terdapat pada pori-pori kayu
dibandingkan dengan berat kayu dalam kondisi kering 100%.
Iswanto (2008:7) menyatakan bahwa kadar air merupakan
banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam
persen terhadap berat kering tanur.
Kadar air yang terkandung di dalam kayu berpengaruh terhadap sifat
mekanis kayu. Jika kadar air kayu turun kekuatan kayu naik. Ini
disebabkan karena perubahan-perubahan dalam dinding sel yang
menjadi lebih padat (Sumarni, 2010: 15). Cara menghitung
kepadatan kayu dengan membandingkan antara berat kering kayu
dengan volume basah. Berat kering kayu dapat diperoleh dengan
cara menimbang spesimen kayu yang telah disimpan dalam oven
pada suhu 1050C, selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat
spesimen tetap (Sumarni, 2010: 26-27).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
Perhitungan kadar air sebagai berikut :
Kadar air ( m ) = 票苹能票聘票聘 x 100%
Keterangan : Wg = Berat awal sebelum dioven
Wd = Berat kering tanur (setelah dioven)
(J.F. Dumanauw. 1990:31) Keadaan air yang terdapat di dalam kayu
terdiri atas 2 macam yaitu:
(1) Air Bebas
Air bebas adalah air yang terdapat dalam rongga-rongga sel,
paling mudah dan terdahulu keluar.
(2) Air Terikat
Air terikat adalah air yang berada dalam dinding-dinding sel
kayu, sangat sulit untuk dilepaskan.
Tabel 2. Tahap Evaporasi Kayu
No. Tahap Evaporasi Keterangan
1 Kayu Basah Semua rongga pori dan dinding sel kayu penuh dengan kandungan air. Kadar air dapat mencapai 200%.
2 Kayu Setelah Penebangan
Setelah kayu ditebang, zat air tidak dapat masuk lagi. Dinding sel kayu tetap penuh dengan air, sedangkan air dalam rongga sel sebagian berkurang. Besarnya kandungan air masih berkisar di atas 35% s/d 70%.
3 Titik Jenuh Serat Air bebas pada rongga pori-pori kayu telah keluar semuanya. Kandungan air pada dinding sel tetap. kadar air berkisar antara 25% s/d 30%.
4
Kering Udara / Titik Keseimbangan Kadar Air
Pada saat ini, kayu menyesuaikan diri dengan udara sekitarnya, sehingga kandungan air dalam dinding sel mulai terevaporasi keluar. Bentuk dimensi kayu mulai berubah, kadar air kayu antara 12% s/d 20%
5 Kering Tanur Pada rongga pori dan dinding sel tidak mengandung air lagi. Berat kayu tidak dapat turun lebih lanjut. Kadar air kayu 0%.
(Sumber: Martono. dkk, 2008:52)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
3) Cacat Mata Kayu
Dumanauw (1990: 36-37) Mata kayu adalah lembaga atau bagian
cabang yang berada di dalam kayu. Mata kayu dapat dibedakan atas :
a) Mata Kayu Sehat
Mata kayu yang tidak busuk, berpenampang keras, tumbuh kukuh
dan rapat pada kayu, berwarna sama atau lebih gelap dibandingkan
dengan kayu sekitarnya.
b) Mata Kayu Lepas
Mata kayu yang tidak tumbuh rapat pada kayu, biasanya pada proses
pengerjaan, mata kayu ini akan lepas dan tidak ada gejala busuk.
Pengaruh mata kayu:
(1) Mengurangi sifat keteguhan kayu. Hal ini terjadi karena serat
mata kayu relatif tegak lurus serat batang pohon dan serat-serat di
sekeliling mata kayu tidak teratur.
(2) Menyulitkan pengerjaan karena kerasnya penampang mata kayu
(mata kayu sehat).
(3) Mengurangi keindahan permukaan kayu.
4) Sifat Mekanik Kayu
Sri Sumarni (2010: 6) menyatakan bahwa sifat-sifat mekanis atau
kekuatan kayu untuk mengukur kemampuan kayu dalam menahan
gaya-gaya atau beban dari luar yang mengenainya. Ungkapan senada
oleh Dumanauw (1990: 21) bahwa sifat mekanik atau kekuatan kayu
ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar.
a) Keteguhan Tekan
Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk
menahan muatan jika kayu dipergunakan untuk penggunaan tertentu.
Keteguhan tekan dibedakan dua macam kompresi yaitu kompresi
tegak lurus arah serat dan kompresi sejajar arah serat (J.F.
Dumanauw, 1990: 21). Iensufiie (2008: 14) menyatakan bahwa
keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan
beban atau tekanan pada suatu titik.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
b) Keteguhan Geser
Dumanauw (1990: 24) menyatakan keteguhan geser ialah suatu
ukuran kekuatan kayu dalan hal kemampuannya menahan gaya-gaya
yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelingsir
dari bagian lain di dekatnya. Iensufiie (2008: 14) menyatakan
kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat suatu bagian
kayu tersebut bergeser dari bagian lain di dekatnya.
c) Keuletan
Sumarni (2010: 12) menyatakan keuletan atau energi dalam lentur
dinamis adalah ketahanan kayu terhadap beban kejut (tiba-tiba) yang
bertentangan dengan lentur statis dimana beban naik berangsur-
angsur. Iensufiie (2008: 15) menyatakan keuletan kayu adalah
kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif
besar.
d) Kekerasan
Iensufiie (2008: 15) menyatakan kekerasan adalah kekuatan struktur
kayu terhadap abrasi. Kekerasan merupakan ketahanan kayu
terhadap masuknya benda asing ke dalam massa kayu (Sumarni,
2010: 12). Di dalam Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas
kekuatan kayu didasarkan pada berat jenis, keteguhan lengkung
mutlak (klm) dan keteguhan tekan mutlak (ktm), dan dapat dilihat
pada Tabel 3 berikut :
Tabel 3. Kelas Kuat Kayu
Kelas kayu Berat Jenis Klm (Kg/cm2) Ktm (Kg/cm2)
I 0,90 1.100 650 II 0,60 s/d <0,90 725 s/d <1.100 425 s/d <650 III 0,40 s/d <0,60 500 s/d <725 300 s/d <425 IV 0,30 s/d <0,40 300 s/d <500 215 s/d <300 V <0,30 <300 <215
(Sumber: Damanik, 2005: 2)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
5) Kayu Jati (Tectona grandis)
Kayu jati (Tectona grandis L.f.) telah dikenal sebagai bahan baku
mebel dan konstruksi dengan kualitas tinggi (Krisdianto & Ginuk
Sumarni, hal. 2. Jati dikenal dunia dengan nama teak (bahasa Inggris).
Nama ini berasal dari kata Nama ilmiah jati adalah Tectona grandis L.f.
(Ipasar, 2010: 2)
Kayu jati meskipun keras dan kuat namun mudah dipotong dan
dikerjakan, sehingga disukai untuk membuat furniture dan ukir-ukiran.
Pola-pola lingkaran tahun pada kayu teras nampak jelas, sehingga
menghasilkan gambaran yang indah (PT. iPASAR INDONESIA, 2010:
2). Kayu jati memiliki berat jenis 0,65-0,70 dan kelas kuat II.
Gambar 4. Pohon Jati (Ipasar, 2010:2)
Gambar 5. Bagian Batang Kayu Jati ( Krisdianto & Sumarni, hal. 10)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
h. Pengeringan Kayu
Iensufiie (2008: 28) mengungkapkan bahwa prinsip pengeringan
kayu adalah merangsang kelembaban dari dalam kayu agar bisa keluar
melalui pori-pori kayu, dengan cara meniupkan udara panas dan kering ke
permukaan kayu seluas mungkin.
1) Tahap Pengeringan Kayu
Kayu membutuhkan waktu untuk melepaskan moisture atau
kelembaban yang ada di dalamnya secara bertahap. Tahap-tahap
pengeringan kayu terbagi menjadi:
a) Tahap Pre-Heating
Tahap pre-heating adalah tahap persiapan, dimana kayu akan
dikeringkan dengan kadar kelembaban 30%. Tahapan ini penting
agar sel-sel kayu mencapai tegangan permukaan yang sama dengan
tegangan di dalam kayu.
b) Tahap Titik Jenuh Serat
Tahap titik jenuh serat adalah tahap pengeringan kayu mencapai
kering udara seimbang. Pada tahapan ini diperkirakan kadar
kelembaban kayu berkisar antara 20% s/d 30%.
2) Pengeringan Kayu Secara Alami
Pengeringan kayu secara alami sangat mengandalkan matahari dan
kelembaban lingkungan di sekitar tempat pengeringan.
a) Pengeringan Radiasi
Pengeringan radiasi adalah cara pengeringan langsung di bawah
sinar matahari. Kekeringan kayu tidak mencapai tahap maksimal,
hanya sekitar 14 s/d 20%.
b) Pengeringan Konveksi
Pengeringan konveksi sama-sama menggunakan sinar matahari,
kayu diletakkan pada suatu tempat yang terlindung.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
3) Pengeringan Buatan
Pengering buatan yaitu proses pengeringan kayu yang berlangsung
dapat dikontrol dan diatur sedemikian rupa sehingga menyesuaikan
keinginan manusia. Beberapa jenis pengeringan kayu buatan :
a) Pengeringan Sistem Konvensional
Prinsip kerja pengeringan sistem konvensional adalah dengan
memanaskan kayu yang berada di dalam rungan. Pengeringan sistem
konvensional dapat menggunakan tenaga listrik dan boiler.
b) Pengeringan Sistem Udara Kering (Dehumidifer)
Prinsip kerja pengeringan udara kering adalah dengan memanaskan
kayu yang berada di dalam rungan tertutup, udara kering ditiupkan
ke dalam ruangan.
c) Pengeringan Sistem Vacum
Prinsip kerja pengeringan sistem vakum adalah menggunakan tangki
preservasi yang kedap udara. Udara di keluarkan dari tangki dengan
menggunakan pompa, sehingga tekanan udara di tangki menjadi
rendah.
i. Alat Potong (Pahat)
Untuk melakukan proses pemesinan milling berupa kontur
biasanya diawali dengan proses roughing secara 3-axis dengan kedalaman
pemakanan dan ketinggian scallop tertentu. Ada beberapa tipe pahat yang
bisa digunakan, yakni:
1) Pahat Flat
Cutter yang digunakan untuk proses finishing dengan depth of cut lebih
sedikit dibandingkan proses roughing, biasanya menghasilkan
permukaan yang lebih halus.
Gambar 6. Pahat Flat (Zulhendri. dkk, 2007: 17)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
2) Pahat Toroidal
Pahat Toroidal mempunyai permukaan yang datar dan pada bagian sisi
tepinya terdapat radius. Pahat ini dapat digunakan untuk proses
roughing dan dapat digunakan untuk proses semi finishing.
Gambar 7. Pahat Toroid (Zulhendri. dkk, 2007: 17)
3) Pahat Ball Nose
Pahat Ball Nose memiliki bentuk permukaan berupa radius mulai dari
ujung hingga sisi tepinya. Pahat ini digunakan untuk proses finishing
pada permukaan benda 3D, hal ini dilakukan untuk memperoleh hasil
yang halus dan rata pada permukaan cekung dan cembung.
Gambar 8. Pahat Ball Nose (Zulhendri. dkk, 2007: 17)
j. Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang
disebabkan oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan.
Gambar 9. Tekstur Permukaan Benda Kerja (Nur, Safril &Wahyudi, 2008: 84)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Kekasaran (roughness) merupakan ketidakteraturan konfigurasi
suatu permukaan ditinjau dari profilnya. Ketidakteraturan suatu profil
dapat dilihat pada Tabel 4 berikut:
Tabel 4. Ketidakteraturan Suatu Profil Permukaan
Kesalahan bentuk (form eror). Penyebab pencekaman benda kerja, lenturan mesin
Profil permukaan berbentuk gelombang (waviness). Penyebab kesalahan bentuk perkakas, penyenteran perkakas, getaran.
Profil alur (grooves). Penyebab bekas pemotongan (bentuk ujung pahat, gerak makan)
Profil serpihan (flakes). Penyebab pembentukan geram, pembentukan modul pada electroplating.
Kombinasi ketidakteraturan profil.
(Sumber: Rochim, 2001: 55)
Jarak kekasaran (roughness width) adalah jarak paralel pada
permukaan yang nominal antara punggung bukit/bubungan atau puncak
berurutan terhadap pola ajuan utama dari kekasaran permukaan.
Penggalan jarak kekasaran (roughness width off cut) adalah
pengukuran rata-rata tingginya kekasaran yang menandakan pengaturan
jarak yang terbesar dari ketidakteraturan permukaan berulang.
Waviness yaitu meliputi semua ketidakteraturan yang terjadi pada
permukaan. Waviness height adalah jarak puncak tertinggi terhadap
lembah. Waviness width adalah pengaturan jarak dari gelombang/lambaian
berurutan mencapai puncak atau lembah gelombang/lambaian berurutan
lain.
Flaws adalah kesalahan tak disengaja, tak diduga, dan gangguan
tak dikehendaki di dalam topografi yang khas dari suatu permukaan benda.
Lay adalah arah dari pola acuan permukaan utama, secara normal
ditentukan oleh metode produksi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
Parameter yang biasa dipakai untuk mengukur kekasaran
permukaan dalam proses produksi adalah kekasaran rata-rata (Ra).
Kekasaran rata-rata aritmetik (Mean Roughness Index/Center Line
Average, CLA), Ra (µm) adalah harga rata-rata aritmetik bagi harga
absolutnya jarak antara profil terukur dengan profil tengah. Adapun
persamaan matematiknya sebagai berikut : 观频= ǖ痞董|裹(2)|圭2 µm痞i
Dimana : Ra = Simpangan rerata perhitungan dari rata-rata garis
L = Panjangnya sampling
y = Ordinat dari kurva profil
Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai sesuatu
yang belum diketahui dengan cara membandingkan dengan acuan suatu
standar.
1) Pengukuran Kekasaran dengan Surftest
Surfcorder adalah alat pengetes kehalusan permukaan logam yang
ringkas dan mudah dibawa. Dengan surftest, pengukuran dapat
dilakukan dalam berbagai posisi baik vertikal, horisontal, atas bawah
dan lain-lain.
Penelitian ini menggunakan alat ukur Surface Roughness Tester.
Bekerjanya alat ukur ini karena adanya detector yang berupa jarum
untuk meraba permukaan yang diukur.
Gambar 10. SURFCORDER SE-1700
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
Angka kekasaran permukaan dapat dilihat pada Tabel 5 berikut:
Tabel 5. Angka Kekasaran Permukaan Menurut ISO atau DIN 4763:1981
Harga kekasaran,
Ra (µm) Angka kelas kekasaran
Panjang sampel (mm)
50 25
N12 N11 8
12,5 6,3
N10 N9
2,5
3,2 1,6 0,8 0,4
N8 N7 N6 N5
0,8
0,2 0,1
0,005
N4 N3 N2
0,25
0,025 N1 0,08 (Sumber: Rochim, 2001: 62)
ASTM D 1666 merupakan standart pemesinan kayu yang didasarkan
pada pengamatan secara visual hasil proses pemesinan berupa bentuk
cacat yang timbul akibat proses pengerjaan pada kayu. Pemesinan kayu
(wood machining) adalah proses pembentukan atau pemotongan kayu
dengan menggunakan mesin yang di dalamnya terdapat mata pisau
(cutting tool). Menurut Darmawan dalam Tito Sucipto, (2009: 5) jenis
cacat dalam proses pemesinan adalah:
a) Serat terangkat (raised grain)
Kekasaran permukaan papan disebabkan oleh terangkatnya kayu
akhir sehingga lebih tinggi daripada kayu awal. Umumnya terjadi
pada kayu dari daerah beriklim sedang dengan perbedaan kayu awal
dan akhir yang jelas. Penyebabnya adalah kayu akhir lebih keras dari
pada kayu awal, serta mata pisau tumpul.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
b) Serat terlepas (loosened grain)
Terpisahnya kayu akhir dari kayu awal tapi masih ada bagian yang
bersatu. Hal ini disebabkan pada bagian raised grain kayu akhir
menyusut lebih besar dari pada kayu awal.
c) Serat tersepih (chipped grain)
Tersepihnya/tercabiknya sekelompok serabut kayu karena proses
penyerutan, sehingga serat kayu terlepas dan terbentuk lekukan pada
permukaan kayu. Hal ini disebabkan oleh mata pisau tumpul, sudut
potong pisau terlalu besar serta serat kayu miring.
d) Serat berbulu (fuzzy grain)
Kekasaran permukaan kayu karena adanya sekelompok serabut yang
berdiri (tidak terpotong sempurna). Hal ini disebabkan oleh adanya
kayu reaksi, kekuatan geser rendah serta sudut potong kayu kecil.
e) Tanda serpih (chip mark)
Lekukan dangkal pada permukaan kayu yang disebabkan oleh
adanya kayu yang menempel pada ujung pisau. Bisa disebabkan juga
karena kadar resin kayu tinggi.
Nilai bebas cacat dan klasifikasi mutu sifat pemesinan dapat dilihat
pada Tabel 6 berikut:
Tabel 6. Nilai Bebas Cacat dan Klasifikasi Mutu Sifat Pemesinan
Nilai Bebas Cacat (Defect Free Values), %
Kelas (Class)
Mutu Pemesinan (Machining Quality)
0 s/d 20 V Sangat buruk (very poor) 21 s/d 40 IV Buruk (poor) 41 s/d 60 III Sedang (fair/medium) 61 s/d 80 II Baik (good) 81 s/d 100 I Sangat baik (very good)
(Sumber: Ginoga dalam Tito Sucipto, 2009:4)
2. Penelitian yang Relevan
Daniel (2009) melakukan penelitian tentang optimasi parameter
pemesinan proses CNC freis terhadap hasil kekasaran permukaan dan
keausan pahat menggunakan metode Taguchi. Variabel penelitian yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
dilakukan adalah kecepatan putaran spindle, kecepatan pemakanan,
kedalaman pemakanan, dan kondisi pemotongan. Dari hasil optimasi yang
telah dilakukan diperoleh bahwa untuk hasil kekasaran yang optimal adalah
0,72 ± 0,18 µm dengan kecepatan putaran spindle 2500 rpm, kecepatan
pemakanan 0,12 mm/rev, kedalaman pemotongan 1 mm, dengan pendingin
minyak, sedangkan untuk keausan pahat adalah 3,3 ± 0,2 µm dengan
kecepatan putaran spindle 2500 rpm, kecepatan pemakanan 0,12 mm/rev,
kedalaman pemotongan 1 mm, dan dengan pendingin minyak.
Ardiansyah (2011) melakukan penelitian tentang pengaruh
parameter permesinan pada kayu terhadap kekasaran permukaan. Metode
yang digunakan adalah Taguchi untuk menganalisis faktor yang paling
berpengaruh dan kondisi parameter untuk menghasilkan kekasaran
permukaan dan keausan pahat. Variabel yang digunakan adalah kecepatan
potong (cutting speed), laju pemakanan (feedrate), kedalaman pemakanan
(depth of cut) dan arah pemakanan. Kondisi parameter pemesinan paling baik
untuk kayu nangka diperoleh pada kecepatan potong rendah, kecepatan
makan rendah, kedalaman tinggi dan arah pemakanan 0° dengan prediksi
nilai kekasaran 3,55±0,29 µm dan kekasaran permukaan eksperimen
konfirmasi 3,56±0,21 µm. Kondisi parameter pemesinan paling baik untuk
kayu mahoni diperoleh pada kecepatan potong tinggi, kecepatan makan
rendah, kedalaman sedang dan arah pemakanan 0° dengan prediksi nilai
kekasaran 2,99±0,11 µm dan kekasaran permukaan eksperimen konfirmasi
3,07±0,15 µm.
Wagiyanto (2012) melakukan penelitian tentang pengaruh kecepatan
spindel dan kecepatan pemakanan pada material kayu jati terhadap kekasaran
permukaan. Metode yang digunakan adalah deskriptif analitis untuk
menganalisa kekasaran permukaan. Variabel yang digunakan adalah
kecepatan spindel dan kecepatan pemakanan (feedrate). Dari hasil penelitian
yang dilakukan menunjukan bahwa semakin tinggi keceptan spindel maka
kekasaran permukaan kayu jati akan semakin rendah dan semakin rendah
kecepatan pemakanan maka kekasaran permukaan akan semakin rendah.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Lakshmi & Subbaiah (2012) melakukan penelitian tentang optimasi
parameter pemesinan terhadap nilai kekasaran pada baja dengan kekerasan
260 BHN. Metode yang digunakan adalah analisis varians. Variabel yang
digunakan dalam penelitian adalah kecepatan potong, gerak pemakanan dan
kedalaman pemakanan. Dari hasil penelitian yang dilakukan ditemukan
bahwa yang paling berpengaruh adalah pemakanan dan kekasaran menurun
dengan menurunya pemakanan.
Salim Hiziroglu, dkk (2008) melakukan penelitian mengenai kualitas
permukaan papan panel yang diproduksi indonesia. Metode yang digunakan
dalam penelitian ini adalah metode diskriptif analitis. Hasil penelitian
menyimpulkan panel tipe-D memiliki kekasaran permukaan tertinggi dengan
nilai Ra rata-rata 14,20 µm sementara panel tipe A memiliki kekasaran
permukaan rendah dengan nilai Ra rata-rata 6,13 µm. Panel jenis C dan D
memiliki permukaan yang relatif kasar dibandingkan dengan permukaan
papan panel yang diproduksi Indonesia, karena memiliki kekasaran yang
besar pada lapisan permukaan.
Farahnakian, dkk. (2012) penelitian tentang optimasi kekasaran
permukaan pada proses milling dengan bahan silicon stainless steel. Variabel
yang digunakan adalah spindle speed, feedrate, depth of cut. Dari hasil tabel
penelitian diperoleh bahwa yang berpengaruh adalah feedrate, spindle dan
depth. Kekasaran terendah adalah 0,43 µm dengan feedrate 0,033 spindle 250
rpm dan depth 0,4 mm.
Berdasarkan penelitian-penelitian di atas menunjukkan bahwa
tingkat kekasaran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya
adalah kecepatan pemakanan (feedrate). Penentuan kecepatan pemakanan
turut dipengaruhi oleh material benda kerja yang akan diproses. Pada
penelitian ini memvariasikan tiga kecepatan pemakanan (feedrate) dan juga
tiga kadar air pada material kayu jati. Pemilihan variabel ini dianggap
berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan pada pemesinan CNC
milling dengan material kayu jati.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
B. Kerangka Berfikir
Penggunaan mesin CNC dapat meningkatkan produktivitas dan
menghasilkan keseragaman produk. Adanya ketidakseragaman produk dengan
jumlah massal dari pengerjaan secara konvensional dapat diatasi dengan
penggunaan mesin CNC. Program yang dibuat untuk menghasilkan produk dapat
digunakan kembali untuk menghasilkan produk selanjutnya.
Kekasaran permukaan hasil pemesinan merupakan syarat mutlak yang
harus diperhitungkan dalam proses produksi untuk dapat meningkatkan kualitas
produk. Pengerjaan kayu secara konvensional membutuhkan proses tambahan
untuk memperbaiki kekasaran permukaan seperti pengampelasan. Pengerjaan
dengan pemesinan yang tepat dapat mengurangi biaya produksi dan meningkatkan
jumlah produk. Tingkat kekasaran produk dari CNC 3 Axis dengan benda kerja
dari kayu jati dapat dipengaruhi oleh feedrate dan kadar air. Kayu jati merupakan
bahan baku pembuatan kerajinan dan furniture yang paling diminati oleh
konsumen.
Tingkat kekasaran permukaan produk CNC milling dengan material kayu
jati ditentukan oleh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air dalam kayu.
Penelitian ini digunakan material kayu jati dengan umur ± 10 tahun. Kecepatan
pemakanan (feedrate) dalam penelitian ini akan divariasikan, yaitu 0,2 mm/rev,
0,4 mm/rev, dan 0,6 mm/rev. Kadar air dalam kayu jati juga divariasikan, yaitu
0%, 12% s/d 20%, 35% s/d 70%.
Untuk mengetahui secara pasti ada tidaknya pengaruh feedrate dan
kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan hasil proses pemesinan CNC 3
axis dengan material kayu jati, maka dilakukan pengukuran tingkat kehalusan
dengan Surfcoder SE-1700 Roughness Tester.
Untuk lebih jelasnya, kerangka pemikiran ini dapat digambarkan dalam
paradigma berikut :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Keterangan : X1 = variasi kecepatan pemakanan
X2 = variasi kadar air
Y = tingkat kekasaran permukaan
Gambar 11. Kerangka Pemikiran
C. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat
diambil hipotesis sebagai berikut :
1. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate), maka nilai kekasaran
permukaan datar kayu jati hasil pemesinan CNC milling akan menurun.
2. Semakin rendah kadar air, maka nilai kekasaran permukaan datar kayu jati
hasil pemesinan CNC milling akan menurun.
3. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air , maka
nilai kekasaran permukaan datar kayu jati hasil pemesinan CNC milling
akan menurun.
X1
X11
X12
X13
Y
X2
X21
X22
X23
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh
untuk menyatakan kebenaran penelitian. Penelitian dilaksanakan di:
a. Laboratorium Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas
Maret Surakarta untuk menguji kadar air.
b. Advance Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK SAKTI Gemolong,
Sragen untuk melakukan proses pemesinan dengan milling CNC.
c. Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin,
Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada untuk proses pengukuran
tingkat kekasaran permukaan.
2. Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan kurang lebih 6 bulan, dari bulan
Februari 2012 sampai bulan Juli 2012. Adapun jadwal pelaksanaan
kegiatan sebagai berikut :
a. Pengajuan judul: 6 Februari 2012.
b. Pembuatan proposal: 7 Februari 2012 sampai 24 April 2012.
c. Seminar proposal: 25 April 2012.
d. Revisi proposal: 26 April 2012 sampai 4 Mei 2012.
e. Perijinan: 7 Mei 2012 sampai 6 Juni 2012.
f. Penelitian: 7 Juni 2012 sampai 21 Juni 2012.
g. Analisis data: 22 Juni 2012 sampai 25 Juni 2012.
h. Penulisan laporan: 26 Juni 2012 sampai 30 Juli 2012.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
B. Rancangan Penelitian
Rancangan/desain eksperimen adalah berupa gambaran atau rancangan
prosedur penelitian yang boleh dianggap sebagai pola kerja peneliti dalam
melakukan penelitian (Subana & Sudrajat, 2009: 50).
Pada penelitian ini digunakan desain eksperimen faktorial 3 x 3.
Penelitian menggunakan dua variabel bebas pada desain eksperimen ini disebut
faktor. Faktor X1 kecepatan pemakanan (feedrate), terdiri dari tiga buah taraf yaitu
0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev, dan 0,6 mm/rev (Wagiyanto, 2012). Faktor X2
mempunyai tiga taraf yaitu kadar air 35% s/d 70%, kadar air 12% s/d 20%, dan
kadar air 0% (Martono, dkk. 2008: 52). Dengan demikian diperlukan 9 kombinasi
perlakuan yang berbeda-beda. Pada masing-masing perlakuan dilakukan tiga kali
replikasi, sehingga tiap perlakuan diperoleh tiga data, maka eksperimen faktorial
3x3 ini akan diperoleh data sebanyak 27 data. Desain eksperimen pada penelitian
ini selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
Tabel 7. Desain Eksperimen Faktorial Kecepatan Pemakanan dan Kadar Air
Taraf
Factor X1 (Feedrate) Jumlah keseluruhan
Rata-rata keseluruhan
0,2 mm/rev 0,4 mm/rev 0,6 mm/rev
Fact
or X
2 (K
adar
Air)
35%-70%
X111 X121 X131
X112 X122 X132
X113 X123 X133
Jumlah J110 J120 J130 J100
Rata-rata �呻110 �呻120 �呻130 �呻100
12%-20%
X211 X221 X231
X212 X222 X232
X213 X223 X233
Jumlah J210 J220 J230 J200
Rata-rata �呻210 �呻220 �呻230 �呻200
0%
X311 X321 X331
X312 X322 X332
X313 X323 X333
Jumlah J310 J320 J330 J300
Rata-rata �呻310 �呻320 �呻330 �呻300
Jumlah keseluruhan J010 J020 J030 J000
Rata-rata keseluruhan �呻010 �呻320 �呻330 �呻000
C. Pengumpulan Data
1. Identifikasi Variabel
Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang berbentuk apa
saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari, sehingga diperoleh
informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik kesimpulannya
(Sugiyono, 2011: 2).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
a. Variabel Bebas
Variabel bebas merupakan variabel yang mempengaruhi atau
yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel dependen
(terikat) (Sugiyono, 2011: 4). Variabel bebas dalam penelitian ini :
1) Variasi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev,
dan 0,6 mm/rev.
2) Variasi kadar air kayu jati 35% s/d 70% , 12% s/d 20% , dan 0%
b. Variabel Terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau
yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas (Sugiyono, 2011: 4).
Variabel terikat pada penelitian ini adalah kekasaran permukaan
(surface roughness) kayu jati hasil pemesinan CNC milling.
c. Varibel Kontrol
Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat
konstan, sehingga hubungan variabel independen terhadap dependen
tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti (Sugiyono, 2011:
6). Dalam penelitian ini variabel kontrolnya adalah:
1) Material yang digunakan adalah kayu jati yang berumur ± 10
tahun.
2) Kayu jati yang digunakan tidak cacat kayu.
3) Proses pemesinan tidak menggunakan cairan pendingin.
4) Jenis mesin CNC milling type ZK 7040 dengan control SIEMENS
SINUMERIK 802S
5) Putaran spindle 2000 rpm
6) Ukuran spesimen yang digunakan adalah panjang = 60 mm, lebar =
60 mm, dan tinggi = 40 mm.
7) Ketebalan pemakanan yang digunakan 10 mm.
8) Pahat yang digunakan adalah End Milling Cutter dengan spesifikasi
HSS Four Flute lenght 8 x 20 x 33 x 58 merek ALLWIN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
D. Instrumen Penelitian
1. Bahan Penelitian
Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu jati
dengan umur ± 10 tahun. Kayu jati diambil dari kebun yang dipotong
dengan menggunakan gergaji kayu dalam keadaan segar/ penebangan
kemudian dibelah menjadi ukuran 120 x 60 x 40 mm.
Gambar 12. Kayu Setelah Dibelah
Kayu yang telah dibelah kemudian dipisahkan untuk
mendapatkan perlakuan lanjutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan
kadar air yang dikehendaki.
2. Peralatan Penelitian
Peralatan penelitian merupakan semua alat yang digunakan dalam
proses penelitian. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
a. Gergaji Kayu
Gergaji kayu merupakan alat yang digunakan untuk
memotong kayu. Dalam penelitian ini gergaji kayu digunakan untuk
menebang kayu dan juga digunakan untuk memotong kayu menjadi
spesimen uji.
Gambar 13. Gergaji Kayu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
b. Rol Meter
Rol meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur
panjang suatu benda. Dalam penelitian ini rol meter digunakan untuk
mengukur panjang kayu gelondong menjadi ukuran 120 mm.
Gambar 14. Rol Meter
c. Mesin Gergaji Sabuk
Mesin gergaji sabuk merupakan mesin yang digunakan untuk
membelah kayu gelondong (bundar) menjadi kayu belahan dengan
ukuran tertentu. Dalam penelitian ini mesin gergaji sabuk digunakan
untuk membelah kayu gelondong menjadi ukuran 1200 x 60 x 40 mm.
Gambar 15. Mesin Gergaji Sabuk
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
d. Dial Caliper
Dial Caliper merupakan alat ukur yang dapat digunakan
untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, ketebalan dan panjang
suatu benda. Dalam penelitian ini dial caliper digunakan untuk
mengukur panjang kayu sebelum dipotong dengan menggunakan
gergaji kayu. Dial Caliper yang digunakan mempunyai ketelitian 0,05
mm.
Gambar 16. Dial Caliper
e. Pensil
Pensil merupakan alat tulis yang terbuat dari grafit. Dalam
penelitian ini pensil digunakan untuk memberi tanda pada benda kerja
sebelum dilakukan pemotongan.
Gambar 17. Pensil
f. Timbangan Digital
Timbangan digital merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur berat benda. Pembacaan berat benda cukup dengan melihat
angka pada layar timbangan. Dalam penelitian ini timbangan digital
digunakan untuk mengukur berat kayu dalam pengukuran kadar air.
Timbangan digital yang digunakan mempunyai ketelitian 1 gram.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
Gambar 18. Timbangan Digital
g. Oven
Oven merupakan alat yang digunakan untuk memanaskan
atau mengeringkan. Dalam penelitian ini oven digunakan untuk
mengeringkan kayu pada pengujian kadar air, sehingga kayu pada
kondisi kering tanur.
Gambar 19. Oven
h. Komputer
Komputer merupakan peralatan elektronik yang dapat
mentransfer data, mengolah data, memberikan informasi data,
digunakan untuk membuat program serta bekerja secara otomatis.
Dalam penelitian ini komputer digunakan untuk membuat desain
eksperimen, mengubah gambar desain menjadi bahasa pemrograman
CNC (G-Code) dengan menggunakan aplikasi MasterCAM dan
mentransfer data ke mesin CNC.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
Gambar 20. Komputer
i. Pahat
Pahat merupakan alat potong yang digunakan untuk
menyayat benda kerja. Dalam penelitian ini pahat yang digunakan
adalah end mill cutter dengan spesifikasi HSS four flute lenght 8 x 20
x 33 x 58 merek ALLWIN
Gambar 21. Pahat End Mill Cutter HSS 4F
j. Mesin CNC Milling
Mesin CNC Milling merupakan mesin produksi yang mampu
berkerja secara otomatis dengan bahasa NC (Numerical Control).
Dalam penelitian ini menggunakan mesin CNC 3 axis untuk membuat
spesimen sesuai desain.
Gambar 22. Mesin CNC Milling
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
k. Infrared Thermometer
Thermometer merupakan alat yang digunakan untuk
mengukur temperatur suatu benda. Dalam penelitian ini alat yang
digunakan untuk mengukur temperatur pahat adalah infrared
thermometer.
Gambar 23. Infrared Thermometer
l. Alat Uji Kekasaran Permukaan
Alat uji kekasaran permukaan yang digunakan adalah
SURFCORDER SE-1700. SURFCORDER SE-1700 produksi
Mitutoyo memiliki ketelitian ukur 0,01µm.
Gambar 24. SURFCORDER SE-1700
m. Kamera Digital
Kamera digital merupakan alat yang digunakan untuk
merekam gambar. Dalam penelitian ini menggunakan kamera digital
dengan merek BENQ AE100 14 MP dilengkapi dengan kualitas foto
supermakro.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
Gambar 25. Kamera Digital
E. Teknik Analisis Data
Pada penelitian ini metode penyelidikan data hasil pengukuran yang
digunakan untuk analisis data yaitu metode penyelidikan deskriptif. Metode
penyelidikan deskriptif menurut Subana & Sudrajat (2009: 26) adalah menuturkan
dan menafsirkan data yang berkenaan dengan situasi yang terjadi dan dialami
sekarang, sikap dan pandangan yang menggejala saat sekarang, hubungan
antarvariabel, pertentangan dua kondisi atau lebih, pengaruh terhadap suatu
kondisi, perbedaan-perbedaan antarfakta, dan lain-lain. Tahapan dalam
menganalisis data:
1. Tahap I: Pengujian Kadar Air pada Material Kayu Jati.
Dari data hasil pengujian kadar air pada material kayu jati diperoleh:
prosentase air yang terkandung dalam kayu jati yang digunakan sebagai
material, data yang diperoleh dianalisis menggunakan metode deskriptif
analisis. Berdasarkan analisis tersebut didapatkan definisi kadar air pada kayu
yang digunakan sebagai material.
2. Tahap II : Pengukuran Kekasaran Permukaan
Dari data hasil pengujian kekasaran permukaan material kayu jati
diperoleh: Rata-rata aritmetik (Ra) kekasaran permukaan kayu yang
digunakan sebagai material, data yang diperoleh dianalisis dengan metode
deskriptif analisis. Berdasarkan analisis tersebut didapatkan kelas kekasaran
permukaan minimum dan maksimum dari proses pemesinan kayu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
3. Tahap III : Studi Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) dan
Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Kayu Jati.
Dari data hasil pengujian kekasaran permukaan material kayu jati
diperoleh: Rata-rata aritmetik (Ra) kekasaran permukaan kayu yang
digunakan sebagai material. Data Ra dari bahan tersebut kemudian dibuat
grafik pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air pada
kekasaran permukaan material kayu jati. Grafik yang diperoleh dianalisis
dengan metode deskriptif analisis. Berdasarkan grafik tersebut didapatkan
pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap kekasaran
permukaan material kayu jati.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
F. Prosedur Penelitian
Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan proses
eksperimen sebagai berikut :
Gambar 26. Tahapan Penelitian
Kayu jati
kadar air
Machining
Eksperimen
Feedrate 0,2 mm/rev
Feedrate 0,6 mm/rev
Feedrate 0,4 mm/rev
Kad
ar A
ir 0
%
Kad
ar A
ir 1
2% s
/d 2
0%
Kad
ar A
ir 3
5% s
/d 7
0%
Kad
ar A
ir 0
%
Kad
ar A
ir 1
2% s
/d 2
0%
Kad
ar A
ir 3
5% s
/d 7
0%
Kad
ar A
ir 0
%
Kad
ar A
ir 1
2% s
/d 2
0%
Kad
ar A
ir 3
5% s
/d 7
0%
Kekasaran Permukaan
Kekasaran Permukaan
Kekasaran
Analisis Data
Kesimpulan
Mulai
Selesai
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
1. Persiapan Bahan
Kayu jati yang telah dibelah kemudian dikelompokkan untuk
mendapatkan perlakuan yang berbeda agar didapatkan kadar air tertentu.
a. Pemotongan Bahan untuk Pengujian Kadar Air
Pemotongan bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran
spesimen yang akan digunakan dalam pengujian kadar air.
Gambar 27. Benda Uji Kadar Air
b. Pemotongan Bahan untuk Proses Pemesinan
Pemotongan bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran
benda kerja yang seragam, sehingga diharapkan perlakuan yang
diterima oleh benda kerja akan sama saat proses pemesinan. Benda
kerja berupa balok dengan dimensi p = 60 mm l = 60 mm dan t = 40
mm.
Gambar 28. Bahan untuk Proses Pemesinan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
2. Pengujian Kayu Jati
a. Kadar Air
Pengujian kadar air dilakukan untuk mengetahui prosentase
kandungan kadar air yang terdapat dalam kayu jati sebagai material
pemesinan.
Pengujian kadar air dilaksanakan di Laboratorium Bahan, Jurusan
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Pengujian kadar air dilakukan dengan menyiapkan sampel berukuran
100 x 40 x 30 mm, 40 x 40 x 40 mm dan 30 x 30 x 30 mm yang diambil
dari masing-masing kelompok perlakuan. Benda uji ditimbang dengan
menggunakan timbangan digital untuk mendapatkan berat kayu
sebelum dioven dan setelah dioven. Proses pengeringan menggunakan
oven dengan temperatur 103 ± 2 °C selama 24 jam.
3. Pembuatan Program
Desain benda kerja dibuat dengan menggunakan software AutoCad.
Proses pembuatan program menggunakan software MasterCAM 9 dengan
cara mengkonversi gambar dari AutoCAD ke dalam MasterCAM 9. Gambar
benda kerja tersebut kemudian diproses melalui operationts manager
menggunakan spesifikasi variabel control pada menu Toolpath. Operasi
yang telah dipilih lalu diferifikasi untuk memastikan program telah siap,
gambar benda kerja pada MasterCAM dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 29. Pengerjaan pada MasterCAM 9
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
Editing yang telah siap diubah ke dalam bentuk program pada
menu Post, pada kotak dialog Post Processing pilih Save NC File dan
centang Edit. Program yang telah dibuat diedit dengan memasukkan
program pembuka, program penutup dan perintah pembacaan data pada
mesin CNC Siemens.
4. Proses Pemesinan
Proses pemesinan dilakukan menggunakan mesin CNC Milling
type ZK 7040 dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S dengan pisau
end mill cutter spesifikasi HSS Four Flute lenght 8 x 20 x 33 x 58 merek
ALLWIN. Langkah-langkah dalam proses pemesinan dapat dijelaskan
sebagai berikut:
a. Mempersiapkan alat dan perlengkapan yang diperlukan untuk pengerjaan
pemesinan yaitu:
1) Kunci ragum
2) Pahat freis yang digunakan
3) Collet dan arbor yang akan digunakan
4) Kunci collet
5) Memasang pahat pada collet dan arbor lalu dikuatkan.
6) Memasang kabel RS 232 pada mesin CNC dihubungkan pada
komputer yang akan digunakan untuk mentransfer data.
b. Menghidupkan mesin CNC Milling ZK 7040
c. Menyeting Referent Point pada mesin CNC.
d. Mentransfer program dari komputer ke mesin CNC.
Program CNC untuk gambar 26 sebagai berikut:
%_N_ARIF_MPF ;$PATH=/_N_MPF_DIR G54 G90G94 T1D1 M3S2000 G0X0.Y0 Z50. G1Z-5F100 G1Z-10
X20.F... X20.023Z-9.525 ... dan seterusnya X40.Z-10. X60. G1Z-5. G0Z50. M5 M30
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
e. Memasang benda kerja pada cekam.
f. Menyeting Zero Offset dan parameter pada mesin
g. Melakukan eksekusi program.
Benda kerja akhir yang akan diuji kekasaran yaitu:
Gambar 30. Benda Hasil Pemesinan CNC
5. Pengujian Kekasaran Permukaan
Spesimen yang telah mendapat perlakuan berbeda-beda diuji
dengan menggunakan surface roughness tester sehingga didapatkan hasil
kekasaran. Tahap awal dalam pengujian kekasaran adalah menyiapkan
benda uji, kemudian menyiapkan alat uji kekasaran dan dikalibarasi terlebih
dahulu sesuai dengan kebutuhan. Alat uji kekasaran yang digunakan adalah
Surfcorder SE-1700. Hasil uji kekasaran ditampilkan di layar Surfcorder
SE-1700 dan dicetak pada kertas.
Gambar 31. SURFCORDER SE-1700
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
6. Analisis Data
Analisis data dilakukan setelah mendapatkan data tingkat
kekasaran permukaan hasil pemesinan. Berdasarkan analisis tersebut
didapatkan kelas kekasaran permukaan minimum dan maksimum dari
proses pemesinan kayu. Analisis data dengan menggunakan deskriptif yakni
menuturkan dan menafsirkan data yang berkenaan dengan situasi yang
terjadi dan dialami.
7. Kesimpulan
Penarikan kesimpulan dilakukan setelah mendapatkan deskripsi
data dari hasil analisis. Tujuan penarikan kesimpulan adalah untuk
mengetahui kekasaran hasil pemesinan dengan material kayu jati yang
dipengaruhi oleh beberapa faktor.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian dan pembahasan pada penelitian ini meliputi:
karakteristik kayu jati berupa kadar air, identifikasi kualitas permukaan kayu jati
hasil pemesinan, dan studi pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar
air kayu jati terhadap kekasaran permukaan hasil pemesinan CNC.
A. Pengujian Kadar Air
Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan, Jurusan Teknik
Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tahap awal yang
dilakukan adalah menyiapkan benda uji berukuran 100 x 40 x 30 mm, 40 x 40 x
40 mm dan 30 x 30 x 30 mm yang diambil dari masing-masing contoh uji. Tahap
selanjutnya menimbang berat awal kayu jati (Wg) dengan menggunakan
timbangan digital.
Gambar 32. Timbangan Digital
Benda kerja yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam oven dengan
suhu 103 ± 2 °C selama 24 jam. Benda kerja yang telah dioven selama 24 jam
selanjutnya ditimbang kembali untuk mengetahui berat akhir kering oven/tanur
(Wd).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
Gambar 33. Spesimen Pengujian Kadar Air
Keterangan :
1 = spesimen uji kadar air dengan dimensi 30 x 30 x 30 mm
2 = spesimen uji kadar air dengan dimensi 40 x 40 x 40 mm
3 = spesimen uji kadar air dengan dimensi 100 x 40 x 30 mm
Dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Bahan, Jurusan
Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta didapatkan
data sebagai berikut:
1. Kayu dengan Kondisi setelah Penebangan
Kayu sebelum dioven:
Berat kayu1 = 30 gram
Berat kayu2 = 62 gram
Berat kayu3 = 133 gram
Kayu setelah dioven:
Berat kayu1 = 18 gram
Berat kayu2 = 37 gram
Berat kayu3 = 79 gram
1
3
2
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
Kadar air yang dikandung di dalam kayu:
m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%
= Ƽ难�馁�馁 x 100%
= 66 %
m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%
= 淖挠Ƽ呢Ƽ呢 x 100%
= 67 %
m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%
= �ƼƼ呢内呢内 x 100%
= 68 %
m t = 屏前嫩 屏潜嫩屏遣Ƽ
= 淖淖嫩淖呢嫩淖馁Ƽ
= 67 %
Kadar air kayu dengan kondisi setelah penebangan adalah 67%.
2. Kayu dengan Kondisi Kering Udara
Kayu sebelum dioven:
Berat kayu1 = 16 gram
Berat kayu2 = 41 gram
Berat kayu3 = 74 gram
Kayu setelah dioven:
Berat kayu1 = 14 gram
Berat kayu2 = 35 gram
Berat kayu3 = 62 gram
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
Kadar air yang dikandung di dalam kayu:
m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%
= �淖�9�9 x 100%
= 14 %
m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%
= 9�Ƽ闹Ƽ闹 x 100%
= 17 %
m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%
= 呢9淖挠淖挠 x 100%
= 19 %
m t = 屏前嫩 屏潜嫩屏遣Ƽ
= �9嫩�呢嫩�内Ƽ
= 16 %
Kadar air pada kayu dengan kondisi kering udara adalah 17%.
3. Kayu dengan Kondisi Kering Tanur/Oven
Kayu sebelum dioven:
Berat kayu1 = 15 gram
Berat kayu2 = 37 gram
Berat kayu3 = 65 gram
Kayu setelah dioven:
Berat kayu1 = 15 gram
Berat kayu2 = 37 gram
Berat kayu3 = 65 gram
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
Kadar air yang dikandung didalam kayu:
m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%
= �闹�闹�闹 x 100%
= 0 %
m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%
= Ƽ呢Ƽ呢Ƽ呢 x 100%
= 0 %
m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%
= 淖闹淖闹淖闹 x 100%
= 0 %
m t = 屏前嫩 屏潜嫩屏遣Ƽ
= 难嫩难嫩难Ƽ
= 0 %
Kadar air pada kayu dengan kondisi kering tanur adalah 0%.
Berdasarkan data hasil penelitian kadar air kayu di Laboratorium
Bahan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret
Surakarta, maka besar kadar air yang terkandung dalam kayu sesuai dengan
Tabel 2 (Martono, dkk. 2008: 52).
B. Studi Temperatur Pahat
Pengujian menggunakan thermometer infrared yang dilakukan di
Advance Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK Sakti Gemolong Sragen.
Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui temperatur pahat pada saat proses
pemesinan dengan material kayu jati menggunakan pahat tipe end mill diameter 8
mm merek ALLWIN dengan jarak pengukuran ± 30 cm. Data hasil pengukuran
temperatur pahat dapat dilihat pada Tabel 8 berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
Tabel 8. Data Hasil Pengukuran Temperatur (0C) Pahat Proses Machining CNC Material Kayu Jati
Taraf Feedrate
Jumlah keseluruhan
Rata-rata keseluruhan 0,2
mm/rev 0,4
mm/rev 0,6
mm/rev
Kad
ar A
ir
Kayu penebangan
(67%)
35 39 37
38 36 40
37 40 40
Jumlah 110 115 117 342
Rata-rata 36,7 38,3 39 38
Kayu kering udara (17%)
39 41 39
40 38 40
37 40 41
Jumlah 116 119 120 355
Rata-rata 38,7 39,7 40 39,5
Kayu kering tanur (0%)
39 42 43
43 43 41
39 40 44
Jumlah 121 125 128 374
Rata-rata 40,3 41,7 42,7 41,6
Jumlah keseluruhan 347 359 365
1071
Rata-rata keseluruhan
38,5 39,9 40,5 39,6
Berdasarkan Tabel 8 tersebut dapat dijelaskan bahwa temperatur rerata
pahat saat proses pemesinan berlangsung dengan material kayu jati yang paling
rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan
kondisi kayu penebangan (67%) yaitu sebesar 36,70C. Temperatur rerata pahat
paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev
dengan kondisi kayu kering tanur (0%) yaitu sebesar 42,70C.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
C. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Temperatur Pahat
Pengujian menggunakan thermometer infrared yang dilakukan di Advance
Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK Sakti Gemolong Sragen (tabel 8),
menunjukkan adanya perbedaan yang timbul dari kondisi bahan dan proses
machining. Untuk mengetahui bagaimana pengaruhnya, maka dari tabel hasil
pengukuran temperatur pahat tersebut dibuat grafik untuk memperjelas pengaruh
antara perbedaan kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap
temperatur pahat.
Berdasarkan Tabel 8 terlihat bahwa pengaruh kecepatan pemakanan
(feedrate) terhadap temperatur pahat ditunjukkan oleh kolom, dan pengaruh kadar
air terhadap temperatur pahat ditunjukkan oleh baris.
Tabel 9. Rerata Hasil Pengukuran Temperatur Pahat (0C)
Kadar Air Feedrate (mm/rev)
0,2 0,4 0,6 67% 36,7 38,3 39 17% 38,7 39,7 40 0% 40,3 41,7 42,7
Untuk melihat pengaruh masing-masing variasi kecepatan pemakanan
(feedrate) dan variasi kadar air terhadap kekasaran permukaan dapat dilihat pada
grafik berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
54
Gambar 34. Pengaruh Feedrate terhadap Temperatur Pahat
Berdasarkan Gambar 34 semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate)
yang digunakan dalam machining maka mengakibatkan temperatur pahat menjadi
tinggi, sebaliknya semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) yang
digunakan dalam machining mengakibatkan temperatur pahat menjadi rendah.
Pernyataan berikut berlaku untuk kadar air 0%, 17% dan 67%. Temperatur pahat
yang paling tinggi dihasilkan dari interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate)
0,6 mm/rev dengan kadar air kayu jati kondisi kering tanur (0%).
Temperatur pahat tersebut dipengaruhi oleh faktor pemakanan pada
pahat, semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate) yang digunakan maka
temperatur pahat dalam pomotongan juga akan meningkat karena hampir seluruh
energi pemotongan diubah menjadi panas melalui gesekan.
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
0.2 0.4 0.6
kering tanur
kering udara
penebanganTem
pera
tur(0
C)
Feedrate (mm/rev)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
55
Gambar 35. Pengaruh Kadar Air terhadap Temperatur Pahat
Berdasarkan Gambar 35 semakin tinggi kadar air kayu jati yang
digunakan dalam machining maka menghasilkan temperatur pahat yang rendah,
sebaliknya semakin rendah kadar air kayu jati yang digunakan dalam machining
akan menghasilkan temperatur pahat yang tinggi. Pernyataan berikut berlaku
untuk kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev.
Temperatur pahat yang paling rendah dihasilkan dari interaksi antara kecepatan
pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air kayu jati kondisi penebangan
(67%).
Temperatur pahat tersebut dipengaruhi oleh faktor kadar air yang
terdapat didalam kayu, semakin tinggi kadar air menyebabkan terserapnya panas
yang dihasilkan dari pahat yang bergesekan dengan kayu.
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
0 17 67
0,2 mm/rev
0,4 mm/rev
0,6 mm/revTem
pera
tur(0
C)
Kadar Air (%)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
56
D. Studi Kekasaran Permukaan
Pengujian Kekasaran Permukaan dilaksanakan di Laboratorium Bahan
Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah
Mada. Pengujian kekasaran permukaan menggunakan Surfcorder SE-1700 dengan
material kayu jati hasil dari pemesinan CNC milling type ZK 7040 di SMK
SAKTI Gemolong, Sragen.
Gambar 36. Pengujian Kekasaran Permukaan dengan Surfcorder SE-1700
Pada bab III telah diuraikan bahwa penelitian ini merupakan penelitian
eksperimen yang melibatkan dua faktor. Faktor X1 kecepatan pemakanan
(feedrate), terdiri dari tiga buah taraf yaitu 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev, dan 0,6
mm/rev (Wagiyanto, 2012). Faktor X2 mempunyai tiga taraf yaitu kadar air 35%
s/d 70%, kadar air 12% s/d 20%, dan kadar air 0% (Martono, dkk. 2008:52),
faktor X1 dan faktor X2 merupakan variabel bebas. Variabel terikat dalam
penelitian ini adalah tingkat kekasaran permukaan kayu jati hasil pemesinan CNC
milling type ZK 7040. Data hasil penelitian dapat dilihat pada tabel berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
57
Tabel 10. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekasaran Permukaan
Taraf Feedrate Jumlah
keseluruhan Rata-rata
keseluruhan 0,2 mm/rev 0,4 mm/rev 0,6 mm/rev
Kad
ar A
ir
Kayu penebangan
(67%)
8,47 9,08 7,68
7,00 12,88 16,10
10,99 7,63 9,09
Jumlah 26,46 29,59 32,87 88,92
Rata-rata 8,82 9,86 10,95 9,87
Kayu kering udara (17%)
8,21 9,52 11,71
8,67 8,81 11,08
8,01 9,61 10,73
Jumlah 24,89 27,94 33,52 86,35
Rata-rata 8,29 9,31 11,17 9,59
Kayu kering tanur (0%)
5,69 7,20 7,13
6,07 6,64 7,18
5,54 6,08 11,11
Jumlah 17,3 19,92 25,42 62,64
Rata-rata 5,76 6,64 8,47 6,95
Jumlah keseluruhan 68,65 77,45 91,81 237,91
Rata-rata keseluruhan 7,62 8,60 10,19 8,80
Berdasarkan tabel 10 tersebut dapat dijelaskan bahwa tingkat kekasaran
permukaan paling rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate)
0,2 mm/rev dengan kondisi kayu kering tanur (0%) dengan rerata sebesar 5,76 µm
dan terjadi pada spesimen uji kekasaran sebesar 5,54. µm. Tingkat kekasaran
permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate)
0,6 mm/rev dengan kondisi kayu kering udara (17%) dengan rata-rata sebesar
11,17 µm, sedangkan untuk kekasaran paling tinggi terjadi pada interaksi
kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kondisi kayu penebangan
(67%) sebesar 16,10 µm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
58
Jadi tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC 3 axis dengan
material kayu jati menggunakan kecepatan pemakanan (feedrate) antara 0,2
mm/rev sampai dengan 0,6 mm/rev dan kadar air kayu antara 0% sampai dengan
70% memiliki kelas kekasaran permukaan antara N7 sampai dengan N11.
Kesimpulan ini sesuai dengan tabel 4 mengenai angka kekasaran permukaan
menurut ISO atau DIN 4763:1981 yang bersumber dari Taufiq Rochim, 2001:62.
Untuk menampilkan hasil pemesinan dalam penelitian ini, maka
dilaksanakan pengambilan foto spesimen dengan perbesaran makro pada
permukaan material kayu jati proses pemesinan CNC milling type ZK 7040.
Pengambilan foto spesimen secara makroskopis menggunakan camera digital
BenQ AE100. Berdasarakan hasil foto spesimen secara makroskopis diambil
kesimpulan menggunakan metode deskriptif analisis yang berdasarkan pada
standart pemesinan kayu menurut ASTM 1666-99 tahun 2004.
Pengambilan gambar dilakukan dengan jarak 5 cm dari permukaan datar
kayu jati ke lensa camera. Hasil foto dapat dilihat pada gambar berikut ini:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
59
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 37. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,2 mm/rev
dan Kondisi Kayu Setelah Penebangan (Kadar Air 67%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu kering penebangan (kadar air 67%)
terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium),
serat terlepas (loosened grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda
serpih (chip mark) dengan kualitas sedang (fair/medium).
Serat berbulu
Serat terlepas
Tanda serpih
Serat berbulu Tanda serpih
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
60
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 38. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,4 mm/rev
dan Kondisi Kayu Setelah Penebangan (Kadar Air 67%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 67%)
terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium),
serat terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor) dan tanda serpih
(chip mark) dengan kualitas buruk (fair/medium).
Serat berbulu Tanda serpih
Tanda serpih Serat terlepas
Serat terlepas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
61
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 39. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,6 mm/rev
dan Kondisi Kayu Setelah Penebangan (Kadar Air 67%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,6 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 67%)
terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas buruk (poor), serat
terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor), serat tersepih (chipped
grain) dengan kualitas sangat buruk (very poor) dan tanda serpih (chip mark)
dengan kualitas sangat buruk (very poor).
Serat berbulu Serat tersepih Serat terlepas
Serat terlepas Serat tersepih
Tanda serpih
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
62
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 40. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,2 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Udara (Kadar Air 17%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu kering udara (kadar air 17%) terlihat
adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas baik (good) dan serat terlepas
(loosened grain) dengan kualitas sedang (fair/medium).
Serat berbulu Serat terlepas
Serat berbulu Serat terlepas
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
63
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 41. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,4 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Udara (Kadar Air 17%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu kering udara (kadar air 17%) terlihat
adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan serat
terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor).
Serat berbulu Serat terlepas
Serat berbulu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
64
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 42. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,6 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Udara (Kadar Air 17%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,6 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 17%)
terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas buruk (poor), serat
terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor) dan serat tersepih (chipped
grain) dengan kualitas buruk (poor).
Serat berbulu Serat terlepas Serat tersepih
Serat berbulu Serat terlepas
Serat tersepih
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
65
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 43. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,2 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Tanur (Kadar Air 0%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 0%) terlihat
adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sangat baik ( very good).
Serat berbulu
Serat berbulu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
66
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 44. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,4 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Tanur (Kadar Air 0%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu kering tanur (kadar air 0%) terlihat
adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sangat baik (very good), serat
tersepih (chipped grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda serpih
(chip mark) dengan kualitas baik (good).
Tanda serpih
Serat tersepih
Serat berbulu
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
67
Replika 1 Replika 2
Replika 3
Gambar 45. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan
CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,6 mm/rev
dan Kondisi Kayu Kering Tanur (Kadar Air 0%)
Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati
hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan
(feedrate) 0,6 mm/rev dan kondisi kayu kering tanur (kadar air 0%) terlihat
adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas baik (good), serat tersepih
(chipped grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda serpih (chip
mark) dengan kualitas sedang (fair/medium).
Serat berbulu Tanda serpih Serat tersepih
Serat tersepih Tanda serpih
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
68
E. Studi Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) dan Kadar Air
terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati
Hasil pengujian kekasaran permukaan di Laboratorium Bahan Teknik,
Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada
(Tabel 9), menunjukkan adanya perbedaan yang timbul dari kondisi bahan dan
proses machining. Untuk mengetahui bagaimana pengaruhnya, maka dari tabel
hasil kekasaran permukaan tersebut dibuat grafik untuk memperjelas pengaruh
antara perbedaan kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap
kekasaran permukaan kayu jati.
Berdasarkan Tabel 10 terlihat bahwa pengaruh kecepatan pemakanan
(feedrate) terhadap kekasaran permukaan kayu jati ditunjukkan oleh kolom, dan
pengaruh kadar air terhadap kekasaran permukaan kayu jati ditunjukkan oleh
baris.
Tabel 11. Rerata Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati (µm)
Kadar Air Feedrate (mm/rev)
0,2 0,4 0,6 67% 8,82 9,86 10,95 17% 8,29 9,31 11,17 0% 5,76 6,64 8,47
Untuk melihat pengaruh masing-masing variasi kecepatan pemakanan
(feedrate) dan variasi kadar air terhadap kekasaran permukaan dapat dilihat pada
grafik berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
69
Gambar 46. Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) terhadap Kekasaran
Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040
Berdasarkan Gambar 46 maka semakin tinggi kecepatan pemakanan
(feedrate) yang digunakan dalam machining maka akan menghasilkan kekasaran
permukaan yang semakin tinggi, sebaliknya semakin rendah kecepatan
pemakanan (feedrate) yang digunakan dalam machining akan menghasilkan
kekasaran permukaan yang semakin rendah. Pernyataan berikut berlaku untuk
kadar air 0%, 17% dan 67%. Kekasaran permukaan yang paling rendah dihasilkan
dari interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air
kayu jati dengan kondisi kering tanur (0%).
Kekasaran permukaan tersebut dipengaruhi oleh faktor pemakanan pada
pahat, semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate) maka pergeseran pahat
untuk menyayat benda kerja akan semakin cepat, akibatnya pada benda kerja
terdapat bagian yang tidak tersayat secara sempurna. Tanda serpih (chip mark)
pada permukaan kayu disebabkan oleh adanya kayu yang menempel pada ujung
pisau/pahat.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0.2 0.4 0.6
kering tanur
kering udara
penebangan
Surf
ace
Rou
ghne
s
Feedrate (mm/rev)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
70
Gambar 47. Pengaruh Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu
Jati Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040
Berdasarkan Gambar 47 semakin tinggi kadar air dalam kayu jati yang
digunakan sebagai material pemesinan maka menghasilkan kekasaran permukaan
yang tinggi, sebaliknya semakin rendah kadar air dalam kayu jati yang digunakan
sebagai material pemesinan maka menghasilkan kekasaran permukaan yang
rendah. Pernyataan berikut berlaku untuk kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2
mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev. Kekasaran permukaan yang paling rendah
dihasilkan dari interaksi kadar air 0% dengan kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2
mm/rev.
Kekasaran permukaan tersebut dipengaruhi oleh faktor kadar air yang
terdapat didalam kayu, semakin rendah kadar air akan mengakibatkan serat-serat
kayu menjadi lebih rapat. Kayu yang memiliki kerapatan tinggi memiliki
kerapatan sel-sel juga semakin tinggi sehingga cenderung lebih tahan terhadap
kemungkinan cacat akibat pemesinan.
0
2
4
6
8
10
12
0% 17 67
0,2 mm/rev
0,4 mm/rev
0,6 mm/revSurf
ace
Rou
ghne
s
Kadar Air (%)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
71
BAB V
KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN
A. Kesimpulan
Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan
sebagai berikut:
1. Ada pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) terhadap kekasaran
permukaan. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) yang
digunakan dalam pemesinan CNC 3 axis material kayu jati berumur ±10
tahun pada kondisi bebas dari cacat kayu (mata kayu) akan menghasilkan
angka kekasaran permukaan yang rendah, sebaliknya semakin tinggi
kecepatan pemakanan (feedrate) yang digunakan akan menghasilkan
angka kekasaran permukaan yang semakin tinggi. Pernyataan ini berlaku
untuk kadar air kayu jati yang digunakan sebagai material (0%, 17% dan
67%).
2. Ada pengaruh kadar air terhadap kekasaran permukaan. Semakin rendah
kadar air kayu jati yang digunakan sebagai material dalam pemesinan
CNC 3 axis berumur ±10 tahun pada kondisi bebas dari cacat kayu (mata
kayu) akan menghasilkan angka kekasaran permukaan yang rendah,
sebaliknya semakin tinggi kadar air kayu jati yang digunakan akan
menghasilkan angka kekasaran permukaan yang semakin tinggi.
Pernyataan ini berlaku untuk kecepatan pemakanan (feedrate) yang
digunakan dalam pemesinan (0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev).
3. Ada interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air
terhadap kekasaran permukaan. Tingkat kekasaran permukaan hasil
pemesinan CNC 3 axis material kayu jati berumur ±10 tahun pada
kondisi bebas cacat kayu (mata kayu) dengan variasi kecepatan
pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev dan kadar
air kayu jati 0%, 17% dan 67% akan menghasilkan variasi kekasaran
permukaan antara N7 sampai dengan N11. Kekasaran permukaan paling
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
72
rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev
dengan kondisi kayu kering tanur (0%) dengan rerata sebesar 5,76 µm
dan terjadi pada spesimen uji kekasaran sebesar 5,54. µm. Tingkat
kekasaran permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan
pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kondisi kayu kering udara
(17%) dengan rata-rata sebesar 11,17 µm, sedangkan untuk kekasaran
paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6
mm/rev dengan kondisi kayu penebangan (67%) sebesar 16,10 µm.
4. Tampilan permukaan yang dihasilkan oleh pemesinan CNC 3 axis dalam
penelitian ini berupa serat berbulu (fuzzy grain), serat terlepas (loosened
grain), serat tersepih (chipped grain) tanda serpih (chip mark).
B. Implikasi
Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang
telah dikemukakan, tentang pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar
air terhadap tingkat kekasaran permukaan pada material kayu jati hasil proses
pemesinan CNC milling type ZK 7040, dapat diterapkan ke dalam beberapa
implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut:
1. Implikasi Teori
Penelitian ini menyelidiki pengaruh variasi kecepatan pemakanan
(feedrate) dan kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan pada material
kayu jati hasil pemesinan CNC milling type ZK 7040. Kecepatan pemakanan
(feedrate) dan kadar air dalam kayu jati mempunyai pengaruh terhadap
kekasaran permukaan (Ra). Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate)
yang digunakan maka kekasaran permukaan yang dihasilkan rendah. Semakin
rendah kadar air yang terdapat didalam kayu maka kekasaran permukaan
yang dihasilkan rendah. Tingkat kekasaran permukaan terendah terjadi pada
interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air kayu
(0%) yaitu sebesar 5,54 µm sedangkan tingkat kekasaran permukaan paling
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
73
tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev
dengan kadar air 67% yaitu sebesar 16,10 µm.
2. Implikasi Praktis
Penelitian ini dapat digunakan sebagai masukan dalam menentukan
kombinasi kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air yang terkandung di
dalam kayu untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang dikehendaki, sebagai
acuan operator untuk mendapatkan tingkat kekasaran tertentu.
C. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang
ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran sebagai berikut:
1. Penelitian mengenai parameter yang dapat dikembangkan mengenai
variasi pahat dan variasi step over.
2. Penelitian yang dilaksanakan terbatas pada parameter pemesinan dan juga
kondisi material kayu jati, sehingga perlu adanya penelitian lain yang
membahas variasi-variasi lain untuk kekasaran permukaan.