perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
KARAKTERISASI TINGKAT KEKASARAN PERMUKAAN BAJA ST 40 HASIL PEMESINAN CNC MILLING ZK 7040 EFEK DARI KECEPATAN PEMAKANAN (FEED RATE) DAN AWAL WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN
DHIAH PURBOSARI
NIM. K2508005
FAKULAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
JULI 2012
commiti to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
PERN YATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda tangan di bawah ini
Nama: Dhiah Purbosari
NIM: K2508005
MenyatakanTINGKAT
KEKASARANPEMESINA N CNC
MILLING(FEED
RATE)ini be nar-benar
merupakandari pe nulis lain
telah disebutkan.
Apabila padaskripsi ini hasil
japlakan,
commitiito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
KARAKTERISASI TINGKAT KEKASARAN PERMUKAAN BAJA ST 40 HASIL PEMESINAN CNC MILLING ZK 7040 EFEK DARI KECEPATAN PEMAKANAN (FEED RATE) DAN AWAL WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN
Dijadikan untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Mendapatkan Gelar Sarjana Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
Juli 2012 commitiiito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
PERSETUJUAN
Skripsi ini telah d isetujui untuk dipertahankan dihadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Kegurua n dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebela s Maret Surakarta.
commitivto user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendid ikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendi dikan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
ABSTRAK
DhiahPurbosari.KARAKTERISASITINGKATKEKASARAN
PERMUKAAN BAJA ST 40 HASIL PEMESINAN CNC MILLING ZK 7040 EFEK DARI KECEPATAN PEMAKANAN (FEED RATE) DAN AWAL WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2012.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakterisasi tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC Milling ZK 7040 efek darikecepatan.
Surakarta.
Prosesdengan control
SIEMENSmengukurtingkat
kekasarandi Laboratorium
BahanTeknikmenggunakan
metodedan awal waktu
pemberianbaja ST 40.
0,13mm/rev dan
0,15mm/revyang digunakan
menghasilkanawal waktu
pemberianmenunjukanbahwa
semakindalamproses
pemesinanmenghasilkan tingkat
kekasaranvariasi tingkat
kekasaran
Milling ZK 7040
pada bajaawal pemberian
pendinginpendingin 10
menit yaitu sebesar 1,616 m, sedangkan tingkat kekasaran paling besar terjadi pada feed rate 0,15 mm/rev dan awal waktu pemberian pendingin 20 menit yaitu sebesar 3,603 m. Tingkat kekasaran benda kerja hasil pemesinan CNC Milling ZK 7040 pada baja ST 40 yang paling kecil pada kondisi setelah waktu pemberian pendingin pada proses pemesinan CNC milling ZK 7040 terjadi pada feed rate0,11 mm/rev dan awal waktu pemberian pendingin setelah 10 menit yaitusebesar 1,855 m sedangkan tingkat kekasaran paling besar terjadi pada feed rate0,15 mm/rev dan awal waktu pemberian pendingin setelah 20 menit yaitu sebesar5,782 m.
Penelitian ini menunjukkan adanya efek kecepatan pemakanan (feed rate) dan awal waktu pemberian pendingin terhadap tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040.
Kata Kunci: kecepatan pemakanan (feed rate), awal waktu pemberian pendingin, kekasaran permukaan, baja ST 40, CNC Milling
commitvito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
ABSTRAK
DhiahPurbosari.KARAKTERISASITINGKATKEKASARAN
PERMUKAAN BAJA ST 40 HASIL PEMESINAN CNC MILLING ZK 7040 EFEK DARI KECEPATAN PEMAKANAN (FEED RATE) DAN AWAL WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan. Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2012.
The purpose of this research was to determine the level surface roughness characterization of steel ST 40 results ZK 7040 CNC Milling machining
Laboratory.
Machiningcontrol SIEMENS
SINUMERIKroughness of the
workpieceD3, Univesitas
Gadjahanalysis with
independentcooling, dependent
variable
Theand 0.15 mm /
rev indicateslevel of the rough
workpieceminutes and, 20
minutesin the CNC
machiningthe level of the
roughlevels of surface
roughness
TheMilling results
ZK 7040 onthe beginning of
the cooling10 minutes is
equal to 1.of 0.15 mm /
rev and the early timing of the air 20 minutes is equal to 3.603 m. The level of roughness of the workpiece machining CNC Milling results ZK 7040 on steel ST 40 that the smallest on the conditions after the timing of cooling on CNC milling machining process ZK 7040 occurred at a feed rate of 0.11 mm / rev and the early timing of cooling after 10 minutes is equal to 1.855 m while the roughness of the greatest place on the feed rate of 0.15 mm / rev and the early timing of cooling after 20 minutes is equal to 5.782 m.
This research shows that effect of feed rate and the early timing of cooling of the level of surface roughness of steel ST 40 results ZK 7040 CNC milling machining
Keywords: feed rate, early timing of air, surface roughness, steel ST 40, CNC Milling
commitviito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
MOTTO
Selemah-lemah manusia ialah orang yang tak mau mencari sahabat dan orang yang lebih lemah dari itu ialah orang yang mensia-siakan sahabat yang telah dicari.( Saidina Ali) #
#diketahui orang!
(
#lakukan kepada
(Gay
# Janganketahui apa yang
kau
#orang tua kelak
akan
Bila anda berani bermimpi tentang sukses brarti anda sudah memegang kunci kesuksesan hanya tinggal berusaha mencari lubangnya kuncinya untuk membuka gerbang kesuksesan. (John Savique Capone) #
Jangan membayangkan hal-hal yang berlebihan, mungkin itu hanya rasa ketakutan yang muncul dipikiran anda, berpikirlah positif kawan! (Dhiah P) #
commitviiito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
PERSEMBAHAN
Skripsi ini aku persembahkan untuk :
ALLAH SWT ku yang telah memberikan rahmat dan hidayah Nya padaku,serta Nabi Muhammad SAW ku yang menjadi teladan bagi umat.
Terimauntuk anakmu.
berikan dan
Insan
Terima kasih sahabat sahabat terbaikku dalam mengejar mimpi terimakasih atas tawa yang pernah tercipta dan selalu menghiburku dan menemaniku disaat ku sedih maupun senang.
Tri Ujan, Arif Budi H, Nur First dan Didik WTerima kasih atas semangat, perjuangan dan kerjasamanya.
Teman teman Pendidikan Teknik Mesin 08.
Almamaterku.
commitixto user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul PENGARUH KECEPATANPEMAKANAN DAN WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN TERHADAP
TINGKATKERJAPROSES
PEMESINAN
skripsi ini tidak
terlepas darilangsung. Dalam
kesempatanyang sebesar-
besarnya
1.DekanSebelas Maret
Surakarta
2.Ketua
3.KetuaTeknik dan
Kejuruan,Sebelas Maret
Surakarta
4. Bapak Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., M.T selaku dosen pembimbing I atas bimbingan, pengarahan, saran serta dukungan yang berarti kepada penulis selama penyusunan skripsi.
5. Bapak Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng selaku dosen pembimbing II atas bimbingan, pengarahan, saran serta dukungan yang berarti kepada penulis selama penyusunan skripsi.
6. Mahasiswa Pendidikan Teknik Mesin angkatan 2008 yang telah bersedia untuk berpartisispasi dalam pelaksanaan penelitian ini.
7. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.
commitxto user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
Semoga segala kebaikan dan pertolongan semuanya mendapatkan berkah dari Allah SWT. Akhir kata penulis mohon maaf apabila masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
2012
Penulis
commitxito user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDULi
HALAMAN PERNYATAANii
HALAMAN PENGAJUANiii
HALAMAN PERSETUJUANiv
HALAMANv
HALAMANvi
HALAMANviii
HALAMANix
KATAx
DAFTARxii
DAFTARxiv
DAFTARxviii
DAFTARxix
BAB I
1
3
C. Pembatasan Masalah3
D. Perumusan Masalah3
E. Tujuan Penelitian4
F. Manfaat Penelitian4
BAB II LANDASAN TEORI
A. Kajian Pustaka6
1. Kajian Teori6
a. Pengertian Mesin CNC6
b. Mesin CNC Milling6
c. Prinsip Kerja Mesin CNC Milling7
d. Bagian-bagian Utama Mesin CNC Milling7commit to usere. Pemrograman NC10
xii
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
f. Parameter Pemesinan CNC Milling11
g. Pendingin13
h. Kekasaran Permukaan15
2. Penelitian Relevan22
B. Kerangka Berpikir23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
25
25
27
28
31
32
33
BAB IV
39
46
BAB V
77
78
C. Saran79
DAFTAR PUSTAKA80
DAFTAR LAMPIRAN82
commit to user
xiii
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Sistem Persumbuan Mesin CNC Milling ..............................................7
Gambar 2.2. Meja Mesin............................................................................................8
Gambar 2.3. Spindle ...................................................................................................8
Gambar 2.4. Monitor ..................................................................................................9
Gambar 2........................9
Gambar 2.....................................10
Gambar 2.terhadap
........................................17
Gambar 2......................................21
Gambar 2.............................24
Gambar 3...................27
Gambar 3.......................28
Gambar 3............29
Gambar 3................29
Gambar 3........................30
Gambar 3.....................30
Gambar 3.....................30
Gambar 3.8. Surfcoder SE-1700 ................................................................................31
Gambar 3.9. Diagram Alir Penelitian ........................................................................34
Gambar 3.10. Proses End Mill ...................................................................................35
Gambar 3.11. Potongan Benda Kerja.........................................................................36
Gambar 3.12. Bentuk Awal ........................................................................................36
Gambar 3.13. Benda Hasil Pengerjaan .....................................................................38
Gambar 4.1. Pengukuran Temperatur Pahat Sebelum Pemberian
Pendingin dengan Inflared Thermometer .............................................39
Gambar 4.2. Pengukuran Temperatur Pahat Setelah Pemberian Pendingin
dengan Infrared Thermometer ..............................................................40
Gambar 4.3. Hasil sebelum Awal Waktu (t) Pemberian Pendingin dan Feed Rate
commit to user042
(mm/rev) terhadap Temperatur Pahat ( C) End mill HSS Kobe ...........
xiv
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
Gambar 4.4. Hasil stelahAwal Waktu (t) Pemberian Pendingin dan Feed Rate
(mm/rev) terhadap Temperatur Pahat (0C) End mill HSS Kobe42
Gambar 4.5. Pengujian Kekasaran Permukaan Menggunakan Surfcoder SE-1700 43
Gambar 4.6. Hasil sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin dan Feed Rate
(mm/rev) terhadap Temperatur Pahat (0C) End mill HSS Kobe45
Gambar 4.7. Hasil setelah Awal Waktu Pemberian Pendingin san Feed Rate
HSS Kobe45
Gambar 4dan Feed Rate
47
Gambar 4.sebelum Awal
49
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pendingin
50
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pendingin
51
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pendingin
selama 15 menit52
Gambar 4.13. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,11 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian
Pendingin selama 20 menit54
Gambar 4.14. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,11 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian pendingin
selama 20 menit55
Gambar 4.15. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,13 mm/rev dan sebelum Awal Pemberian Pendingin
selama 10 menit56
commit to user
xv
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
Gambar 4.16. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,13 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin
selama 10 menit57
Gambar 4.17. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,13 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian
Pendingin selama 15 menit59
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pendingin
60
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pemberian
61
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pendingin
62
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Pemberian
64
Gambar 4.Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,15 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin
selama 10 menit65
Gambar 4.23. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,15 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian
Pendingin selama 15 menit66
Gambar 4.24. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,13 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin
selama 15 menit67
Gambar 4.25. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,15 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian
Pendingin selama 20 menit69
commit to user
xvi
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
Gambar 4.26. Hasil Foto Makro pada tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada
Feed Rate 0,15 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin
selama 20 menit70
Gambar 4.27. Pengaruh Feed Rate 0,11 mm/rev dan Awal Waktu Pemberian
Pendingin terhadap Kekasaran Permukaan71
Gambar 4.28. Pengaruh Feed Rate 0,13 mm/rev dan Awal Waktu Pemberian
72
Gambar 4.Waktu Pemberian
72
Gambar 4.Benda Kerja
ST 4074
Gambar 4Kekasaran
Milling ZK 7040
75
commit to user
xvii
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Susunan Pemrograman NC11
Tabel 2.2. Tabel Pemakanan dan Kecepatan Potong13
Tabel 2.3. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang
Permukaan)16
Tabel 2.4.Sampel
19
Tabel 2.5.
20
Tabel 3.1.26
Tabel 3.2.Itokoh
28
Tabel 4.1.Kobe41
Tabel 4.2.ST 40
44
Tabel 4.346
commit to user
xviii
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
1.Bahasa Pemprograman ...................................................................................82
2.Hasil Pengukuran Tingkat Kekerasan Permukaan Baja ST 40 ......................93
3.Katalog Pahat End mill Kobe .........................................................................120
4.Katalog Dromus B .........................................................................................121
5.................. 122
6.Surat............... 124
commit to user
xix
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dari waktu ke waktu
mengalami kemajuan yang pesat, semakin modern serta canggih. Kebutuhan manusia yang semakin meningkat dan beraneka ragam memicu berkembangnyateknologi,Dalam industri
pemesinanpembubutan,
pengefraisperbedaandari
proses-prosespemesinan banyak
mengalamiyang berkualitas
dan bagaimana
produk masal
yang lebih. Oleh karena
itu, kebutuhanControlled) saatini
sangat. Mesinini
memilikikonvensional,yaitu
ketelitianproduktivitastinggi
(productive), dan dapat mengerjakan bentuk yang kompleks (Dalmasius Ganjar S, 2008: 42).
Mesin CNC milling (Computer Numerically Controlled Milling) adalah mesin milling yang diprogram secara numerik dengan komputer. Dunia industri dan bengkel pemesinan banyak yang menggunakan mesin CNC milling untuk mendapatkan produk yang berkualitas. Tingkat kekasaran hasil pengerjaan mesin CNC milling menjadi suatu tuntutan yang harus diperhatikan, karena tingkat kekasaran permukaan memiliki pengaruh dalam kualitas produk. Semakin halus permukaannya, semakin baik pula kualitasnya.
Hasil kekasaran permukaan bergantung kepada parameter pemesinan, antara lain kecepatan spindle, kecepatan pemakanan, kecepatan potong,
commit to user
1
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
2 kedalaman pemakanan, gerak pemakanan, pendinginan, karakteristik pahat, danlain-lain.
Pendingin merupakan salah satu dari parameter pemesinan yang harus diperhitungkan sejak awal atau tahap perencanaan. Pendingin tidak hanya berfungsi sebagai pelumasan tetapi juga mempengaruhi biaya produksi. Belum diketahui kapan waktu pemberian pendingin yang tepat, dengan ditentukannya
waktuakan lebih
efektif danbiayauntuk
cairanpadaproses
pemesinan.
temperaturakibat
adanyamesin CNC
milling,dari atas pahat
melaluikerja dan pahat,
sehinggayang dihasilkan
dari prosespendingin,waktu
pemberiann parameter
pemesinanmempertimbangkan
fungsi prosesproduksi.
Material baja ST 40 memiliki nilai kekerasan 44,70 HRA (142,50 BHN).
Bahan ini banyak digunakan sebagai bahan pembuatan komponen-komponen mesin. Baja ini tergolong dalam baja karbon rendah dan sering disebut mild steel.
Dari latar belakang permasalahan tersebut, maka perlu dilakukan penelitian tentang variasi parameter pemotongan dan karakterisasi terhadap tingkat kekasaran hasil proses pemesinannya. Oleh sebab itu, penelitian ini mengambil judul: KARAKTERISASI TINGKAT KEKASARAN
PERMUKAAN BAJA ST 40 HASIL PEMESINAN CNC MILLING ZK 7040 EFEK DARI KECEPATAN PEMAKANAN (FEED RATE) DAN AWAL WAKTU PEMBERIAN PENDINGIN.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
3
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah di atas, maka dalam diidentifikasi beberapa permasalahan yang dapat mempengaruhi kekasaran baja ST 40 hasil proses pemesinan dengan mesin CNC milling jenis ZK 7040, yaitu:
1. Masalah parameter pemesinan seperti spindle speed, feed dan depth of cut sangat terpengaruh terhadap kualitas hasil pemesinan. Pada pemesinan CNC parameterbahan atau benda
kerja. Pemilihan ini
menjadiCNC.
2. Masalah
menyimpangdari
permasalahan,karakterisasi tingkat
kekasaranZK 7040efek
dari kecepatanpendingin dengan
menggunakanpendingin dromus.
Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dirumuskan pokok permasalahan dari penelitian yang akan dilakukan yaitu:
1. Adakah karakterisasi tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate dan sebelum awal waktu pemberian pendingin?
2. Adakah karakterisasi tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate dan setelah waktu pemberian pendingin?
3. Adakah variasi tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate dan awal waktu pemberian pendingin?
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
4
4. Adakah pengaruh tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate?
5. Adakah pengaruh tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari waktu pemberian pendingin?
6. Adakah pengaruh tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate dan waktu pemberian pendingin?
ini yaitu:
1.MengetahuiST40hasil
pemesinanawalwaktu
pemberian
2.MengetahuiST40hasil
pemesinansetelahwaktu
pemberian
3.Mengetahuihasil pemesinan
CNCpendingin?
4.MengetahuiST40hasil
pemesinan
5. Mengetahui pengaruh tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari waktu pemberian pendingin?
6. Mengetahui pengaruh tingkat kekasaran permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 efek dari feed rate dan waktu pemberian pendingin?
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut:
1. Manfaaat Teoritis
a. Sebagai bahan masukan atau referensi untuk penelitian tentang parameter
tingkat kekasaran permukaan terhadap baja ST 40. commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
5
b. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta khususnya di program studi Pendidikan Teknik Mesin.
2. Manfaat Praktis
a. Dapat digunakan sebagai referensi dalam menentukan kecepatan pemakanan dan waktu pendinginan untuk mendapatkan kekasaran yang ST 40.
b.Dapatindustriberupa
tolakmilling CNC
pada
c.Dapatmillingdalam
pemesinan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Penelitian yang Relevan
1. Kajian Teori a.
) adalah suatu
. Sistem CNC ini produk masal, Joko Darmanto mengendalikan lebih
dari
b.
digolongkan dan mesin CNC yang sama,. Mesin CNC
Programming System), dan dapat digunakan untuk mengerjakan pekerjaan ringan. Mesin CNC milling Production Unit digunakan untuk mengerjakan pekerjaan banyak, sehingga mesin ini dilengkapi dengan aksesoris yang lebih mahal. Aksesoris ini, antara lain sistem chuck otomatis, pembuang tatal otomatis, dan toolpost otomatis.
Mesin CNC milling dikontrol oleh komputer, sehingga semua gerakan akan berjalan secara otomatis sesuai dengan perintah program yang diberikan. Oleh karena itu, dengan program yang sama, mesin ini dapat diperintahkan untuk mengulangi proses pelaksanaan program secara terus-menerus (Joko Darmanto, 2007: 15).
commit to user
6
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
7
c.Prinsip Kerja Mesin CNC Milling
Mesin CNC milling menggunakan sistem dengan persumbuan dengan dasar sistem koordinat kartesius (arah jarum jam). Sistem persumbuan pada mesin CNC sudah diatur berdasarkan standar ISO 841 dan DIN 66217 seperti yang terlihat pada gambar 2.1 di bawah ini:
Milling
perkakas dengan milling, gerak pada meja kerja. diberi lambang meja, dan sumbuX adalah arah memanjang meja.
d. Bagian-bagian Utama Mesin CNC Milling
1) Meja Mesin
Mesin milling CNC bisa bergerak dalam 2 sumbu yaitu sumbu X dan sumbu Y. Untuk masing-masing sumbunya, meja ini dilengkapi dengan motor penggerak, ball screw plus bearing dan guide way slider untuk akurasi pergerakannya. Untuk pelumasannya, beberapa mesin menggunakan minyak oli dengan jenis dan merk tertentu, dan beberapa mesin menggunakan grease. Meja mesin dapat dilihat pada gambar 2.2 di bawah ini:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
8
2)
2.3 merupakan inilah yang Z. Spindletransmisi berupa ini juga bisa
Gambar 2.3. Spindle
3) Monitor
Pada bagian depan mesin terdapat monitor yang menampilkan data-data mesin mulai dari setting parameter, posisi koordinat benda,
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
9
pesan error, dan lain-lain. Gambar 2.4 di bawah ini menunjukkan gambar monitor mesin CNC milling.
4)
pendinginan untuk air coolant pada blok gambar 2.5
Gambar 2.5. Coolant House
5) Bagian Pengendali/Kontrol
Bagian pengendali/kontrol merupakan bok kontrol mesin CNC yang commit to userberisikan tomboltombol dan saklar yang dilengkapi dengan monitor.
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
10
Pada bok kontrol merupakan unsur layanan langsung berhubungan dengan operator. Bagian ini dapat dilihat pada gambar 2.6.
e.
dengan layanan otomatis dengan memori mesin
yang kerja disebut yang disusun secara terperinci setiap blok untuk memberitahu mesin CNC tentang apa
yang harus dilakukan (Joko Darmanto, 2007: 21).
Program CNC terdiri atas sejumlah kode-kode perintah yang tersusun dalam bentuk kombinasi huruf-huruf dan angka tertentu serta tanda lain, seperti tanda titik dan tanda minus. Mesin CNC mempunyai perangkat komputer yang disebut Machine Control Unit (MCU) yakni suatu perangkat yang berfungsi menterjemahkan bahasa kode ke dalam bentuk gerakan persumbuan sesuai bentuk benda kerja. Kode-kode bahasa dalam mesin CNC dikenal dengan kode G dan M yang telah distandarkan dalam ISO 1056, DIN 66025, BS 3635 dan RS 274D. Tabel 2.1 di bawah ini merupakan salah satu contoh blok program NC:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
11
Tabel 2.1. Susunan Pemrograman NC
NG /MXYZFS
Blok IN01M03----S1000
Blok IIN02G01100050
dan
seterusnya
Dari tabel 2.1 dapat dijelaskan bahwa pada blok I, kode M03 dari artinya spindle
G01 artinya menunjukkan arah 0 menunjukkan.
f.
1)
diperlukan dalam pemotongan potong ditentukan:
1000
Keterangan:
Vs = kecepatan potong, m/menit d = diameter pisau / pahat, mmS = kecepatan spindle, rpm
2) Kecepatan Spindle
Kecepatan potong dipergunakan untuk menentukan kecepatan putaran spindle, semakin cepat putaran spindle maka akan berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan benda kerja (Suhardi, 1999: 74). Putaran spindle utama mesin yang juga merupakan putaran commitpisau toatauuserpahat dalam satuan rpm. Dari
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
12
kecepatan potong dan diameter benda kerja, kecepatan spindle bisa didapatkan dengan persamaan sebagai berikut:S = Vs x 1000 (rpm) x d
3) Kecepatan Pemakanan
Kecepatan pemakanan (feed, f) adalah kecepatan gerak dari pahat
pemakanan pahat sepanjang. Pemakanan selama proses. dinyatakan sebagai mm per putaran
(3) tipe, yaitu: pada waktu satu
dalam mm pada revolution.
waktu cutter yang berputar pada benda kerja dari satu mata potong ke mata potong berikutnya. Satuannya mm/tooth.
Penelitian ini menggunakan feed per cutter revolution dengan rumus sebagai berikut:
f = Vfn (mm/rev)
Keterangan:
f= kecepatan pemakanan(mm/rev)
Vf = rata-rata kecepatan pemakanan(mm/menit)
n= Jumlah putarancommit to user(rpm)
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
13
Feed tiap gigi untuk mesin milling dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2. Tabel Pemakanan dan Kecepatan PotongFeed tiapKecepatan potong (ft/menit)
Bahangigi dalamCarbon steel cuttersHSS cutters
inch
Besi Tuang0,01540 s/d 6080 s/d 100
Baja Lunak0,01230 s/d 4080 s/d 100
60 s/d 80
80 s/d 100
200 s/d 400
600 s/d 1000
4)
ke dalam mm atau inch.
atau inch) atau inch)
g.
Fungsi pendingin adalah untuk mengontrol temperatur pemotongan dan untuk pelumasan. Aplikasi pendingin adalah memperbaiki kualitas benda kerja selama mengalami proses pemotongan (material removal) secara terus menerus oleh pahat (tool) dan juga memperbaiki umur pahat. Pada proses permesinan dikenal adanya dua macam kondisi pemotongan yaitu kondisi kering (dry machining) dan kondisi basah (wet machining). Pada konsidi kering proses pemotongan benda dilakukan tanpa menggunakan pemberian cairan pendingin pada permukaan benda kerja dan pahat. Pada kondisi basah proses pemotongan dilakukaan dengan memberi cairan pendingin pada permukaan pahat dan
benda kerja. Diskripsi beberapa karakteristik pendingin atau pelumas: commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
14
1) Dari Bahan Utama Minyak (Oil Based)
a) Straight Oil (100% Petroleum Oil)
Straight oil disebut minyak bumi karena tidak ada kandungan air di dalamnya. Kelebihan dari straight oil adalah kemampuan pelumasan yang sangat baik atau menciptakan lapisan sebagai efek bantalan antara benda kerja dan pahat, melindungi dari karat
adalah sifat resiko kebakaran.
emulsif atau minyak bumi, ini dicampur dipakai untuk
pendinginan dan minyak dan air, komponen bercampur dengan ) atau korosi,
masalah kesehatan timbulnya bakteri, dan kabut asap yang dibentuk bisa menciptakan lingkungan kerja yang tidak aman.2) Fluida Pemotongan Dari Bahan Kimia
Fluida pemotongan dari bahan kimia pertama dikenalkan sekitar tahun 1945, ada dua jenis yaitu sintetis dan semi sintetis, memiliki sifat lebih stabil, memperbaiki wettability (kemampuan untuk melumasi). a) Sintetis (0% Petroleum Oil)
Sintetis tidak mengandung minyak atau mineral yang lain, secara umum terdiri dari pelumas kimia (chemical lubricant) dan inhibitor karat yang larut dalam air. Didesain untuk memiliki
kemampuan pendinginan yang lebih cepat, pelumasan yang lebih commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
15
baik, mencegah korosi dan mudah dilakukan perawatan. Sintesis ini dianjurkan untuk proses pemesinan dengan kecepatan tinggi.b) Semisintetis (2-30% Petroleum Oil)
Semisintetis tersusun oleh soluble oil (minyak sekitar 2 s/d 30%) dan sintetis. Memiliki viskositas lebih rendah dari soluble oil. Inhibitor korosi, mengurangi timbulnya asap dan kabut, dan
h.
1)
batas yang atau bentuk yang tersendiri yaitu dari suatu ketidakteraturan mencakup selama proses permukaan yang mungkin
atau berulang yang diakibatkan oleh kekasaran, waviness, lay, dan flaws. Ketidakteraturan dari bentuk permukaan dapat dibedakan menjadi empat tingkat seperti yang ditunjukan pada tabel 2.3 berikut ini.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
16
Tabel 2.3. Ketidakteraturan Suatu Profil (Konfigurasi Penampang Permukaan)
TingkatProfil terukur, bentukIstilahContoh kemungkinan
grafik hasil pengukuranpenyebabnya
1.KesalahanKesalahanbidang-bidang
bentukpembimbingmesinperkakas
(form error)dan bendakerja,kesalahan
posisi pencekaman benda kerja
2.GelombangKesalahanbentukperkakas,
(waviness)kesalahanpenyenteran
dalam proses
3.pemotongan
pahat,gerak
4.pembentukangeram,
proses pancar
pembentukanmodule
electroplating
ketidakteraturan sampai dengan 4.
(Sumber
makrogeometri, yaitu
kedua, yaitu
yangdisebut dengan gelombang (waviness), merupakan
ketidakteraturan yang periodik dengan panjang gelombang yang jelas
lebih besar dari kedalamannya (amplitude). Tingkat ketiga, yaitu alur
(groove) dan tingkat keempat adalah serpihan (flaw) dan keduanya
lebih dikenal dengan istilah kekasaran (roughness). Kekasaran
permukaan (surface roughness) dibedakan menjadi dua, yaitu:
a) Ideal Surface Roughness
Ideal surface roughness adalah kekasaran ideal (terbaik) yang
bisa dicapai dalam suatu proses permesinan dengan kondisi ideal.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kekasaran ideal di antaranya:
(1) Getaran yang terjadi pada mesin.
(2) Ketidaktepatancommitgerakanto userbagian-bagian mesin.
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
17
(3) Ketidakteraturan feed mechanism.
(4) Adanya cacat pada material.
(5) Gesekan antara chip dan material
b) Natural Surface Roughness
Natural surface roughness adalah kekasaran alamiah yang terbentuk dalam proses permesinan karena adanya berbagai tersebut.
2)
perlu diketahui terlihat pada
Profil Alas terhadap Profil Terukur untuk Satu Panjang Sampel(Sumber: Taufiq Rochim, 2001: 56)
Profil kekasaran permukaan terdiri dari:
a) Profil geometrik ideal ialah profil pemukaan yang sempurna dapat berupa garis lurus, lengkung atau busur.
b) Profil terukur (measured profil), merupakan profil permukaan terukur.
c) Profil referensi adalah profil yang digunakan sebagai acuan untuk menganalisa ketidakteraturan konfigurasi permukaan.
d) Profil akar/alas yaitu profil referensi yang digeserkan ke bawah sehingga menyinggungcommittitiktouserterendah profil terukur.
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
18
e) Profil tengah adalah profil yang digeserkan ke bawah sedemikian rupa sehingga jumlah luas bagi daerah-daerah diatas profil tengah sampai profil terukur adalah sama dengan jumlah luas daerah-daerah di bawah profil tengah sampai ke profil terukur.
Berdasarkan profil-profil di Gambar 2.7 di atas, dapat didefinisikan berhubungan dengan dimensi arah
height), Rt(m) alas.
to mean profil referensi
index/center line aritmetik dibagi profil tengah.
d)Kekasaran rata-rata kuadratik (root mean square height), Rq(m)
adalah akar bagi jarak kuadrat rata-rata antara profil terukur
dengan profil tengah.1
=
e)Kekasaran total rata-rata, Rz(m) merupakan jarak rata-rata profil
alas ke profil terukur pada lima puncak tertinggi dikurangi jarak
rata-rata profil alas ke profil terukur pada lima lembah terendah.
)= 1 + 2 + +5 5 6 10
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
19
Parameter kekasaran yang biasa dipakai dalam proses produksi untuk mengukur kekasaran permukaan benda adalah kekasaran rata-rata (Ra). Harga Ra lebih sensitif terhadap perubahan atau penyimpangan yang terjadi pada proses pemesinan.
Toleransi harga Ra, seperti halnya toleransi ukuran (lubang dan poros) harga kekasaran rata-rata aritmetis Ra juga mempunyai harga kekasaran dan kelas
) dan Panjang
0,1N30,25
0,005N2
0,025N10,08
(Sumber: Taufiq Rochim, 2001: 62)
Toleransi harga kekasaran rata-rata Ra dari suatu permukaan tergantung pada proses pengerjaan. Tabel 2.5 memberikan contoh harga kelas kekasaran rata-rata menurut proses pengerjaannya.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
20
Tabel 2.5. Tingkat Kekasaran Rata-rata Permukaan Menurut Proses PengerjaannyaProses pengerjaanSelang (N)Harga Ra
Flat and cylindrical lapping,N1s/d N40,025s/d 0,2
Superfinishing diamond turningN1s/d N60,025s/d 0,8
Flat cylindrical grindingN1s/d N80,025s/d 3,2
FinishingN4s/d N80,1 s/d 3,2
0,4 s/d 50,0
1,6 s/d 12,5
0,8 s/d 50,012,5 s/d 25,0
s/d 3,2 s/d 1,6
3)
Profilometer
adalah salah satu Sistem kerja prinsip peralatan muka ukur
dapat dilihat dan dibaca pada bagian amplimeter.
Gerakan stilus bisa dilakukan dengan tangan dan bisa dengan otomatis yang dilakukan oleh motor penggeraknya. Angka yang ditunjukkan pada bagian skala adalah angka tinggi rata-rata kekasaran.
b) Pengukuran Kekasaran Permukaan dengan Surftests
Surfcoder adalah alat pengetes kehalusan permukaan logam yang ringkas dan mudah dibawa. Kedua mesin pengetes ini mempunyai beberapa kelebihan, yaitu: (1) mudah diopersikan,
(2) murah, (3) ringkas, (4) ramah lingkungan. Bentuknya yang
ringkas juga menggunakan baterai isi ulang dapat dibawa commit to user
kemana-mana dengan tas khusus yang merupakan perlengkapan
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
21
standar. Dengan surftest pengukuran dapat dilakukan dalam berbagai posisi baik vertikal, horizontal, atas bawah dan lain-lain. Selain itu juga dilengkapi peralatan tambahan yang memungkinkan pengukuran dalam berbagai bentuk bagian dari logam.
Pengukuran kekasaran pada penelitian ini adalah proses kerja dengan cara menguji dengan ukur Surface karena adanya yang akan Ra, Rz, dan metode DIN
kekesatan yang Ra dapat parameter Rz dan dari pengukuran grafik maupun dilihat pada
Gambar 2.8 berikut:
Gambar 2.8. Surface Roughness Tester
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
22
2. Penelitian Relevan
Dari penelitian sebelumnya banyaknya parameter dan hubungan antar parameter terkait proses milling yang telah diteliti. Wang M.Y., Chang H. Y: (2004) menganalisis pengaruh kecepatan potong, kecepatan makan, kedalaman potong dan geometri pahat terhadap kekasaran permukaan ketika melakukan slot end milling pada AL2014-T6 dengan menggunakan metode
eksperimenpemberiancairan
pendinginyang dilakukan
menunjukkankekasaran
permukaanmakan, dan
geometriyang sangat
berpengaruhmakan dan
geometrimenggunakancairan
pendingindibandingkan
tanpa
tentang pengaruh
kecepatantingkat kekasaran
permukaanilling jenis ZK
7040.enganmetode
eksperimen. Hasil penelitian yang dilakukan menunjukan adanya pengaruh yang signifikan antara variasi kecepatan pemakanan terhadap besarnya nilai kekasaran material baja ST 40 dan adanya pengaruh signifikan antara variasi kecepatan spindel terhadap besarnya nilai kekasaran material baja ST 40.
Yang dan Chen (2001) menggunakan metode Taguchi untuk merancang prosedur sistematis agar diperoleh parameter yang menghasilkan performa pemesinan optimal serta proses kendali mutu operasi mesin frais. Mesin yang digunakan adalah Fadal VMC-40 vertical milling dengan pahat HSS empat flute dan bahan aluminium 6061. Parameter optimum yang dihasilkan berupa depth of cut = 0,2 inch (0,5 mm), spindle speed = 5000 rpm,
feedrate = 10 inch/menit (254 mm/menit) dan tool diameter = 0,75 inch (19commit to usermm) dengan interval keyakinan sebesar 95 % serta rata rata kekasaran
ditentukan oleh dipilih saat kerja dari bahan
menghasilkan pendingin dan menurunkan gesekanbisa dilihat semakin kecil,perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
23
permukaan = 23 inch. Lebih spesifik pada topik operasi surface finish, Lou et al (1998) membuat prediksi atas kekasaran permukaan aluminium 6061. Mesin yang digunakan Fadal CNC End Milling. Hasil prediksinya berada pada akurasi 90,29 % untuk training data dan 90,03 % untuk testing data. Ditinjau dari parameter pemesinan, diketahui lewat uji statistik bahwa feed rate memegang peranan kunci dalam menghasilkan surface roughness pada
operasi
kekasaran kecepatan permukaan
dari tingkat maka kualitas
kecepatan pengerjaanlogam baja ST 40 dengan tingkat kekerasan 44,70 HRA.
Untuk mengetahui secara pasti ada tidaknya pengaruh kecepatan pemakanan dan waktu pemberian pendingin terhadap tingkat kekasaran permukaan logam hasil proses pemesinan CNC milling pada material baja ST 40, maka dilakukan pengukuran tingkat kekasaran permukaan dengan surface roughness tester. Untuk lebih jelasnya, paradigma kerangka pemikiran ini seperti gambar 2.9 berikut:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
24
X11X1X12
X13
Y
X21
X2
Keterangan
X1=variasi
X11
X12
X13
X2=variasi
X21
X22
X23= waktu pemberian pendingin pada 20 menit
Y= tingkat kekasaran permukaan (m)
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Tempat dan Waktu Penelitian
1. Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di:
a.pembentukan
benda
b.Teknik Mesin,
pengujian tingkat
2. Waktu
n Maret 2012
sampai
a.
b.
c.
d.
e.
f.Penelitian: 15 sampai 28 Juni 2012
g.Analisis data: 1 sampai 9 Juli 2012
h.Penulisan laporan: 9 sampai 23 Juli 2012
B.Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian ini adalah penelitian eksperimen yang dilakukan di laboratorium dengan perlengkapan disesuaikan dengan kebutuhan penelitian. Menurut Sudjana Desain eksperimen adalah langkah-langkah lengkap yang perlu diambil jauh sebelum eksperimen dilakukan supaya data yang semestinya diperlukan dapat diperoleh, sehingga akan membawa kepada analisa obyektif dan
kesimpulan yang berlaku untuk persoalan-persoalan yang sedang dibahas (1991:commit to user
1). Penelitian ini menggunakan desain eksperimen faktorial, dimana eksperimen
25
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
26
yang semua taraf sebuah faktor tertentu dikombinasikan dalam eksperimen itu. Pada penelitian ini ada dua variabel bebas, maka faktor yang digunakan yaitu X1 dan X2.Faktor pertama (X1) adalah variasi kecepatan pemakanan terdiri dari tiga taraf, yaitu 0,11 mm/rev, 0,13 mm/rev dan 0,15 mm/rev. Faktor kedua (X2) variasi waktu pemberian pendingin, yaitu 10 menit, 15 menit dan 20 menit. Pada masing-masingdilakukan pada
kesembilanjumlah data
pengukuranBerikut ini tabel
3.1 pengumpulan
Tabel 3.1.
mm/rev
Y131
Faktor X2 (Waktu Pemberian Pendingin)
10Y132
Y133
J130
Rata130
Y211Y221Y231
15 menitY212Y222Y232
Y213Y223Y233
JumlahJ210J220J230
Rata-rata210220230
Y311Y321Y331
20 menitY312Y322Y332
Y313Y323Y333
JumlahJ310J320J330
Rata-rata310320330
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
27
C. Material Penelitian
Material yang digunakan sebagai spesimen uji dalam penelitian ini adalah baja ST 40 dengan tingkat kekerasan 44,70 HRA (142,50 BHN). Bahan baja ST 40 dipotong dengan menggunakan gergaji sesuai ukuran 100 mm x 45 mm x 45 mm yang berjumlah 15 buah. Bentuk baja ST 40 yang akan digunakan seperti pada gambar 3.1.
karbon di bawah 0,2%) dan sering disebut mild steel. Penelitian ini menggunakan baja ST 40 karena sering dipakai sebagai bahan pembuatan komponen-komponen mesin. Baja ini memiliki karakteristik kekuatan rendah, keuletannya tinggi dan tidak mampu dikeraskan dengan proses perlakuan panas kecuali proses surface hardening, sehingga baja ini baik untuk dilakukan proses pemesinan. Ada beberapa unsur penyusun dari baja ST 40 seperti terlihat pada tebel 3.2 berikut ini:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
28
Tabel 3.2. Hasil Uji Komposisi Baja ST 40 yang dilakukan di PT. Itokoh CeperindoUnsurProsentase (%)
Fe98,10
C0,129
Si0,283
Mn0,490
P >0,094
S0,031
dalam proses
penelitian.
1. Gergajispesimen yang
akan diuji seperti pada gambar 3.2 berikut:
Gambarcommit3.2.toGergajiuser Potong
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
29
2. Infrared Thermometer, digunakan untuk mengetahui besarnya suhu atau temperatur pemesinan pada waktu pahat end mill menyayat benda kerja. Setelah mengetahui jumlah energi inframerah yang dipancarkan oleh objek dan emisinya, maka temperatur objek dapat dibedakan. Adapun gambar Infrared Thermometer seperti pada gambar 3.3 berikut ini:
3. Mesin802S seperti
pada
Gambar 3.4. Mesin CNC Milling
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
30
4. Pahat End mill HSS Kobe seperti pada gambar 3.5.
5.benda kerja
se
Gambar 3.6. Vernier Calipers
6. Canon EOS 60D seperti pada gambar 3.7 dibawah ini digunakan untuk pengambilan foto macro tingkat kekasaran permukaan benda ST 40.
commit to userGambar 3.7. Canon EOS 60D
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
31
7. Alat uji kekasaran permukaan seperti pada gambar 3.8, yang digunakan adalah Surfcoder SE-1700. Alat ukur ini adalah produksi Mitutoyo memiliki ketelitian 0,01m.
1. Identifikasi
adalah sebagai
objeksuatu penelitian
(2006:
a.
mempengaruhi atau yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel dependen (terikat) (Sugiyono, 2011: 4). Dapat pula terjadi jika variabel bebas berubah, maka akan muncul variabel terikat yang berbeda atau yang lain. Dalam penelitian ini variabel bebasnya adalah:
1) Variasi kecepatan pemakanan 0,11 mm/rev, 0,13 mm/rev, dan 0,15 mm/rev.
2) Variasi awal waktu pemberian pendingin 10 menit, 15 menit, dan 20 menit.
b. Variabel Terikat
Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang
menjadi akibat, karena adanya variabel bebas (Sugiyono, 2011: 4). Dalam commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
32
penelitian ini variabel terikatnya adalah tingkat kekasaran permukaan logam baja ST 40.
c. Variabel Kontrol
Menurut Sugiyono Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga hubungan variabel independen terhadap dependen tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti(
mengubah atau
. Dengan
katamenghasilkan
kontrolnya
adalah:
1)HRA
2)control SIEMENS
3)100 mm, lebar =
4)mm.
5)
6) Pahat end mill HSS Kobe
7) Kecepatan spindel yang digunakan 1150 rpm.
F. Analisis Data
Analisis data yang digunakan dalam penelitian ini adalah data deskriptif. Data-data yang terkumpul dalam proses penelitian, kemudian dianalisis dengan cara melukiskan dan merangkum pengamatan dari penelitian yang dilakukan. Analisis data terhadap tingkat kekasaran permukaan pada penelitian ini sebagai berikut:
1. Hasil Studi Temperatur Pahat
Pengukurantemperatur pahat dengan menggunakan infraredcommit to usertermometertipe KRISBOW KW06-280. Alat ini bekerja dengan
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
33
menghidupkan sinyal inframerah lalu ditembakkan ke pahat dan temperatur
akan muncul dilayar. Sinyal inframerah ini mempunyai skala pengukuran
sampai 500 oC (932oF) dan perbandingan jarak penembakan adalah 8 : 1
dengan ukuran objek tembak. Penembakan termometer pada penelitian ini
dilakukan pada jarak 96 mm. Hasil pengujian diperoleh rerata temperatur
pahat. Analisis hasil pengukuran pahat dengan menggunakan metode
deskriptifyang minimum
dan
2.StudiBaja ST 40
baja ST 40,
kemudiandiperoleh tingkat
kekasarandiperoleh grafik
pengaruhpendingin. Grafik
kecepatankemudian dianalisis
dengan
3.Hasil
ST 40 dengan
menggunakan0,01 m. Alat
ukur iniuntuk meraba
permukaan yang akan diukur. Permukaan baja ST 40 disentuhkan ke detector
kemudian hasil dari pengukuran tersebut akan muncul pada layar monitor alat
tersebut berupa grafik maupun angka. Hasil pengujian diperoleh Rata-rata
aritmetik (Ra) kekasaran permukaan baja ST 40. Analisis hasil pengujian
kekasaran baja ST 40 dengan menggunakan metode deskriptif analisis,
sehingga diperoleh data kelas kekasaran permukaan minimum dan maksimum.
G. Prosedur Penelitian
1.Tahap Eksperimen
Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan
bagan aliran proses eksperimen seperti gambar 3.9. commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
34
Mulai
Baja ST 40
Machining
(pembuatan spesimen ukuran)
Feedrate
0,11 mm/rev
t. pemberian pendingin 10 mnt
t. pemberian pendingin 15 mntt. pemberian pendingin 20 mnt
Feedrate
0,15 mm/rev
t. pemberian pendingin 10 mntt. pemberian pendingin 15 mntt. pemberian pendingin 20 mnt
Temperatur Suhu dan Foto Makro
Kekasaran Permukaan sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin dan setelah Waktu Pemberian Pendingin
Analisis Data dan Kesimpulan
Selesai
commit to userGambar 3.9. Diagram Alir Penelitian
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
35
2. Urutan Langkah Eksperimen
Eksperimen ini dilakukan pada mesin CNC Milling type ZK 7040 dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S dengan pisau pahat HSS (High Speed Steel) diameter 12 mm, dengan empat mata sayat pada proses end mill seperti yang ditunjukan pada gambar 3.10.
Urutan
a.
1)
2)
3) Menyiapkan tabel data untuk mencatat hasil pengukuran.
4) Menyiapkan cairan pendingin yang dipakai. b. Langkah Pemotongan Pemotongan material benda uji seperti pada gambar 3.11 yang berbentuk balok dengan ukuran panjang = 100 mm, lebar = 45 mm, tinggi = 45 mm dengan menggunakan mesin gergaji.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
36
c.
1)
2)frais.
3)
lebar = 45 mm, kerja memiliki diterima oleh ditunjukkan pada
Gambar 3.12. Bentuk Awal
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
37
d. Langkah Melaksanakan Syarat-Syarat Mesin CNC Bekerja
1) Mesin menyala (switch on)
2) Mencapai titik acuan (reference point)
3) Pergeseran titik nol (zero offset)
4) Penetapan data pahat (tool data)
5) Memasukkan data mesin (machine data)
6)
e.
1)ragum.
2)yang telah
pendingin,
sebag
G54G00 Z10
G00 X-3 Y14
G9G01 Z-1 F()
M03dan seterusnya
N01
N02 G00 Z0N10 G00 X-3 Y42M05
N03 G01 Z-1 F()N11 G01 Z-1 F(...)G500
N12 G01 X100 Y42M30
Pada waktu pemberian pendingin perintah pemograman CNC,
sebagai berikut:
N16 G00 Z10
N17 M08
N18 G01 Z- (...) F(...)
N19 G01 X100 Y14
N... dan seterusnya
N21 G00 Z100
M05
G500commit to user
M30
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
38
Keterangan: () menunjukkan variabel yang akan diuji sesuai level pada desain eksperimen.
Hasil material benda kerja ST 40 yang akan diuji tingkat kekasarannya yang ditunjukan pada gambar 3.13 berikut:
f.
menggunakan etiap spesimen yang telah mendapat perlakuan yang berbeda-beda, sehingga peneliti
mendapatkan data yang diinginkan.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Dari pengujian yang telah dilakukan, diperoleh hasil kualitas permukaan yang baik dengan memvariasikan kecepatan pemakanan dan awal waktu pemberian pendingin. Penelitian ini, pada saat awal waktu pemberian pendinginhasil yangwaktu pemberian
pendinginpenelitian dan
pembahastemperatur pahat
endmill,permukaan baja
ST 40.
temperatur pahat,
studi hasilpermukaan.
1. Studi
proses pemesinan
berlangsungtipe KRISBOW
KW06mengetahui
besarnyadilakukan
pada dua kondisi, sebelum awal waktu pemberian pendingin dan setelah waktu pemberian pendingin terlihat pada Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.
Gambar 4.1. Pengukuran Temperatur Pahat sebelum Awal Waktu commit to user
Pemberian Pendingin dengan Inflared Thermometer
39
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
40
Waktu Pemberian
inframerah lalu
ditembakkaninyal inframerah
iniperbandingan
jarak. Penembakan
termometermm. Tabel 4.1
dibawahpahat dengan
Infrared
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
41
Tabel 4.1. Rerata Hasil Pengukuran Temperatur Pahat Endmill HSS KobeFaktor X1
TarafKecepatan Pemakanan
0,11 mm/rev0,13 mm/rev0,15 mm/rev
ABABAB
Pendingin)10450C280C510C290C540C300C
430C280C520C280C550C310C
menit
450C290C520C290C550C310C
C920C
Pemberian310C
B
35 0C
Waktu
34 0C
0
35C
(Awal
104 0 C
0
2
35 C
X
Faktor
B
38 0C
39 0C
39 0C
C116 0 C
39 0C
Berdasarkan tabel 4.1 dapat diketahui bahwa kenaikan temperatur
pada setiap variasi pemakanan dan awal waktu pemberian pendingin berbeda-
beda. Kenaikan temperatur dapat dideskripsikan seperti pada Gambar 4.3 dan
Gambar 4.4.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
42
Temperatur Pahat (0C)
80757065605550454035
0,110,13 0,15
657276
657277
657777
waktu 20 menit
Pendingin danPahat (0C)
Pahat ( C)0
Temperatur29
27
25
0,110,130,150,110,130,150,110,130,15
Replika 1282930313435373838
Replika 2282831323334363739
Replika 3292931333435363839
Setelah waktuSetelah waktuSetelah waktu
10 menit15 menit20 menit
Gambar 4.4. Hasil setelah Waktu (t) Pemberian Pendingin dan Feed Rate (mm/rev) terhadap Temperature Pahat (0C) Endmill HSS Kobe
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
43
2. Studi Foto Makro pada Tingkat Kekasaran Permukaan Baja ST 40
Pembahasan untuk tingkat kekasaran permukaan hasil benda kerja proses pemesinan CNC milling ZK 7040 pada baja ST 40 tidak hanya menggunakan Surfcoder SE-1700, tetapi juga foto makro. Pengambilan foto makro menggunakan camera digital canon EOS 60D. Pengambilan Gambar dilakukan pada jarak 15 cm dari permukaan datar benda kerja ke lensakameradua hasil foto
makro,dansetelah
waktu
3. Studi
44 mm proses
pemesinandiuji tingkat
dan dilakukan
dua kalipendingin dan
yangyang ditentukan.
ProsesPengukurantingkat
kekasaransurfcoder SE-
1700
Gambar 4.5. Pengujian Kekasaran Permukaan Menggunakan Surfcoder
SE-1700
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang melibatkan dua commit to userfaktor. Faktor X1 adalah perlakuan variasi kecepatan pemakanan yaitu: 0,11
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
44
mm/rev, 0,13 mm/rev, 0,15 mm/rev, sedangkan faktor X2 adalah variasi awal waktu pemberian pendingin yaitu: 10 menit, 15 menit, dan 20 menit. Faktor X1 dan faktor X2 ini merupakan variabel bebas. Untuk variabel terikatnya adalah tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC milling ZK 7040 pada baja ST 40. Hasil benda kerja proses pemesinan dengan faktor X1 dan faktor X2, kemudian diujikan tingkat kekasaran yang menghasilkan nilai kekasaran
Tabel 4.2.ST 40 (m)
mm/rev
B
Faktor X2 (Awal Waktu Pemberian Pendingin)
102,282
2,713
3,285
8,28
Rata2,76
B
3,779
3,566
4,321
Jumlah7,51710,1288,20310,9438,31411,666
Rata-2,5063,3762,7343,6472,7713,889
rata
ABABAB
3,0065,0113,1974,2413,2165,862
203,0394,3523,1034,6103,7965,461
menit3,0844,1913,0544,1893,7976,022
Jumlah9,12913,5549,34513,0410,80917,345
Rata-3,0434,3473,1184,5183,6035,782
rata
Berdasarkan tabel 4.2 dapat diketahui bahwa tingkat kekasaran
permukaan pada setiap variasi pemakanan dan waktu pemberian pendingin
berbeda-beda. Tingkat kekasaran permukaan dapat dideskripsikan seperti
pada Gambar 4.6 dan Gambar 4.7.commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
45
m)(4,000
3,500
Ra3,000
Roughness/
2,500
2,000
Surface1,500
1,000
Roughness/ Ra (m)
2,000
Surface
1,000
0,110,130,15
Replika 11,963,062,28
Replika 21,882,002,71
Replika 32,752,673,28
Setelah waktu 10 menit
0,13 0,15
3,19 3,21
3,10 3,79
3,05 3,79
waktu 20 menit
Pendingin dan Feed(0C) Endmill
0,110,130,150,110,130,15
3,154,303,775,014,245,86
3,313,213,564,354,615,46
3,653,414,324,194,186,02
Setelah waktuSetelah waktu
15 menit20 menit
Gambar 4.7. Hasil setelah Waktu Pemberian Pendingin dan Feed Rate (mm/rev) terhadap Temperatur Pahat (0C) Endmill HSS Kobe
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
46
B. Pembahasan Hasil Penelitian
Dalam pembahasan hasil penelitian meliputi hasil pengukuran temperatur pahat, hasil foto makro dan pengukuran tingkat kekasaran dengan dua kondisi.1. Pembahasan Hasil Pengukuran Temperatur Pahat
Pengukuran temperatur pahat dilakukan pada saat proses pemesinan, ketika pahat memakan benda kerja dengan kedalaman tertentu denganendmill HSS
Kobe.pahat pada saat
proses.
Tabel
Awal
10
C
15
C
20
C
temperatur pahat endmill dengan dua kondisi pemakanan yaitu pada sebelum awal waktu pemberian pendingin dan setelah waktu pemberian pendingin dari pengaruh feed rate dapat dideskripsikan seperti pada gambar 4.8 dibawah ini:
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
47
Temperatur Pahat (0C)
0,11
0,13
0,15
80
70
60
50
40
30
20
10
20 menit
36
38
39
Pemberian
dan Feed RateKobe
terjadi pada
feed rpendingin 10
menitpada feed rate
0,1520 menit
sebesarpahat terendah
terjadi pada feed rate 0,11 mm/rev dengan setelah waktu pemberian pendingin 10 menit yaitu sebesar 28 oC, sedangkan temperatur pahat tertinggi pada feed rate 0,15 mm/rev dengan setelah waktu pemberian pendingin 20 menit sebesar 39 0C.
Berdasarkan data hasil pengukuran temperatur pahat pada tabel 4.3 dan gambar 4.8 diatas dapat disimpulkan bahwa semakin besar kecepatan pemakanan dan semakin lama awal waktu pemberian pendingin maka temperatur pahat semakin tinggi, sedangkan besarnya temperatur pahat setelah waktu pemberian pendingin pada semua variasi pemakanan cenderung sama. Hal ini menunjukkan bahwa variasi kecepatan pemakanan dan variasi
awal waktu pemberian pendingin mempunyai karakteristik dan pengaruh commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
48
tertentu terhadap temperatur pahat end mill HSS pada proses pemesinan CNC milling.
2. Pembahasan Hasil Foto Makro
Pembahasan untuk tingkat kekasaran permukaan hasil benda kerja proses pemesinan CNC milling ZK 7040 pada baja ST 40 tidak hanya menggunakan Surfcoder SE-1700, tetapi juga foto makro.
a. FeedPemberian
1)ST 40 pada
Pemberian
dan hasil foto
.9 menjelaskan
mm/rev dan
menunjukkan
m (angka kelas
saat temperatur
(angka kelas
1,719 m (angka
kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 450C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
49
R eplika 1Replika 2
1,81 2 m (450C)1,317 m (430C )
mm/rev dan selama 10
2)ST 40 pada
P endingin
dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.10. Pada Ga mbar 4.10 menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,11 mm/rev dan setelah waktu pemberian p endingin 10 menit. Hasi l foto makro menunjukkan bahwa replika 1 me mpunyai harga kekasaraan 1,966 m (angka kelas kekasaran N 7) pada temperatur pahat 280C. Replika 2 saat temperatur pah at 280C mempunyai harga kekasaran 1,881 m (angka kelas kekasa ran N6), sedangkan replika 3 harga kekasaran 2,751 m (angka kelas k ekasaran N7) pada temp eratur pahat 290C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
50
Repl ika 1Replika 2
1,966 m (280C)1,881 m (28 0C)
Material Baja STsetelah Waktu
4.10 hasil foto mil ling ZK waktu p emberian
pendingin 10 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kon disi awal waktu pember ian pendingin tingkat kekasaran begitu halu s dengan rata-rata nilai 1,616 m (angka kelas kekasaran N7). Kondi si setelah waktu pemberian pendingin terlihat adanya alur atau tingkat k ekasaran dengan rata-ra ta nilai 1,855 m (angka kelas kekasaran N7). Nilai rata-rata kekasaran selisih 0,239 m. Pada temperatur pahat ketika awal waktu ta npa pemberian pendingin temperatur pahat tinggi dan setelah waktu p emberian pendingin temperatur pahat rendah.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
51
3) Hasil Foto Ma kro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,11 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gam bar 4.11. Pada Gambar 4 .11 menjelaskan foto makro benda kerja denga n variasi
p endingin
1 me mpunyai
N 7) pada pah at 540C
kekasa ran N7),
kelas k ekasaran
2(540C)
Replika 3 2,326 m (510C)
Gambar 4.11. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,11 mm/rev dan sebelu m Awal Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
52
4) Hasil Foto Ma kro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,11 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian P endingin selama 15 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.12. Pada Ga mbar 4.12 dibawah ini, menjelaskan foto makro benda
waktu p emberian
bahwa replika 1
kekasaran N7) pa hat 320C
kekasa ran N8),
kelas k ekasaran
Replika 2
3,157 m (310C)3,318 m (32 0C)
Replika 3 3,653 m (330C)
Gambar 4.12. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,11 mm/rev dan setela h Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
53
Berdasarkan pengamatan Gambar 4.11 dan Gambar 4.12 hasil foto makro pada material baja ST 40 hasil pemesinan CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,11 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 15 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kondisi awal waktu tanpa pemberian pendingin tingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 2,506 m (angka kelas kekasaran N7). Kondisi setelah
tingkat kekasaran N8). Nilai
5)ST 40 pada
Pemberian
dan hasil foto Gambar 4.13. dengan variasi pendingin 1 mempunyai N7) pada
pahat 650C mempunyai harga kekasaran 3,039 m (angka kelas kekasaran N7), sedangkan replika 3 harga kekasaran 3,084 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 650C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
54
Replika 1Replika 23,006 m (650C)3,039 m (650C)
Material Baja STAwal Waktu
6)ST 40 pada
Pendingin
Berdasarkan Tabel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.14. Pada Gambar 4.14 menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,11 mm/rev dan setelah waktu pemberian pendingin 20 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 5,011m (angka kelas kekasaran N8) pada temperatur pahat 370C. Replika 2 saat temperatur pahat 360C mempunyai harga kekasaran 4,352 m (angka kelas kekasaran N8), sedangkan replika 3 harga kekasaran 4,191 m (angka kelas kekasaran N8) pada temperatur pahat 360C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
55
Repl ika 1Replika 25,0111 m (370C)4,352 m (360C)
Material Baja STsetela h Waktu
4.14 h asil foto CNC milling ZK waktu p emberian
pendingin 20 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kon disi awal waktu pemberi an pendingin tingkat kekasaran dengan rata- rata nilai 3,043 m (a ngka kelas kekasaran N7). Kondisi setelah waktu pemberian pe ndingin terlihat adanya alur atau tingkat k ekasaran dengan rata-rata nilai 4,347 m. Tingkat kekasaran tersebut, termasuk pada angka kelas kekasaran N8. Dibandingkan dengan sebelu m diberi perlakuan pend ingin, kondisi setelah pemberian pendingin leb ih kasar. Nilai rata-rata kekasaran selisih 1,304 m.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
56
b. Feed Rate 0,13 mm/rev dengan Variasi Awal Waktu Pemberian Pendingin
1) Hasil Foto M akro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,1 3 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin sela ma 10 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto
Gamb ar 4.15
feed r ate 0,13
Hasil fo to makro
1 ,363 m
520C. R eplika 2
2,007 m
harga k ekasaran pahat 510C.
R eplika 1Replika 2
1,3663 m (510C)2,007 m (52 0C)
Replika 3 1,730 m (520C)
Gambar 4.15. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan sebelu m Awal Waktu Pemberian Pendingin selama 10 menit
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
57
2) Hasil Foto M akro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian P endingin selama 10 men it
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto
makro setelah pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.16.
Pada Gambar 4.16 dibawah ini, menjelaskan foto makro be nda kerja
p endingin
1 me mpunyai
N 7) pada pah at 280C
kekasa ran N7),
kelas k ekasaran
Replika 1Replika 2
3,060 m (290C)2,008 m (280C)
Replika 32,679 (290C)
Gambar 4.16. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan setela h Waktu
Pemberian Pendingin selama 10 menit commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
58
Berdasarkan pengamatan Gambar 4.15 dan Gambar 4.16 hasil foto makro pada material baja ST 40 proses pemesinan CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,13 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 10 menit pada dua kondisi agak berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pemberian pendingin tingkat kekasaran begitu halus dengan rata-rata nilai 1,700 m (angka kelas kekasaran N7).
adanya alur atau Tingkat kekasaran
pendingin dan Sebelum awal setelah waktu
3)ST 40 pada
Pemberian
dan hasil foto dilihat pada benda kerja
dengan variasi feed rate 0,13 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 15 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 2,651 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 600C. Replika 2 saat temperatur pahat 620C mempunyai harga kekasaran 2,686 m (angka kelas kekasaran N7), sedangkan replika 3 harga kekasaran 2,866 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 620C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
59
Replika 1Replika 2
2,651 m (600C)2,686 m (620C)
Material Baja ST sebelu m Awal menit
4)ST 40 pada
P endingin
selama 15 men it
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro setelah pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.18. Pada Gambar 4.18 dibawah ini, menjelaskan foto makro be nda kerja dengan variasi feed rate 0,11 mm/rev dan waktu pemberian p endingin 10 menit. Hasi l foto makro menunjukkan bahwa replika 1 me mpunyai harga kekasaraan 4,308 m (angka kelas kekasaran N 8) pada temperatur pahat 340C. Replika 2 saat temperatur pah at 330C mempunyai harga kekasaran 3,219 m (angka kelas kekasa ran N8), sedangkan replika 3 harga kekasaran 3,416 m (angka kelas k ekasaran
N8) pada temp eratur pahat 340C. commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
60
` ReplikaReplika 2
4,308 m (340C)3,219 m (330C)
Material Baja STsetela h Waktu
4.18 h asil foto CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,13 mm/rev dan waktu p emberian
pendingin 15 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pemberian pendingin tingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 2,734 m (angka kelas kekasaran N7). Kondisi setel ah waktu pemberian pe ndingin terlihat adanya alur atau tingkat k ekasaran dengan rata-rata nilai 3,647 m. Tingkat kekasaran tersebut, termasuk pada angka kelas kekasaran N8. Dibandingkan dengan sebelu m diberi perlakuan pend ingin, kondisi setelah pemberian pendingin leb ih kasar. Nilai rata-rata kekasaran selisih 0,913 m.
Pada temperatu r pahat sebelum awal waktu pemberian pendingin dan
setelah waktu pemberian pendingin sangat berbeda. sebel um awal commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
61
waktu pemberian pendingin temperatur pahat tinggi dan setelah waktu pemberian pen dingin temperatur pahat rendah.
5) Hasil Foto M akro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,1 3 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin sela ma 20 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto
Gambar 4.19.
denga n variasi
20 menit. Hasil
ny ai harga
pada temperatur
mempun yai harga
sedangkan replika 3
N 7) pada
Rep lika 1Replika 2
3,197 m (720C)3,103 m (720C )
Replika 3 3,054 m (710C)
Gambar 4.19. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST
40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan sebelu m Awal commit to user
Waktu Pemberian Pendingin selama 20 menit
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
62
6) Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin selama 20 menit
Pada Gambar 4.20 dibawah ini, menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,13 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 20 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai
N8) pada pahat 360C kekasaran N8), kelas kekasaran
2(380C)
Replika 3 4,189m (370C)
Gambar 4.20. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,13 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin selama 20 menit
Berdasarkan pengamatan Gambar 4.19 dan Gambar 4.20 hasil foto
makro pada material baja ST 40 proses pemesinan CNC milling ZK commit to user
7040 dengan variasi feed rate 0,13 mm/rev dan awal waktu pemberian
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
63
pendingin 20 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pemberian pendingin tingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 3,118 m (angka kelas kekasaran N7). Kondisi setelah waktu pemberian pendingin terlihat adanya alur atau tingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 4,518 m. Tingkat kekasaran tersebut, termasuk pada angka kelas kekasaran N8. Dibandingkan dengan sebelum diberi
lebih kasar.
pendingin dan
Sebelum sebelum
tinggi dan setelah
rendah.
c. FeedPemberian
1)ST 40 pada
Pemberian
dan hasil foto makro sebelum awal waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.21. Pada Gambar 4.21 menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 10 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 1,593 m (angka kelas kekasaran N6) pada temperatur pahat 540C. Replika 2 saat temperatur pahat 550C mempunyai harga kekasaran 2,003 m (angka kelas kekasaran N7), sedangkan replika 3 harga kekasaran 1,745 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 550C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
64
Repl ika 1Replika 21,593 m (540C)2,003 m (55 0C)
Material Baja ST
sebelu m Awal
menit
2)ST 40 pada
P endingin
selama 10 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.22. Pada Ga mbar 4.22 dibawah ini, menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu p emberian pendingin 10 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 2,282 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperat ur pahat 300C. Replika 2 saat temperatur pa hat 310C mempunyai harga kekasaran 2,713 m (angka kelas kekasa ran N7), sedangkan replika 3 harga kekasaran 3,285 m (angka kelas k ekasaran
N8) pada temp eratur pahat 310C. commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
65
R eplika 1Replika 2
2,282 m (300C)2,713 m (310C)
Material Baja STsetela h Waktu
4.22 h asil foto CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu p emberian
pendingin 10 menit pada dua kondisi agak berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pemberian pendingin tingkat kekasara n begitu halus dengan rata-rata nilai 1,780 m (angka kelas kekasaran N7). Kondisi setela h waktu pemberian pendingin terlihat adanya alur atau tingkat kekasa ran dengan rata-rata nilai 2,76 m. Tingkat k ekasaran tersebut, terma suk pada angka kelas kekasaran N7. Diba ndingkan dengan sebelu m awal waktu pemberian pendingin, kondisi setelah waktu pemberian pendingin lebih kasar. Nilai rata-rata k ekasaran selisih 0,98 m .
Pada temperatu r pahat sebelum awal waktu pemberian pendingin dan commit to user
setelah waktu pemberian pendingin sangat berbeda. Sebel um awal
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
66
waktu pemberia n pendingin temperatur pahat tinggi dan setel ah waktu pemberian pend ingin temperatur pahat rendah.
3) Hasil Foto Ma kro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,15 mm/rev dan sebelum Awal Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
Berdasarkan T abel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto
dilihat pada
be nda kerja
p endingin
1 me mpunyai
N 7) pada pah at 650Ckekasa ran N7),
kelas k ekasaran
Repl ika 1Replika 22,911 m (660C)2,455 m (650 C)
Replika 3 2,948 m (660C)
Gambar 4.23. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST
40 pada feed rate 0,15 mm/rev dan sebelu m Awal Waktu commitPeberiantouserPndingin selama 15 menit
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
67
4) Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,15 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
Berdasarkan Tabel 4.1 dan Tabel 4.2, temperatur pahat dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingindapat dilihat pada Gambar 4.24. Pada Gambar 4.24 dibawah ini, menjelaskan foto makro benda
waktu pemberian
bahwa replika 1
kekasaran N8) pahat 340C
kekasaran N8),
kelas kekasaran
Replika 2
3,779 m (35 C)3,566 m (340C)
Replika 3 4,321 m (350C)
Gambar 4.24. Hasil Foto Makro Tingkat Kekasaran Material Baja ST 40 pada feed rate 0,15 mm/rev dan setelah Waktu Pemberian Pendingin selama 15 menit
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
68
Berdasarkan pengamatan Gambar 4.23 dan Gambar 4.24 hasil foto makro pada material baja ST 40 proses pemesinan CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 15 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pemberian pendingin tingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 2,771 m (angka kelas kekasaran N7). Kondisi setelah waktu
tingkat kekasaran tersebut, termasuk sebelum waktu pendingin
pendingindan Sebelum awal setelah waktu
5)ST 40 pada
Pemberian
dan hasil foto makro sebelum awal waktu pemberian pendingindapat dilihat pada Gambar 4.25. Pada Gambar 4.25 menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 20 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 3,216 m (angka kelas kekasaran N8) pada temperatur pahat 760C. Replika 2 saat temperatur pahat 770C mempunyai harga kekasaran 3,796 m (angka kelas kekasaran N7), sedangkan replika 3 harga kekasaran 3,797 m (angka kelas kekasaran N7) pada temperatur pahat 770C.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
69
Replika 1Replika 23,216 m (760C)3,796 m (770C)
Material Baja ST sebelum Awal menit
6)ST 40 pada
Pendingin
selama 20 menit
Berdasarkan Tabel 4.1 dan Tabel 4.2 temperatur pahat dan hasil foto makro setelah waktu pemberian pendingin dapat dilihat pada Gambar 4.26. Pada Gambar 4.26 di bawah ini, menjelaskan foto makro benda kerja dengan variasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 20 menit. Hasil foto makro menunjukkan bahwa replika 1 mempunyai harga kekasaraan 5,862 m (angka kelas kekasaran N8) pada temperatur pahat 380C. Replika 2 saat temperatur pahat 390C mempunyai harga kekasaran 5,461 m (angka kelas kekasaran N8), sedangkan replika 3 harga kekasaran 6,022 m (angka kelas kekasaran
N8) pada temperatur pahat 390C. commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
70
Replika 1Replika 2
0(390C)
Material Baja STsetela h Waktu
4.26 hasil foto CNC milling ZK 7040 dengan v ariasi feed rate 0,15 mm/rev dan waktu p emberian
pendingin 20 menit pada dua kondisi berbeda. Pada kondisi sebelum awal waktu pe mberian pendingintingkat kekasaran dengan rata-rata nilai 3,603 m (angka kelas kekasaran N8). Kondisi setela h waktu pemberian pendiinginterlihat adanya alur atau tingkat kekasara n dengan rata-rata nilai 5,782 m. Tingkat kekasaran tersebut, terma suk pada angka kelas ke kasaran N8. Dibandingkan dengan sebelu m diberi perlakuan pendingin, kondisi setelah waktu pemberian pendi nginlebih kasar. Nilai rata-rata kekasaran selisih 2,179 m.
Pada temperatur pahat sebelum awal waktu pemberian pend ingindan
setelah waktu pemberian pendingin sangat berbeda. Sebel um awal commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
71
waktu pemberian pendingin temperatur pahat tinggi dan setelah waktu pemberian pendingin temperatur pahat rendah.
3. Pembahasan Pengukuran Hasil Tingkat Kekasaran Permukaan Baja ST
40 Hasil Pemesinan CNC Milling
Pengukuran hasil tingkat kekasaran permukaan pada dua kondisi yaitu
sebelumwaktu pemberian
pendinginpermukaan
bajawaktu pemberian
pendingin
0,11 mm/rev
dengan
Awal
Waktu
Pendingin
Awal Waktu Pemberian Pendingin (menit)
Gambar 4.27. Pengaruh Feed rate 0,11 mm/rev dan Awal Waktu Pemberian Pendingin terhadap Kekasaran Permukaan
Gambar 4.28 terlihat grafik adanya pengaruh feed rate 0,13 mm/rev
dengan variasi awal waktu pemberian pendingin terhadap Ra.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
72
(m)6
5.5
5
Ra
4.5
/
4
Roughness
3.5
3
2.5
2
Surface
1.5
1
Sebelum Awal Waktu
Pemberian Pendingin
Setelah Waktu Pemberian
Pendingin
Awal WaktuPermukaan
0,15 mm/rev
dengan
(m)7.5
7
6.5
/ Ra6
5.5
Roughness5
4.5
4
3.5
3
Surface2.5
2
1.5
1
101520
Waktu
Pemberian Pendingin
Setelah Waktu
Pemberian Pendingin
Awal Waktu Pemberian Pendingin (menit)
Gambar 4.29. Pengaruh Feed rate 0,15 mm/rev dan Awal Waktu Pemberian Pendingin terhadap Kekasaran Permukaan
Analisis grafik untuk masing-masing parameter pemotongan dan
pengaruh masing-masing level dari rerata hasil pengukuran.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
73
1. Feed rate
Rerata hasil pengukuran kekasaran permukaan baja ST 40 dilihat
pada Tabel 4.4. Tabel 4.4 diubah dalam bentuk grafik, sehingga akan
memudahkan untuk melakukan analisis hasil.
Tabel 4.4. Rerata HasilPengukuran Kekasaran Permukaan Baja ST 40 (dalam
m)
Waktu
Pemberian
Pendingin
10B
2,76
15B
3,889
20B
5,782
permukaan benda
kerja40 dengan dua
kondisiseperti pada
gambar
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
74
Surface Roughness/ Ra (m)
10
15 20
6.565.554.543.532.52
0,15
mm/rev 582 2.76 647 3.8895185.782
Pemberian
Permukaan Benda
7040 pada Baja
Gambar 4.30 nilai kekasaran permukaan terkecil benda kerja proses pemesinan sebelum awal waktu pemberian pendingin adalah 1,616 m dihasilkan parameter pemesinan pada feed rate 0,11 mm/rev dengan waktu pemberian pendingin 10 menit. Nilai kekasaran permukaan terbesar 3,603 m pada feed rate
0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 20 menit. Pada kondisi pemakanan setelah pemberian pendingin, nilai kekasaran permukaan terkecil adalah 1,855 dengan feed rate 0,11 dan waktu pemberian pendingin 10 menit. Nilai kekasaran permukaan terbesar 5,782 m pada feed rate 0,15 mm/rev dan waktu pemberian pendingin 20 menit.
Semakin tinggi feed rate maka kekasaran permukaan proses pemesinan CNC Milling semakin besar, begitu pula dengan rendahnya feed rate maka
kekasaran permukaan akan semakin kecil meskipun sebelum dan setelah commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
75
pemberian pendingin. Dengan feed rate yang besar maka pergerakan pahat untuk melakukan pemakanan pada permukaan benda kerja akan semakin besar, sehingga akan meninggalkan alur pengerjaan yang besar dan akan semakin kasar.
2.Waktu Pemberian Pendingin
Berdasarkan Tabel 4.9 data tingkat kekasaran permukaan benda kerja
prosesdua kondisi
pemakanandideskripsikan
seperti pada
Surface Roughness/ Ra (m)
20
menit
4.347
4.518
5.782
Waktu
Pemberian PendinginPemberian Pendingin
Gambar 4.31. Pengaruh Waktu Pemberian Pendingin terhadap Kekasaran Permukaan Benda Kerja Proses Pemesinan CNC Milling ZK 7040 pada Baja ST 40
Pada Gambar 4.31 semakin lama waktu pemberian pendingin maka tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC Milling semakin besar, begitu pula sebaliknya semakin cepat waktu pemberian pendingin maka tingkat kekasaran permukaan semakin kecil. Pernyataan ini berlaku untuk semua feed rate yang digunakan (0,11 mm/rev, 0,13 mm/rev, dan 0,15 mm/rev), meskipunsebelum pemberian pendingin dan setelah pemberian pendingin. Kekasaran commit to user
permukaan terkecil pada awal waktu pemberian pendingin 10 menit dan feed rate
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
76
0,11 mm/rev. Kekasaran permukaan terbesar pada waktu pemberian pendingin 20 menit dan pada feed rate 0,15 mm/rev. Hal ini disebabkan semakin lambat waktu pemberian pendingin akan terjadi kenaikan temperatur sehingga pergerakan antar partikel pada pahat menjadi lebih cepat dan pahat akan cepat aus. Pahat yang aus mengakibatkan tingkat kekasaran permukaan bertambah kasar.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian tentang karakterisasi tingkat kekasaran
permukaan baja ST 40 hasil pemesinan CNC Milling ZK 7040 efek dari feed rate
dan awalBAB IV dengan
mengacuhal sebagai
berikut:
1.Tingkatwaktu pemberian
pendinginterjadi pada feed
rate10 menit yaitu
sebesarterjadi pada feed
rateyaitu sebesar
3,603
2.Tingkatpendingin
padafeed rate 0,11
mm/revsebesar 1,855
mfeed rate 0,15
mm/rev dan awal waktu pemberian pendingin setelah 20 menit yaitu sebesar 5,782 m.
3. Bahan baja ST 40 apabila dilaksanakan proses pemesinan CNC milling ZK 7040 dengan variasi feed rate 0,11 mm/rev, 0,13 mm/rev, 0,15 mm/rev dan awal waktu pemberian pendingin 10 menit, 15 menit dan 20 menit akan menghasilkan variasi tingkat kekasaran permukaan antara N6 sampai dengan N8, dengan dua kondisi pemakanan yaitu sebelum awal waktu pemberian pendingin dan setelah waktu pemberian pendingin.
4. Bahan baja ST 40 apabila dilaksanakan proses pemesinan CNC milling ZK
7040 akan menghasilkan tingkat kekasaran permukaan yang semakin tinggi
seiring bertambahnya feed rate yang digunakan dalam proses pemesinan, commit to user
77
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
78
dengan dua kondisi pemakanan yaitu sebelum awal waktu pemberian pendingin dan setelah waktu pemberian pendingin.
5. Bahan baja ST 40 apabila dilaksanakan proses pemesinan CNC milling ZK 7040 akan menghasilkan tingkat kekasaran permukaan yang semakin tinggi seiring bertambahnya waktu pemberian pendinginan pada benda kerja.
6. Feed rate dan waktu pemberian pendingin sangat berpengaruh terhadap
tingkatCNC milling ZK
7040
teori yang
telahpendingin
terhadapCNC milling
ZK 7040implikasi yang
dapat
Dirate dan waktu
pemberiankerja proses
pemesinan CNC milling ZK 7040 pada baja ST 40. Feed rate (f) dan waktu pemberian pendingin (t) terbukti mempunyai pengaruh terhadap kekasaran permukaan (Ra). Hasil penelitian ini dapat dijadikan dasar pengembangan penelitian selanjutnya, yang relevan dengan masalah yang dibahas dalam penelitian ini.
2. Implikasi Praktis
Penelitian ini dapat digunakan sebagai pendukung dalam mempermudah aktivitas estimasi biaya produksi pada tahap awal proses pemesinan dan masukan dalam menentukan rekomendasi kombinasi level feed rate dan waktu pemberianpendingin untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang dikehendaki. Sebagai acuan commit to user
perpustakaan.uns.ac.iddigilib.uns.ac.id
79
operator pemesinan untuk menentukan kombinasi parameter pemotongan yang sesuai untuk mendapatkan tingkat kekasaran tertentu.
C. Saran
Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran-saran sebagai berikut:
1.Adanyaaliran pendingin
terhadap
2.Adanya-parameter lain
sesuaicooling fluid
dan lain
3.Penelitianpendingin minyak
nabatifinishing.
4.Dalamcara menambah
variabelmata sayat pahat,
bahan
commit to user