Perancangan Pahat Bor Multidiameter
Transcript of Perancangan Pahat Bor Multidiameter
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dunia industri di Indonesia berkembang dengan begitu cepat, demikian
juga perkembangan pada bidang konstruksi. Baja konstruksi sebagai komponen
utama konstruksi memegang peranan yang sangat penting pada bidang tersebut.
Bidang konstruksi sekarang ini mengarah pada penekanan biaya produksi dan
mempercepat proses produksinya. Hal ini jelas bertujuan untuk meningkatkan
efektifitas, efisiensi, dan produktifitas perusahaan yang akhirnya akan
meningkatkan profit bagi perusahaan itu sendiri.
Salah satu tahapan kerja dalam pembangunan konstruksi adalah pekerjaan
sambungan yaitu menyambung satu bagian konstruksi dengan bagian konstruksi
yang lainnya. Penyambungan dapat dilakukan dengan proses las (weld joint),
sambungan keling (rivet joint) maupun sambungan mur baut (bolt nut joint). Pada
pekerjaan sambungan dengan keling maupun mur baut diawali dengan proses
pelubangan. Besar kecilnya lubang dan jumlah lubang sangat tergantung pada
besar kecilnya konstruksi yang juga berkaitan dengan besar kecilnya beban yang
diterima bagian konstruksi tersebut. Secara umum besar diameter lubang untuk
konstruksi baja bangunan bertingkat umumnya dapat mencapai diameter 24 mm.
Pembuatan lubang keling atau baut dengan diameter besar atau lebih besar dari 10
mm umumnya dibuat melalui tiga tahapan proses perbesaran lubang, yaitu
dimulai dengan diameter bor 4 mm kemudian diameter 10 mm dan yang terakhir
diameter yang dikehendaki yaitu 18 mm, 22 mm, atau 24 mm. Proses tersebut
2
membutuhkan banyak waktu yaitu waktu untuk proses pengeboran itu sendiri
yang dilakukan bertahap sesuai diameter lubang ditambah dengan waktu untuk
penggantian mata bor.
Penelitian-penelitian sebelumnya mengenai proses pengeboran telah
banyak dilakukan, antara lain oleh : Wei Zhang dan Fengbao He, 2003, meneliti
tentang pengaruh perubahan drill point pada twist drill guna menimimalkan panas
yang timbul pada saat melakukan pengeboran material manganese steel. Hasil
dari perubahan drill point tersebut adalah menambah umur twist drill 33% lebih
lama dibandingankan conventional drill. J.Pradeep Kumar dan P.Packiaraj, 2012,
meneliti tentang kekasaran lubang hasil pengeboran akibat dari keausan mata bor
sebagai efek perbedaan drilling parameter seperti : cutting speed, feed, dan
diameter bor. Hasilnya adalah parameter pengeboran sangat mempengaruhi
kekasaran permukaan, keausan bor, material removal rate dan penyimpangan
diameter lubang . Liao dan Lin, 2007, meneliti tentang bebutuhan minimum
cutting fluid pada pemotongan menggunakan material High Speed Milling
hardened Steel dan pengaruhnya pada keausan mata potong insert carbide.
Hasilnya adalah proses pemotongan dengan lubrication memperpanjang umur
pahat, memperkecil gaya potong dan kekasaran permukaannya lebih halus. K.
Ramesh, 2012 , meneliti tentang kestabilan pahat boring pada proses pembubutan,
yang di fokuskan pada pemberian material yang dapat mengurangi pengaruh
getaran yang di akibatkan proses pemotongan pahat. Namun semua penelitian
diatas terfokus pada faktor parameter pemotongan terhadap lubang yang
dihasilkan. Pada penelitian ini nanti akan di fokuskan pada perancangan dan
3
pembuatan pahat bor multidiameter yang disesuaikan dengan kebutuhan lubang
pada baja konstruksi dan pengujiannya pada mesin bor magnet.
1.2. Perumusan Masalah
Dalam rangka meningkatkan kecepatan kerja dalam pembuatan sebuah
lubang, maka akan dirancang sebuah pahat bor multidiameter yang bisa membuat
lubang pada baja konstruksi, dimana hasil rancangan tersebut dapat menghasilkan
lubang dengan sekali proses pengeboran, dan prototipe hasil rancangan pahat bor
multidiameter kemampuannya dalam membuat lubang akan diinvestigasi.
1.3. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang pahat bor multidiameter yang
mampu membuat lubang diameter 24 mm pada material baja lunak ( Mild Steel )
dengan sekali proses pengeboran.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah pahat bor multidiameter yang dihasilkan
dapat membantu dalam pengerjaan pembuatan lubang pada baja konstruksi,
dengan waktu yang lebih cepat , menurunkan beban kerja operator dan
menghasilkan lubang pengeboran yang masuk dalam batasan toleransi
sambungan mur baut, sehingga tidak diperlukan lagi proses pengeboran yang
berulang-ulang dengan mengganti-ganti diameter mata bor.
4
1.5. Ruang Lingkup Penelitian
Untuk membatasi permasalahan yang terjadi berkaitan dengan penelitian,
ada beberapa hal yang menjadi batasan yaitu :
1. Ketebalan pelat yang akan dibuat lubang pada baja konstruksi
maksimal 10 mm dengan diameter lubang 24 mm.
2. Material yang akan di buat lubang adalah baja lunak ( Mild Steel ).
3. Putaran spindle diasumsikan konstan ( 320rpm, sesuai mesin bor
magnet ).
4. Pemakanan (feeding) dilakukan secara manual, dan diasumsikan
konstan.
5
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1 Jig and fixture
Jig adalah alat khusus yang berfungsi untuk memegang, menahan, atau
diletakkan pada benda kerja yang berfungsi untuk menjaga posisi benda kerja dan
membantu atau mengarahkan pergerakan pahat. Proses pengembangan alat bantu ,
metode, dan teknik dibutuhkan untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas
manufaktur.
Tujuan digunakan alat Bantu :
1. Menurunkan biaya manufaktur.
2. Menjaga kualitas.
3. Meningkatkan produksi.
2.1.1. Clamping device ( milling vise )
Clamping merupakan bagian jig fixture yang berfungsi mencekam benda
kerja sehingga posisi benda kerja tidak berubah selama proses permesinan.
Aturan dasar clamping, posisi klem :
1. Selalu bersentuhan dengan benda kerja pada posisi rigid.
2. Untuk menghindari defleksi benda kerja dapat digunakan alat
Bantu.
3. Posisi klem tidak boleh menggangu pergerakan pahat.
4. Posisi klem tidak boleh menggangu kerja operator.
Salah satu penggunaan clamping device yaitu pada mesin drilling ( drilling vise )
atau yang biasa disebut tanggem atau ragum. (Lingaiah, 2001)
6
2.1.2. Pertimbangan ekonomis jig and fixture
Ekonomi desain berawal dari kebutuhan untuk memeperoleh produktivitas
maksimum dengan biaya serendah mungkin.
Prinsip ekonomi desain :
1. Sederhana ( Simplicity ) : Desain harus dibuat sesederhana mungkin,
dimana untuk setiap part harus dipikirkan penghematan waktu,
material, dan biaya yang dimungkinkan.
2. Pemakaian material yang sudah terbentuk : Material awal yang
berbentuk sesuai profil dapat menurunkan ongkos karena menghemat
berbagai operasi permesinan.
3. Pemakaian komponen standar : Pemakaian komponen standar yang
tersedia di pasaran dapat meningkatkan kualitas alat dan menurunkan
biaya permesinan.
4. Hindarkan operasi tambahan pada bagian yang tidak perlu : Lakukan
operasi tambahan hanya pada bagian yang signifikan ( memerlukan
kualiatas, toleransi atau suaian presisi).
5. Toleransi dan Suaian secukupnya : Toleransi yang berlebihan hanya
menaikkan biaya permesinan.
6. Sederhanakan gambar : Gambar yang sederhana dan jelas akan
menurunkan ongkos total, gunakan simbol untuk menggantikan
gambar detail, hindarkan pandangan yang berlebihan, gunakan nomor
atau nama part untuk menjelaskan komponen standar (gunakan tabel).
7
2.2. Bor Multidiameter
Merupakan sebuah alat yang digunakan untuk membuat sebuah lubang
dan biasa dipasang pada mesin bor (drilling machine) . Mesin bor seperti mesin
milling yang spindlenya dapat turun secara otomatis ataupun manual
menggunakan feeding yang dapat diatur kecepatannya. Pemakanan benda kerja
dengan menggeser posisi tool kearah bawah sampai memotong benda kerja
sehingga menghasilkan diameter benda kerja seperti yang diinginkan. Jenis alat
potongnya dapat dari material HSS (High Speed Steel) atau dengan Cemented
carbide tergantung dari material benda kerja yang akan dipotong.
Berikut ini adalah contoh sebuah alat bor multidiameter dengan ukuran
diameter tertentu.
Gambar 2.1 Alat bor multidiameter. (Ostwalt. F Phillip, Monoz Jairo, 1997)
8
Dalam prinsip kerja pekerjaan boring ada 2 macam pekerjaan yang
dapat dilakukan yaitu pembuatan lubang tembus dan pembuatan lubang
tidak tembus. Berikut ini adalah sudut-sudut yang biasa digunakan untuk
proses pembuatan lubang tembus, dapat dilihat seperti Gambar 2.2
dibawah ini
Gambar 2.2 Sudut pemotongan tool untuk lubang tembus. (Ostwalt. F Phillip, Monoz Jairo, 1997)
2.2.1. Alat potong
Alat potong digunakan untuk mengurangi benda kerja . Alat potong ini
terbuat dari unalloyed tool steel, alloy tool steel, cemented cabide, diamond tips,
ceramic cutting material. Umurnya tergantung dari jenis bahan dasarnya, bentuk
sisi potong dan pengasahannya.
Sifat-sifat bahan dasar alat potong . Bahan dasar alat potong harus
memiliki sifat-sifat :
1. Keras. ( agar ”cutting edge” atau sisi potong dapat memotong benda
kerja ), dan ulet. ( sisi potong tidak mudah patah ).
2. Tahan panas. ( supaya ketajaman sisi potong tidak mudah aus atau
rusak ).
3. Tahan lama. ( secara ekonomis menguntungkan )
9
Jenis bahan dasar Alat potong .
1. Unalloyed tool steel. Adalah baja yang mengandung karbon 0,5-1.5%.
Kekerasannya akan hilang pada suhu 250 derajat celcius, oleh sebab
itu tidak cocok untuk kecepatan potong (cutting speed) tinggi.
Unalloyed tool steel dikenal dengan nama “carbon steel” atau “tool
steel”, hanya dipakai secara khusus.
2. Alloy tool steel. Baja ini mengandung karbon, kromium, vanadium,
dan molybdenum. Tentang macam campurannya ada baja campuran
tinggi dan rendah. High speed steel (HSS) adalah baja campuran tinggi
yang tahan terhadap keausan pada suhu sampai 600 derajat celcius.
Ketahanan tinggi tersebut dikarenakan mengandung tungsten. HSS ini
digunakan untuk pemotongan dengan kecepatan tinggi. Karena HSS
harganya sangat mahal maka hanya cutting edge-nya saja yang dibuat
dari HSS sedangkan tangkainya dibuat dari material carbon steel.
Cutting edge tersebut dilas pada tangkainya.
3. Cemented carbide. Digunakan untuk meningkatkan kemampuan alat
potong, susunan utamanya adalah : tungsten atau molybdenum, kobalt,
dan karbon. Cemented carbide ini dibrassing pada tangkai alat potong
yang terbuat dari carbon steel. Kelebihannya adalah pada suhu 900
derajat celcius cemented carbide ini masih mampu memotong dengan
baik dan dapat dilakukan pengasahan jika sudah tumpul, oleh sebab itu
dapat dipakai pada pengerjaan dengan putaran tinggi. Dengan
demikian waktu pengerjaan dipersingkat dan putaran yang tinggi
10
menghasilkan permukaan halus. Supaya memperoleh hasil seperti itu
kita perlu memilih cemented carbide yang cocok untuk berbagai
macam material yang akan dikerjakan.
4. Diamond tips. Dalam banyak hal cutting edge dari alat potong kerap
kali berupa diamond tips yang sangat keras dan tahan lama. Adapun
penggunannya untuk pengerjaan finishing pada mesin-mesin khusus.
5. Ceramic cutting materials. Material ini sangat keras, penggunaannya
seperti pada cutting tips yakni dipegang tangkainya.
2.2.2. Aplikasi Pahat Bor Multidiameter
Alat Bor Multidiameter sering digunakan dalam pembuatan lubang atau
memperbesar lubang dengan ukuran yang khusus tetapi tidak mengunakan alat
standar yang telah ada. Atau pembuatan lubang dengan satu kali proses
pemotongan dan dihasilkan lubang dalam waktu yang singkat, Misalnya
pembuatan lubang dengan ukuran diameter toleransi tertentu.
2.3. Teknologi Proses Pengukuran
Pada bermacam-macam jenis alat ukur akan ditemukan skala ukuran.
Skala tersebut menunjukkan satuan panjang yang berupa bagian dari meter, dapat
merupakan centimeter, milimeter, ataupun mikrometer yang menunjukkan
kecermatan alat ukur yang bersangkutan. Berdasarkan skala ini dapat dibaca
berapa panjang atau dimensi suatu dimensi objek ukur. Alat ukur yang
direncanakan dengan prinsip kerja tertentu dan dibuat sebaik mungkin, harus
11
dipakai dengan betul supaya harga yang ditunjukkan pada skala ukuran adalah
sesuai dengan harga besaran yang diukur. Bila hal ini tak dipenuhi akan terjadi
kesalahan (error). Kesalahan dapat diakibatkan oleh salah satu atau gabungan
beberapa faktor antara lain :
1. Kekeliruan pelaksanaan proses pengukuran
2. Kekurangsaksamaan pengontrolan jalannya proses pengukuran
3. Kesalahan pada alat ukurnya (ketidakbenaran skalanya)
Faktor pertama dan kedua di atas perlu dihindari dengan jalan mempelajari
teknologi pengukuran. Faktor ketiga dapat dihindari dengan melakukan kalibrasi.
Kalibrasi harus dilakukan dengan prosedur tertentu karena pada hakekatnya
mengkalibrasi serupa dengan mengukur yaitu membandingkan alat ukur (skalanya
atau harga nominalnya) dengan acuan yang dianggap “lebih benar”. Acuan yang
dianggap benar absolut boleh dikatakan tidak ada, dimana standar meter
“berubah” sesuai dengan kemajuan teknologi.
Tidaklah praktis jika penggaris dengan kecermatan 1 mm harus dikalibrasi
dengan Laser Interferometer (standar satuan panjang) yang mampu membaca
kesalahan sampai orde 1 nm. Jadi kalibrasi umumnya dilakukan sesuai dengan
kecermatan alat ukur yang bersangkutan, yaitu dengan membandingkan terhadap
alat ukur lain yang satu atau beberapa tingkat lebih tinggi kecermatan dan
kebenaran skalanya. (Rochim, Taufiq, 2001)
2.3.1. Jenis Alat Ukur dan Proses Pengukuran
Alat ukur geometrik bisa diklasifikasikan menurut prinsip kerja, kegunaan,
atau sifatnya. Dari cara klasifikasi ini yang lebih sederhana adalah klasifikasi
12
menurut sifatnya, dimana alat ukur geometrik dibagi menjadi 5 jenis dasar dan 2
jenis turunan yaitu :
Jenis Dasar
1. Alat ukur langsung
Mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Kecermatan rendah s/d
menengah (1 s/d 0,002 mm). Hasil pengukuran dapat langsung dibaca
pada skala tersebut.
2. Alat ukur pembanding atau komparator
Mempunyai skala ukur yang telah dikalibrasi. Umumnya memiliki
kecermatan menengah (≥ 0,01 mm ; cenderung disebut pembanding)
s/d tinggi (≥0,001 mm ; sering dinamakan komparator) tetapi kapasitas
atau daerah skala ukurnya terbatas.
3. Alat ukur acuan atau standar
Mampu menunjukkan suatu harga ukuran tertentu. Digunakan sebagai
acuan bersama-sama dengan alat ukur pembanding untuk menentukan
dimensi suatu obyek ukur. Dapat mempunyai skala seperti yang
dimiliki alat ukur standar yang dapat diatur harganya atau tidak
memiliki skala karena hanya mempunyai satu harga nominal.
4. Alat ukur batas
Mampu menunjukkan apakah suatu dimensi, bentuk, atau posisi
terletak di dalam atau di luar daerah toleransinya. Dapat memiliki
skala, tetapi lebih sering tidak memiliki skala karena memang
dirancang untuk pemeriksaan toleransi suatu objek ukur yang tertentu.
13
5. Alat ukur Bantu
Sebenarnya tidak termasuk sebagai alat ukur dalam arti yang
sesungguhnya akan tetapi memiliki peranan penting dalam
pelaksanaan suatu proses pengukuran geometrik.
Cara dan proses pengukuran . diklasifikasikan dalam beberapa jenis yaitu :
1. Pengukuran langsung
Proses pengukurannya dengan memakai alat ukur langsung. Hasil
pengukuran dapat langsung terbaca. Merupakan cara yang lebih
banyak dipilih karena proses pengukuran dapat cepat diselesaikan.
Seperti pengukuran dengan jangka sorong, mikrometer.
Contohnya dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini.
Gambar 2.3 Contoh pengukuran langsung. (Rochim, Taufig, 2001)
2. Pengukuran tak langsung
Proses pengukuran dilaksanakan dengan memakai beberapa jenis
alat ukur berjenis pembanding atau komparator, standar dan bantu.
Perbedaan harga yang ditunjukkan oleh skala alat ukur
pembanding sewaktu objek ukur dibandingkan dengan ukuran
standar dapat digunakan untuk menentukan dimensi objek ukur.
14
Proses pengukuran tak langsung umumnya berlangsung dalam
waktu yang relatif lama.
Gambar 2.4 Contoh pengukuran tak langsung. (Rochim, Taufig, 2001)
3. Pemeriksaan dengan kaliber batas
Pemeriksaan dilakukan untuk memastikan apakah objek ukur
memiliki harga yang terletak di dalam atau di luar daerah toleransi
ukuran, bentuk atau posisi. Objek ukur dianggap baik bila terletak
di dalam daerah toleransi dan dikatakan jelek bila batas
permukaannya berada di luar daerah toleransi yang dimaksud.
Proses pengukuran berlangsung cepat dan cocok untuk menangani
pemeriksaan kualitas geometrik produk hasil produksi massal.
Gambar 2.5 Contoh pengukuran dengan kaliber batas (Rochim, Taufig, 2001)
15
4. Perbandingan dengan bentuk acuan
Bentuk suatu produk misal, profil ulir atau roda gigi dapat
dibandingkan dengan suatu bentuk acuan yang ditetapkan atau
dibakukan pada layar ukur proyeksi. Pada prinsipnya pemerikasaan
seperti ini tidaklah menentukan dimensi ataupun toleransi suatu
benda ukur secara langsung, akan tetapi lebih kepada menentukan
tingkat kebenarannya bila dibandingkan dengan bentuk standar.
Gambar 2.6 Contoh pengukuran dengan perbandingan bentuk acuan (Rochim, Taufig, 2001)
5. Pengukuran geometrik khusus
Berbeda dengan pemeriksaan secara perbandingan, pegukuran
geometri khusus benar-benar mengukur geometri yang
bersangkutan. Dengan memperhatikan imajinasi daerah
toleransinya, alat ukur dan prosedur pengukuran dirancang dan
dilaksanakan secara khusus.
16
2.3.2. Penyimpangan dalam proses pengukuran
Pengukuran merupakan proses yang mencakup beberapa hal seperti benda
ukur, alat ukur, dan pengukur atau pengamat. Karena ketidaksempurnaan masing-
masing bagian ditambah dengan pengaruh lingkungan, maka bisa dikatakan
bahwa tidak ada satupun pengukuran yang memberikan ketelitian yang absolut.
Ada 2 istilah penting yang berkaitan erat dengan proses pengukuran, yaitu :
2.3.2.1. Ketelitian (accuracy)
Hasil pengusahaan proses pengukuran supaya mencapai sasaran
pengukuran yaitu menunjukkan harga sebenarnya alat ukur. Ketelitian
bersifat relatif yaitu kesamaan atau perbedaan antara harga hasil
pengukuran dengan harga yang dianggap benar, karena yang absolut
benar tidak diketahui. Setiap pengukuran dengan kecermatan yang
memadai, mempunyai ketidaktelitian yaitu adanya kesalahan yang bisa
berbeda-beda tergantung kondisi alat ukur, benda ukur, metoda
pengukuran, dan kecakapan pengukur.
2.3.2.2. Ketepatan atau Keterulangan (precision or repeatability)
Kewajaran proses pengukuran untuk menunjukkan hasil yang sama
jika pengukuran diulang secara identik. Dengan kecermatan alat ukur
yang memadai, hasil pengukuran yang diulang secara identik akan
menghasilkan harga-harga yang menyebar di sekitar harga rata-
ratanya. Semakin dekat harga-harga tersebut dengan harga rata-
ratanya, proses pengukuran memiliki ketepatan yang tinggi.
17
Jika istilah ketepatan dikaitkan pada target atau sasaran, bisa jadi
istilah ketelitian akan muncul mengikutinya. Bila daerah toleransi
dinyatakan sebagai daerah sasaran dan harga nominal objek ukur
adalah titik tengah daerah sasaran, ada 4 kemungkinan yang bisa
terjadi mengenai hasil pengukuran, (lihat Gambar 2.7) yaitu :
1. Proses pengukuran yang tak tepat dan tak teliti
2. Proses pengukuran yang tak tepat tetapi teliti
3. Proses pengukuran tepat tetapi tak teliti
4. Proses pengukuran tepat dan teliti.
Gambar 2.7 Empat kemungkinan dari hasil pengukuran
(Rochim, Taufig, 2001)
2.3.3. Faktor ketidaktelitian dan ketidaktepatan
Untuk proses pengukuran geometrik berbagai sumber yang bisa menjadi
faktor penyebab proses pengukuran menjadi tidak teliti dan tidak tepat adalah :
Alat ukur, benda ukur, posisi pengukuran, lingkungan, operator (pengukur dan
pengamat).
18
2.4. Perhitungan Gaya Pemotongan
Perhitungan gaya pemotongan twistdrill
Mata bor (twist drill) besarnya gaya potongnya dapat dihitung menggunakan
rumus sebagai berikut :
M = C x d1.9 x f0.8 (2.1)
T = K x d x f0.7 (2.2)
dimana :
M : Momen Puntir ( Nmm )
T : Gaya potong twist drill ( N )
C : Konstanta untuk momen puntir (Nmm) ( Table 2.1 )
K : Konstanta ( Steel = 84.7 ; Cast iron = 60.5 )
d : Diameter mata bor ( mm )
f : Kecepatan pemakanan / feed rate ( mm/put )
Tabel 2.1 The Constant C for torque calculations (Rao, P. N, 2000) Material Hardness, BHN Constant, C (Nmm)
Steel 200 616
300 795
400 872
Aluminium alloys 180
Magnesium alloys 103
Brasses 359
Rumus perhitungan kecepatan potong :
V = ( π x D x N ) / 1000 (2.3) dimana :
V : Kecepatan potong / cutting speed ( m/min)
D : Diameter benda kerja ( mm )
N : Putaran ( rpm )
19
Perhitungan gaya pemotongan pahat bor
Rumus perhitungan gaya potong pahat dapat dihitung menggunakan rumus
sebagai berikut :
F = K x d x f (2.4)
dimana :
F : Gaya potong ( N )
K : Konstanta ( N/mm2 )
d : Kedalaman pemotongan / depth of cut ( mm )
f : Kecepatan pemakanan / feed rate ( mm/put )
Tabel 2.2
Constant K for power calculation (Rao, P. N, 2000) Material being cut K ( N/mm2 )
Steel, 100-150 BHN 1200
Steel, 150-200 BHN 1600
Steel, 200-300 BHN 2400
Steel, 300-400 BHN 3000
Cast iron 900
Brass 1250
Bronze 1750
Aluminium 700
Dalam proses pembuatan lubang mengunakan teknik pengeboran harus di ketahui
terlebih dahulu beberapa parameter dan besarannya, berikut ini adalah beberapa
rumus yang dapat digunakan untuk menghitung dan mengetahui parameter dan
besarannya tersebut.
Untuk menghitung kecepatan potong digunakan rumus :
Vc = 60000
n d (2.5)
Vc = kecepatan potong (m/min), d = diameter pahat bor (mm), dan n = putaran
spindel mesin (rpm).
20
Dengan melihat besarnya feeding (f) dan kecepatan potong (Vc), maka
berdasarkan Tabel 5, dapat di tentukan besarnya gaya akibat kecepatan potong
(kc) dalam satuan N/mm
Gambar 2.8 Luas penampang tatal pada proses pemotongan (Wilhelm,1978)
S = a f (2.6)
S = luas penampang tatal (mm2)
a = ketebalan tatal (mm)
f = lebar tatal (mm)
Fc = S kc (2.7)
Fc adalah gaya yang di timbulkan karena pemotongan pahat bor persatuan luas
dalam satuan Newton ( N ), kc = gaya potong spesifik ( N/mm2 )
Power spindle
Untuk menghitung volume tatal setiap menitnya digunakan rumus :
Q = a x f x Vc (2.8)
Q = volume tatal setiap menit ( cm3/min ), a = ketebalan tatal (mm), f = lebar tatal
(mm), Vc = kecepatan potong (m/min)
21
Untuk menghitung besarnya power spindle digunakan rumus :
P = Pu kh kr Q (2.9)
P = Power spindle (kW)
Pu = Average Power (kW/cm3/min) lihat, Tabel 2
kh = faktor koreksi, untuk mild steel, berdasarkan ketebalan tatal, lihat Tabel 3
kr = faktor koreksi, berdasarkan sudut potong = -10, lihat Tabel 3
Ft = V
P 1000 (2.10)
V = cutting speed (mm/min)
Ft = gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari putaran
spindel mesin bor magnet ( N ).
Fc merupakan gaya yang diakibatkan karena pemotongan benda kerja oleh alat
potong jenis carbide ( N ).
Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang
Fresultan = 22 FtFc (2.11)
Fresultan merupakan total gaya akibat putaran spindel mesin Ft ( N ) dan gaya akibat
pemotongan benda kerja dengan jenis pahat potong carbide Fc ( N ).
Mb = Fresultan x L (2.12)
Momen Bengkok Mb = hasil perkalian dari gaya total (N) dengan L = panjang
dari ujung pahat bor sampai pencekaman drill chuck (mm).
22
Momen puntir Mt ( Nmm ) yang diakibatkan oleh daya motor P (kW), dan putaran
spindel n ( rpm ) dapat dihitung menggunakan rumus :
Mt = n
P 9550 (2.13)
Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir
yang terbesar yaitu Momen yang ditimbulkan oleh power spindle pemotongan
tatal P dalam satuan (kW).
Material yang digunakan untuk pembuatan pahat bor adalah st.60
Berdasarkan diagram Smith didapatkan nilai tegangan :
σbw = Tegangan bengkok ganti / reverse bending strength (N/mm2)
σbsch = Tegangan bengkok ulang / continous bending strength (N/mm2)
σtsch = Tegangan puntir ulang / continous torque strength (N/mm2)
Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5
σbijin =
bw (2.14)
Analisa diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni dapat di
hitung menggunakan rumus :
d = 3 )1,0/( bwMb (2.15)
Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok = Mb mak (Nmm) dan
momen puntir = Mt (Nmm) akibat pemotongan dengan depth of cut dapat di
hitung menggunakan rumus :
0 = tsch
bw
73,1
= 23073,1
300
= 0,754 (2.16)
23
Besarnya momen gabungan dapat dianalisa dengan rumus :
Mv = 20
2 )(75,0 MtMb (2.17)
Hasil analisa besarnya diameter pahat bor dapat di hitung menggunakan dasar
Momen gabungan dan tegangan yang diijinkan.
d = 3 )1,0/( ijinbwMv (2.18)
Jadi diameter pahat bor multidiameter minimum dihitung berdasarkan momen
gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan tatal dan momen bengkok.
Analisa perhitungan kekuatan untuk baut pengunci berdasarkan diagram Smith,
kekuatan dan tegangan ijin dapat di hitung menggunakan rumus
A min = ijin
t
zF
(2.19)
Ft = gaya potong twist drill (N) , ijinz = tegangan ijin (N/mm2)
2.5. Proses Penyambungan dengan Metoda Brazing
Brazing adalah suatu proses penyambungan dua atau lebih logam oleh logam
pengisi dengan memanaskan daerah sambungan di atas 450°C (temperature cair
logam pengisi) tanpa mencairkan logam induknya. Brazing adalah proses
penyambungan unik yang telah terbukti merupakan metode yang paling berguna
untuk menyambungkan material yang berbeda seperti logam atau keramik.
Sambungan brazing yang kuat dapat dicapai dengan pemilihan logam pengisi yang
sesuai, pembersihan permukaan logam sebelum di brazing dan mempertahankan
kebersihannya selama proses berlangsung, serta perancangan sambungan yang tepat.
24
Banyak material baru yang digunakan di industri yang sangat sulit dilas dengan las
busur listrik, maka brazing menjadi pilihan untuk proses penyambungan tersebut.
Beberapa contoh brazing dipilih sebagai proses manufaktur antara lain untuk
pemasangan carbide tip (mata pahat potong) pada pemegang (holder) dengan brazing
seperti ditunjukkan pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9. Pemasangan carbide tip pada pemegang dengan sambungan brazing ( Wiryosumarto dan Okumura, 2000) Jika dibandingkan dengan pengelasan, proses brazing mempunyai beberapa
perbedaan, antara lain :
1. Komposisi paduan brazing sangat berbeda dengan logam induk.
2. Kekuatan paduan brazing secara substansial lebih rendah dari logam induk,
3. Titik cair paduan brazing lebih rendah dari logam induk sehingga logam
induk tidak mencair dan ikatan terjadi akibat aksi kapiler.
4. Ikatan yang terjadi pada proses brazing memerlukan capilary action.
Dari perbedaan-perbedaan di atas, proses brazing mempunyai beberapa kelebihan
yaitu:
1. Semua logam dapat disambung dengan proses brazing, terutama untuk
logam yang berbeda, seperti penyambungan logam ferro dan non-ferro,
atau logam-logam dengan perbedaan titik cair yang besar.
25
2. Rendahnya temperatur pengerjaan mengurangi masalah yang berhubungan
dengan daerah pengaruh panas (heat affected zone), pembengkokan atau
distorsi.
3. Logam yang tipis dan bentuk rumit dapat disambungkan dengan baik.
4. Terbentuknya sambungan permanen yang kuat.
26
BAB III KERANGKA BERPIKIR, KONSEP DAN HIPOTESIS PENELITIAN
3.1. Kerangka Berpikir
Proses pembuatan lubang diameter 24mm pada baja kontruksi biasa
dilakukan dengan proses pengeboran atau drilling. Pekerjaan tersebut dilakukan
dengan beberapa tahap pengeboran sesuai tahapan diameter bor yang digunakan,
yaitu proses pengeboran pertama dengan diameter bor 4mm, dilanjutkan diameter
10mm dan yang terakhir diameter 24mm. Tiga tahap proses pengeboran ini dirasa
tidak efektif karena banyaknya waktu terbuang (waste time) baik dalam waktu
proses pengeboran itu sendiri maupun penggantian diameter bornya.
Proses pengeboran biasanya mengunakan mata bor jenis HSS (High Speed
Steel). Bahan jenis ini dipilih karena faktor harga yang relative murah, tetapi
memiliki sifat tidak tahan panas dan cenderung cepat mengalami keausan ketika
sudah di gunakan beberapa kali proses pengeboran. Material benda kerja yang
akan dipotong adalah batang baja konstruksi dengan jenis baja lunak (Mild steel).
Untuk proses pembuatan lubang di baja konstruksi agar menjadi lebih
efektif maka dirancang sebuah pahat bor multidiameter dengan diameter terakhir
24mm. Pahat bor multidiameter ini nantinya akan menghilangkan proses
pengeboran yang berulang-ulang dengan diameter bor yang berbeda, sehingga
proses pembuatan lubang akan efektif. Pengeboran dilakukan dengan satu kali
proses dan langsung dapat menghasilkan lubang dengan diameter 24mm.
Hasil rancangan pahat bor multidiameter akan diuji pada mesin bor
magnet dan diinvestigasi apakah mampu membuat lubang diameter 24mm dengan
27
toleransi yang ditentukan, yaitu sesuai dengan batas toleransi sambungan mur
baut yang akan dipakai pada sambungan baja konstruksi.
3.2. Konsep
Pada proses pengeboran (drilling) harus diketahui terlebih dahulu material
yang akan dibuat lubang, kemudian memilih dan menentukan jenis pahat potong
apa yang akan digunakan. Dalam proses pembuatan lubang pada baja konstruksi
kali ini akan dipakai pahat potong jenis Carbide, karena tahan terhadap panas dan
keausan. Faktor penting yang menentukan efektif dan tidaknya suatu proses
pengeboran adalah kecepatan pemotongan yang berimbas pada waktu proses
pengeboran dan besarnya gaya potong pahat bor sehingga mampu di gunakan
pada mesin bor magnet.
3.3. Hipotesis
Berdasarkan kerangka pemikiran di atas dan tinjauan pustaka, dapat
diambil kesimpulan sementara sebagai berikut :
1. Pahat bor multidiameter yang dirancang mampu mengurangi jumlah
tahapan pekerjaan dalam pembuatan suatu lubang diameter 24mm pada
material baja konstruksi.
2. Pahat bor multidiameter mampu menghasilkan lubang sesuai dengan
toleransi sambungan mur baut dengan sekali proses pengeboran.
28
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1. Penelitian
Perancangan pahat bor multidiameter ini muncul karena ada tuntutan
kebutuhan dalam meningkatkan kecepatan pembuatan lubang pada pekerjaan baja
konstruksi. Tahap perancangan ini nantinya akan diwujudkan dengan tahap
pembuatan prototype pahat bor multidiameter. Langkah-langkah dalam
perancangan prototype pahat bor multidiameter dapat dilihat pada Gambar 4.1
Gambar 4.1 Diagram Alir Proses Perancangan Pahat Bor Multidiameter
Perencanaan prototype Bor Multidiameter
Mulai
Selesai
Pengumpulan Data Observasi dan Time Study
Pembuatan konsep desain Bor Multidiameter
Perancangan Detail -Perhitungan gaya pemotongan -Perhitungan kekuatan bahan dan Ukuran Pahat
σ < σ ijin
Pembuatan Bor Multidiameter
Pengujian Bor Multidiameter pada Mesin bor magnet
Tidak
Ya
29
4.1.1 Obyek Perancangan
Obyek yang akan dirancang adalah sebuah alat pahat bor yang berfungsi
untuk pekerjaan pembuatan lubang diameter 24mm pada material batang baja
konstruksi dengan menggunakan mesin bor magnet. Alat ini dibuat dengan tujuan
mempercepat proses pembuatan lubang pada batang baja konstruksi dengan sekali
proses pengeboran, yang proses sebelumnya harus dilakukan dengan tiga kali
tahap pengeboran.
4.1.2 Data Perancangan
4.1.2.1 Data yang dibutuhkan dalam perancangan
Data yang dibutuhkan dalam perancangan prototipe pahat bor
multidiameter ini meliputi :
1. Data spesifikasi mesin bor magnet
Dalam hal ini data yang diambil adalah putaran mesin dan kapasitas
maksimum gaya potong yang nantinya akan digunakan dalam dasar
perancangan dan pengujian pahat bor multidiameter ini.
2. Data desain pahat bor multidiameter
Diambil data pahat potong yang ada pada katalog Kawan lama dan
data dari internet yang meliputi fungsi pengunaannya, ukuran-ukuran
maksimal dan minimal yang bisa dicapai dari pemakanan, dan ukuran
kasar dari desain pahat bor. Data ini digunakan sebagai pembanding
terhadap perbaikan desain dan perubahan ukuran yang terjadi selama
proses desain.
30
4.1.2.2 Pengumpulan Data
Dalam perancangan ini data-data diperoleh melalui :
a. Studi Lapangan
1. Observasi, yaitu dengan mengamati secara langsung proses pekerjaan
pengeboran batang baja kontruksi dengan menggunakan mata bor di
Bengkel Andi Jl. Tukad Badung Denpasar, dimana perusahaan ini
memang mengerjakan rancang bangun bangunan menggunakan rangka
batang baja kontruksi dengan tuntutan pekerjaan yang sangat banyak
dan target waktu yang terbatas.
2. Wawancara, yaitu melakukan tanya jawab kepada pemilik perusahaan
Bengkel Andi tentang proses rancang bangunan menggunakan baja
kontruksi. Selain itu juga mewawancarai operator mesin bor magnet
tentang segala masalah yang pernah muncul selama melakukan proses
pengeboran menggunakan mesin bor magnet tersebut.
3. Pengukuran, yaitu mengukur ukuran diameter bor yang digunakan
dalam proses pengeboran batang baja kontruksi dan ukuran
pencekaman pada mesin bor magnet. Pengukuran dilakukan
menggunakan caliper dial.
b. Studi Pustaka
Dilakukan dengan cara mencari informasi yang berkaitan dengan
permasalahan yang akan dibahas dalam perancangan ini. Pencarian
informasi ini dilakukan dengan melalui internet, perpustakaan, tesis,
31
dan jurnal internasional, sehingga diperoleh referensi yang dapat
digunakan untuk mendukung pembahasan perancangan ini.
4.1.3 Pembuatan Konsep Desain
Setelah dilakukan pengambilan data, selanjutnya dilakukan pembuatan
konsep rancangan dan pembuatan gambar desain awal untuk pahat bor
multidiameter. Dalam pembuatan konsep desain ini terdapat beberapa tahapan
yang dijadikan landasan perancangan, tahapan tersebut antara lain :
4.1.3.1 Daftar tuntutan
Daftar tuntutan dibuat agar memperjelas batasan-batasan masalah dalam
pembuatan konsep perancangan. Selain itu untuk mempermudah tahapan-tahapan
masalah yang harus dilakukan. Penentuan daftar tuntutan mencakup hal-hal yang
harus dipenuhi dalam pembuatan konsep perancangan. Kriteria tuntutan dibuat
berdasarkan sistem yang digunakan dan fungsi dari alat yang akan dirancang.
Tabel 4.1
Daftar Tuntutan Utama Pahat Bor Multidiameter
DAFTAR TUNTUTAN SPESIFIKASI
Kemampuan alat (fungsinya) Mampu membuat lubang diameter 24mm
menggunakan mesin bor magnet dengan
sekali proses pengeboran.
Kekuatan pemotongan
(depth of cut)
Mampu memotong benda kerja dengan
depth of cut diameter maksimal 5mm.
32
Ketelitian ukuran Mampu membuat lubang dengan tingkat
ketelitian ukuran sampai dengan 0,3 mm.
Segi kemudahan dan keamanan
penggunaan
Pahat bor diawali dengan pemotongan
menggunakan twist drill dan dilanjutkan
dengan pemotongan dengan pahat carbide
mata tunggal sehingga awal pemotongan
dapat berjalan lancar.
Kemudahan pemasangan Pemasangan pada pencakaman mesin bor
magnet menggunakan drill chuck diameter
16mm atau menggunakan slive dengan
pengunci pada slot yang sudah disediakan.
Kemudahan perawatan dan
perbaikan
Pahat potong bisa dilakukan pengasahan
jika ketajamannya berkurang dan
dilakukan penggantian tip pahat carbide
jika sudah tidak bisa lagi dilakukan
pengasahan.
33
4.1.3.2 Pembagian Fungsi
Pahat bor multidiameter hasil rancangan dibagi menjadi beberapa
bagian, seperti yang terlihat pada Gambar 4.2 di bawah ini.
Gambar 4.2 Pembagian Fungsi Rancangan Pahat Bor Multidiameter
1. Shank Pahat multidiameter bor
Digunakan sebagai bagian yang dicekam pada mesin bor magnet
menggunakan drill chuck atau menggunakan pencekaman slive dengan
diameter 16mm.
2. Contramur M4 x 5mm
Digunakan untuk mengunci twist drill agar tidak terjadi puntiran pada saat
melakukan proses pengeboran.
3. Carbide tip 1
Digunakan sebagai pahat potong / cutting tools pada saat pembuatan
lubang diameter 14mm .
1. Shank
3.Carbide Tip 1
5.Flat Slot
4.Carbide Tip 2
2.Contramur M4x5mm
34
4. Carbide tip 2
Digunakan sebagai pahat potong pada saat pembuatan lubang diameter
24mm .
5. Flat Slot
Berfungsi untuk tempat dudukan pengunci pada saat pahat di pasang
menggunakan chuck slive.
4.1.4 Perancangan Detail
Perancangan detail dilakukan untuk memperkirakan kemampuan
komponen yang akan dirakit menjadi prototype pahat bor multidiameter. Apakah
komponen tersebut cukup kuat dan aman sehingga memenuhi tuntutan dan fungsi.
4.1.4.1 Perhitungan gaya-gaya utama pada Pahat bor
Beban dan gaya yang diterima oleh komponen Pahat bor multidiameter
dapat dilihat pada Gambar 4.3 di bawah ini.
Gambar 4.3 Gaya-gaya utama pada Pahat bor multidiameter
Ft Fc
Ff
Ff
Fc
Ft
35
Perhitungan pembuatan lubang diameter 14 mm
Untuk menghitung besarnya kecepatan potong pada material benda kerja Mild
steel, dengan alat potong tool Carbide, Depth of cut 5 mm, feed 0,2mm dan
putaran n = 320 rpm, menggunakan rumus 2.5 adalah sebagai berikut.
Vc = 1000
n d
= 1000
rpm 320 mm 14
= 14,067 m / min = 14067 mm / min
Gambar 4.4 Penampang benda kerja terhadap Pahat bor 14mm
f = 0,2 mm/rev ,Vc = 14,067 m/min, berdasarkan Tabel 5 pada halaman lampiran,
maka kc = 2800 N/mm2
S = a f
= 5 mm 0,2 mm
= 1,0 mm2
Sehingga,
Fc = S kc
= 1,0 mm2 2800 N / mm2
= 2800 N
Tebal plat
Clearance untuk chip (2-3mm)
36
Power spindle
Berdasarkan Tabel 2 pada halaman lampiran , material Mild Steel, ketebalan tatal
0.2mm, maka didapatkan besarnya Power Spindle :
Pu = 0,039 kW/cm3/min
Berdasarkan Tabel 2.1 kekerasan untuk mild steel = 200BHN, dan berdasarkan
Tabel 3 didapatkan angka :
kh = 1.975 (faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm)
kr = 1.29 (faktor koreksi, untuk sudut potong = -10)
sehingga dengan menggunakan rumus 2.8 dan rumus 2.9 didapatkan :
Q = a x f x Vc
= 5 mm x 0,2 mm/rev x 14,067 mm/min
= 14067 mm3/min
= 14,067 cm3/min
P = Pu kh kr Q
= 0,039 kW/cm3/min x 1,975 x 1,29 x 14,067 cm3/min
= 1,397 kW
Berdasarkan rumus 2.10 dapat di hitung besarnya gaya yang diderita oleh pahat
bor, yaitu :
Ft = V
P 1000 , V = cutting speed = 14.067 m/min
= sm /60067,14
kW 1,397 1000
= 1,65517 KN = 655,17 N
37
Jadi gaya yang diderita pahat bor adalah sebesar Ft = 655,17 N dan Fc = 2800 N
Ft merupakan gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari
putaran spindel mesin bor magnet sedangkan Fc merupakan gaya yang diakibatkan
karena pemotongan benda kerja oleh alat potong jenis carbide.
4.1.4.2 Perhitungan kekuatan bahan
Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang diameter 14 mm
Berdasarkan data mesin P motor = 1,2 kW, dan Putaran n = 320 rpm, maka gaya
resultan yang diderita oleh pahat bor dapat di hitung berdasarkan rumus 2.11
sedangkan momen bengkoknya menggunakan rumus 2.12 dan besarnya momen
puntir menggunakan rumus 2.3
Fresultan = 22 FtFc
= 22 )17,655()2800( NN
= 2875,629 N
Oleh karena Fresultan = 2875,629 N, maka :
Mb = Fresultan x L
= 2875,629 N x 30 mm
= 26268,87 Nmm
Momen puntir akibat P motor 1,2 kW
Mt = n
P 9550
= rpm320
kW 1,2 9550
= 35,812 KNmm
= 35812 Nmm
38
Momen puntir karena power spindle pemotongan tatal P = 1,397 kW
Mt = n
P 9550
= rpm320
kW 1,397 9550
= 41,6917 KNmm
= 41691,71 Nmm
Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir
terbesar yang ditimbulkan oleh power spindle pemotongan tatal P = 1,397 kW.
Material yang digunakan untuk pembuatan prototype pahat bor adalah st.60
Berdasarkan diagram Smith didapatkan :
σbw = 300 N/mm2 ( tegangan bengkok ganti / reverse bending strength )
σbsch = 460 N/mm2 (tegangan bengkok ulang/continous bending strength)
σtsch = 230 N/mm2 ( tegangan puntir ulang/continous torque strength )
Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni di hitung
berdasarkan rumus 2.15
d = 3 )1,0/( bwijinMb
( 5.11 )
= 3 )3001,0/( 86268,87
= 14,22 mm
Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok dan momen puntir di
hitung sebagai berikut :
Mb mak = 86268,87 Nmm
39
Mt = 41691,71 Nmm ( momen puntir terbesar karena pemotongan dengan depth
of cut 5mm )
0 = tsch
bw
73,1
= 23073,1
300
= 0,754
Mv = 20
2 )(75,0 MtMb
= 22 )71,41691754,0(75,087,86268
= 91817,817 Nmm
Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5
σbijin =
bw = 5,1
N/mm2300 = 200 N/mm2
sehingga, diameter untuk pahat bor dapat di hitung menggunakan rumus 2.18
d = 3 )1,0/( ijinbwMv
= 3 )2001,0/(817,91817
= 16,62 mm 17 mm
Jadi diameter pahat bor multidiameter yang dipakai minimum adalah 17 mm, ini
dihitung berdasarkan momen gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan
tatal dan momen bengkok.
40
Perhitungan untuk membuat lubang diameter 24 mm
Berdasarkan analogi perhitungan diatas, maka untuk menghitung besarnya
kecepatan potong pada material benda kerja Mild steel, dengan alat potong tool
Carbide, Depth of cut 5 mm, feed 0,2mm dan putaran n = 320 rpm untuk
membuat lubang diameter 24mm adalah sebagai berikut :
Vc = 1000
n d
= 1000
rpm 320 mm 24
= 24,115 m/min
= 24.115 mm/min
Gambar 4.5 Penampang benda kerja terhadap Pahat bor 24mm
f = 0,2 mm/rev, Vc = 24,115 m/min, berdasarkan Tabel 5 maka kc = 2800 N/mm
S = a f
= 5 mm 0,2 mm
= 1,0 mm2
Sehingga, Fc = S kc = 1,0 mm2 2800 N / mm2 = 2800 N
41
Power spindle
Pu = 0,039 kW/cm3/min
kh = 1.975 ( faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm )
kr = 1,29 ( faktor koreksi, untuk sudut potong = -10 )
Q = a x f x Vc
= 5 mm x 0,2 mm/rev x 24,115 mm/min
= 24.115 mm3/min
= 24,115 cm3/min
P = Pu kh kr Q
= 0,039 kW/cm3/min x 1,975 x 1,29 x 24,115 cm3/min
= 2,396 kW
Ft = V
P 1000 , V = cutting speed = 24,115 mm/min
= sm /60115,24
kW 2,396 1000
= 1.65595 KN = 1655,95 N
Jadi gaya yang diderita pahat sebesar Ft = 1655,95 N dan Fc = 2800 N
Ft merupakan gaya yang diakibatkan karena adanya gaya sentrifugal akibat dari
putaran spindel mesin bor magnet sedangkan Fc merupakan gaya yang diakibatkan
karena pemotongan benda kerja oleh alat potong jenis carbide
Perhitungan kekuatan bahan untuk membuat lubang diameter 24 mm
Berdasarkan data mesin P motor = 1,2 kW
= Putaran 320 rpm
42
Fresultan = 22 FtFc
= 22 )95,1655()2800( NN
= 3253,02 N
Oleh karena Fresultan = 3253,02 N, maka :
Mb = Fresultan x L
= 3253,02 N x 18 mm
= 58.554,446 Nmm
Momen puntir akibat P motor 1,2 kW
Mt = n
P 9550
= rpm320
kW 1,2 9550
= 35,812 KNmm
= 35812 Nmm
Momen puntir karena power spindle pemotongan tatal P = 2,396 kW
Mt = n
P 9550
= rpm320
kW 2,396 9550
= 71,505 KNmm
= 71505 Nmm
Perhitungan untuk menentukan diameter pahat bor menggunakan momen puntir
terbesar yang di timbulkan oleh power spindle pemotongan tatal P = 2,396 kW.
43
Material yang digunakan untuk pembuatan pahat bor adalah st.60
Berdasarkan diagram Smith didapatkan
σbw = 300 N/mm2 ( tegangan bengkok ganti / reverse bending strength )
σbsch = 460 N/mm2 (tegangan bengkok ulang/continous bending strength)
σtsch = 230 N/mm2 ( tegangan puntir ulang/continous torque strength )
Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok murni
d = 3 )1,0/( bwMb
= 3 )3001,0/( 58.554
= 12,496 mm 13 mm
Diameter pahat bor multidiameter karena momen bengkok dan momen puntir
sebesar :
Mb mak = 58.554 Nmm
Mt = 71.505 Nmm ( karena pemotongan dengan depth of cut 5mm )
0 = tsch
bw
73,1
= 23073,1
300
= 0,754
Mv = 20
2 )(75,0 MtMb
= 22 )505.71754,0(75,0554.58
= 74.891,072 Nmm
44
Angka keamanan untuk mesin perkakas =1,5
σbijin =
bw = 5,1
N/mm2300 = 200 N/mm2
sehingga, diameter untuk pahat bor dapat dihitung menjadi :
d = 3 )1,0/( ijinbwMv
= 3 )2001,0/(072,891.74
= 15,528 mm 16 mm
Jadi diameter pahat bor multidiameter yang dipakai minimum adalah 16 mm, ini
dihitung berdasarkan momen gabungan yaitu momen puntir akibat pemotongan
tatal dan momen bengkok sebesar Mv = 74.89,072 .
Perhitungan diameter baut pengunci twist drill
Vc = 1000
n d
= 1000
rpm 320 mm 6
= 6,028 m/min
= 6.028 mm/min
Power spindle
Pu = 0,039 kW/cm3/min
kh = 1,975 (faktor koreksi, untuk mild steel, ketebalan tatal 0,2mm)
kr = 1,29 ( faktor koreksi, untuk sudut potong = -10 )
45
Q = a x f x Vc
= 3 mm x 0,2 mm/rev x 6.028 mm/min
= 3.616,8 mm3/min
= 3,6168 cm3/min
P = Pu kh kr Q
= 0,039 kW/cm3/min x 1,975 x 1,29 x 3,6168 cm3/min
= 0,359373 kW
Ft = V
P 1000 , V = cutting speed = 6,028 m/min
= sm /60028,6kW 0,359373 1000
= 0.993621 KN = 993,621 N
Jadi gaya potong untuk twist drill Ft = 993,621 N
Berdasarkan besarnya gaya potong twist drill Ft = 993,621 N, material baut St.60
dan tegangan ijin tarik z ijin = 270 N/mm2, maka ukuran baut pengunci twist drill
dapat di hitung berdasarkan rumus 2.19
A min = ijin
t
zF
= 2/270621,993
mmNN
= 3,68 mm2
¼ x π x d2 = 3,68 mm2
d = 2,165 mm d baut M4 = 3,2 mm
Jadi diameter baut M4 aman untuk digunakan.
46
4.2. Pembuatan prototype
Setelah proses perancangan selesai dilaksanakan, dilanjutkan pada proses
pembuatan prototype pahat bor multidiameter. Dalam proses pembuatan ini
dilakukan kegiatan-kegiatan seperti persiapan bahan baku, pembuatan komponen
dan perakitan komponen pahat bor multidiameter. Langkah-langkah proses
pembuatan prototype pahat bor multidiameter dapat dilihat pada Gambar 4.6
berikut :
Gambar 4.6 Diagram Alir Proses Pembuatan Prototype Pahat bor multidiameter
4.2.1. Persiapan bahan baku
Bahan untuk body pahat bor multidiameter dipilih st.60 dengan ukuran
diameter 24mm panjang 100mm, alasannya adalah material ini mudah didapatkan
di pasaran dan masih memenuhi kriteria teknis.
Persiapan bahan baku
Mulai
Selesai
Pembuatan Prototype Pahat Bor Multidiameter
Pemasangan carbide tip dengan metode brazing
Lolos Pengujian Fungsional
Modifikasi Prototype Pahat Bor Multidiameter
Tidak
Ya
47
Pahat Carbide yang di pakai sebagai alat potong adalah ukuran D8 dan D6
untuk kemudian di satukan dengan body pahat bor multidiameter dengan system
Brazing menggunakan las gas.
4.2.2. Pembuatan komponen pahat bor multidiameter
Proses pembuatan komponen untuk pahat bor multidiameter disesuaikan
dengan fungsi dari komponen tersebut. Berdasarkan hal itu, komponen-komponen
yang digunakan dalam proses fabrikasi dibagi menjadi komponen standar
(komponen yang dibeli) dan komponen non-standar (komponen yang dibuat).
Pembuatan kompoen-komponen non standar tersebut melibatkan beberapa proses,
seperti :
- Pemotongan (sawing, drilling, turning, tapping, milling, grinding)
- Perakitan (baut dan pengelasan)
- Finishing (amplas dan kikir)
Komponen standar, yang dibeli antara lain :
Tabel 4.2 Komponen Standart
Nama Ukuran/Jenis Jumlah
Baut Inbus screw M4 x 5 1
Carbide tip D8 1
Carbide tip D6 1
Twist drill 4mm, 6mm 1
48
4.2.3. Perakitan komponen pahat bor multidiameter
Setelah semua bagian dibuat, maka dilakukan proses perakitan (Assembly).
Setelah proses pemotongan dan pembentukan komponen selesai (sawing, drilling,
turning, tapping, milling dan grinding), komponen-komponen tersebut
dikumpulkan untuk dilakukan pengelasan.
4.3. Pengujian pahat bor multidiameter
Setelah proses pembuatan prototype Pahat bor multidiameter selesai
dilakukan, maka selanjutnya dilakukan proses pengujian prototype. Pengujian
yang dilakukan adalah pengujian fungsional. Metode pengujian fungsional untuk
prototype pahat bor multidiameter bisa dilihat pada Gambar 4.7 di bawah ini.
Gambar 4.7 Diagram Alir Proses Pengujian
Persiapan Mesin dan Alat
Mulai
Selesai
Setting Benda uji dan Pahat Bor Multidiameter
Pemakanan Benda Kerja Feeding manual
Putaran spindle 320 RPM
Pengukuran lubang ke-15
Pengukuran lubang ke-30
Pengukuran lubang ke-1
Pengukuran lubang ke-60
Analisa Akhir
49
4.3.1. Pengujian fungsional
Pengujian fungsional maksudnya adalah menguji prototype pahat bor
multidiameter sehingga bisa diketahui apakah semua bagian yang telah dirakit dan
di las mampu digunakan sesuai fungsinya atau tidak. Tujuan pengujian ini selain
untuk mengetahui kerja masing-masing bagian juga untuk mengetahui apakah
Carbide tip sudah mampu memotong benda kerja yang akan diuji atau tidak.
Dikarenakan Carbide tip yang digerinda mempunyai sudut-sudut potong, yang
sangat berpengaruh terhadap hasil pemotongan benda kerja.
4.3.2. Pengujian toleransi ukuran
Dalam pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah pahat bor
multidiameter yang dibuat mampu untuk mencapai toleransi ukuran lubang pada
sambungan mur baut. Tahapan-tahapan dalam melakukan pengujian toleransi
ukuran adalah sebagai berikut :
1. Persiapan mesin dan alat. Mesin yang digunakan untuk pengujian ini
adalah mesin bor magnet Boky type JIC-25S, mesin ini memiliki
kemampuan potong 12.000N, putaran spindel 320rpm dan maksimum
diameter bor yang bisa dipakai 25mm.
Adapun spesifikasi bor magnet tersebut dapat di lihat pada Gambar 4.8
50
Gambar 4.8 Spesifikasi Mesin Bor Magnet
Sedangkan untuk bentuk dari mesin bor magnet dapat dilihat pada
Gambar 4.9 berikut ini :
Gambar 4.9 Mesin Bor Magnet Boky type JIC-25S
2. Setting benda uji dan pahat bor multidiameter. Benda uji yang dipakai
mengunakan material jenis Mild Steel dengan ukuran tebal 10 mm.
Benda uji sebelumnya dibuat marking ukuran dan ditandai dengan
penitik untuk koordinat pengeboran.
51
3. Pemakanan benda kerja (feed rate) dilakukan secara manual dengan
menurunkan spindle mesin bor magnet sampai pahat bor menyentuh
material uji, memotong dan berhasil membuat lubang diameter 24 mm.
4. Pengukuran toleransi menggunakan caliper dial 150 mm dengan
ketelitian 0,02mm .
Proses pengukuran menggunakan caliper dial dapat dilihat pada
Gambar 4.10
Gambar 4.10 Proses pengukuran menggunakan caliper dial
5. Analisa akhir. Berdasarkan data yang didapat dari pengujian, maka
dianalisa apakah pahat bor multidiameter ini mampu membuat lubang
diameter 24 mm dan mencapai toleransi ukuran untuk sambungan mur
baut atau tidak sehingga dapat diambil suatu kesimpulan.
52
BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1. Hasil perhitungan gaya dan kekuatan bahan
Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan di awal, maka didapatkan
hasil besaran-besaran pada proses perancangan pahat bor multidiameter, Nilai
besaran tersebut dapat dilihat pada Tabel 5.1 berikut ini :
Tabel 5.1 Nilai besaran hasil perhitungan pahat bor multidiameter
Keterangan Simbol Pahat Bor Multidiameter Twist Drill HSS
Diameter 14mm
Diameter 24mm
Diameter 4mm
Diameter 14mm
Diameter 24mm
Kecepatan potong (m/min) Vc 14,067 24,115 4.019 14.067 24.115
Gaya potong per satuan luas, ( N/mm2 ) kc 2,800 2,800 624.479 624.256 624.133
Luas chip yang dipotong, ( mm2 ) S 1 1 1.201 4.205 7.21
Cutting force, ( N ) Fc 2,800 2,800 750 2,625 4,500
Unit power or specific power, ( kW ) Pu 0.039 0.039 0.039 0.039 0.039
Faktor koreksi akibat ketebalan chip kh 1.975 1.975 1.975 1.975 1.975
Faktor koreksi akibat sudut potong kr 1.29 1.29 1.21 1.21 1.21
Metal removal rate, ( cm3/min ) Q 14.067 24.115 0.803 9.847 28.938
Power, ( kW ) P 1.397 2.396 0.074 0.917 2.697
Tangential cutting force, ( N ) Ft 655.17 655.95 18.412 65.188 111.839
Power motor ( kW ) Pmotor 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
Putaran ( rpm ) n 320 320 320 320 320
Gaya Resultan ( N ) Fresultan 2,875.629 3,253.020 750.225 2,625.81 4,501.39
Momen bengkok, ( Nmm ) Mb 26,268.870 58,554.446 5,251.58 26,258.10 54,016.68
Momen puntir akibat motor, ( Nmm ) Mt motor 35,812 35,812 35,812 35,812 35,812
Momen puntir, ( Nmm ) Mt spindle 41,692 71,505 15,966.15 30,907.48 45,848.81
Tegangan bengkok ijin, ( N/mm2 ) σbw 300 300 1200 1200 1200
Tegangan bengkok ganti, ( N/mm2 ) σbsch 460 460 1500 1500 1500
Tegangan puntir ulang, ( N/mm2 ) σtsch 230 230 1000 1000 1000
Diameter karena Mb ( mm ) d 14.22 12.496 4 14 24
Faktor batas tegangan dinamik
0.754 0.754 0.693 0.693 0.693
Momen gabungan, ( Nmm ) Mv 91,817.870 74,891.072 10,926.90 32,149.09 60,621.41
Tegangan bengkok ijin, ( N/mm2 ) σbijin 200 200 800 800 800
Diameter karena Mv ( mm ) d 16.62 15.526 4 14 24
0
53
5.2. Hasil Perancangan Prototype
Proses perancangan mengacu pada daftar tuntutan yang dibuat, kriteria
tuntutan dibuat berdasarkan dengan fungsional alat pahat bor multidiameter dan
standar komponen yang ada dipasaran.
Tabel 5.2 Daftar Tuntutan dan Spesifikasi
DAFTAR TUNTUTAN SPESIFIKASI
Kemampuan alat (fungsinya)
Mampu membuat lubang diameter 24mm
menggunakan mesin bor magnet dengan
sekali proses pengeboran.
Kekuatan pemotongan
(depth of cut)
Mampu memotong benda kerja dengan
depth of cut diameter maksimal 5 mm.
Ketelitian ukuran Mampu membuat lubang dengan tingkat
ketelitian ukuran sampai dengan 0,3 mm.
Segi kemudahan dan keamanan
penggunaan
Pahat bor diawali dengan pemotongan
menggunakan twist drill dan dilanjutkan
dengan pemotongan dengan pahat carbide
mata tunggal sehingga awal pemotongan
dapat berjalan lancar.
Kemudahan pemasangan
Pemasangan pada pencakaman mesin bor
magnet menggunakan drill chuck diameter
16mm atau menggunakan slive dengan
pengunci pada slot yang sudah disediakan.
54
Kemudahan perawatan dan
perbaikan
Pahat potong bisa dilakukan pengasahan
jika ketajamannya berkurang dan
dilakukan penggantian tip pahat carbide
jika sudah tidak bisa lagi dilakukan
pengasahan.
Tahap penyelesaian dari proses perancangan dituangkan ke dalam gambar
detail yang dapat dilihat pada Lampiran 2. Gambar-gambar detail Pahat Bor
Multidiameter, terdiri dari :
1. Gambar Pahat bor untuk Proses Bubut ( no. gambar : PB-01 )
2. Gambar Pahat bor untuk Proses Milling ( no. gambar : PB-02 )
Berdasarkan dari data tuntutan dan fungsi dari masing-masing komponen maka
diperoleh draft rancangan seperti Gambar 5.1
Gambar 5.1 Draft design
55
5.3. Hasil pembuatan prototype pahat bor multidiameter
Pembuatan prototype pahat bor dilakukan di bengkel Sinar Logam
Denpasar dengan menggunakan mesin-mesin konvensional . Mesin-mesin
tersebut antara lain : Mesin gergaji, Mesin bubut, Mesin milling, Mesin Gerinda.
Hasil pembuatan komponen pahat bor dapat dilihat pada Tabel 5.3 dibawah ini
Tabel 5.3
Proses Pembuatan Komponen Pahat bor multidiameter
No. Material Benda jadi Proses
1.
Body Pahat Bor
- Potong material 85 mm
- Bubut diameter 16 mm.
- Bubut dimeter 18 mm.
- Bubut diameter 13mm.
- Buat chamfer sudut 1x45.
- Buat dudukan tip carbide pada
diameter 18mm dengan
kemiringan 15 sedalam 4mm
di mesin milling.
- Buat dudukan tip carbide pada
diameter 13mm dengan
kemiringan 15 sedalam 4mm
di mesin milling.
- Bor lubang untuk M4, Tap M4.
56
2.
Tip Carbide
- Asah tip Carbide dengan sudut
bebas 12 pada sisi muka.
- Asahtip Carbide dengan sudut
bebas 12 pada sisi samping.
3.
Twist Drill
- Buat takikan alur untuk
dudukan baut pengunci M4.
Pada pembuatan komponen yang paling lama prosesnya adalah pembuatan
Body pahat bor karena komponen ini mengalami beberapa proses pada mesin
yang berbeda, dan yang paling sulit adalah pembuatan alur dudukan tip carbide
pada mesin milling konvensional. Pada pembuatan alur dudukan tip carbide ini
harus memperhatikan sudut kemiringannya dengan teliti karena merupakan
fungsional utama dalam membentuk sudut garuk dalam pembuatan pahat bor.
Pengasahan tip carbide juga harus diperhatikan dengan baik, meskipun sudut-
sudut potongnya memiliki toleransi yang besar tetapi sangat menentukan pada
hasil pemotongan benda kerja.
57
Hasil komponen yang telah selesai dibuat untuk selanjutnya akan dirakit
dan di lakukan proses pengelasan (brazing) . Komponen pahat bor multidiameter
sebelum dilakukan perakitan dapat dilihat pada Gambar 5.2 di bawah ini
Gambar 5.2 Komponen Pahat Bor Multidiameter
Hasil dari komponen yang telah dirakit sehingga menghasilkan prototype Pahat
bor multidiameter yang memiliki spesifikasi ukuran diameter 18 mm dan panjang
85 mm. bentuknya dapat dilihat pada Gambar 5.3 di bawah ini
Gambar 5.3 Prototype Pahat Bor Multidiameter.
58
5.4. Hasil pengujian fungsional prototype
Pengujian fungsional dilakukan dengan menggunakan alat Pahat bor
tersebut untuk pemakanan benda kerja dengan depth of cut 0,2 mm pada material
uji mild steel tebal 10 mm. Bentuk material untuk bahan uji bisa di lihat pada
Gambar 5.4
Gambar 5.4 Material Besi WF-25
Proses pengujian fungsional dapat dilihat pada Gambar 5.5
Gambar 5.5 Proses pengujian fungsional pada Mesin Bor Magnet
59
5.5. Hasil pengujian toleransi ukuran
Benda kerja hasil pengujian toleransi ukuran menggunakan material besi
WF-25 dengan ketebalan 10 mm. Bentuk benda kerja setelah dilakukan proses
pengujian seperti pada Gambar 5.6 di bawah ini
Gambar 5.6 Material Besi WF-25 hasil pengujian
Hasil pengujian toleransi untuk diameter 24mm dapat dilihat pada Gambar 5.7 di
bawah ini :
Gambar 5.7 Hasil selisih ukuran 24mm benda uji terhadap toleransi
60
Hasil pengujian toleransi untuk diameter 22mm dapat dilihat pada Gambar 5.8 di
bawah ini :
Gambar 5.8 Hasil selisih ukuran 22mm benda uji terhadap toleransi
Pemakanan pada proses pengujian toleransi secara umum telah mencapai
target batas toleransi standar yang ditentukan yaitu ± 0,3 mm, tetapi dalam batas
toleransi tersebut terdapat variasi hasil dari pemakanan yaitu angka selisih
maksimal + 0,10 mm dan angka selisih minimal – 0,10 mm untuk diameter lubang
24mm dan selisih maksimal + 0,18 mm dan angka selisih minimal + 0,04 mm
untuk diameter lubang 22mm . Ini berarti bahwa setiap proses pemakanan terdapat
bervariasi lubang diameter 24mm dan 22mm yang dihasilkan, hal ini dikarenakan
adanya getaran mesin bor magnet , tetapi dapat diambil kesimpulan pahat bor
mampu mencapai target toleransi yang besarnya ± 0,3 mm.
Hasil pengujian pada benda kerja pada umumnya dapat dilakukan dengan
baik, pahat bor dengan tool tip Carbide dapat memotong benda kerja dengan baik.
Dari hasil pengukuran yang dilakukan menunjukkan bahwa toleransi ± 0,3 mm
61
dapat tercapai, Sebenarnya hasil yang didapatkan dari pengujian ini cukup wajar
dan tidak terlalu buruk. Hasil yang masih jauh dari kesempurnaan ini bisa
disebabkan oleh :
1. Pada Slider mesin bor magnet terdapat kokocakan sehingga
menyebabkan getaran pada mesin.
2. Pada dudukan Drill Chuck terdapat kekocakan yang disebabkan
ausnya ball bearing, sehingga pada saat pahat bor berputar tidak dapat
sempurna.
3. Pada saat pengukuran, benda uji belum bersih benar sehingga masih
terdapat tatal (chip) yang menempel pada bidang ukur.
5.6. Kelemahan dan kelebihan pahat bor multidiameter
Berdasarkan hasil perancangan, pembuatan prototype serta pengujian
pahat bor multidiameter, dapat di ketahui kelemahan dan kelebihan pahat bor
multidiameter ini.
Kelebihan pahat bor multidiameter :
1. Cutting tools carbide pada pahat bor multidiameter dapat dilakukan
pengasahan jika sudah tumpul.
2. Body atau Shank dari pahat bor multidiameter dapat dipakai secara
berulang-ulang karena tidak mengalami kerusakan jika dipakai secara
terus-menerus.
62
3. Cutting tools carbide dapat diganti dengan yang baru, jika sudah tidak
dapat menghasilkan ukuran diameter sesuai tuntutan diameter lubang yang
diinginkan, cara mengganti cutting tools carbide tersebut adalah dengan
melepas brazing menggunakan gas welding.
4. Twistdrill untuk awalan pembuatan lubang dapat dilakukan pengasahan
jika sudah tumpul dan dapat dengan mudah diganti dengan yang baru
seandainya sisi potong spiral sudah mengalami keausan.
5. Biaya penggantian cutting tools carbide dan twistdrill relative murah dan
mudah karena menggunakan komponen standart yang ada di pasaran.
6. Waktu pemotongan dapat lebih cepat karena tidak adanya lagi proses
penggantian tools pada pembuatan lubang diameter 24mm.
Kelemahan pahat bor multidiameter :
1. Power mesin yang di butuhkan untuk melakukan proses pemotongan lebih
besar karena menggunakan mata potong tunggal, jika dibandingan dengan
pemotongan menggunakan twistdrill secara bertahap untuk menuju
diameter 24mm.
2. Pengaturan panjang twistdrill pada ujung pahat bor multidiameter harus
dilakukan setting awal untuk memberikan ruang yang cukup untuk
keluarnya chip hasil pemotongan agar pahat bor tidak terjepit, jarak
panjang keluarnya twistdrill adalah antara 12mm sampai 15mm.
3. Proses pemotongan harus menggunakan mesin bor magnet dengan kualitas
slider yang baik, karena akan meminimalkan getaran yang terjadi. Getaran
63
ini disebabkan pula karena mata potong pahat yang mulai aus dan tumpul
sehingga berpengaruh besar terhadap hasil lubang yang dihasilkan.
4. Pahat bor multidiameter ini terbatas digunakan untuk ketebalan material
baja kontruksi 10mm.
64
BAB VI SIMPULAN DAN SARAN
6.1. Simpulan
Dari kegiatan perancangan, pembuatan dan pengujian ini dapat diambil
beberapa simpulan, antara lain:
Prototype Pahat bor multidiameter yang di rancang mampu membuat
lubang diameter 22mm dan 24mm di material baja konstruksi (Mild Steel).
Rancangan body pahat bor multidiameter didapatkan ukuran diameter
13mm dan 18mm.
Pengujian pahat bor multidiameter mampu menghasilkan lubang sesuai
dengan toleransi sambungan mur baut ±0.3mm, yaitu hasil penyimpangan
lubang sebesar + 0.04mm dan + 0.18mm.
6.2. Saran
Dalam perancangan, pembuatan dan pengujian pahat bor multidiameter
yang telah dilakukan masih terdapat kekurangan yang menarik untuk
dikembangkan. Adapun saran-saran yang dapat dilakukan dalam tindak lanjut
perancangan pahat bor ini adalah :
Hasil rancangan pahat bor multidiameter mudah untuk dimodifikasi dan
diperbaiki. Untuk body pahat bor bisa dimodifikasi dengan material
dengan kualitas yang lebih baik seperti VCL atau Spesial-K.
Jumlah mata potong yaitu tip carbide dapat di tambah menjadi 2 buah
atau lebih untuk mendapatkan hasil pemotongan yang lebih berkualitas.
65
DAFTAR PUSTAKA
ATMI., 1995, Tabel Elemen Mesin, Akademi Teknik Mesin Industri, Surakarta J.Pradeep Kumar dan P.Packiaraj, 2012 “ Effect of Drilling Parameters on Surface Roughness, Tool Wear, Material Removal Rate and Hole Diameter Error in Drilling of Ohns ” International Journal of Advanced Engineering Research and Studies, hal. 150-154 K. Ramesh , 2012 “ Investigation of Modal Analysis in The Stability of Boring Tool using Double Impact Dampers Model Development ” European Journal of Scientific Research ISSN 1450-216X Vol.80 No.2 , hal. 182-190 Lingaiah. K, 2001, Elements of Machine Tool Design, Chapter 25, New York. Niemann, G., 1999, Elemen Mesin-Desain dan Kalkulasi dari Sambungan, Bantalan dan Poros, Jilid 1, Edisi Kedua, Erlangga, Jakarta. Ostwalt. F Phillip, Monoz Jairo, 1997, Manufacturing Processes and System, Turning, Drilling, Boring and Milling Machine Tools (Chapter 9). Rao, P. N, 2000, Manufacturing Technology, Metal Cutting and Machine Tools, McGraw-Hill Book Company, New Delhi Rochim, Taufiq., 2001, Spesifikasi, Metrologi, dan Kontrol Kualitas Geometrik, ITB, Bandung. Roloff, Hermann dan matek, Wilhelm, 1978, Maschinenelemente Normung, Berechnung und Gestaltung, Vieweg Verlag, Braunschweig, Jerman Barat. Sudibyo, B., 1987, Kekuatan dan Tegangan Ijin, Akademi Teknik Mesin Industri, Surakarta. Suroto, A., 1989, Strenght Of Materials, Akademi Teknik Mesin Industri, Surakarta. Takeshi Sato. G dan Sugiarto Hartono. N, 1981, Menggambar Mesin Menurut Standar ISO , PT. Pradnya Paramita, Jakarta. Wei Zhang dan Fengbao He, 2003 “ Gundrill life improvement for deep-hole drilling on manganese steel ” International Journal of Machine Tools and Manufacture 44, hal. 327–331
66
William S. Gatley., Harold A. Evensen,1980, Machine Design Data Book, McGraw-Hill Book Company, New York Wiryosumarto, H. Okumura T. 2000. Teknologi Pengelasan Logam. PT. Pradnya Paramita. Jakarta. Y.S. Liao dan H.M. Lin , 2007 “ Mechanism of Minimum Quantity Lubrication in High-Speed Milling of Hardened Steel ” International Journal of Machine Tools & Manufacture 47, hal. 1660–1666
67
LAMPIRAN
68
Lampiran 1 : Daftar peralatan yang digunakan dalam pengujian. No Nama Alat Spesifikasi 1. Mesin Bor Magnet Merek Boky JIC-25S 2. Lembar pengujian Diameter 24mm dan 22mm 3. Kunci drill chuck Standart 4. Alat tulis Ballpoin, pensil, penghapus 5. Kuas 2 inch 6. Camera digital 5 megapixel 7. Komputer Dual core 8. Caliper , jangka sorong Krisbow dial 150 mm 9. Drill Diameter 6mm 10. Hammer 300 gr 11. Pengores Diameter 3 mm 12. Center punch Diameter 10 mm 13. Printer Fuji Xerox P250b 14. Pelindung mata Kaca mata bening
69
Lampiran 2 : Gambar kerja dan gambar detail Pahat bor multidiameter.
1. Gambar Pahat bor untuk Proses Bubut ( no. gambar : PB-01 )
2. Gambar Pahat bor untuk Proses Milling ( no. gambar : PB-02 )
70
Lampiran 2a Gambar Kerja Pekerjaan Bubut
Shank Body 1 St.60 1” x 85mm Besi AS Jumlah Nama Bagian No.Bag Bahan Ukuran Keterangan Perubahan Pengganti dari :
Diganti dengan :
PAHAT BOR MULTIDIAMETER Skala : 1:1
Digambar 18.10.12 Diperiksa Waktu Dilihat
UNIVERSITAS UDAYANA GB.PB-01 Proses Bubut
71
Lampiran 2b Gambar Kerja Pekerjaan Milling
Shank Body 1 St.60 1” x 85mm Besi AS Jumlah Nama Bagian No.Bag Bahan Ukuran Keterangan Perubahan Pengganti dari :
Diganti dengan :
PAHAT BOR MULTIDIAMETER Skala : 1:1
Digambar 18.10.12 Diperiksa Waktu Dilihat
UNIVERSITAS UDAYANA GB.PB-02 Proses Milling
72
Lampiran 3 :
Tabel 1. Cutting speed untuk material (Wilhelm,1978)
73
Lampiran 4 :
Tabel 2. Unit power (Wilhelm,1978)
74
Lampiran 5 :
Tabel 3. Faktor koreksi (Wilhelm,1978)
75
Lampiran 6 :
Tabel 4. Sudut potong material HSS (Wilhelm,1978)
76
Lampiran 7 :
Tabel 5. Gaya potong spesifik (Wilhelm,1978)
77
Lampiran 8 : Form pengambilan data pengujian.
Pengambilan data untuk lubang diameter 24mm
No D (mm) No D (mm) No D (mm) No D (mm) 1 16 31 46 2 17 32 47 3 18 33 48 4 19 34 49 5 20 35 50 6 21 36 51 7 22 37 52 8 23 38 53 9 24 39 54
10 25 40 55 11 26 41 56 12 27 42 57 13 28 43 58 14 29 44 59 15 30 45 60
Pengambilan data untuk lubang diameter 22mm No D (mm) No D (mm) No D (mm) No D (mm) 1 16 31 46 2 17 32 47 3 18 33 48 4 19 34 49 5 20 35 50 6 21 36 51 7 22 37 52 8 23 38 53 9 24 39 54
10 25 40 55 11 26 41 56 12 27 42 57 13 28 43 58 14 29 44 59 15 30 45 60
78
Lampiran 9 : Data Time Study
Time Study
Proses Pengeboran 3 Tahap
BK Lubang ke- Waktu ( detik )
φ 4mm Ganti Bor φ 10mm Ganti Bor φ 22mm Total
1
1 72 27 46 16 56 217 2 67 27 40 16 61 211 3 71 27 43 16 58 215 4 64 27 42 16 62 211 5 75 27 39 16 64 221 6 69 27 41 16 59 212
2
1 63 25 43 18 61 210 2 73 25 45 18 57 218 3 65 25 42 18 58 208 4 78 25 44 18 59 224 5 62 25 41 18 56 202 6 77 25 43 18 61 224
3
1 66 28 45 19 57 215 2 74 28 41 19 59 221 3 72 28 45 19 62 226 4 62 28 42 19 59 210 5 67 28 44 19 60 218 6 68 28 41 19 58 214
Waktu rata-rata : 215.3889 detik
Proses Pengeboran 1 Tahap ( Bor Multidiameter )
BK Lubang ke- Waktu ( detik )
1
1 166 2 165 3 164 4 168 5 169 6 164
Waktu rata-rata : 166 detik
79
Lampiran 10 :
Tabel 6 Standart material
80
Riwayat Hidup Penulis
Nama : Yustinus Hendro Murdiyanto, ST.
Tempat / Tanggal Lahir : Semarang, 11 Pebruari 1981
Agama : Katolik
Pekerjaan : Karyawan Swasta
Alamat Rumah : Perum Gedong Becik Mandung IV No 74
Sembung Gede, Kerambitan, Tabanan Bali 80115
Telepon : 0361-3301132 / 08179779740
E-mail : [email protected]
Riwayat Pendidikan :
Penulis adalah anak ke-2 dari empat bersaudara yang di besarkan dari dunia
industri dan bisnis perdagangan. Ayahanda FX. Muhadi berprofesi sebagai
Engineer di perusahaan manufaktur dan ibunda CH. Muji Suwarti berprofesi
sebagai Wiraswata di bidang bisnis perdagangan. Penulis dibesarkan dari keluarga
sederhana, tinggal di daerah perkotaan yang di kelilingi oleh suasana kampus
Universitas Diponegoro Semarang. Penulis memiliki keinginan yang kuat sejak
duduk di sekolah menengah atas di SMA Don Bosco Semarang untuk bisa
melanjutkan studi di bidang teknik, mulai dari jenjang Diploma 3 , Strata satu dan
di Program Pasca Sarjana Magister Teknik Mesin Universitas Udayana . Dana
penelitian yang penulis pakai adalah murni berasal dari biaya pribadi yang
akhirnya menghantarkan Penulis mendapatkan gelar Master Teknik dengan Indek
Prestasi Komulatif (IPK) 4,00 pada tahun 2014 ini.
81
Pendidikan Tempat Dari Sampai Ijasah Spesialisasi
SD
SMP
SMA
Diploma 3
Diploma 3
Sarjana
Semarang
Semarang
Semarang
Semarang
Surakarta
Yogyakarta
1987
1993
1996
1999
2000
2004
1993
1996
1999
2000
2003
2006
STTB
STTB
STTB
-
Diploma (Amd)
Sarjana (ST)
-
-
IPA
Teknik Listrik
Teknik Mesin
Teknik Industri
Riwayat Penelitian
1. Pembuatan Fixture and Attachment untuk Las Potong (Dana Proyek
Mahasiswa, Ketua, 2005).
2. Pembuatan Fixture untuk asah sisi muka cutter pada mesin bubut (Dana
Proyek Mahasiswa, Ketua, 2006).
3. Perancangan dan Pembuatan Adjustable Jig Bor untuk mesin milling
konvensional (Dana Pribadi, Ketua, 2006).
4. Perancangan Pahat Bor Multidiameter (Dana Pribadi, Ketua, 2014).
Publikasi Ilmiah
1. KNEP III (Konferensi Nasional Engineering Perhotelan) Tahun 2012.
2. Jurnal Logic POLTEK P3M Politeknik Negeri Bali (Pusat Penelitian dan
Pengabdian Masyarakat).