DASAR DASAR PROSES PERMESINAN

Transkripsi

1 DASAR DASAR PROSES PERMESINAN

2

3 Proses Permesinan Proses permesinan (Machining process) merupakan proses pembentukan suatu produk dengan pemotongan dan menggunakan mesin perkakas. Umumnya, benda kerja yang di gunakan berasal dari proses sebelumnya, seperti proses penuangan (Casting) dan proses pembentukan (Metal Forging). Proses permesinan ini berdasarkan bentuk alat potong dapat di bagi menjadi 2 tipe, yaitu : 1. Bermata potong tunggal (single point cutting tools) 2. Bermata potong jamak (multiple points cuttings tools) Secara umum, gerakan pahat pada proses permesinan terdapat 2 tipe yaitu : gerak makan (feeding movement) dan gerak potong (cutting movements). Sehingga berdasarkan proses gerak potong dan gerak makannya, proses permesinan dapat di bagi menjadi beberapa tipe, antara lain : 1. Proses Bubut (Turning) 2. Proses (Knurling) 3. Prose Freis (Milling) 4. Proses Gurdi (Drilling) 5. Proses Bor (Boring) 6. Proses Sekrap (Planning, Shaping) 7. Proses pembuatan kantung (Slotting) 8. Proses Gergaji atau parut (Sawing, Broaching) 9. Proses (Hobbing) 10. Proses Gerinda (Grinding) Proses permesinan akan terus berkembang sejalan dengan perkembangan teknologi di bidang manufaktur karena benda benda (produk) yang dihasilkan juga beragam.(continued) Dasar Dasar Proses Permesinan Proses permesinan atau machining (Diktat Lab Sistem Manufaktur, 2005) adalah terminologi umum yang digunakan untuk mendeskripsikan sebuah proses penghilangan material. Proses permesinan dibagi menjadi dua yakni : 1. Traditional Machining : turning, milling, drilling, grinding, dll. 2. Non-traditional machining: chemical machining, ECM, EDM, EBM, LBM, machining dari material non-metallic. Proses machining merupakan proses yang banyak digunakan untuk proses pembentukan produk, hal ini dikarenakan proses permesinan memiliki keunggulan-keunggulan dibanding proses pembentukan lainnya (casting, powder metallurgy,bulk deformation) yaitu: 1. Keragaman material kerja yang dapat diproses * Hampir semua logam dapat dipotong * Plastik dan plastik komposit juga dapat dipotong * Ceramic sulit untuk dipotong (keras & getas) 1. Keragaman geometri potong * Fitur standar: lubang, slot, step dll * Fitur non-standar: tap hole, T slot 1. Keakuratan dimensi 1. Toleransi hingga ± 0.025mm 2. Permukaan potong yang baik 1. Kekasaran permukaan hingga 0.4 mm Jenis- Jenis Proses Permesinan beserta prinsip kerjanya Proses permesinan (Diktat Lab Sistem Manufaktur, 2005) merupakan proses manufaktur dimana objek dibentuk dengan cara membuang atau meghilangkan sebagian material dari benda kerjanya. Tujuan digunakan proses permesinan ialah untuk mendapatkan akurasi dibandingkan proses-proses yang lain seperti proses pengecoran, pembentukan dan juga untuk memberikan bentuk bagian dalam dari suatu objek tertentu. Adapun jenis-jenis proses permesinan yang banyak dilakukan adalah: Proses bubut (turning), proses menyekrap (shaping dan planing), proses pembuatan lubang (drilling), proses mengefreis (milling), proses menggerinda (grinding), proses menggergaji (sawing), dan proses memperbesar lubang (boring) 1. Proses Bubut (Turning) Proses bubut (turning) merupakan proses produksi yang melibatkan bermacam-macam mesin yang pada prinsipnya adalah pengurangan diameter dari benda kerja. Proses-proses pengerjaan pada mesin bubut secara umum dikelompokkan menjadi dua yaitu: proses pemotongan kasar dan pemotongan halus atau semi halus. Jenis mesin ini bermacammacam dan merupakan mesin perkakas yang paling banyak digunakan di dunia serta paling banyak menghasilkan berbagai bentuk komponen-komponen sesuai peralatan. Pada mesin ini, gerakan potong dilakukan oleh benda kerja dimana benda ini dijepit dan diputar oleh spindel sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat dengan gerakan lurus. Pahat hanya bergerak pada sumbu XY. 2. Proses Menyekrap ( Shaping dan Planning) Pada proses permesinan ini hanya dapat memotong menurut garis lurus dengan jenis/tipe pemotongan yang sama dan selalu memotong hanya dalam satu arah, sehingga langkah balik merupakan langkah terbuang (waktu terbuang). Proses menyekrap menggunakan tool yang lebih keras dari benda kerja. a. Shaper Shaper adalah mesin yang digunakan untuk memproduksi benda yang memilki dimensi relatif lebih kecil jika dibandingkan dengan planer. Gerak potang pada mesin shaper dilakukan oleh pahat yang

4 melekat pada ram, sedangkan gerak makan dilakukan oleh benda kerja (meja). b. Planer Planer adalah mesin yang digunakan untuk memproduksi benda yang besar dan berat. Gerak potong dilakukan oleh benda kerja, sedangkan gerak makan dilakukan oleh pahat. 3. Mesin Gurdi (Drilling Machine) Pada mesin Gurdi pahat potong yang digunakan berupa twist drill yang terdiri dari dua atau lebih pahat potong tunggal, sehingga dikelompokkan sebagai pahat bermata potong banyak. Gerakan memotong dan memahat dilakukan oleh pahat. 4. Mesin Freis (Milling Machine) Pada proses Freis, prinsip dasar yang digunakan adalah terlepasnya logam (geram) oleh gerakan pahat yang berputar. Mesin ini dapat melakukan pekerjaan seperti memotong, membuat roda gigi, menghaluskan permukaan, dan lain-lain. Prinsip kerja dari proses milling adalah pemotongan benda kerja dengan menggunakan pahat bermata majemuk yang dapat menghasilkan sejumlah geram. Benda kerja diletakkan di meja kerja kemudian, dipasang pahat potong dan disetel kedalaman potongnya. Setelah itu, benda kerja didekatkan ke pahat potong dengan pompa berulir, untuk melakukan gerak memakan sampai dihasilkan benda kerja yang diinginkan. 5. Mesin Gerinda (Grinding Machine) Prinsip kerja dari menggerinda adalah menggosok, menghaluskan dengan gesekan atau mengasah, biasanya proses grinding digunakan untuk proses finishing pada proses pengecoran. Mesin gerinda dibedakan menjadi beberapa macam antara lain: a. Face Grinding jenis serut (reciprocating table), biasanya digunakan untuk design sindle vertikal, untuk roda gigi, dan untuk pengerjaan permukaan datar. b. Face Grinding jenis meja kerja putar (rotating table) yang digunakn untuk pengerjaan luar seperti memperbaiki cxetkan dan permukaan panjang. c. Gerinda silindris ( Cylindrical Grinding ) gerinda ini digunakan untuk mengerinda permukaan silindris, meskipun demikian pekerjaan tirus yang sederhana dapat juga dikerjakan. Gerakan silindris dapat dikelompokkan menurut metode penyangga meja kerja, yaitu gerinda dengan pusat dan gerinda tanpa pusat. 6. Gergaji (Sawing) Mesin gergaji adalah suatu mesin yang sangat sederhana dan banyak digunakan untuk memotong logam atau non logam. 7. Mesin pembesar lubang (Broaching) Proses Broaching pada dasarnya hampir sama dengan proses gergaji, hanya berbeda pada bentuk pahat potongnya. Jika pada mesin gergaji pemakan atau pemotong benda kerja oleh satu sisi pahat, tetapi pada mesin broaching pada keseluruhan dari sisi pahat potong. Prinsip Kerja Mesin Milling dan Turning Menurut (kalpakjan,2005) proses permesinan yang akan digunakan dalam modul II kali ini, lebih banyak mengenai mesin miling dan mesin turning. Berikut ini merupakan prinsip kerja dari kedua mesin tersebut * Prinsip Kerja Mesin Milling Tenaga untuk pemotongan berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin milling. Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan putaran atau gerakan pemotongan.gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan benda kerja. * Prinsip Kerja Mesin Turning Menurut (kalpakjan,2005) mesin ini mempunyai gerak utama berputar dan berfungsi sebagai pengubah bentuk dan ukuran benda kerja dengan cara menyayat benda tersebut dengan suatu penyayat. Posisi benda kerja berputar sesuai dengan sumbu mesin dan pahat diam, bergerak ke kanan, ke kiri searah dengan sumbu mesin menyayat benda kerja. Mesin bubut mendapatkan dayanya pada kepala tetap melalui sabuk V banyak dari motor yang dipasang dibawah dari pengendali pada ssisi kepala tetap salah satu dari 27 kecepatan, yang diatur dalam kemajuan geometris yang logis, dapat diperoleh. Dilengkapi dengan pencekam dan rem listrik untuk start, menghentikan atau menyentakkan benda kerja. Ekor tetap dari pembubut dapat disetel sepanjang bangku untuk menampung panjang stok yang berbeda. Dilengkapi dengan pusat yang dikeraskan, yang dapat digerakkan masuk dan keluar oleh penyetel roda dan dengan ulir pengencang di dasarnya yang digunakan untuk menyetel penyebarisan pusatnya dan pembubutan tirus. Sekrup pengarah terletak agak dibawah dan sejajar

5 terhadap jalur bangku, memanjang dari kepala tetap sedemikian rupa sehingga dapat diputar balik dan dihubungkan atau dilepas dari kereta luncur selama operasi pemotongan. Ulir pengarah hanya untuk pemotongan ulir saja dan harus dipisahkan kalau tidak dipakai untuk mempertahankan ketepatannya. Tepat dibawah ulir pengarah terdapat batang hantaran. Rakitan kereta luncur mencakup peletakan majemuk, sadel, pahat dan apron. Karena mendukung dan memandu pahat potong maka harus kaku dan dikonstruksi dengan ketepatan tinggi. Tersedia dua hantaran tangan untuk memandu pada gerakan arah menyilang. Engkol tangan yang atas mengendalikan peletakan majemuk, dank arena peletakannya dilengkapi denga busur derajat penyetel putaran, maka dapat ditempatkan dalam berbagai kedudukan sudut untuk membuat tirus pendek. Roda tangan kedua digunakan untuk menggerakkan kereta luncur disepanjang landasan, biasanya untuk menarik kembali keduduka semula setelah ulir pengarah membawa sepanjang pemotongan. Bagian dari kereta luncur yang menjulur di depan dari pembubut disebut apron. Pada permukaan apron dipasangkan berbagai roda dan tuas kendali. Jenis Jenis Mesin Milling dan Turning Mesin miling dan turning, dapat terbagi menjadi beberapa jenis atau macam proses. Jenisjenis dari proses milling dan turning antaralain dapat dijelaskan sebagai berikut. * Jenis-jenis Mesin Miling Ada 4 tipe dari mesin milling secara umum, yaitu : 1. Knee and column Terdiri atas 2 bagian yaitu vertical spindle dimana benda kerja berputar pada meja horizontal dan horisontal spindel yang kedudukan spindelnya terpasang mendatar pada kepala mesin. Spindle Head adalah bagian dari mesin miling yang berfungsi sebagai tempat untuk memasang tool holder (arbor) dan memutar cutter untuk menyayat benda kerja. 2. Bed type Digunakan untuk mengisi kebutuhan pengerjaan benda kerja yang berat dan besar (± kg). Bed type memiliki ciri-ciri antaralain tanpa sandle sehingga gerak meja hanya horizontal, spindle carrier dapat digerakkan naik turun, cutter dapat dilepas dan dipasang dengan menyetel spacer. 3. Planer type Memiliki prinsip kerja yaitu pahat potongan tidak diam, berputar dan bermata potong banyak Digunakan untuk mengerjakan benda kerja yang besar dan berat. 4. Special type Special type sendiri terbagi atas 2 macam yaitu climb milling atau down milling dengan prinsip kerja yaitu pada permukaan datar, pahat potong bergerak ke bawah menembus material benda kerja, sehingga dimulai dengan pemotongan yang besar dan diakhiri pada ketebalan geram nol. Sedangkan pada suatu pahat vertikal gaya putaran pahat seakan-akan mendorong benda kerja ke arah gerak meja. * Jenis-jenis Mesin Turning Secara garis besarnya, maka mesin turning dapat diklasifikasikan menjadi 5 macam, yaitu : Engine Lathe, Relieving Lathe, Facing Lathe (Vertikal Boring dan Turning Machines), Turret Lathe, Automatic Lathe. Masing-masing jenis mesin tersebut mempunyai guna dan tujuan tertentu, misalnya untuk engine lathe, ditujukan untuk mengerjakan pekerjaan yang bersifat produksi kecil (job order), sedangkan untuk produksi yang tinggi memakai automatic lathe. Engine lathe merupakan turning konvensional sedangkan automatic lathe sudah terotomasi. ( PROSES PERMESINAN Logam merupakan bahan baku yang digunakan secara luas untuk membuat mesinmesin hingga kebutuhan rumah tangga sehingga perkembangan dalam pengolahannya terjadi secara kontiniu. perkembangan industri pengolahan logam menjadi perhatian yang perlu disikapi secara positif dalam kegiatan akademis. Sehingga setiap ahli Teknik Industri perlu membekali diri dengan pengetahuan pada proses pembentukan logam, pengoperasian mesin dan perangkat lunak sehigga para praktikan memiliki pengetahuan dengan dasardasar manufaktur logam. PROSES BUBUT (Turning) Proses bubut adalah proses pemesinan untuk menghasilkan bagianbagian mesin berbentuk silindris yang dikerjakan dengan menggunakan Mesin Bubut. Prinsip dasarnya dapat didefinisikan sebagai proses pemesinan permukaan luar benda silindris atau bubut rata : 1. Dengan benda kerja yang berputar 2. Dengan satu pahat bermata potong tunggal (with a single-

6 point cutting tool) 3. Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja pada jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan luar benda kerja. Proses bubut permukaan adalah proses bubut yang identik dengan proses bubut rata, tetapi arah gerakan pemakanan tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. Proses bubut tirus (taper turning) sebenarnya identik dengan proses bubut rata di atas, hanya jalannya pahat membentuk sudut tertentu terhadap sumbu benda kerja. Demikian juga proses bubut kontur, dilakukan dengan cara memvariasi kedalaman potong, sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan. Walaupun proses bubut secara khusus menggunakan pahat bermata potong tunggal, tetapi proses bubut bermata potong jamak tetap termasuk proses bubut juga, karena pada dasarnya setiap pahat bekerja sendiri-sendiri. Selain itu proses pengaturan (setting) pahatnya tetap dilakukan satu persatu. Gambar skematis Mesin Bubut dan bagianbagiannya dijelaskan pada gambar berikut: PARAMETER PADA MESIN BUBUT Tiga parameter utama pada setiap proses bubut adalah kecepatan putar spindel (speed), gerak makan (feed) dan kedalaman potong (depth of cut). Faktor yang lain seperti bahan benda kerja dan jenis pahat sebenarnya juga memiliki pengaruh yang cukup besar, tetapi tiga parameter di atas adalah bagian yang bisa diatur oleh operator langsung pada Mesin Bubut. Kecepatan putar, n (speed), selalu dihubungkan dengan sumbu utama (spindel) dan benda kerja. Kecepatan putar dinotasikan sebagai putaran per menit (rotations per minute, rpm). Akan tetapi yang diutamakan dalam proses bubut adalah kecepatan potong (cutting speed atau v) atau kecepatan benda kerja dilalui oleh pahat/keliling benda kerja. Secara sederhana kecepatan potong dapat digambarkan sebagai keliling benda kerja dikalikan dengan kecepatan putar atau : Di mana : v = kecepatan potong (m/menit) d = diameter benda kerja (mm) n = putaran benda kerja (putaran/menit) Dengan demikian kecepatan potong ditentukan oleh diameter benda kerja. Selain kecepatan potong ditentukan oleh diameter benda kerja faktor bahan benda kerja dan bahan pahat sangat menentukan harga kecepatan potong. Pada dasarnya pada waktu proses bubut kecepatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja dan pahat. Harga kecepatan potong sudah tertentu, misalnya untuk benda kerja Mild Steel dengan pahat dari HSS, kecepatan potongnya antara 20 sampai 30 m/menit. Gerak makan, f (feed), adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali (Gambar 6.4.), sehingga satuan f adalah mm/putaran. Gerak makan ditentukan berdasarkan kekuatan mesin, material benda kerja, material pahat, bentuk pahat, dan terutama kehalusan permukaan yang diinginkan. Gerak makan biasanya ditentukan dalam hubungannya dengan kedalaman potong a. Gerak makan tersebut berharga sekitar 1/3 sampai 1/20 a, atau sesuai dengan kehalusan permukaan yang dikehendaki. Gambar Gerak makan (f) dan kedalaman potong (a). Kedalaman potong a (depth of cut), adalah tebal bagian benda kerja yang dibuang dari benda kerja, atau jarak antara permukaan yang dipotong terhadap permukaan yang belum terpotong. Ketika pahat memotong sedalam a, maka diameter benda kerja akan Panjang permukaan benda kerja yang dilalui pahat setiap putaran. berkurang 2a, karena bagian permukaan benda kerja yang dipotong ada di dua sisi, akibat dari benda kerja yang berputar. PROSES FRAIS Proses pemesinan frais (milling) adalah proses penyayatan benda kerja menggunakan alat potong dengan mata potong jamak yang berputar. Proses penyayatan dengan gigi potong yang banyak yang mengitari pisau ini bisa menghasilkan proses pemesinan lebih cepat. Permukaan yang disayat bisa berbentuk datar, menyudut, atau melengkung. Permukaan benda kerja bisa juga berbentuk kombinasi dari beberapa bentuk. Mesin yang digunakan untuk memegang benda kerja, memutar pisau, dan penyayatannya disebut Mesin Frais (Milling Machine). Proses frais dapat diklasifikasikan dalam tiga jenis. Klasifikasi ini berdasarkan jenis pisau, arah penyayatan, dan

7 posisi relatif pisau terhadap benda kerja. 1. Frais Periperal (Slab Milling) Proses frais ini disebut juga slab milling, permukaan yang difrais dihasilkan oleh gigi pisau yang terletak pada permukaan luar badan alat potongnya. Sumbu dari putaran pisau biasanya pada bidang yang sejajar dengan permukaan benda kerja yang disayat. 2. Frais Muka (Face Milling) Pada frais muka, pisau dipasang pada spindel yang memiliki sumbu putar tegak lurus terhadap permukaan benda kerja. Permukaan hasil proses frais dihasilkan dari hasil penyayatan oleh ujung dan selubung pisau. 3. Frais Jari (End Milling) Pisau pada proses frais jari biasanya berputar pada sumbu yang tegak lurus permukaan benda kerja. Pisau dapat digerakkan menyudut untuk menghasilkan permukaan menyudut. Gigi potong pada pisau terletak pada selubung pisau dan ujung badan pisau. PROSES GURDI Proses gurdi adalah proses pemesinan yang paling sederhana di antara proses pemesinan yang lain. Biasanya di bengkel atau workshop proses ini dinamakan proses bor, walaupun istilah ini sebenarnya kurang tepat. Proses gurdi dimaksudkan sebagai proses pembuatan lubang bulat dengan menggunakan mata bor (twist drill). Sedangkan proses bor (boring) adalah proses meluaskan/memperbesar lubang yang bisa dilakukan dengan batang bor (boring bar) yang tidak hanya dilakukan pada Mesin Gurdi, tetapi bisa dengan Mesin Bubut, Mesin Frais, atau Mesin Bor. Karakteristik proses gurdi agak berbeda dengan proses pemesinan yang lain, yaitu : 1. Beram harus keluar dari lubang yang dibuat. 2. Beram yang keluar dapat menyebabkan masalah ketika ukurannya besar dan atau kontinyu. 3. Proses pembuatan lubang bisa sulit jika membuat lubang yang dalam. 4. Untuk pembuatan lubang dalam pada benda kerja yang besar, cairan pendingin dimasukkan ke permukaan potong melalui tengah mata bor. Mesin Gurdi dikelompokkan menurut konstruksi, umumnya : 1. Mesin Gurdi portable 2. Mesin Gurdi peka Pasangan bangku Pasangan lantai 1. Mesin Gurdi vertical Tugas ringan Tugas berat Mesin Gurdi gang (kelompok) Mesin Gurdi radial Mesin Gurdi turet 3. Mesin Gurdi spindel jamak Unit tunggal

8 Jenis perpindahan 1. Mesin Gurdi produksi otomatis Meja pengarah Jenis perpindahan 1. Mesin Gurdi lubang dalam PROSES SEKRAP Mesin Sekrap (shaping machine) disebut pula mesin ketam atau serut. Mesin ini digunakan untuk mengerjakan bidang-bidang yang rata, cembung, cekung, beralur, dll., pada posisi mendatar, tegak, ataupun miring. Mesin Sekrap adalah suatu mesin perkakas dengan gerakan utama lurus bolak-balik secara vertikal maupun horizontal. Prinsip pengerjaan pada Mesin Sekrap adalah benda yang disayat atau dipotong dalam keadaan diam (dijepit pada ragum) kemudian pahat bergerak lurus bolak balik atau maju mundur melakukan penyayatan. Hasil gerakan maju mundur lengan mesin/pahat diperoleh dari motor yang dihubungkan dengan roda bertingkat melalui sabuk (belt). Dari roda bertingkat, putaran diteruskan ke roda gigi antara dan dihubungkan ke roda gigi penggerak engkol yang besar. Roda gigi tersebut beralur dan dipasang engkol melalui tap. Jika roda gigi berputar maka tap engkol berputar eksentrik menghasilkan gerakan maju mundur lengan. Kedudukan tap dapat digeser sehingga panjang eksentrik berubah dan berarti pula panjang langkah berubah. Sumber:

9