BAB II Mesin Bubut I Tujuan Pembelajaran Umum : 1. Mahasiswa mengetahui tentang fungsi fungsi mesin bubut. 2.Mahasiswa mengetahui tentang alat alat potong di mesin bubut. 3. Mahasiswa mengetahui tentang perlengkapan mesi bubut. Tujuan Pembelajaran Khusus 1. Mahasiswa dapat menyebutkan fungsi fungsi mesin bubut. 2. Mahasiswa dapat menyebutkan bagian bagain utama mesin bubut. 3. Mahasiswa dapat menyebutkan macam macam alat potong di mesin bubut beserta fungsinya. 4. Mahasiswa dapat menyebutkan perlengkapan mesin bubut. 5. Mahasiswa dapat menyebutkan sudut sudut pada alat potong mesin mesin bubut. Proses Manufaktur II II. 1
IV.1. IV.1.1. Fungsi fungsi mesin bubut. Prinsip kerja. Mesin bubut dirancang dengan prinsip kerja alat potong bergerak lurus dan benda kerja berputar. Dengan cara kerja seperti tersebut maka mesin bubut dapat menghasilkan benda kerja berbentuk silinder. Gambar IV-1 Benda kerja hasil mesin bubut IV.1.2. Gerakan gerakan yang terdapat pada mesin bubut adalah : IV.1.2.1. Gerakan utama (Putaran benda kerja). Benda kerja dicekam pada poros utama (spindle) dan diputarkan. Besarnya putaran harus mengikuti aturan agar alat potong, benda kerja tidak rusak dan hasil pembubutan yang baik. Gambar IV-2 Gerakan utama (putaran benda kerja) Teknik Pemesinan I II-2
IV.1.2.2. Gerakan kedalaman pemakanan, Gerakan ini untuk memungkinkan terjadinya pemakanan. Besarnya gerakan ini tergantung pada besarnya alat potong dan kemampuan mesin untuk memotong benda kerja, Gambar IV- 3 Gerak kedalaman pemakanan. IV.1.2.3. Gerak pemakanan, benda kerja bergerak relative terhadap alat potong sepanjang benda kerja. Gambar IV- 4 Gerak Pemakanan IV.2. Tipe mesin bubut dan bagian bagian utama mesin bubut. Mesin bubut terdiri dari mesin bubut standar, mesin bubut vertikal dan mesin bubut pekerjaan khusus. Mesin bubut standar dapat digunakan pekerjaan bentuk bentuk standar seperti bentuk silinder, ulir, alur. Pada pekerjaan yang berdiameter besar namun pendek, mesin bubut vertikal akan lebih mudah mengerjakannya. Pada pekerjaan tertentu, mesin bubut dapat dibuat khusus seperti mesin bubut piringan rem (disk/drum break lathe). Proses Manufaktur II II. 3
Gambar IV- 5 Tipe tipe mesin bubut. IV.2.1. Mesin Bubut Standar; mesin ini sangat umum ditemukan di bengkel bengkel mesin perkakas. Mesin ini sering juga disebut dengan mesin bubut universal karena dapat mengerjakan bermacam macam pekerjaan. Ukuran mesin ditentukan oleh diameter dan panjang benda kerja yang dapat dikerjakan. a; Apron b; Feed gear box c; speed gaer box d; Headstock e; Tree jaw chuck f; Compound slide g; Tolls Holder h; Cross Slide i; Saddle j; Tailstock k; Bed l; Lead Screw m; Feed shaft n; Switch Bar o; Break Gambar IV- 6 Mesin bubut standar II-4 Teknik Pemesinan I
IV.3. IV.3.1. IV.3.2. Perlengkapan utama pada mesin bubut. Chuck Chuck dipasang pada bagian Spindle (poros utama) dan berfungsi sebagai pencekam benda kerja. Bila dilihat dari jumlah rahangnya, chuck dapat digolongkan dalam beberapa macam yaitu; chuck tiga rahang (Tree jaw chuck), chuck empat rahang (four jaws chuck) atau chuck berahang banyak (multi jaws chuck) dan bila dilihat dari cara bergeraknya rahang, chuck terdiri dari independent chuck atau universal chuck. Pada independent chuck, masing masing rahang mempunyai lubang pengunci masing masing dan anatara satu rahang dengan yang lainnya tidak saling berhubungan sehingga bila satu rahang diputar maka yang lainnya tetap diam. Lain dengan universal chuck, masing masing rahang saling berhubungan sehingga bila satu rahang di gerakan maka yang lain akan ikut bergerak bersamaan menuju pusat chuck. Chuck tiga rahang (three jaws chuck); Sesuai dengan namanya, chuck ini mempunyai tiga buah rahang yang dapat bergerak menuju pusat chuck. Pada chuck jenis universal, kadang kadang lubang kunci hanya satu buah dimana bila lubang kunci ini diputar dengan mengunakan kunci chuck maka semua rahang akan bergerak secara bersama sama menuju pusat atau keluar dari chuck. Posisi rahang pada alurnya tidak dapat ditukar antara yang satu dengan yang lainnya sehingga masing masing rahang dan alaur mempunyai nomor. Juga anatara rahang satu chuck dengan chuck yang lain tidak boleh ditukar. Apabila satu rahang pada satu chuck ditukar dengan rahang yang lain walau nomor alurnya sama maka kemungkinan besar pencekaman tidak akan sesumbu. Gambar IV- 7 Chuck tiga rahang dan kelengkapannya. Proses Manufaktur II II. 5
IV.3.3. Chuck empat rahang (Four jaws chuck); Fungsi alat ini sama dengan chuck tiga rahang namun chuck empat rahang dapat mencekam benda benda yang tidak simetris. Gambar IV- 8 Chuck empat rahang dan kelengkapannya. IV.3.4. Senter Putar. Senter putar adalah alat untuk menumpu benda kerja bila benda kerja tersebut terlalu panjang untuk dikerjakan di mesin bubut. Benda kerja yang akan ditumpu oleh senter putar harus diberu lubang pada ujungnya. Pemeberian lubang dikerjakan dengan menggunakan bor senter yang dicekam oleh drill chuck (pencekam bor) Gambar IV- 9 Center putar dan penggunaanya IV.3.5. Drill Chuck / Pencekam bor. Alat pencekam bor yang dapat dipasang pada kepala lepas seperti senter putar. Alat ini banyak macamnya namun dari cara penguncian benda yang dicekam drill chuck terdapat dua macam, dengan kunci atau tampa kunci (keyless). II-6 Teknik Pemesinan I
Gambar IV- 10 Drill chuck IV.3.6. Center drill / Bor senter Salah satu jenis bor yang digunakan untuk pempuatan lubang senter. Gambar IV- 10 Center drill IV.4. Alat alat potong di mesin bubut; Bahan bahan yang sering digunakan untuk pahat bubut adalah HSS (hight Speed Steel), Carbida atau Carbon Steel. Carbon steel sudah jarang ditemukan karena pahat dengan bahan ini tidak tahan terhadap panas. Pahat bubut dapat dibagi dalam beberapa kelompok, bila dilihat dari arah gerakan maka pahat bubut terdiri dari pahat bubut kiri dan pahat bubut kanan. Bila dilihat pada proses pembubutan maka pahat bubut terdiri dari pahat bubut luar dan pahat bubut dalam. Sedangkan bentuknya sangat banyak. Pahat bubut kanan adalah pahat yang bergerak dari kanan ke kiri sedangkan pahat bubut kiri adalah pahat yang bergerak dari kiri ke kanan. Gambar IV- 11 Pahat bubut kanan Gambar IV- 12 Pahat bubut kiri Proses Manufaktur II II. 7
Pahat bubut luar adalah pahat yang mengerjakan bagian luar dari benda kerja sedangkan pahat bubut dalam adalah pahat yang mengerjakan bagian dalam benda kerja. Gambar IV- 13 Pahat bubut luar Gambar IV- 14 Pahat bubut dalam Sehingga penamaan pahat bubut secara lengkap dapat dituliskan sbb: Pahat bubut luar kanan, pahat bubut luar kiri, pahat bubut dalam kanan dan pahat bubut dalam kiri. IV.4.1. Pahat bubut tepi rata kanan Pahat ini sering digunakan pada proses pembubutan memanjang untuk mendapatkan ukuran diameter luar. Pahat bubut ini dinamakan pula pahat halus karena digunakan pada proses finishing. Pahat bergerak dari kanan ke kiri. Bila diubah posisinya dan arah putaran benda kerja maka pahat bubut ini dapat pula digunakan untuk pembubutan muka. Gambar IV- 15 Pahat bubut tepi rata kanan. IV.4.2. Pahat bubut tepi rata kiri Fungsi pahat bubut ini sama dengan pahat bubut tepi rata kanan namun arah gerakan sebaliknya. II-8 Teknik Pemesinan I
Gambar IV- 16 Pahat bubut tepi rata kiri. IV.4.3. Pahat bubut sisi miring kanan Digunakan pada proses pembubutan memanjang dan pembubutan muka. Karena sisi bagian yang memotong posisinya miring sehingga gaya pemotongan didistribusikan kea arah memanjang dan melintang maka kedalaman pemotongan pahat ini mampu lebih besar dari pada pahat tepi rata. Pahat ini sering dinamanak pula pahat pengasaran karena kedalaman pemakanan mampu lebih besar dari pada pahat tepi rata. Gambar IV- 17 Pahat bubut sisi miring kanan. IV.4.4. Pahat bubut sisi miring kiri. Fungsi pahat bubut ini sama dengan pahat bubut sisi miring kanan namun arah gerakan sebaliknya. Gambar IV- 17 Pahat bubut sisi miring kiri. Proses Manufaktur II II. 9
IV.4.5. Bentuk bentuk lain dari pahat bubut. Gambar IV- 18 Pahat bubut alur dan path bubut ulir segi tiga. IV.5. Sudut sudut pada pahat bubut. α; Sudut bebas (Clearance angle) β; Sudut bajai (Wedge angle) γ; Sudut tatal (Rake angle) α ; Sudut bebas muka. A ; Bibir potong (Cutting edge) Gambar IV- 19 Sudut sudut pada pahat bubut HSS Material Carbida Teknik Pemesinan I II-10
α β γ α β γ 8 68 14 Carbon steel hingga 70 kg/mm2 5 75 10 8 72 10 Cast Steel hingga 50 Kg/mm2 5 79 6 8 68 14 Alloyed steel hingga 85 Kg/nn2 5 75 10 8 72 10 Alloyed steel hingga 100 Kg/nn2 5 77 8 8 72 10 Malleable cast iron 5 75 10 8 82 0 Cast Iron 5 85 0 8 64 18 Copper 8 64 18 8 82 0 Brass, Cast bronze 5 79 6 12 48 30 Pure alumunium 12 48 30 12 64 14 Alum, Casting and Certain plastic 12 60 18 8 76 6 Magnesium Alloy 5 79 6 12 64 14 Insulation materials (fiber, Bakelite) 12 64 14 12 68 10 Hard rubber, Hard Paper 12 68 10 - - - Porcelain 5 85 0 Gambar IV- 20 Tabel sudut pahat IV.6. Pencekaman pahat bubut. Pahat bubut dicekam pada tools holder yang terletak di eretan atas. Beberapa aturan pencekaman pahat bubut dimaksudkan agar proses pembubutan aman buat operator, benda kerja, lingungan dan mesin itu sendiri. Gambar IV- 21 Pencekaman pahat bubut. Tools post yang baik dirancang agar pahat dapat diatur naik turun dan memutar sehingga pahat dapat diposisikan dengan benar. Pencekaman pahat janggan sampai terlalu luar (L) agar tidak terjadi lendutan yang dapat mengakibatkan pahat bergetar atau mungkin patah. Proses Manufaktur II II. 11
Gambar IV- 22 Ketingian pahat bubut. Pahat bubut harus diatur ketinggiannya hingga tingginya sama dengan tinggi sumbu mesin. Untuk memudahkan pengaturannya maka tinggi senter yang dipasang pada kepala lepas dapat dipakai sebagai pembanding. Gambar IV- 23 Ketinggian pahat benar. Bial tinggi pahat bubut tidak sama denga sumbu mesin maka beberapa akibat dari itu adalah sbb: Gambar IV- 24 Pahat lebih tinggi dari sumbu mesin/benda kerja. Pemasangan pahat lebih tinggi dari sumbu mesin sehingga sisi bidang muka pahat menyentuh benda kerja akibat sudut bebas muka a terlalu kecil. Karena bidang muka Teknik Pemesinan I II-12
pahat yang menyentuh maka terjadi gesekan yang dapat mengakibatkan terjadinya panas yang berlebihan pada bagian tersebut. Gambar IV- 25 Pahat lebih rendah dari sumbu mesin/benda kerja. Pemasangan pahat lebih rendah dari sumbu mesin dapat merubah sudut sudut pahat actual menjadi lebih besar dan lebih kecil. Karena lebih kecil maka gaya pemotongan menjadi lebih besar. Selain kedua lasan tersebut, bila tinggi pahat tidak sama dengan sumbu mesin maka pada pembubutan muka pahat tidak akan menjangkau titik tengah benda kerja. IV.7. Perhitungan RPM (n), Kedalaman pemotongan (a) dan Gerak pemakanan (f,feed). Cara menghitung besarnya putaran benda kerja per menit (Rpm) dengan menggunakan rumus n = Vc x 100 / π D Dimana n = Rpm Vc = Kecepatan potong yang diijinkan (Nilai Vc lihat table ) D = Diameter benda kerja Penentuan D; D diambil diameter awal benda kerja, bila diameter awal dan diameter akhir sangat jauh perbedaannya maka lakukan perhitungan beberapa kali (hitung setiap perubahan diameter) Untuk pembubutan muka, diameter diambil rata ratanya. Proses Manufaktur II II. 13
Ruughing Finishing Materials Steel hingga 50 kg/mm2 Steel hingga 50-70 kg/mm2 Steel hingga 70-85 kg/mm2 Tools Steel TS = Tools Steel HSS = High speed steel Tools Cutting angle Cutting speed Vc m/min Feed S mm/u Deep of cut A mm Cutting speed Vc m/min Feed S mm/u Deep of cut A mm α β γ TS 80 o 62 o 20 o 11 0,5 4 20 0,2 1 HSS 22 1 10 30 0,5 1 H 8 o 67 o 18 o 150 2,5 15 250 0,25 1,5 TS 8 o 68 o 14 o 10 0,5 4 15 0,2 1 HSS 20 1 10 24 0,5 1 H 5 o 75 o 10 o 120 2,5 15 200 0,25 1,5 TS 8 o 68 o 14 0 5 0,5 4 12 0,2 1 HSS 15 1 10 20 0,5 1 H 5 o 75 o 10 o 80 2 15 140 0,2 1,5 TS 8 o 76 o 6 o 6 0,5 3 8 0,2 1 HSS 12 1 8 16 0,5 1 H 5 o 79 o 6 0 30 0,6 5 50 0,15 1 H = Cemented carbide For thread cutting Vc will be abaut 1/3 of the cutting speed for longitudinal turning IV.8. Proses pembubutan. Proses proses pembubutan untuk menghasilkan benda kerja begitu banyak macamnya. Beberapa proses sangat sering dijumpai seperti proses pembubutan memanjang, proses pembubutan muka dan proses pembubutan tirus. IV.8.1. Proses pembubutan turus. Benda kerja tirus adalah benda kerja silinder dimana diameter di salah satu ujung dengan ujung lainnya tidak sama. Ada beberapa cara pencantuman ukuran benda kerja tirus, misalnya : Ukuran perbedaan diameter besar dan diameter kecil. Sudut kemuringan tidak dicantumkan. Teknik Pemesinan I II-14
Ukuran sudut kemiringan dicantumkan besama sama dengan ukuran diameter. Ukuran diameter digambar dalam kurung yang artinya ukuran sudut lebih penting daripada ukuran diameter. Ukuran ketirusan digambarkan disamping ukuran diameter. Ukuran diameter digambarkan dalam kurung yang artinya ukuran ketirusan lebih penting dari pada ukuran diameter. Pada ukuran ketirusan tercantum lambing tirus dan perbandingan (1:200) yang artinya setiap panjang 200 mm perbedaan ukuran diameter adalah 1 mm. Pada mesin bubut, untuk mendapatkan ketirusan ada beberapa macam misalnya metoda pergeseran eretan atas, metoda penggeseran kepala lepas dan metoda Taper attachment. IV.8.1.1. Metoda penggeseran eretan atas. Eretan atas diatur kemiringannya sama dengan sudut pada benda kerja. Pergerakan pahat dari gerak eretan atas. Apron tidak boleh bergerak memanjang. Untuk pengerjaan metoda ini, data data benda kerja yang harus diketahui adalah sudut kemiringan tirus. Metoda ini sering digunakan pada benda kerja dengan ketutusan besar dan benda kerjanya pendek (sudut tirus besar). Keterbatasan langkah eretan atas yang membuat sulit bila mengerjakan benda kerja dengan tirus yang landai (Sudut tirus kecil). Proses Manufaktur II II. 15
IV.8.1.2. Metoda pengeseran kepala lepas Pada pembubutan tirus metoda penggeseran kepala lepas, data yang harus diketahui dari benda kerja adalah Panjang benda kerja keseluruhan (L), Panjang bagian yang turus (l), Diameter besar bagian tirus (D) dan diameter kecil bagian tirus. Bila data tersebut kurang lengkap maka harus dicari dulu secara matemetik. Rumus penggeseran kepala lepas adalah sbb; = 2 Pahat bergerak lurus mengikuti alur meja. Benda kerja yang tirusnya panjang dapat dikerjakan dengan metoda ini namun tirus tidak bias terlalu tajam. Teknik Pemesinan I II-16