TUGAS AKHIR Studi Pengaruh Sudut Potong Pahat Hss Pada Proses Bubut Dengan Tipe Pemotongan Orthogonal Terhadap Kekasaran Permukaan Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Dan Syarat-Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana S1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : ARDIYAN SUSARNO NIM :D 200 07 0049 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 i
ii
iii
iv
v
MOTTO Hidup adalah perjuangan belajar berarti perang vi
STUDI PENGARUH SUDUT POTONG PAHAT HSS PADA PROSES BUBUT DENGAN TIPE PEMOTONGAN ORTHOGONAL TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN Ardiyan Susarno, M. Alfatih Hendrawan,ST.MT., Dr.Ir Supriyono, MT. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A.Yani Tromol Pos I Pabelan, Kartasura Email : dieon88@yahoo.com ABSTRAKSI Di dalam proses pemesinan, kualitas yang baik dan waktu yang singkat menjadi sangat penting ketika material dikerjakan menjadi suatu produk. Pemilihan parameter sudut potong yang tepat untuk digunakan sangat penting dilalukan agar kualitas permukaan yang disyaratkan dapat terpenuhi. Pada penelitian ini dilakukan dengan cara memvariasikan kecepatan potong, sudut potong, gerak makan dan kedalaman pemakanan, sebagai tolak ukur adalah kekasaran permukaan (Surface Roughness). Proses pemesinan dilakukan dengan kedalaman 1 mm dengan memvariasikan kecepatan potong, gerak makan dan, sudut potong, dari benda kerja ST 37 yang mempunyai diameter 16 mm dengan panjang 70 mm dan dibubut sepanjang ± 30 mm mengunakan pahat HSS. Setelah benda kerja dibubut, kemudian benda kerja diukur kekasaran permukaanya dengan mengunakan alat uji Roughness. Hasil dari penelitian ini menunjukan bahwa putaran mesin, gerak makan, sudut potong, dan kedalaman pemakanan berpengaruh segnifikan terhadap kekasaran permukaan, pada percobaan sudut potong 85 0, 90 0 dan 95 0, secara grafis menunjukan kekasaran permukaan tertinggi terdapat pada sudut potong 85 0 dengan nilai kekasaran permukaan ratarata 7,25 µm dan nilai kekasaran permukaan terendah ada pada sudut potong 95 0 dengan nilai kekasaran permukaan rata-rata 3,9 µm, putaran mesin 230 rpm, 490 rpm dan 650 rpm. Secara grafis nilai kekasaran terendah terdapat pada putaran 650 rpm dengan nilai kekasaran permukaan rata-rata 3,9 µm dan nilai kekasaran permukaan tertinggi terdapat pada putaran 230 rpm dengan nilai kekasaran rata-rata 7,25 µm, feeding 0,14 mm/rev dan feeding 0,21 mm/rev, secara grafis nilai kekasaran permukaan lebih rendah terdapat pada feeding 0,11 mm/rev dengan nilai kekasaran rata-rata 4,4 µm dan nilai kekasaran permukaan tertinggi terdapat pada feeding 0,21 mm/rev dengan nilai kekasaran permukaan rata-rata 6,9 µm. Kata Kunci: Orthogonal, Bubut, Kekasaran, Hss. vii
KATA PENGANTAR Assalamu alaikum Wr. Wb. Syukur Alhamdulillah, penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmat-nya sehingga penyusunan laporan penelitian ini dapat terselesaikan. Tugas akhir berjudul Studi Pengaruh Sudut Potong Pahat Hss Pada Proses Bubut Dengan Tipe Pemotongan Orthogonal Terhadap Kekasaran Permukaan, dapat terselesaikan atas dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kesempatan ini penulis dengan segala ketulusan dan keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : 1. Ir. Agus Riyanto, SR MT. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 2. Ir. Sartono Putro, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Muh. Alfatih Hendrawan, ST.MT Selaku pembimbing utama yang telah memberikan pengarahan, bimbingan dan saran hingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan. 4. Dr.Ir Supriyono, MT. selaku pembimbing pendamping yang telah banyak memberikan pengarahan, bimbingan dan saran dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Bapak dan Ibu tercinta, yang tiada hentinya memberikan doa, cinta, dan kasih sayang yang tulus serta motivasi yang tak ternilai kepada penulis. 6. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna bagi penulis untuk menghadapi masa depan. 7. Seluruh staff dan karyawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. viii
8. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2007, yang telah ikut memberi semangat, saran dan motivasi. 9. Teman-temon kost yang selalu senantiasa membantu saat penulis memerlukan bantuan. 10. Salman Komputer yang memberikan dukungan, khususnya mas Ipunk yang setiap hari selalu memberi dukungan kepada penulis 11. Adek Linda yang tak henti-hentinya memberikan dukungan dan semangat. 12. Teman-teman dan pihak-pihak lain yang ikut serta membantu terselesaikannya Tugas Akhir ini, semoga kalian mendapat pahala dari Allah SWT. Dengan segala kemampuan yang ada, penulis telah berusaha semaksimal mungkin untuk menyusun Tugas Akhir ini dengan sebaik baiknya, namun penulis menyadari masih banyak kekurangan maupun kesalahan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhirnya harapan penulis semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis sendiri, para pembaca, dan dunia ilmu pengetahuan. Amiin. Wassalamu alaikum Wr. Wb. Surakarta, Agustus 2012 Penulis ix
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Pernyataan Keaslian Skripsi... ii Halaman Persetujuan... iii Halaman Pengesahan... iv Lembar Soal Tugas Akhir... v Lembar Motto dan Persembahan... vi Abstrak... vii Kata Pengantar... viii Daftar Isi... x Daftar Gambar... xii Daftar Tabel... xiv Daftar Simbol... xv Daftar Lampiran... xvii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Tujuan Penelitian... 4 1.3. Manfaat pene;itian... 5 1.4. Batasan Masalah... 5 BAB II DASAR TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka... 7 2.2. Landasan Teori... 9 2.2.1 Mesin Bubut (turning)... 9 1. Pengertian Mesin Bubut... 9 2. Bagian-bagian Mesin Bubut... 10 2.3. Proses Pembubutan... 21 2.3.1. Parameter Proses Pembubutan... 22 2.3.2. bentuk bentuk pahat... 22 2.4. Feeding (Ketebalan Pemakanan)... 25 2.5. Sudut Potong Utama... 26 x
2.6. Mekasnisme Terjadinya Geram... 28 2.6.1. Komponen Gaya Pembentukan Geram... 30 2.7. Pemotongan Orthogonal... 34 2.8. Kekasaran Permukaan Dan Pengukuran... 36 2.8.1. Kekasaran Permukaan... 36 2.8.2. Pentingnya Tingkat Kekasaran Permukaan... 36 2.8.3. Parameter Kekasaran Permukaan... 37 2.8.4. Harga Kekasaran Ra & Angka Kelas Kekasaran... 39 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Diagram Alir Penelitian... 40 3.2. Tempat Penelitian... 41 3.3. Alat Dan Bahan Penelitian... 41 3.3.1. Peralatan Yang Digunakan... 41 3.3.2. Bahan Penelitian... 44 3.4. Prosedur Penelitian... 44 3.4.1. Persiapan Bahan... 44 3.4.2. Langkah-Langkah Penelitian... 45 3.5. Sampel... 47 3.6. Pengambilan Data... 47 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Data Hasil Percobaan... 49 4.2. Analisa Grafis... 50 4.2.1. Pengaruh Sudut Potong Terhadap Kekasaran... 50 4.2.2. Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Kekasaran... 51 4.2.3. Pengaruh Feeding Terhadap Kekasaran... 52 4.3. Analisa Statistik... 53 4.4 Pembahasan... 55 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan... 60 5.2. Saran... 60 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Mesin Bubut dan Bagian-bagiannya... 10 Gambar 2.2. Sumbu Utama... 11 Gambar 2.3. Meja Mesin (bed)... 12 Gambar 2.4. Eretan (carriage)... 12 Gambar 2.5. Kepala Lepas... 13 Gambar 2.6. Tuas Pengatur Kecepatan... 14 Gambar 2.7. Tuas pembalik putaran... 14 Gambar 2.8. Plat Tabel Kecepatan Sumbu Utama... 15 Gambar 2.9. Tuas Pengatur Kecepatan Sumbu Utama... 15 Gambar 2.10. Penjepit Pahat... 16 Gambar 2.11. Eretan Atas... 17 Gambar 2.12. Keran Pendingin... 17 Gambar 2.13. Poros Transporter Dan Sumbu Pembawa... 18 Gambar 2.14. Dimensi Utama Mesin Bubut... 20 Gambar 2.15. Bentuk-bentuk Pahat... 24 Gambar 2.16. Sudut-sudut Geometri Pahat... 24 Gambar 2.17. Sudut Potong Pahat... 27 Gambar 2.18. Teori Awal Mekanisme Terjadinya Geram... 28 Gambar 2.19. Teori Modern Mekanisme Terjadinya Geram... 29 Gambar 2.20. Lingkaran Merchant s... 31 Gambar 2.21. Pemotongan Orthogonal... 35 Gambar 2.24. Profil Permukaan... 38 Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian... 40 Gambar 3.2. Mesin Gerinda Potong... 41 Gambar 3.3. Mesin Bubut... 42 Gambar 3.4. Pahat Hss... 42 Gambar 3.5. Alat Uji Kekasaran... 43 Gambar 3.6. Jangka Sorong... 43 Gambar 3.7. Penampang Benda Kerja... 44 Gambar 3.8. Penampang Benda Kerja Sebelum Dibubut... 45 xii
Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Sudut Potong Terhadap Kekasaran Permukaan Feeding 0,14mm/rev... 50 Gambar 4.2. Grafik Pengaruh Sudut Potong Terhadap Kekasaran Permukaan Feeding 0,21mm/rev... 50 Gambar 4.3. Grafik Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Kekasaran Permukaan Feeding 0,14mm/rev... 51 Gambar 4.4. Grafik Pengaruh Putaran Mesin Terhadap Kekasaran Permukaan Feeding 0,21mm/rev... 51 Gambar 4.5. Grafik Pengaruh Feeding Terhadap Kekasaran Permukaan Feeding... 52 Gambar 4.6 Sudut Potong Pahat... 56 xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Harga Kekasaran Ra dan Angka Kelas Kekasaran... 39 Tabel 3.1 Sampel Percobaan... 47 Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Kekasaran Permukaan... 49 xiv
DAFTAR SIMBOL V c = Kecepatan Potong (cutting speed) (m/menit) V f = Kecepatan Makan (feeding speed) (mm/menit) a = Kedalaman Pemakanan (depth of cut) (mm) t c = Waktu Pemotongan (cutting time) (menit) z = Kecepatan Penghasil Geram (cm 3 /menit) d 0 = Diameter Mula-mula (mm) d m = Diameter Akhir (mm) l t = Panjang Permesinan (mm) K r = Sudut Potong Utama ( 0 ) γ 0 = Sudut Geram ( 0 ) f = Gerak Makan (mm/rev) n = Putaran Mesin (rpm) Π = Konstanta, seharga 3,14 D = Diameter Rata-rata (mm) l v = Langkah Pengawalan (mm) l w = Panjang Pemotongan pada Benda Kerja (mm) l n = Langkah Pengakhiran (mm) b = Lebar Geram (mm) h = Tebal Geram (mm) A = Luas Penampang Geram (mm 2 ) F = Gaya Total (N) F s = Gaya Geser (N) F sn = Gaya Normal pada Bidang Geser (N) F v = Gaya Potong (N) F f = Gaya Makan (N) Fγ = Gaya Gesek (N) Fγn = Gaya Normal (N) Λs = Sudut Miring ( 0 ) xv
Ashi = Penampang Bidang Geser (mm 2 ) Τshi = Tegangan Geser pada bidang Geser (N/mm 2 ) µ = Koefisien γ 0 = Sudut Geram ( 0 ) η = Sudut Gesek ( 0 ) Ф = Sudut Geser ( 0 ) xvi
DAFTAR LAMPIRAN Data Hasil Pengujian... Foto Pelaksanaan Penelitian... Lampiran Lampiran xvii