1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Semakin meningkatnya produktivitas dan kualitas dari produk yang dihasilkan merupakan tantangan bagi industri permesinan masa kini seiring dengan meningkatnya pengetahuan di dalam proses permesinan itu sendiri. Surface Finish merupakan parameter penting di dalam industri manufaktur. Karakteristik tersebut dapat mempengaruhi unjuk kerja dari beberapa produk permesinan dan biaya produksi. Rasio antara biaya dan kualitas produk pada setiap tingkat produksi selalu diawasi dan sewaktu-waktu dapat dilakukan perbaikan apabila terjadi perubahan terhadap kebutuhan yang selalu dinamis. Dalam melakukan proses pemesinan turning, waktu yang dibutuhkan untuk membuat suatu produk/komponen harus sesingkat mungkin agar dapat mencapai kapasitas produksi yang tinggi. Untuk mencapai kapasitas produksi yang tinggi. Untuk mencapai waktu minimal, parameter pemotongan harus diatur pada kondisi maksimum agar menghasilkan kecepatan penghasilan geram yang tinggi. Akan tetapi, di sisi lain kekasaran permukaan suatu produk/komponen menjadi lebih kasar. Parameter pemesinan dalam proses turning meliputi kecepatan potong, gerak makan, dan kedalaman potong. Dalam aplikasinya ketiga parameter tersebut saling bergantung satu terhadap yang lain dalam mempengaruhi kekasaran permukaan, diikuti kecepatan potong, dan kedalaman potong. Saat ini industri memegang peranan penting dalam kehidupan. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, berdampak pada kemajuan industri manufaktur. Banyak perusahaan berusaha untuk menekan biaya produksi dan mempercepat proses produksi tanpa mengurangi kualitas dari produk yang dihasilkan, sehingga dapat meningkatkan keuntungan yang diperoleh perusahaan. Cara untuk mempercepat proses produksi antara lain 1
dengan meminimalkan waktu setting benda kerja pada saat proses permesinan. Pada dekade terakhir setiap hasil dari proses permesinan dalam manufaktur selalu berkaitan dengan hasil yang mempunyai presisi tinggi juga terdapat inovasi miniaturisasi dalam berbagai design yang berkaitan dengan riset manufaktur. Riset yang berkembang dalam proses manufaktur telah memberikan inovasi serta kegunaan sesuai dengan aplikasinya, terutama di bidang micromachining. Ini adalah teknologi kunci microengineering untuk memproduksi komponen kecil atau setara dengan miniatur dan microproducts. Banyak penelitian telah dilakukan pada tahun-tahun sebelumnya untuk membuat struktur microfunctional untuk aplikasi dari riset tersebut. Micromachining menggunakan teknologi yang berkaitan dengan skala kecil, hal ini adalah salah satu proses kunci yang digunakan untuk membuat mesin yang dapat bekerja dalam skala mikro. Untuk mesin konvensional seperti turning, milling dan grinding telah berkembang dengan baik. Kemajuan dalam teknologi dalam alat manufaktur tersebut terutama dengan perkembangan mesin CNC (Computer Numerical Control) sangat tepat diaplikasikan pada proses mesin konvensional tersebut, seperti halnya mesin turning CNC (Turning Computer Numerical Control), Milling CNC (Milling Computer Numerical Control) semua berhubungan dalam hal untuk membantu mencapai bentuk yang sangat baik dengan akurasi yang tinggi. Dalam proses mechanic diharapkan menggunakan alat yang sangat mempunyai presisi tinggi, hal ini berguna dalam mewujudkan fitur yang kompleks dengan skala mikro pada prosesnya. Untuk mesin konvensional dapat digunakan untuk membuat micromanufacturing, tetapi membutuhkan waktu yang relatif lama dikarenakan proses pada kepresisian. Proses produksi untuk microparts akan berkembang sejajar dengan berkembangnya suatu alat, microengineering, dan sistem mechanic dalam proses produksinya. Salah satu produk dalam kelompok teknologi yang dihasilkan oleh micromachining adalah microturning. Ini adalah mesin turning yang diproses dalam bentuk miniatur. Microturning memiliki 2
kemampuan untuk menghasilkan struktur 3D diskala mikro. Microturning menggunakan alat potong yang sangat baik dalam struktur materialnya serta bekerja pada kecepatan yang tinggi, dapat menghasilkan bentuk 3D yang akurat. Untuk proses produksi yang akurat alat potong wajib berada dalam posisi yang pasti sehingga gerakan potong stabil dan tidak terjadi kesalahan pada proses, untuk hasil yang dapat disimulasikan terlebih dahulu dapat menggunakan pemrograman CNC seperti MasterCAM, Autodesk Inventor, Mach3. Kelemahan utama dari proses microturning adalah pengaruh akurasi dan batas ukuran pada proses permesinan. Oleh karena itu, kontrol pada saat pemotongan merupakan salah satu faktor penting dalam peningkatan akurasi benda yang dihasilkan. Ini merupakan cara yang efektif untuk mengatasi defleksi benda kerja pada saat proses microturning. Penelitian ini mencoba untuk mengevaluasi micromachinability tersebut dari material kuningan dengan melihat hasil foto yang didapatkan. Efek dari kedalaman potong, kecepatan makan benda kerja, dan tingkat kecepatan spindle pada gaya pemotongan serta pembentukan geram juga diamati. Proses microturning itu diterapkan untuk membuat berbagai benda kerja contohnya adalah micropins, microshaft untuk micromachining lainnya seperti proses micro EDM (Micro Electric Discharge Machining). 1.2 Rumusan Masalah Dari uraian latar belakang diatas maka tugas akhir ini akan dilakukan percobaan terhadap material kuningan. Proses percobaan dilakukan dengan cara melakukan pembubutan terhadap poros mikro dengan target < 300µm. Dengan berbagai proses machining dari kuningan maka : 1. Bagaimana pengaruh variasi kedalaman potong/depth of Cut terhadap kekasaran permukaan dan struktur mikro dengan foto makro dari permukaan kuningan? 3
2. Bagaimana pengaruh variasi kecepatan makan benda kerja/feed Rate terhadap kekasaran permukaan dan struktur mikro dengan foto makro dari permukaan kuningan? 3. Bagaimana pengaruh variasi kecepatan spindle(rpm) terhadap kekasaran permukaan dan struktur mikro dengan foto makro dari permukaan kuningan? 1.3 Asumsi dan Batasan Masalah A. Asumsi 1) Pada saat melakukan perubahan pada variabel Depth of cut, Feed Rate, atau Spindle (rpm) untuk variabel utama, maka kedua variabel yang lain diberikan nilai yang sama sehingga terlihat hasil yang signifikan untuk setiap spesimen. 2) Mesin yang digunakan memenuhi ketersediaan teknologi manufaktur, ketersediaan material, dan part standard di Yogyakarta. 3) Mata pahat dan benda kerja memiliki komposisi material yang baik jika digunakan dalam machining. 4) Proses pemesinan berjalan dengan baik dan safety. 5) Jarak juga diatur sama dan konstan untuk tiap spesimen. B. Batasan Masalah 1) Spesimen yang digunakan adalah kuningan berdiameter 1 mm dan panjang 2 mm. 2) Penilitian menggunakan mesin microturning machine. 3) Alat yang digunakan selama proses penelitian adalah mesin microturning dengan spesifikasi daya 100 Watt, putaran 37000 rpm dengan menggunakan pahat potong tipe diamond insert. 4) Pada saat pemakanan kuningan terdapat 3 variabel Depth of Cut. 5) Pada saat pemakanan kuningan terdapat 3 variabel Feed Rate. 6) Pada saat pemakanan kuningan terdapat 3 variabel Spindle (rpm). 7) Metode penelitian yang diterapkan adalah desain pembuatan mesin dan pengujian eksperimen. 4
1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah sebagai berikut: 1) Membuat poros mikro berdiameter < 300 μm. 2) Mengetahui pengaruh parameter permesinan terhadap kualitas benda kerja. 1.5 Manfaat Penelitian A. Bagi Mahasiswa 1) Secara khusus memberikan gambaran kepada mahasiswa pengaruh perubahan kedalaman potong/depth of cut, kecepatan makan benda kerja/feed Rate, dan tingkat kecepatan spindle (rpm) pada proses pemakanan kuningan dengan mesin microturning. 2) Secara umum menambah wawasan mahasiswa mengenai proses pemakanan spesimen kuningan melalui proses turning melalui mesin microturning. B. Bagi Akademik 1) Sebagai referensi untuk perkembangan dan penelitian selanjutnya mengenai microturning. 2) Menambah khasanah ilmu mengenai proses microturning bekerja. C. Bagi Industri 1) Menjadi bahan pertimbangan untuk diperhatikan dalam proses produksi, sehingga bisa memperoleh hasil pemakanan yang jauh lebih efektif dan efisien dari segi material, energi, dan waktu dan yang terpenting adalah berkaitan dengan skala mikro. 2) Sebagai bahan informasi untuk mengetahui variabel-variabel yang berpengaruh pada proses machining dari material kuningan. 5
1.6 Sistematika Penulisan BAB I PENDAHULUAN Dalam bab ini menjelaskan tentang latar belakang, rumusan masalah, asumsi dan batasan masalah, tujuan penelitian, tempat dan waktu pelaksanaan penelitian, serta sistematika penulisan laporan. BAB II TINJAUAN PUSTAKA Tinjauan pustaka memuat uraian sistematis mengenai hasil penelitianpenelitian terdahulu yang didapatkan oleh peneliti terdahulu dan mempunyai hubungan dengan penelitian yang akan dilakukan. BAB III LANDASAN TEORI Dalam bab ini berisikan teori-teori yang digunakan sebagai landasan dan tuntunan untuk memecahkan masalah dalam penelitian, antara lain: teori mengenai proses microturning serta uraian mengenai material kuningan. BAB IV METODOLOGI PENELITIAN Metodologi penelitian menjelaskan secara detil jalannya proses penelitian yang mencakup pendekatan penelitian, variabel penelitian, alat dan bahan penelitian, parameter penelitian, diagram alir proses micromachining dan proses percobaan. BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Dalam bab ini akan dibahas mengenai pengaruh tegangan terhadap kedalaman potong/depth of cut, kecepatan makan benda kerja/feed Rate, dan tingkat kecepatan spindle (rpm) dari spesimen. BAB VI PENUTUP Bab terakhir ini berisikan kesimpulan dan saran dari penelitian yang dilakukan oleh penulis. 6