8 BAB III TINJAUAN PUSTAKA 3.1 Pendahuluan Pada saat sekarang ini, perkambangan ilmu pengetahuan dan teknologi sudah sangat pesat. Sehingga membutuhkan tenaga ahli untuk dapat menggunakan alat-alat teknologi tersebut. Praktikum permesinan khususnya dalam pembubutan merupakan langkah awal untuk membuat mahasiswa agar dapat mengopersikan alat industri. Karena tanpa ada campur tangan manusia maka alat-alat tersebut tidak dapat beroperasi atau bekerja dengan baik. Jadi praktikum ini sebagai langkah awal untuk membawa kita pada dunia ilmu pengetahuan dan teknologi dimana kita dapat melakukan berbagai pekerjaan baik itu dalam dunia Industri maupun dalam lingkungan masyarakat. Mesin bubut adalah mesin yang dibuat dari logam, gunanya untuk membentuk benda kerja dengan cara menyayat, gerakan utamanya adalah berputar. Di bidang industri, keadaan mesin bubut sangat berperan, terutama didalam industri permesinan. Misalnya dalam industri otomotif, mesin bubut berperan dalam pembuatan komponen-komponen kendaraan, seperti mur, baut,roda gigi, poros, tromol dan lain sebagainya. Namun, ada salah satu hal yang paling penting dari sebuah mesin adalah perawatannya. Perawatan dilakukan untuk menjaga kondisi mesin dalam keadaan yang baik. Sebelum kegiatan perawatan dilaksanakan, diperlukan kegiatan perencanaan
9 perawatan terlebih dahulu. Ini bertujuan agar proses perawatan berjalan sesuai rencana. 3.2 Pengertian Proses Produksi Proses produksi terdiri dari dua kata, yaitu proses dan produksi yang memiliki makna yang berbeda. Proses adalah cara, metode, dan teknik bagaimana sumber-sumber (mesin, manusia, material dan uang) yang akan dirubah untuk memperoleh suatu hasil. Sedangkan produksi berarti suatu kegiatan menciptakan atau menambah kegunaan barang atau jasa. Jadi pengertian dari proses produksi adalah suatu cara, metode dan teknik untuk menciptakan atau menambahkan kegunaan suatu barang atau jasa dengan menggunakan sumber-sumber (manusia, mesin dan uang) yang ada. 3.2.1. Macam-macam Proses Produksi Secara umum proses produksi dibedakan menjadi dua jenis yaitu proses produksi secara terus-menerus (continous processes) dan proses produksi yang terputus-putus (intermittent processes). Perbedaan pokok dari kedua proses produksi tersebut adalah berdasarkan pada panjang tidaknya waktu persiapan untuk mengatur (set up) peralatan produksi yang digunakan untuk memproduksi suatu produk atau beberapa produk tanpa mengalami perubahan. Pada proses produksi yang terus-menerus, perusahaan atau pabrik menggunakan mesin-mesin yang dipersiapkan (set up) dalam jangka waktu yang lama dan tanpa mengalami perubahan. Sedangkan untuk proses produksi yang terputus-putus menggunakan mesin-mesin yang dipersiapkan dalam jangka waktu yang pendek, dan kemudian akan dirubah atau dipersiapkan kembali untuk memproduksi produk lain. 3.2.1.1. Sifat-sifat atau Ciri-ciri Proses Produksi Terus-Menerus Adapun sifat-sifat atau ciri-ciri dari proses produksi yang terusmenerus yaitu : 1. Produk yang dihasilkan pada umumnya dalam jumlah besar dengan variasi yang sangat kecil dan sudah distandarisasi.
10 2. Sistem atau cara penyusunan peralatannya berdasarkan urutan pengerjaan dari produk yang dihasilkan, biasanya disebut product layout/departementation by product. 3. Mesin-mesin yang digunakan untuk menghasilkan produk bersifat khusus (Special Purpose Mechines). 4. Pengaruh operator terhadap produk yang dihasilkan sangatlah kecil karena biasanya mesin bekerja secara otomatis, sehingga seorang operator tidak perlu memiliki keahlian tinggi untuk melakukan pengerjaan prooduk tersebut. 5. Apabila salah satu mesin/peralatan terhenti atau rusak, maka seluruh proses akan terhenti. 3.2.1.2. Sifat-sifat atau Ciri-ciri Proses Produksi Terputus-Putus Adapun sifat-sifat atau ciri-ciri dari proses produksi yang terputus-putus yaitu : 1. Produk yang dihasilkan biasanya daam jumlah kecil dengan variasi yang sangat besar dan berdasarkan pada pesanan. 2. Sistem atau cara penyusunan peralatan berdasarkan fungsi dalam proses produksi atau peralatan yang sama dikelompokkan pada tempat yang sama. 3. Mesin-mesin yang digunakan bersifat umum dan dapat digunakan untuk menghasilkan bermacam-macam dengan variasi yang hampir sama (General Purpose produk Machine). 4. Pengaruh operator dengan produk yang dihasilkan cukup besar, sehingga operator memerlukan keahlian yang tinggi dalam pengerjaan produk serta terhadap pekerjaan yang bermacam-macam yang menimbulkan pengawasan yang lebih sulit. 5. Proses produksi tidak akan terhenti walaupun terjadi kerusakan atau terhentinya salah satu mesin.
11 3.2.2. Mesin-mesin Produksi Berdasarkan sifatnya ada dua buah jenis mesin, yang pertama adalah mesin-mesin yang bersifat khusus (special purpose mechines) dan mesinmesin yang bersifat umum (general purpose mechines). a. Special Purpose Machine Adalah mesin-mesin yang direncanakan dan dibuat untuk mengerjakan satu atau beberapa jenis pekerjaan yang sama. Sebagai contohnya adalah mesin pembuat gula pasir, mesin untuk semen, mesin untuk membuat ban, dll. Mesin-mesin ini merupakan mesin yang bertujuan khusus untuk melakukan satu macam pekerjaan atau membuat satu macam produk. b. General Purpose Machine Adalah suatu mesin yang dibuat untuk mengerjakan pekerjaan- pekerjaan tertentu untuk berbagai jenis produk atau bagian dari produk (part). Sebagai contohnya adalah mesin bubtu konvensional, mesin freis, mesin bor, CNC, dll. Mesin-mesin ini biasanya digunakan oleh perusahaan- perusahaan yang memproduksi barang/produk yang jumlahnya kecil, dan bengkel-bengkel untuk mereparasi dan pemeliharaan (maintenance).
12 3.3 Spesifikasi Mesin Bubut Gambar 3.1 Spesifikasi Mesin Bubut Konvensional 3.4 Pengertian Mesin Bubut Konvensional Mesin bubut (turning machine) adalah suatu jenis mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakkan putar dari Gambar 3.2 Mesin Bubut Konvensional
13 3.5 Prinsip Kerja Mesin Bubut Konvensional Mesin bubut merupakan salah satu mesin proses produksi yang dipakai untuk membentuk benda kerja yang berbentuk silindris. Pada prosesnya benda kerja terlebih dahulu dipasang pada chuck (pencekam) yang terpasang pada spindel mesin, kemudian spindel dan benda kerja diputar oleh roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan diteruskan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir putaran poros ulir tersebut akan diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir 3.6 Komponen Mesin Bubut Konvensional 3.6.1 Sumbu Utama (Main Spindle) Sumbu utama atau dikenal dengan main spindle (Gambar 3.3 a dan 3.3 b) merupakan suatu sumbu utama mesin bubut yang berfungsi sebagai dudukan chuck ck (cekam), plat pembawa, kolet, senter tetap dan lain-lain. Terlihat pada (Gambar 3.3 a) adalah sebuah sumbu utama mesin bubut yang terpasang sebuah chuck ck atau cekam diamana didalamnya terdapat susunan roda gigi yang dapat digesergeser melalui handel/tuas untuk mengatur putaran mesin sesuai kebutuhan pembubutan. Gambar 3.3 Sumbu Utama (Main Spindle) Terlihat pada (Gambar 3.3 b) adalah jenis lain sumbu utama mesin bubut yang ujungnya sedang terpasang sebuah senter tetap (G), yang berfungsi sebagai tempat dudukan benda kerja pada saat pembubutan dintara dua senter. Di dalam kepala tetap ini terdapat serangkaian susunan roda gigi dan roda pulley bertingkat
14 ataupun roda tunggal dihubungkan dengan sabuk V atau sabuk rata. Dengan demikian kita dapat memperoleh putaran yang berbeda-beda apabila hubungan diantara roda tersebut diubah-ubah menggunakan handel/tuas pengatur kecepatan (A), (C) dan (F). Roda (Pully V) bertingkat ini biasanya terdiri dari 3 atau 4 buah keping dengan sumbu yang berbeda dan diputar oleh sebuah motor listrik. Putaran yang dihasilkan ada dua macam yaitu putaran cepat dan putaran lambat. Putaran cepat biasanya dilakukan pada kerja tunggal untuk membubut benda dengan sayatan tipis sedangkan putaran lambat untuk kerja ganda yaitu untuk membubut dengan tenaga besar dan pemakananya tebal (pengasaran). Arah putaran mesin dapat dibalik menggunakan tuas pembalik putaran (C), hal ini diperlukan dengan maksud misalnya untuk membubut ulir atau untuk membubut dengan arah berlawanan sesuai dengan sudut mata potong pahat. 3.6.2 Meja Mesin (Bed) Meja mesin bubut (Gambar 3.4) berfungsi sebagai tempat dudukan kepala lepas, eretan, penyangga diam (steady rest) dan merupakan tumpuan gaya pemakanan waktu pembubutan. Bentuk alas ini bermacam-macam, ada yang datar ar dan ada yang salah satu atau kedua sisinya mempunyai ketinggian tertentu. Permukaannya halus dan rata sehingga gerakan kepala lepas dan lain-lain di atasnya lancar. Bila alas ini kotor atau rusak akan mengakibatkan jalannya eretan tidak lancar sehingga akan diperoleh hasil pembubutan yang tidak baik atau kurang presisi. Gambar 3.4 Meja Mesin (Bed)
15 3.6.3 Eretan (Carriage) Eretan (Gambar 3.5) terdiri atas eretan memanjang (longitudinal carriage) yang bergerak sepanjang alas mesin, eretan melintang (cross carriage) yang bergerak melintang alas mesin dan eretan atas (top carriage), yang bergerak sesuai dengan posisi penyetelan d atas eretan melintang. Kegunaan eretan ini adalah untuk memberikan pemakanan yang besarnya dapat diatur menurut kehendak operator yang dapat terukur dengan ketelitian tertentu yang terdapat pada roda pemutarnya. Perlu diketahui bahwa semua eretan dapat dijalankan secara otomatis ataupun manual. Handle Eretan Gambar 3.5 Eretan (Carriage) 3.6.4 Kepala Lepas (Tail Stock) Kepala lepas sebagaimana (Gambar 3.6) digunakan untuk dudukan senter putar sebagai pendukung benda kerja pada saat pembubutan, dudukan bor tangkai tirus dan cekam bor sebagai menjepit bor. Kepala lepas dapat bergeser sepanjang alas mesin, porosnya berlubang tirus sehingga memudahkan tangkai bor untuk dijepit. Tinggi kepala lepas sama dengan tinggi senter tetap. Kepala lepas ini terdiri dari terdapat dua bagian yaitu alas dan badan, yang diikat dengan 2 baut pengikat (A) yang terpasang pada kedua sisi alas kepala lepas sekaligus berfungsi untuk pengatur pergeseran badan kepala lepas untuk keperluan agar dudukan senter putar sepusat dengan senter tetap atau sumbu mesin, atau tidak sepusat yaitu pada waktu membubut tirus diantara dua senter. Selain roda pemutar (B),
16 kepala lepas juga terdapat dua lagi lengan pengikat yang satu (C) dihubungkan dengan alas yang dipasang mur, dimana fungsinya untuk mengikat kepala lepas terhadap alas mesin agar tidak terjadi pergerakan kepala lepas dari kedudukannya. Sedangkan yang satunya (D) dipasang pada sisi tabung luncur/rumah senter putar, bila dikencangkan berfungsi agar tidak terjadi pergerakan longitudinal sewaktu membubut. Gambar 3.6 Kepala Lepas (Tail Stock) 3.6.5 Tuas Pengatur Kecepatan Transporter dan Sumbu Pembawa Tuas pengatur kecepatan pada gambar 3.7, digunakan untuk mengatur kecepatan epatan poros transporter dan sumbu pembawa. Ada dua pilihan kecepatan yaitu kecepatan tinggi dan kecepatan rendah. Kecepatan tinggi digunakan untuk pengerjaan benda-benda berdiameter kecil dan pengerjaan penyelesaian sedangkan kecepatan rendah digunakan untuk pengerjaan pengasaran, ulir, alur, mengkartel dan pemotongan (cut off). Pengatur sumbu Transporter Gambar 3.7 Tuas Pengatur Kecepatan
17 Besarnya kecepatan setiap mesin berbeda-beda dan dapat dilihat pada plat tabel yang tertera pada mesin tersebut. 3.6.6 Plat Tabel Plat tabel adalah tabel besarnya kecepatan yang ditempel pada mesin bubut yang menyatakan besaran perubahan antara hubungan roda-roda gigi di dalam kotak roda gigi. Pengatur sumbu Pengatur sumbu ransporter ataupun terhadap roda pulley di dalam kepala tetap (head stock). Tabel ini sangat berguna untuk uk pedoman dalam pengerjaan sehingga dapat dipilih kecepatan yang sesuai dengan besar kecilnya diameter benda kerja atau menurut jenis pahat dan bahan yang dikerjakan. 3.6.7 Tuas Pembalik Putaran Transporter dan Sumbu Pembawa Tuas pembalik putaran pada gambar 3.8, digunakan untuk membalikkan arah putaran sumbu utama, hal ini diperlukan bilamana hendak melakukan pengerjaan penguliran, pengkartelan, ataupun membubut permukaan Gambar 3.8 Tuas Pembalik Putaran
18 3.6.8 Plat Tabel Kecepatan Sumbu Utama Plat tabel kecepatan sumbu utama pada Gambar 3.9, menunjukkan angka-angka besaran kecepatan sumbu utama yang dapat dipilih sesuai dengan pekerjaan pembubutan. Gambar 3.9 Plat Tabel Kecepatan Sumbu Utama 3.6.9 Tuas Pengatur Kecepatan Sumbu Utama Tuas pengatur kecepatan sumbu utama (Gambar 3.10) berfungsi untuk mengatur kecepatan putaran mesin sesuai hasil dari perhitungan atau pembacaan dari tabel putaran. Gambar 3.10 Tuas Pengatur Sumbu Utama 3.6.10 Penjepit Pahat (Tools Post) Penjepit pahat digunakan untuk menjepit atau memegang pahat, yang bentuknya ada beberapa macam diantaranya seperti ditunjukkan pada gambar 3.11. Jenis ini sangat praktis dan dapat menjepit pahat 4 (empat) buah sekaligus
19 sehingga dalam suatu pengerjaan bila memerlukan 4 (empat) macam pahat dapat dipasang dan disetel sekaligus. Gambar 3.11 Penjepit Pahat (Tools Post) 3.6.11 Eretan Atas Eretan atas sebagaimana gambar 3.12, berfungsi sebagai dudukan penjepit pahat at yang sekaligus berfungsi untuk mengatur besaran majunya pahat pada proses pembubutan ulir, alur, tirus, champer (pinggul) dan lain-lain yang ketelitiannya elitiannya bisa mencapai 0,01 mm. Gambar 3.12 Eretan Atas Eretan ini tidak dapat dijalankan secara otomatis, melainkan hanya dengan cara manual. Kedudukannya dapat diatur dengan memutarnya sampai posisi 360, biasanya digunakan untuk membubut tirus dan pembubutan ulir dengan pemakanan menggunakan eretan atas.
20 3.6.12 Keran Pendingin Keran pendingin digunakan untuk menyalurkan pendingin (collant) kepada benda kerja yang sedang dibubut dengan tujuan untuk mendinginkan pahatpada waktu penyayatan sehingga dapat menjaga pahat tetap tajam dan panjang umurnya. Hasil bubutannyapun halus. Seperti gambar berikut : Gambar 3.13 Keran Pendingin 3.6.13 Roda Pemutar Roda pemutar yang terdapat pada kepala lepas digunakan untuk menggerakkan poros kepala lepas maju ataupun mundur. Berapa panjang yang ditempuh ketika maju atau mundur dapat diukur dengan membaca cincin berskala (dial) yang ada pada roda pemutar tersebut. Pergerakkan ini diperlukan ketika hendak melakukan pengeboran untuk mengetahui atau mengukur seberapa dalam mata a bor harus dimasukkan. 3.6.14 Transporter dan Sumbu Pembawa Transporter atau poros transporter adalah poros berulir segi empat atau trapesium yang biasanya memiliki kisar 6 mm, digunakan untuk membawa eretan pada waktu kerja otomatis, misalnya waktu membubut ulir, alur dan atau pekerjaan pembubutan lainnya. Sedangkan sumbu pembawa atau poros pembawa adalah poros yang selalu berputar untuk membawa atau mendukung jalannya eretan.
21 Gambar 3.14 Poros Transporter dan Sumbu Pembawa 3.7 Standart Operasional Procedure (SOP) Pengoperasian Mesin Bubut Konvensional Untuk Membubut Permukaan (Muka) Terdapat beberapa hal yang harus diketahui oleh operator mesin bubut konvensional sebelum melakukan proses pengerjaan pada mesin bubut konvensional antara lain : 3.7.1 Kecepatan Potong (Cutting Speed) Yang dimaksud dengan kecepatan potong (CS) adalah kemampuan alat potong ong menyayat bahan dengan aman menghasilkan tatal dalam satuan panjang/waktu (meter/menit atau feet/menit). Pada gerak putar seperti mesin bubut, ut, kecepatan potong (CS) adalah keliling kali putaran atau π. d. n; di mana d adalah diameter pisau/benda kerja dalam satuan milimeter dan n adalah kecepatan putaran pisau/benda kerja dalam satuan putaran/menit (rpm).
22 Tabel 1. Kecepatan Potong untuk Berbagai Jenis Bahan Karena nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku (Tabel 2), maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/benda kerja. Dengan demikian rumus untuk menghitung putaran menjadi: N =?????.rpm Karena satuan Cs dalam meter/menit sedangkan satuan diameter pisau/benda kerja dalam millimeter, maka rumus menjadi : N =????????? rpm Contoh: Benda yang akan dibubut berdiameter 30 mm dengankecepatan potong (Cs) 25 m/menit, maka besarnya putaran mesin (n) diperoleh : n =?????????????? = 265,392 rpm Dalam menentukan besarnya kecepatan potong dan putaran mesin, selain dapat dihitung dengan rumus diatas juga dapat dicari pada tabel kecepatan potong
23 pembubutan (Tabel 2 dan 3) yang hasil pembacaannya mendekati dengan angka hasil perhitungan. Tabel 2. Kecepatan Potong Pahat HSS (Hight Speed Steel)
24 Tabel 3. Daftar Kecepatan Potong Pembubutan 3.7.2 Waktu Pengerjaan Yang dimaksud dengan waktu pengerjaan disini adalah durasi waktu (lamanya waktu) yang digunakan untuk menyelesaikan pekerjaan. durasi ini sangat penting diperhatikan sehubungan dengan efisiensi pengerjaan. Apalagi dikaitkan dengan sistem bisnis komersial atau kegiatan unit produksi di sekolah, waktu pengerjaan sangat penting untuk diperhitungkan. Hal-hal yang berkaitan dengan waktu pengerjaan adalah : a. Kecepatan pemakanan (f) Yang dimaksud dengan kecepatan pemakanan adalah jarak tempuh gerak maju pisau/benda kerja dalam satuan millimeter permenit atau feet permenit. Pada gerak putar, kecepatan pemakanan, f adalah gerak maju alat potong/benda kerja dalam n putaran benda kerja/pisau per menit. Pada mesin bubut, tabel kecepatan pemakanan f dinyatakan dalam satuan millimeter perputaran sehingga f = f. n.
25 Besarnya kecepatan pemakanan dipengaruhi oleh: 1) Jenis bahan pahat yang digunakan 2) Jenis pekerjaan yang dilakukan, misalnya membubut rata, mengulir, memotong atau mengkartel dan lain-lain 3) Menggunakan pendinginan atau tidak 4) Jenis bahan yang akan dibubut, misalnya besi, baja, baja tahan karat (stainless steel), atau bahan-bahan non fero lainnya 5) Kedalaman pemakanan Sebagai pedoman umum untuk mengetahui besarnya kecepatan pemakanan dapat dilihat pada tabel 4. Tabel 4. Kecepatan Pemakanan Untuk Pahat HSS Pekerjaan kasar yang dimaksud adalah pekerjaan pendahuluan dimana pemotongan atau penyayatan benda kerja tidak diperlukan hasil yang halus dan presisi, sehingga kecepatan pemakanannya dapat dipilih angka yang besar dan selanjutnya masih dilakukan pekerjaan penyelesaian (finishing). Pekerjaan ini dapat dilakukan dengan gerakan otomatis ataupun gerakan manual, namun demikian tidak boleh mengabaikan kemampuan pahat dan kondisi benda kerja. Semakin tebal penyayatan hendaknya semakin rendah putarannya untuk menjaga umur pahat dan tidak terjadi beban lebih terhadap motor penggeraknya. Sedangkan pekerjaan penyelesaian yang dimaksud adalah pekerjaan penyelesaian (finishing) akhir yang memerlukan kehalusan dan kepresisian ukuran tertentu, sehingga kecepatan pemakanannya harus menggunakan angka yang kecil dan
26 tentunya harus menggunakan putaran mesin sesuai perhitungan atau data dari table kecepatan potong. b. Frekuensi Pemakanan (i) Yang dimaksud dengan frekuensi pemakanan adalah jumlah pengulangan penyayatan mulai dari penyayatan pertama hingga selesai. Frekwensi pemakanan tergantung pada kemampuan mesin, jumlah bahan yang harus dibuang, sistem penjepitan benda kerja dan tingkat finishing yang diminta. c. Panjang benda kerja / jarak tempuh alat potong (L). Pada proses pembubutan, jarak tempuh pahat sama dengan panjang benda kerja yang harus dibubut ditambah kebebasan awal (Gambar 3.15) Gambar 3.15 Jarak Tempuh Pahat Bubut d. Perhitungan waktu pengerjaan mesin bubut (T) Pada proses pembubutan perhitungan waktu pengerjaan = (Jarak tempuh pahat x frekwensi pemakanan ) dibagi (Kecepatan pemakanan kali kecepatan putaran mesin) T =??? Menit? Dimana F = f. n f = kecepatan pemakanan n = putaran mesin L = l + la