119

MODIFIKASI FUNGSI MESIN BUBUT KONVENSIONAL UNTUK PEMBUATAN ALUR PASAK PADA POROS

Sunarto

Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang Jl.Prof. H. Sudarto, SH., Tembalang, Kotak Pos 6199/SMS, Semarang 50329

Tlp. 7473417, 7466420 (Hunting), Fax 7472396

Abstrak

Tujuan penelitian ini adalah menjadikan fungsi mesin bubut agar dapat digunakan untuk membuat alur pasak pada poros. Pembahasan utama dari penelitian ini adalah pengujian fungsi lain dari mesin bubut dalam pembuatan alur pasak. Dimana sebagai pembanding akan dilakukan pembuatan alur pasak dengan mesin freis maupun dengan mesin sekrap (shaping). Hal ini dilakukan dengan pendekatan teori maupun eksperimental, kemudian dikomparasikan dengan literatur. Pengujian dilakukan untuk pembuatan alur poros berdiameter masing-masing berdiameter 30 mm, 22 mm dan 16 mm dengan panjang alur 100 mm. Kata Kunci : “Modifikasi”, “Mesin bubut”, “Alur pasak” 1. Pendahuluan

Proses pembuatan alur pasak (slot) pada poros secara umum dapat dibuat dengan mesin frais, mesin sekrap, ataupun alat pembentuk alur pasak (broaching). Pada mesin frais pembuatan alur dilakukan dengan mencekam poros pada ragum atau mencekam diantara dua senter penopang, dimana pembentukan alur dilakukan dengan pisau frais (end mill). Panjang alur yang dibuat dengan frais sangat terbatas karena jangkauan pisau frais terkendala oleh kemampuan panjang cekaman ragum . Sementara itu untuk mesin sekrap pembuatan alur dilakukan dengan mencekam poros pada ragum mesinnya, kemudian pebuatannya alur dilakukan dengan pahat alur, cara ini juga belum efektif, karena mesin sekrap hanya bisa digunakan untuk pembuatan alur yang pendek dan terbuka seperti membuat alur roda gigi, roda pemutar dan sejenisnya, tetapi untuk pembuatan alur pasak yang memiliki panjang lebih dari 400 mm, untuk mesin sekrap dan mesin freis tidak mampu. Berdasarkan hasil analisis dan prinsip kerja mesin bubut, maka pembuatan alur pasak yang pendek atau panjang pada poros dapat dikerjakan dengan mesin bubut, dengan cara benda kerja poros dijepit kedua ujungnya dengan dua senter bubut kemudian pembentukan alur dilakukan dengan proses

pemotong dengan pahat bubut alur. Dalam hal ini yang perlu diperhatikan adalah penempatan dua senternya dipertukarkan, dimana senter tetap dipasangkan pada kepala lepas (tail stock), sedang senter jalan/putar dipasang di spindel pada kepala tetap (head stock), kemudian poros dicekam oleh pembawa tetap (fix steady) agar benda kerja poros tidak ikut berputar ketika proses pengumpanan otomatis oleh pergerakan eretan difungsikan, sehingga pemegang pahat (tool post) akan berjalan linier secara otomatis, sedang benda kerjanya tetap diam agar bisa terpotong ( lihat gambar 3.-hal.7-) sebagaimana proses serut pada mesin sekrap. Apabila dibandingkan dengan cara pembentukan alur pada mesin frais maupun mesin sekrap maka alat pembuat alur pasak dengan memanfaatkan mesin bubut mempunyai kelebihan : - alur pasak yang dibuat bisa lebih panjang. - lebih efisien, karena pembuatan benda

kerjanya juga dilakukan di mesin bubut. Sehingga alat pembuat alur pasak pada mesin bubut ini cocok digunakan di lingkungan Politeknik untuk pengembangan produksi dan penelitian, bahkan bisa diterapkan untuk bengkel-bengkel kecil yang hanya mempunyai mesin bubut tetapi tidak mempunyai mesin frais atau sekrap.

120

Berdasarkan permasalahan di atas maka, alur pasak yang biasa dikerjakan dengan mesin freis dan mesin sekrap secara teknis dapat juga pembuatan di mesin bubut dengan cara benda kerja ( poros ) dipegang kedua ujungnya dengan senter, kemudian pengaluran dilakukan dengan proses pemotongan pahat bubut alur, dimana senter tetap dipasang pada kepala lepas, sedang senter putar dipasang pada kepala tetap. Apakah hasil alur pasak dari mesin bubut bisa memiliki kualitas yang sama dengan hasil alur pasak dari mesin freis maupun mesin sekrap? Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka diperlukan penelitian dan pengujian. Mesin bubut digunakan untuk pekerjaan pembuatan benda yang berbentuk silindris, dengan gerak utama pahat memanjang (longitudinal), melintang (transversal), serta menyudut (konis), sedangkan benda kerja melakukan gerak berputar. Adapun bentuk pemotongan benda kerjanya adalah memanjang, melintang, bubut dalam, tirus, ulir, eksentris, dll. Selain pembubutan tersebut di atas, dapat pula untuk proses penggulungan pegas dan penggergajian (kartel) benda kerja silindris.

Gambar 1. Mesin Bubut

Keterangan gambar: a. Landasan (lathe bad) b. Kepala tetap (head stock) c. Eretan (carriage) d. Kepala lepas (tail stock) e. Kotak roda gigi (freedom gear box) f. Poros transportir (lead screw) g. Poros pengumpan (feed shaft) h. Poros penggerak (switch bar)

Ditinjau dari jenis pekerjaan yang dapat dihasilkan oleh fungsi kerja mesin bubut, maka terdapat kemampuan untuk membuat alur pasak pada poros. Berikut ini gambar mesin bubut yang biasa digunakan seperti pada gambar 1, berikut keterangan bagian utamanya.

Gambar 2. Eretan mesin bubut

Keterangan gambar : a. Sadel (saddle), yaitu bagian eretan yang

bertumpu pada landasan mesin bubut dan merupakan tempat eretan lintang dan sekaligus tempat bergantungnya apron. Di dalam apron terdapat mur belah yang merupakan pasangan dari ulir penggerak mesin bubut, jadi pemakan pahat alur digerakkan oleh ulir ini.

b. Eretan lintang (cross slide), yaitu bagian eretan yang berfungsi sebagai pembawa rumah pahat bergerak pada arah melintang terhadap landasan mesin bubut, jadi kedalaman pemakan pahat alur diatur oleh eretan lintang ini.

c. Eretan atas (compound slide), yaitu merupakan tempat kedudukan rumah pahat yang dapat digerakkan ke segala arah dan hanya bisa digerakkan secara manual.

d. Pemegang pahat (tool post), yaitu tempat menjepit pahat agar berkedudukan rigid dan kuat terhadap desakan dan tekanan oleh benda kerja.

e. Apron, adalah bagian eretan yang didalamnya terdapat mekanisme pengubah gerak berputar.

121

Eretan (carriage) adalah bagian mesin bubut yang bertugas membawa pahat melakukan gerak pemakan. Eretan terdiri dari beberapa komponen utama, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 di atas. Proses pemakanannya sama dengan proses sekrap, dalam hal ini gerak potongnya didapat dari gerak translasi yang dilakukan oleh pahat. Benda kerja (poros) dipegang diantara dua senter, dimana senter putar dipasang pada kepala tetap, sedangkan senter tetap dipasang pada kepala lepas. Dengan bantuan alat penjepit agar bisa menekan benda kerja sehingga tidak berputar, maka proses pemakanan bisa dilakukan dengan menjalankan eretan secara otomatis. Jadi begitu handel pengumpan otomatis longitudinal dimasukkan maka eretan berjalan tanpa dapat memutar benda kerja, sehingga proses penyekrapan alur berlangsung. Kecepatan makan ditentukan oleh jumlah langkah permenit (np) yang didapat dan diatur pada mesin perkakas yang bersangkutan. Kecepatan makan, pf nfv .= (mm/min)

Dimana : f = gerak makan (mm/langkah) np= jumlah langkah permenit (langkah/min) Langkah memanjang diperoleh dari konversi gerak melingkar yang panjangnya :

22 )().( kdf += π

dimana : d = diameter pitch ulir penggerak pada mesin

bubut [mm] k = kisar ulir penggerak [mm] 2. Metode Penelitian

Metode penelitian dilakukan dengan tahapan-tahapan perancangan, pemodelan dan pengujian alat, untuk membuktikan hipotesis ”Apakah peralatan pembuat alur pasak dengan menggunakan mesin bubut

mempunyai kelebihan terhadap pembuatan alur pasak pada mesin frais, mesin sekrap, maupun alat pengalur (broaching)”, maka penelitian ini perlu melakukan langkah-langkah tersebut sebagai berikut : Perencanaan Alat

a. Bagian-bagian Alat

Gambar 3. Rancangan Alat Pembuat Alur

Alat dirancang seperti gambar 3 dan disesuaikan dengan mesin bubut yang akan digunakan sebagai sarana penelitian, yaitu mesin bubut Maximal V13. Panjang alur pasak yang bisa dibuat 100 mm dengan maksimum diameter poros yang bisa dikerjakan 30 mm. Keterangan pada gambar, kepala tetap (1), senter putar (2), pengunci benda kerja (3), benda kerja poros (4), pahat alur (5), pemegang pahat (6), eretan atas (7), senter tetap (8), kepala lepas (9).

b. Cara Kerja Alat

Setelah pembubutan poros selesai, siapkan senter putar (3) dan senter tetap (8), pasangkan senter tetap di kepala lepas (9) dan pasang senter putar (2) di kepala tetap (1). Kemudian pasang poros hasil bubutan (4) dan didukung dengan pengunci benda kerja (3). Selanjutnya pasang pahat alur (5) dengan mengatur ketinggiannya agar sesuai sumbu utama mesin bubut. Kedalaman pemakan diatur oleh pergerakan maju eretan melintang. Setelah

122

dilakukan “setting” antara pahat alur (5) terhadap benda kerja poros (4), maka proses pemakan bisa dilakukan dengan memasukkan tuas mesin bubut ke posisi otomatis, sehingga eretan bergerak translasi, sedangkan benda kerja poros (4) tetap diam. Begitu seterusnya proses ini dilakukan, hingga mendapatkan kedalaman alur pasak sesuai dengan yang diinginkan. Pemodelan Alat

Pemodelan alat dilakukan di Laboratorium Pemesinan Politeknik Negeri Semarang, untuk pekerjaan-pekerjaan seperti : bubut, frais, gurdi, gerinda, serta perakitannya. Sedang alat-alat standard dilakukan pembelian diluar.

Pengujian Alat

Pengujian alat dilakukan juga di Laboratorium Pemesinan Politeknik Negeri Semarang, meliputi pengujian dengan sarana yang berbeda, yaitu pembuatan alur pasak dengan mesin frais, mesin sekrap, dan mesin bubut sesuai perencanaan program penelitian.

Pengambilan data : a) Diameter poros : 30 mm b) Panjang alur : 100 mm c) Ukuran alur pasak : 8 x 3 mm d) Bahan poros : St37 (mild steel)

Proses pemesinannya : � Proses dengan mesin frais � Proses dengan mesin sekrap � Poses dengan mesin bubut

3. Hasil dan Pembahasan Data hasil pengujian pembuatan alur pasak dengan mesin bubut

No Diameter Poros (d)

Ukuran Pasak (bxh)

Kedalaman Alur ( t )

Kecepatan Asutan

Kedalaman Pemakanan Hasil

1 16 5 x3 1,8

0.4 Berhasil 0.4 Berhasil 0.4 Berhasil 0.4 Gagal 0.2 Gagal

2 22 6 x 4 2.5

0.4 Berhasil 0.4 Berhasil 0.4 Berhasil 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.3 Gagal 0.2 Gagal

3 30 8 x 5 3

0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.4 Gagal 0.2 Gagal

123

Analisa Pengujian

Pembuatan Alur Pasak dengan Mesin Bubut Pengujian 1 Bahan Poros = St. 37 Diameter Poros ( d ) = 16 mm Ukuran Pasak ( bxh ) = 5 mm x 3 mm Kedalaman Alur ( t1 ) = 1.8 mm Untuk kedalaman alur 1.8 mm dilakukan 5 kali pemakanan. Pemakanan ke 1, 2, 3 sampai ke 4 dengan kedalaman 0.4 mm dan pemakanan ke 5 dalamnya 0.2 mm. Pengujian 2 Bahan Poros = St. 37 Diameter Poros ( d ) = 22 mm Ukuran Pasak ( bxh ) = 6 mm x 4 mm Kedalaman Alur ( t1 ) = 2.5 mm Untuk kedalaman alur 2.5 mm dilakukan 7 kali pemakanan. Pemakanan ke 1, 2, 3, 4 sampai ke 5 dengan kedalaman 0.4 mm, pemakanan ke 6 dalamnya 0.3 mm dan pemakanan ke 7 dalamnya 0.2 mm. Pengujian 1 maupun pengujian 2 berhenti saat pemakanan belum selesai, hal ini terjadi karena kesulitan : � Pahat berhenti saat menyentuh benda kerja � Pahat bergeser dari posisi pencekaman � Kontrol kedalaman pemakanan saat eretan

sulit, karena masuknya pahat pada posisi berjalan

Analisa penyelesaian masalah : � Perlu langkah awal yang panjang untuk

pemakanan awal, seperti halnya pada proses sekrap

� Posisi pencekaman baut terhadap pahat perlu diubah dan dibuatkan rumah pahat

� Perlu penyesuaian kecepatan pemakanan. 4. Kesimpulan

a. Pembuatan alur pasak dengan mesin bubut dapat dilakukan tetapi dengan kedalaman dan panjang alur tertentu.

b. Pada pengujian yang dilakukan, untuk pembuatan alur pasak dengan mesin bubut belum dapat dilakukan sampai tuntas. Ini dikarenakan terjadi pergeseran posisi pahat, sehingga pemotongan dihentikan

Saran

Agar dilakukan penelitian ulang, dengan memfokuskan pada pembuatan rumah pemegang pahat ( tool holder ) bentuknya mengadopsi pada mesin sekrap

Ucapan Terima Kasih

Ucapan terima kasih disampaikan kepada pemerintah melalui Dirjen DIKTI dan Politeknik Negeri Semarang, sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Penelitian Terapan Pemula dan Institusional Tenaga Pengajar Politeknik Negeri Semarang Untuk Pelaksanaan Pengabdian Kepada Masyarakat Melalui Program Penelitian Pengembangan Karya Ilmiah, Nomor: 398 / N11 / LK / 2006 5. Daftar Pustaka Begeman, Myron & Uswald, Phiplip F, 1989,

Manufacturing Process, 7th edition, John willey & Sons, New York.

Jutz ,Herman & Schorkus, Eduard, 1985, Westerman Tables for The Metal Trade, Indian Standards, New Delhi

Rochim, Taufiq, 1995, Teori dan Teknologi Proses Pemesinan, Penerbit ITB, Bandung

Shigley, J.E. & Mischlee C.R.,1989, Mechanical Engineering Design, Fifth edition, Mc.Grw Hill Book Company, New York.