laporan akhir praktikum proses produksi i kelompok xv · web view... 7 parut(broaching) mesin parut...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Produksi

Produksi merupakan suatu proses untuk mengubah bahan mentah menjadi bahan

setengah jadi atau bahan jadi sehingga meningkatkan nilai guna dari bahan

tersebut.

Diagram proses produksi :

Bahan Baku Produk

Modal

Manusia Material Mesin

2.2 Klasifikasi Proses Produksi

Proses produksi dapat diklasifikasikan menjadi beberapa macam, yaitu :

2.2.1 Proses Pemesinan (machining)

Proses pemesinan adalah suatu proses produksi dengan menggunakan

mesin perkakas, dimana memanfaatkan gerak relatif antara pahat dengan

benda kerja sehingga menghasilkan material sisa berupa geram. Proses

pemesinan bisa juga didefenisikan sebagai suatu proses pemotongan benda

kerja yang menyebabkan sebagian dari material benda kerja terbuang dalam

bentuk geram sehingga terjadi deformasi plastis yang menghasilkan produk

yang sesuai dengan spesifikasi geometris yang diinginkan. Contoh produk yang

dapat dibuat dengan proses pemesinan adalah poros idler,leveling block dan

lain-lain.

3

Proses Produksi

Energi + TeknologiInformasi

Laporan Akhir Praktikum Proses Produksi I Kelompok XV

2.2.2 Proses Pembentukan (forming)

Proses pembentukan adalah proses produksi dengan pemberian beban

terhadap material hingga terjadi deformasi plastis sehingga terbentuk produk

sesuai dengan bentuk dan ukuran yang di inginkan. Contohnya adalah

pengerolan (rolling) penempaan, dan lain-lain.

2.2.3 Proses Pengecoran (casting)

Proses pengecoran adalah proses produksi berupa penuangan logam cair

ke dalam cetakan sehingga terbentuk produk sesuai dengan cetakan yang ada.

Proses penuangan/pengecoran merupakan proses tertua yang dikenal manusia

dalam pembuatan benda logam. Contoh produk yang dapat dibuat dengan

proses ini adalah pahat, paku, dan lain-lain.

2.2.4 Proses Penyambungan (joining)

Penyambungan adalah proses produksi berupa penggabungan dua buah

material atau lebih untuk mendapatkan suatu produk yang di inginkan. Proses

penyambungan in dapat berupa pengelasan, mematri, soldering, pengelingan,

perekatan dengan lem, penyambungan dengan baut dan lain-lain. Proses

penyambungan dapat dikelompokkan menjadi 2, yaitu :

a. Penyambungan permanen

Penyambungan permanen adalah penyambungan yang tidak dapat

dipisahkan lagi, apabila dipisahkan akan dapat merusak komponennya.

Contohnya adalah penyambungan pada pengelasan, patri, solder, paku

keling dan lain-lain.

b. Penyambungan Sementara

Penyambungan sementara adalah penyambungan yang dapat

dipisahkan kembali, contohnya penyambungan dengan menggunakan baut.

2.2.5 Metalurgi Serbuk (powder metallurgy)

Metalurgi serbuk adalah proses produksi dengan cara memasukan serbuk

logam ke dalam sebuah cetakan kemudian serbuk logam tersebut di beri

tekanan. Finishing dari proses metalurgi serbuk ini adalah dengan memberikan

Laboratorium Inti Teknologi Produksi 4


perlakuan panas agar serbuk logam yang telah di tekan tadi menjadi rigid.

Biasanya proses metalurgi serbuk ini di gunakan untuk pembuatan produk yang

berdimensi sangat kecil. Contoh produk yang dibuat dengan cara metalurgi

serbuk ini adalah roda gigi pada jam tangan.

2.2.6 Perlakuan Panas (heat treament)

Proses perlakuan panas adalah perlakuan thermal terhadap logam untuk

mendapatkan sifat mekanik yang baru. Proses heat treament ini di lakukan

secara merata pada logam.

Selain itu ada juga Surface Treament, dimana pada dasarnya pemberian

perlakuan panas pada logam untuk mendapatkan sifat mekanik yang bari.

Namun surface treament ini perlakuan panas yang di berikan hanya pada

permukaan logam saja.

2.3 Klasifikasi Proses Pemesinan

2.3.1 Berdasarkan Gerak Relatif Pahat

Pahat yang bergerak relatif terhadap benda kerja akan menghasilkan geram

dan sementara itu permukaan benda kerja secara bertahap akan terbentuk menjadi

komponen yang dikehendaki.

Gerak relatif pahat terhadap benda kerja dapat dipisahkan menjadi dua komponen

gerakan yaitu :

gerak potong (cutting movement)

Dimana gerak potong adalah gerak yang menghasilkan permukaan baru

pada benda kerja.

gerak makan (feeding movement).

Gerak makan adalah gerak yang menyelesaikan permukaan baru yang

telah di potong oleh gerak potong.



2.3.2 Berdasarkan Jumlah Mata Pahat yang digunakan

Pahat yang dipasangkan pada suatu jenis mesin perkakas memiliki mata

pahat yang berbeda-beda. Jenis pahat/perkakas potong disesuaikan dengan cara

pemotongan dan bentuk akhir dari produk. Adapun pahat dapat diklasifikasikan

menjadi dua jenis pahat yaitu pahat bermata potong tunggal (single point cutting

tools) dan pahat bermata potong jamak (multiple point cuttings tools).

Tabel 2.1. Klasifikasi Proses Permesinan Menurut Gerak Relatif dan Jenis Pahat

yang Digunakan :

No. Jenis Mesin Gerak Potong Gerak Makan Jumlah Mata Pahat

1 Mesin Bubut Benda Kerja

(Rotasi)

Pahat (Translasi) Tunggal

2 Mesin Freis Pahat (Rotasi) Benda Kerja

(Translasi)

Jamak

3 Mesin Sekrap

Sekrap Meja

Pahat (Translasi)

Benda Kerja

(Translasi)

Benda Kerja

(Translasi)

Pahat

(Translasi)

Tunggal

Tunggal

4 Mesin Gurdi Pahat (Translasi) Pahat (Translasi) Jamak

5 Gergaji Pahat (Translasi) - Jamak

6 Gerinda Pahat (Translasi) Benda Kerja

(Translasi)

Tak Terhingga

2.3.3 Berdasarkan Orientasi Permukaan

Selain ditinjau dari segi orientasi permukaan maka poses pemesinan dapat

diklassifikasikan berdasarkan proses terbentuknya permukaan (proses generasi

permukaan; surface generation).



Dalam hal ini proses tersebut dikelompokkan dalam dua garis besar proses

yaitu:

Generasi permukaan silindrik atau konis dan

Generasi permukaan rata/lurus dengan atau tanpa putaran benda kerja.

2.3.4 Berdasarkan Mesin yang Digunakan

Dalam proses pemesinan jika kita ingin melakukan suatu pekerjaan, maka

perlu kita ketahui terlebih dahulu dengan mesin apa yang semestinya kita gunakan

sehingga produk yang kita buat sesuai dengan yang diinginkan.

Beberapa jenis proses mungkin dapat dilakukan pada satu mesin perkakas.

Misalnya, mesin bubut tidak selalu digunakan sebagai untuk membubut saja

melainkan dapat pula digunakan untuk menggurdi, memotong dan melebarkan

lubang (boring) dengan cara mengganti pahat dengan yang sesuai. Bahkan dapat

digunakan untuk mengefreis, menggerinda atau mengasah halus asal pada mesin

bubut yang bersangkutan dapat dipasangkan peralatan tambahan (attachments)

yang khusus.

Berikut beberapa jenis Mesin perkakas yang sering di gunakan :

a. Proses Bubut (Turning),

b. Proses Freis (Milling),

c. Proses Gurdi (Drilling),

d. Proses Sekrap (Shaping,Planing),

f. Poses Gerinda Rata (Surface Grinding),

g. Proses Gerinda Silindrik (Cylindrical Grinding),dan

h. Proses Gergaji atau Parut (Shawing, Broaching).



Tabel 2.2. Klasifikasi Proses Pemesinan Menurut Jenis Mesin Perkakas yang

Digunakan

No Jenis Proses Mesin Perkakas yang Digunakan

1 Bubut (turning) Mesin Bubut (lathe)

2 Gurdi (drilling) Mesin Gurdi (drilling machine)

3 Sekrap (shaping,planing) Mesin Sekrap (shaping machine) &

Mesin Sekrap Meja (planing

machine)

4 Freis (milling) Mesin Freis (milling machine)

5 Gergaji (sawing) Mesin Gergaji (sawing machine)

6Koter/Pelebaran lubang

(Boring)Mesin Koter (boring machine)

7 Parut(broaching) Mesin Parut (broaching machine)

8 Gerinda (grinding) Mesin Gerinda (grinding machine)

9 Asah (honing) Mesin Asah (honing machine)

10 Asah Halus (lapping) Mesin Asah Halus (lapping machine)

11 Asah Super Halus (super

finishing)Mesin Asah Kaca/mesin asah

superhalus (super/mirror finishing)

12 Kilap (polishing & buffing) Mesin Pengkilap (polisher & buffer)



2.4 Elemen Dasar Proses Pemesinan

Berdasarkan gambar teknik, dimana dinyatakan spesifikasi geometrik suatu

produk komponen mesin, salah satu atau beberapa jenis proses pemesinan harus

dipilih sebagai suatu proses atau urutan proses yang digunakan untuk

membuatnya. Bagi suatu tingkatan proses, ukuran obyektif ditentukan, dan pahat

harus membuang sebagian material benda kerja sampai ukuran objektif tersebut

tercapai. Hal ini dapat dilaksanakan dengan cara menentukan penampang geram

(sebelum terpotong). Selain itu, setelah berbagai aspek teknologi ditinjau,

kecepatan pembuangan geram dapat dipilih supaya waktu pemotongan sesuai

dengan yang dikehendaki.

Untuk itu perlu dipahami lima elemen dasar proses permesinan, yaitu :

1. Kecepatan potong (cutting speed) : Vc (m/min)

2. Kecepatan makan (feeding speed) : Vf (mm/min)

3. Kedalaman potong (depth of cut) : a (mm)

4. Waktu pemotongan (cutting time) : tc (min), dan

5. Kecepatan penghasilan geram (rate of metal removal) : Z (cm3/min)

Elemen proses pemesinan tersebut (Vc, Vf, a, tc dan Z) dihitung berdasarkan

dimensi benda kerja dan pahat serta besaran dari mesin perkakas. Besaran mesin

perkakas diatur ada bermacam-macam tergantung pada jenis mesin perkakas.

Oleh sebab itu, rumus yang dipakai untuk menghitung setiap elemen proses

pemesinan dapat berlainan.

1. Proses Bubut (turning)

Mesin bubut dapat digunakan untuk memproduksi material berbentuk

konis maupun silindrik. Jenis mesin bubut yang paling umum adalah mesin

bubut (lathe) yang melepas bahan dengan memutar benda kerja terhadap

pemotong mata tunggal.

Pada proses bubut benda kerja dipegang oleh pencekam yang dipasang di

ujung poros utama spindel. Dengan mengatur lengan pengatur yang terdapat

pada kepala diam, putaran poros utama (n) dapat dipilih sesuai dengan



spesifikasi pahat yang dipilih. Harga putaran poros utama umumnya dibuat

bertingkat dengan aturan yang telah distandarkan, misalnya : 83, 155, 275,

550, 1020 dan 1800 rpm. Pada mesin bubut gerak potong dilakukan oleh

benda kerja yang melakukan gerak rotasi sedangkan gerak makan dilakukan

oleh pahat yang melakukan gerak translasi.. Pahat dipasangkan pada dudukan

pahat dan kedalaman potong (a) diatur dengan menggeserkan peluncur silang

melalui roda pemutar (skala pada pemutar menunjukkan selisih harga

diameter) dengan demikian kedalaman gerak translasi dan gerak makannya

diatur dengan lengan pengatur pada rumah roda gigi. Gerak makan (f) yang

tersedia pada mesin bubut dibuat bertingkat dengan aturan yang telah

distandarkan.

Mesin bubut beserta bagian bagiannya dapat kita lihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Mesin Bubut

Keterangan gambar :

- Poros utama / spindel merupakan tempat pemasangan pencekam.

- Lengan pengatur gunanya untuk mengatur harga n yang diinginkan

- Tool Post adalah tempat dudukan pahat

- Batang penggerak fungsinya untuk menggerakkan kereta saat melakukan

proses bubut



- Ulir penggerak gunanya untuk menggerakkan kereta saat melakukan

proses bubut untuk pembuatan ulir.

- Kereta adalah landasan bagi peluncur silang

- Rumah roda gigi adalah tempat lengan pengatur

- Kepala diam adalah tempat terdapatnya poros utama

Gambar 2.2 Proses Bubut

Kondisi pemotongan ditentukan sebagai berikut :

Benda kerja :

d0 = Diameter mula-mula ; mm.

dm = Diameter akhir ; mm.

lt = Panjang proses pemesinan ; mm

Pahat :

kr = Sudut potong utama

o = Sudut geram

Mesin bubut :

a = Kedalaman potong ; mm.

F = Gerak makan ; mm/r.

n = Putaran poros utama (benda kerja) ; r/mm.



Jenis Operasi Bubut

Berdasarkan posisi benda kerja yang ingin dibuat pada mesin bubut, ada

beberapa proses bubut yaitu :

1. Pembubutan silindris (turning)

2. Pengerjaan tepi / bubut muka (facing)

3. Bubut Alur (grooving)

4. Bubut Ulir (threading)

5. Pemotongan (Cut-off)

6. Meluaskan lubang (boring)

7. Bubut bentuk (Forming)

8. Bubut inti (trepanning)

9. Bubut konis

Gambar 2.3 Proses Pada Mesin Bubut

Elemen Dasar Proses Bubut

Elemen dasar pada mesin bubut terbagi atas :

1. Kecepatan potong (Cutting speed )

Vc = ; m/min

Dimana, d = diameter rata-rata ,yaitu

d = (do + dm)/2 ; mm



2. Kecepatan makan (feeding speed)

Vf = f.n ; mm/min.

3. Waktu pemotongan (depth of cut)

tc = lt / Vf ; min.

4. Kedalaman potong (cutting time)

a = ( dm – do ) / 2 ; mm

5. Kecepatan penghasilan geram (rate of metal removal)

Z = A .V A = f . a ; mm2

Z = f . a . Vc ; cm3/min

Sudut potong utama (Kr , Principal cutting edge angle) merupakan sudut

antara mata potong mayor (proyeksinya pada bidang referensi) dengan

kecepatan makan Vf. Besarnya sudut tersebut ditentukan oleh geometri

pahat dan cara pemasangan pahat pada mesin perkakas (orientasi

pemasangannya). Untuk harga a dan f yang tetap maka sudut ini

menentukan besarnya lebar pemotongan (b, width of cut) dan tebal geram

sebelum terpotong (h, undeformed chip thickness) sebagai berikut :

a. Lebar pemotongan : b = a / sin Kr ; mm

b. Tebal geram sebelum terpotong : h = f sin Kr ; mm

Dengan demikian, penampang geram sebelum terpotong dapat dituliskan

sebagai berikut :

A = f.a = b.h ; mm2

Tebal geram sebelum terpotong (h) belum tentu sama dengan tebal geram

setelah terpotong (hc, chip thickness) dan hal ini antara lain dipengaruhi

oleh sudut geram (0), kecepatan potong dan material benda kerja.

2. Proses Freis (milling)

Mesin freis merupakan mesin yang paling mampu melakukan banyak

kerja dari semua mesin perkakas. Permukaan yang datar maupun berlekuk

dapat diproses dengan penyelesaian dan ketelitian istimewa. Operasi pada

umumnya dilakukan oleh ketam, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan

mesin peluas lubang dapat dilakukan oleh mesin freis.



Pahat freis mempunyai deretan mata potong pada tepi perkakas potong

yang berjumlah banyak (jamak). Bersifat sebagai pemotong tunggal pada

daurnya.

Pengelompokan Mesin Freis

Secara umum mesin freis dapat dikelompokkan atas :

a. Freis tegak (face milling)

Pada freis tegak antara sumbu pahat dan benda kerja tegak lurus.

b. Freis datar (slab milling)

Pada freis datar antara sumbu pahat dan benda kerja sejajar. Freis

datar dibedakan menjadi dua, yaitu :

1. Mengefreis turun (down milling)

2. Mengefreis naik (up milling/coventional milling)

Pahat Mesin Freis

Dua jenis utama pahat yang digunakan pada mesin freis (milling cutter)

dapat dibedakan atas dua macam seperti yang terlihat pada gambar 2.8 :

1. Pahat freis selubung (slab milling cutter), lihat

gambar 2.8a

2. Pahat freis muka ( face milling cutter ), lihat gambar

2.8b

Vf Vf

a. Slab milling cutter b. Face milling cutter

Gambar 2.4 Jenis Pahat pada Mesin Freis

Pahat freis termasuk pahat bermata potong jamak dengan jumlah mata

potong sama dengan jumlah gigi freis.



Berdasarkan jenis pahat yang digunakan dikenal dua macam cara yaitu :

1. Mengefreis datar dengan sumbu pahat sejajar dengan permukaan benda

kerja. Mengefreis datar dibedakan atas dua yaitu :

a. Mengefreis turun (down milling )

Pada down milling gerak rotasi pahat searah dengan gerak translasi

benda kerja.Proses turun akan menyebabkan benda kerja lebih

tertekan ke meja dan meja terdorong oleh pahat yang mungkin suatu

saat (secara periodik) gaya dorongnya akan melebihi gaya dorong

ulir atau roda gigi penggerak meja. Apabila sistem kompensasi

“keterlambatan gerak bolak balik “ ( back lash compensator ) tidak

begitu baik maka mengefreis turun dapat menimbulkan getaran

bahkan kerusakan. Mengefreis turun tidak dianjurkan untuk

permukaan yang terlalu keras.

Vf

Gambar 2.5 Jenis Pahat Down Milling

b. Mengefreis naik ( up milling / comvesional

milling )

Pada up milling gerak rotasi pahat berlawanan arah dengan gerak

translasi benda kerja.Mengefreis naik dipilih karena alasan

kelemahan mengefreis turun. Mengefreis naik cepat mempercepat

keausan pahat karena mata potong lebih banyak menggesek benda

kerja yaitu saat mulai pemotongan, selain itu permukaan benda

kerja lebih kasar.

Vf



Gambar 2.6 Jenis Pahat up Milling

2. Mengefreis tegak

Mengefreis tegak (face milling) dengan sumbu putaran pahat freis muka

tegak lurus permukaan benda kerja.

Cara membedakan pahat up milling dengan down milling adalah :

a. Dengan melihat arah buangan geramnya.

b. Dengan melihat arah putaran dari pahat tersebut.

Gambar 2.7 Proses Freis Datar dan Freis Tegak

Jenis Pemotong Pada Mesin Freis

Jenis pemotongan pada mesin freis adalah sebagai berikut :

1. Pemotong freis biasa

Merupakan sebuah pemotong berbentuk piringan yang hanya

memiliki gigi pada sekelilingnya.

2. Pemotong freis samping.

Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecuali bahwa giginya

di samping.

3. Pemotong gergaji pembelah logam.



Pemotong ini mirip dengan pemotong freis datar atau samping

kecuali bahwa pembuatannya sangat tipis, biasanya 5 mm atau

kurang.

4. Pemotong freis sudut.

Ada dua pemotong sudut yaitu pemotong sudut tunggal dan

pemotong sudut ganda. Pemotong sudut tunggal mempunyai satu

permukaan kerucut, sedangkan pemotong sudut ganda bergigi pada

dua permukaan kerucut. Pemotong sudut digunakan untuk

memotong lidah roda, tanggem, galur pada pemotong freis, dan

pelebar lubang.

5. Pemotong freis bentuk

Gigi pada pemotong ini merupakan bentuk khusus. Termasuk

didalamnya adalah pemotong cekung dan cembung, pemotong roda

gigi, pemotong galur, pemotong pembulat sudut, dsb.

6. Pemotong proses ujung.

Pemotong ini mempunyai poros integral untuk menggerakkan dan

mempunyai gigi dikeliling dan ujungnya.

7. Pemotong T-slot.

Pemotong jenis ini menyerupai pemotong jenis datar kecil atau freis

samping yang memiliki poros integral lurus atau tirus untuk

penggerakan.



Jenis operasi yang dapat dilakukan pada mesin freis dapat dilihat pada

gambar 2.8

Freis Selubung Freis Ujung

Freis Muka Freis Sisi Freis Alur

Pemotongan Freis Bentuk Freis Inti

Freis Ulir

Gambar 2.8 Proses yang dapat dilakukan pada mesin freis



Gambar 2.9 Mesin Freis

Elemen dasar dari proses freis dapat diketahui atau dihitung dengan

menggunakan rumus yang dapat diturunkan dari kondisi pemotongan

ditentukan sebagai berikut;

Benda kerja : w = lebar pemotongan

lw = panjang pemotongan

a = kedalaman potong

Pahat freis : d = diameter luar

z = jumlah gigi (mata potong)

= sudut potong utama

= 90 untuk pahat freis selubung.

Mesin freis : n = putaran poros utama

Vf = kecepatan makan

Elemen dasar pada mesin freis dapat dihitung dengan rumus berikut :

1. Kecepatan potong

VC = ; m/min

2. Gerak makan pergigi

fz = Vf / (z n) ; mm/(gigi)



3. Waktu pemotongan

tc = lt / Vf ; min

dimana :

lt = lv + lw + ln ; mm,

lv ; untuk mengefreis datar,

lv 0 ; untuk mengefreis tegak,

ln 0 ; untuk mengefreis datar,

ln = d / 2 ; untuk mengefreis tegak

4. Kecepatan menghasilkan geram

Z = ; cm3 /min

c. Proses Gurdi (drilling)

Proses gurdi merupakan proses pembuatan lubang pada sebuah objek

dengan menekankan sebuah gurdi berputar kepadanya. Proses pembuatan

lubang ini tidak hanya melalui proses gurdi namun dapat juga dilakukan

dengan proses lain seperti mempons, pengelasan, meluaskan lubang, dan lain-

lain.

Pahat gurdi mempunyai dua mata potong dan melakukan gerak potong

berupa putaran poros utama mesin gurdi. Putaran tersebut dapat dipilih dari

beberapa tingkatan putaran yang tersedia pada mesin gurdi, atau ditetapkan

sekehendak bila sistim transmisi putaran mesin gurdi merupakan sistim

berkesinambungan (stepless spindle drive).

Pengelompokan Mesin Gurdi

Mesin gurdi dapat dikelompokkan berdasarkan konstruksinya :

a. Mesin gurdi portabel / mampu bawa

b. Mesin penggurdi teliti :

1) pasangan bangku

2) pasangan lantai

c. Mesin penggurdi radial



d. Mesin penggurdi tegak :

1) tugas ringan

2) tugas berat

3) mesin penggurdi kelompok

e. Mesin penggurdi spindel jamak :

1) unit tunggal

2) jenis jalan

f. Mesin penggurdi turet

g. Mesin penggurdi produksi otomatis :

1) meja pengarah

2) jenis jalan

h. Mesin penggurdi di lubang dalam.

Beberapa proses yang dapat dilakukan pada mesin gurdi yaitu :

1. Gurdi (drilling)

2. Perluasan ujung lubang (counter boring)

3. Penyerongan ujung lubang (counter sinking)

4. Perluasan atau penghalusan lubang (roaming)

5. Gurdi lubang dalam (gun drilling

Gambar 2.10 Mesin Gurdi



Ada tiga jenis pahat dari mesin gurdi, yaitu :

1. Twist Drill

Twist drill merupakan penggurdi dengan dua galur dan dua tepi

potong.

Gambar 2.11 Twist Drill

2. Gun Drill

Ada dua jenis Gun Drill yaitu :

a. Bergalur lurus yang digunakan untuk penggurdian lubang yang

dalam, yaitu penggurdi trepan yang tidak memiliki pusat mati

dan meninggalkan inti pejal dari logam.

b. Penggurdi pistol pemotong pusat yang fungsinya hampir sama

dengan penggurdi trepan. Penggurdi pistol ini mempunyai

kecepatan potong yang lebih tinggi dari penggurdi puntir

konvensional.



Gambar 2.12 Gun Drill bergalur lurus. A Gun Drill trepan,

B. Gun Drill pemotongan

3. Penggurdi Khusus

Penggurdi khusus ini digunakan untuk menggurdi lubang yang

lebih besar yang tidak dapat dilakukan oleh penggurdi puntir

ataupun oleh penggurdi pistol. Untuk menggurdi lubang besar

dalam pipa atau logam lembaran, gurdi puntir tidak sesuai karena

gurdi cendrung akan terbenam ke dalam benda kerja atau

lubangnya terlalu besar untuk gurdi biasa. Lubang besar tersebut

dipotong dengan pemotong lubang

Gambar 2.13 Pemotong untuk lubang pada logam tipis. A. Pemotong gergaji. B.

Fris kecil (fly cutting).



Gambar 2.14 Proses Gurdi

Benda kerja :

lw = panjang pemotongan benda kerja ; mm

Pahat gurdi :

d = diameter gurdi ; mm

Kr = sudut potong utama

= ½ sudut ujung (point angle)

Mesin gurdi :

n = putaran poros utama ; (r)/min

Vf = kecepatan makan ; mm/min

Elemen dasar dapat dihitung dengan rumus berikut ;

1. Kecepatan potong :

VC = ; m/min

2. Gerak makan permata potong:

fz = ; mm/r

3. Kedalaman potong:

a = d/2 ; mm

4. Waktu pemotongan:



tc = lt / Vf ; min

dimana:

lt = lv + lw + ln ; mm

ln = (d/2) tan Kr ; mm

5. Kecepatan penghasilan geram:

Z = ; cm3/m

d. Proses Sekrap (shaping / planing)

Proses sekrap hampir sama dengan proses membubut, tapi gerak

potongnya tidak merupakan gerak rotasi melainkan gerak translasi yang

dilakukan oleh pahat (pada mesin sekrap) atau oleh benda kerja (pada mesin

sekrap meja). Benda kerja dipasang pada meja dan pahat (mirip dengan pahat

bubut) dipasangkan pada pemegangnya.

Mesin sekrap pada umumnya digunakan untuk :

a. perataan permukaan

b. memotong alur pasak luar dan dalam

c. alur spiral

d. batang gigi

Pengelompokkan Mesin Sekrap

Mesin sekrap dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Pemotong dorong horizontal

a) Biasa (pekerjaan produksi)

b) Universal (pekerjaan ruang perkakas)

2. Pemotong tarik horizontal

3. Vertikal

a) Pembuat celah (slotter)

b) Pembuat dudukan pasak (key skater)

Kegunaan khusus dari mesin sekrap misalnya untuk memotong roda gigi

caranya adalah daya ditransmisikan dengan mengunakan motor tersendiri,

baik melalui roda gigi maupun sabuk atau dengan penggunaan sistem



hidrolisis. Penggerakan bolak balik pahat dapat diatur dengan menggunakan

lengan osilasi dan mekanisme engkol.

Mesin sekrap terbagi dua macam, yaitu:

a. Mesin Sekrap Meja (planner)

Pada sekrap meja, meja bergerak bolak-balik sedangkan pahat diam,

lihat gambar 2.15a.

b. Mesin Sekrap (shaping)

Pada mesin sekrap biasa pahat bergerak bolak-balik, sedangkan bnda

kerja diam, lihat gambar 2.15b

a. Mesin Sekrap Planner

b. Mesin Sekrap Shaper

Gambar 2.15 Jenis Mesin Sekrap

Jenis-Jenis Mesin Sekrap

1. Mesin sekrap horizontal

Terdiri atas dasar dan rangka yang mendukung ram horizontal. Ram yang

membawa pahat, diberi gerak bolak balik sama dengan panjang langkah yang

diinginkan. Pemegang pahat diberi engsel pada ujung atas untuk

memungkinkan pahat naik pada langkah balik sehingga tidak menggaruk

benda kerja. Benda didukung pada rel silang yang memungkinkan benda



kerja untuk digerakkan menyilang atau vertikal dengan atau tanpa pengerak

daya.

2. Mesin sekrap hidrolis

Mesin sekrap hidrolis seperti digerakkan oleh mekanisme lengan osilasi,

tapi penggeraknya adalah rangkaian hidrolis. Salah satu keuntungan utama

dari mesin sekrap ini adalah kecepatan potong dan tekanan dalam penggerak

ram konstan dari awal sampai akhir pemotongan. Kecepatan potong biasanya

ditunjukkan pada indikator dan tidak memerlukan perhitungan. Baik panjang

langkah potong maupun dudukan relatifnya terhadap benda kerja dapat

diubah dengan cepat, tanpa menghentikan mesin dengan menggunakan dua

gagang kecil pada sisi ram dapat dibalik mendadak dimana saja dalam segala

arah perjalanan. Hantaran hidrolis dikerjakan pada pahat bebas dari benda

kerja dan operasi keseluruhan dari mesin. Perbandingan maksimum kecepatan

balik terhadap kecepatan potong adalah 2 : 1.

3. Mesin Sekrap Potong Tarik

Mesin sekrap vertikal (slotter) terutama digunakan untuk pemotongan

dalam dan menyerut sudut, serta untuk operasi yang memerlukan pemotongan

vertikal karena dudukan yang diharuskan untuk memegang benda kerja.

Operasi dari bentuk ini sering dijumpai pada pekerjaan cetakan, cetakan

logam dan pola logam. Ram mesin ini beroperasi secara vertikal dan memiliki

sifat balik cepat biasanya seperti pada jenis horizontal. Benda kerja yang akan

di mesin ditumpu pada meja putar yang memiliki gerakan putar tambahan

gerak untuk mesin biasa.

Proses yang biasa dilakukan pada mesin sekrap (pahat bermata potong

tunggal yang melakukan gerak potong (shaping) atau gerak makan

(planning), kedua gerakan tersebut berupa translasi bertahap) :

1. Sekrap (shaping)

2. Sekrap meja (planning)

3. Sekrap alur (sloting)



a. Sekrap alur (sloting) b Sekrap (shaping) c Sekrap meja (planning)

Gambar 2.16 Proses yang Dapat Dilakukan pada Mesin Sekrap

Gambar 2.17 Proses Sekrap

Perhitungan elemen dasar dalam proses menyekrap adalah :

1. Kecepatan potong rata-rata :

C ; m / min

2. Kecepatan makan

Vf = f . np ; mm / min

3. Kecepatan menghasilkan geram :

Z = A .V ; cm3/min

dengan A = f . a = h . b

4. Waktu pemotongan :

TC = w / Vf ; min



2.3 Pahat

Pahat dibuat menurut desain tertentu dan akan dipasangkan pada mesin

perkakas dengan orientasi tertentu. Orientasi/posisi pahat disebut posisi paling

lazim (Most Natural Position) atau posisi nol (Zero Position).

Pahat berfungsi untuk membantu proses pemesinan. Untuk mengenal bentuk

dan geometrinya, pahat harus diamati secara sistematik dengan dibedakan atas

tiga hal pokok yaitu : elemen, bidang aktif, dan mata potong pahat, sehingga

secara lebih rinci bagian-bagiannya dapat didefenisikan. Dengan mengetahui

defenisinya maka berbagai jenis pahat yang digunakan dalam proses pemesinan

dapat dikenal dengan lebih baik.

2.3.1 Bagian pahat

1. Badan (body)

Bagian pahat yang dibentuk menjadi mata potong atau tempat untuk

sisipan pahat (dari karbida atau keramik).

2. Pemegang/gagang (shank)

Bagian pahat untuk dipasangkan pada mesin perkakas. Bila bagian ini

tidak ada, maka fungsinya digantikan oleh lubang pahat.

3. Lubang Pahat (tool bore)

Lubang pada pahat melalui mana pahat dipasang pada poros utama

(spindel) atau poros pemegang dari mesin perkakas. Umumnya dipunyai

oleh pahat freis.

4. Sumbu Pahat (tool axis)

Garis maya yang digunakan untuk mendefinisikan geometri pahat.

5. Dasar (base)

Bidang rata pada pemegang untuk meletakkan pahat sehingga

mempermudah proses pembuatan, pengukuran maupun pengasahan pahat.



Gambar 2.18 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Bubut

Gambar 2.19 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Gurdi

Gambar 2.20 Bagian-Bagian dan Bidang Pahat Freis



2.3.2 Bidang Pahat

Bidang pahat merupakan permukaan aktif dari pahat. Tiap pahat

mempunyai bidang aktif sesuai jumlah mata potongnya (tunggal atau jamak).

Bidang pahat dapat dibagi tiga yaitu sebagai berikut :

1. Bidang Geram (A , Face)

Merupakan bidang diatas dimana geram mengalir.

2. Bidang Utama (A , Principal/Major Flank)

Yaitu bidang yang menghadap ke permukaan transien dari benda kerja.

Permukaan transien benda kerja akan terpotong akibat gerakan pahat

relatif terhadap benda kerja. Karena adanya gaya pemotongan sebagian

bidang utama akan terdeformasi sehingga bergesekan dengan

permukaan transien benda kerja.

3. Bidang Bantu/Minor (A ’ Auxiliary/Minor Flank)

Adalah bidang yang menghadap permukaan terpotong dari benda kerja.

Karena adanya gaya pemotongan, sebgian kecil bidang bantu akan

terdeformasi dan menggesek permukaan benda kerja yang telah

terpotong /dikerjakan. Untuk pahat freis selubung tidak diperlukan

bidang bantu.

2.3.3 Mata Potong Pahat

Mata potong pahat merupakan tepi dari bidang geram yang aktif

memotong. Ada dua jenis mata potong, yaitu :

1. Mata Potong Utama / Mayor (S, principal / mayor cutting edge)

Mata potong utama adalah garis perpotongan antar bidang geram (A )

dengan bidang utama (A).

2. Mata Potong Bantu / Minor (S’, auxiliary / minor cutting edge)

Mata potong bantu adalahgaris perpotongan antara bidang geram (A)

dengan bidang bantu (A).



Gambar 2.21 Bentuk Pahat Bubut

Mata potong utama bertemu dengan mata potong bantu pada pojok pahat

(tool corner). Untuk memperkuat pahat maka pojok pahat dibuat melingkar

dengan jari-jari tertentu, yaitu :

r = radius pojok (corner radius/nose radius) ; mm

b = panjang pemenggalan pojok (chamfered corner length) ; mm

Radius pojok maupun panjang pemenggalan pojok selain memperkuat

pahat bersama-sama dengan kondisi pemotongan yang dipilih akan menentukan

kehalusan permukaan hasil proses pemesinan.

Beberapa jenis pahat dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu pahat kanan

(right hand) dan pahat kiri (left hand). Perbedaan antara kedua jenis pahat

tersebut adalah terletak pada lokasi mata potong utama. Pahata kanan

mempunyai lokasi mata potong utama yang sesuai dengan lokasi ibu jari tangan

kanan bila tapak tangan kanan ditelungkupkan diatas pahat yang dimaksud

dengan sumbu pahat dan sumbu tapak tangan sejajar. Demikian pula halnya

dengan pahat kiri dimana lokasi mata potong utamanya sesuai dengan lokasi

ibu jari tangan kiri, lihat gambar 2.21.

2.3.4 Material Pahat

Suatu jenis pekerjaan pemesinan tertentu memerlukan pahat dari material

yang cocok. Karena pahat merupakan salah satu komponen utama yang

memegang peranan penting dalam proses pemesinan. Proses pembentukan

geram dengan cara pemesinan berlangsung dengan cara mempertemukan dua

jenis material. Untuk menjamin kelangsungan proses ini maka jelas diperlukan

kriteria material pahat yang di gunakan untuk memotong benda kerja.



Adapun kriteria material pahat yang perlu di perhatikan antara lain :

1. Kekerasan; yang cukup tinggi melebihi kekerasan benda kerja tidak saja

pada temperatur ruang melainkan juga pada temperatur tinggi atau

memiliki hot hardness yang tinggi pada saat proses pembentukan geram

berlangsung.

2. Keuletan; yang cukup besar untuk menahan beben kejut yang terjadi

sewaktu pemesinan dengan interupsi maupun sewaktu memotong benda

kerja yang mengandung partikel/bagian yang keras (hard spot).

3. Ketahanan beban kejut termal; diperlukan bila terjadi perubahan

temperatur yang cukup besar secara berkala / periodik.

4. Sifat adhesi yang rendah; untuk mengurangi afinitas benda kerja terhadap

pahat , mengurangi laju keausan ,serta penurunan gaya pemotong.

5. Daya larut elemen/komponen material pahat yang rendah; dibutuhkan

demi untuk memperkecil laju keausan akibat mekanisme difusi.

Kekerasan yang rendah dan daya adhesi yang tingi tidak diinginkan, sebab

mata potong akan terdeformasi, terjadi keausan tepi dan keausan kawah yang

besar. Keuletan yang rendah serta ketahanan beban kejut termal yang kecil

mengakibatkan rusaknya mata potong maupun retak mikro yang menimbulkan

kerusakan fatal. Kriteria material pahat seperti di atas memang perlu dipunyai

oleh material pahat. Akan tetapi, tidak semua sifat tersebut dapat dipenuhi

secara berimbang. Pada umumnya kekerasan dan daya tahan termal yang

dipertinggi selalu diikuti oleh penurunan keuletan.

Secara berurutan material–material tersebut dapat disusun mulai dari yang

paling “lunak” tetapi “ulet” sampai dengan yang paling “keras” tetapi “getas”

sebagai berikut:

1. Baja Karbon (High Carbon Steels ; Carbon Tools Steels; CTS )

Baja dengan kandungan karbon yang relatif tinggi (0,7%-1,4% C) tanpa

unsur lain atau dengan presentase unsur lain yang rendah (2% Mn,

W,Cr) mempunyai kekerasan permukaan yang cukup tinggi. Dengan

proses perlakuan panas, kekerasan yang tinggi ini (500-1000 HV)



dicapai karena terjadi tranformasi martensit. Karena martensit akan

melunak pada temperatur sekitar 250º C, maka baja karbon ini hanya

digunakan pada kecepatan potong yang rendah (sekitar VC = 10

m/min). Pahat jenis ini hanya dapat memotong logam yang lunak

ataupun kayu.

2. HSS (High Speed Steels ; Tools Steels)

Merupakan baja paduan tinggi dengan unsur paduan crom dan tungsten.

Melalui proses penuangan (molten metalurgy) kemudian diikuti

pengerolan ataupun penempaan baja dibentuk menjadi batang atau

silindris. Pada kondisi lunak (annealed) bahan tersebut dapat diproses

secara pemesinan menjadi berbagai bentuk pahat potong. Setelah proses

laku panas dilaksanakan kekerasannya akan cukup tinggi sehingga dapat

digunakan pada kecepatan potong yang tinggi (sampai dengan tiga kali

kecepatan potong untuk pahat CTS), sehingga dinamakan dengan “Baja

Kecepatan Tinggi”; HSS, High Speed Steel. Apabila telah aus maka

HSS dapat diasah sehingga mata potongnya tajam kembali, karena sifat

keuletan yang relatif baik.. Pahat ini biasanya digunakan sebagai pahat

untuk mesin gurdi,bubut,skrap.

Hot Hardness dan recovery Hardness yang cukup tinggi, dapat dicapai

berkat adanya unsur paduan W, Cr, Mo, Co. Pengaruh unsur tersebut

pada unsur dasar besi (Fe) dan karbon (C) adalah sebagai berikut :

Tungsten / Wolfram (W)

Untuk mempertinggi Hot Hardness, dimana terjadi pembentukan

karbida, yaitu paduan yang sangat keras, yang menyebabkan

kenaikan temperatur untuk proses hardening dan tempering.

Chromium (Cr)

Menaikkan hardenability dan hot hardness. Crom merupakan

elemen pembentuk karbida akan tetapi Cr menaikkan sensitivitas

terhadap over heating.

Vanadium (V)

Menurunkan sensitiviitas terhadap over heating serta menghaluskan

besar butir. Juga merupakan elemen pembentuk karbida.



Molybdenum (Mo)

Mempunyai efek yang sama seperti W, akan tetapi lebih terasa ( 2%

W, dapat digantikan oleh 1% Mo). Selain itu Mo – HSS lebih liat,

sehingga mampu menahan beban kejut. Kejelekannya adalah lebih

sensitif terhadap over heating ( hangusnya ujung – ujung yang

runcing sewaktu dilakukan proses Heat treatment).

Cobalt (Co)

Bukan elemen pembentuk karbida. Ditambahkan dalam HSS untuk

menaikkan Hot hardness dan tahanan keausan. Besar butir menjadi

lebih halus sehingga ujung – ujung yang runcing tetap terpelihara

selama heat treatment pada temperatur tinggi.

Klasifikasi pahat HSS menurut komposisinya, yaitu:

1. HSS Konvesional

a. Molybdenum HSS : standar AISI(American Iron and Stell

Institute) M1;M2; M7; M10.

b. Tungsten HSS : standar AISI T1; T2

2. HSS Special

3. Cobalt Added HSS : standar AISI M33; M36; T4; T5 dan T6.

4. High Vanadium HSS : standar AISI M3-1; M3 – 2; M4 ;T15.

5. High Hardness Co. HSS:standar AISI M42; M43;M44 ;M45;M 46.

a. Cast HSS.

b. Powdered HSS

c. Coated HSS.

3. Paduan Cor Non Fero (Cast Nonferrous Alloys ; Cast Carbides )

Paduan cor nonferro (Stellite) adalah campuran (paduan) yang memiliki

sifat antara HSS dan Carbida, digunakan dalam hal khusus diantara

pilihan dimana karbida terlalu rapuh dan HSS mempunyai hot hardness

dan wear resistance yang terlalu rendah. Material jenis ini dibentuk

secara tuang menjadi bentuk yang tidak terlalu sulit misalnya tool bit

(sisipan) yang kemudian diasah menurut dimensi yang dibutuhkan.



Paduan nonferro terdiri atas empat elemen utama :

a. Cobalt, sebagai pelarut bagi elemen-elemen lain.

b. Cr(10%- 35% berat ), yang membentuk karbida.

c. W (10% - 25% berat ), sebagai pembentuk karbida menaikan

kekerasan secara menyeluruh.

d. Carbon(1% C membentuk jenis yang relatif lunak sedangkan 3%

jenis yang keras serta tahan aus).

4. Karbida (Cemented Carbides ; Hard metals )

Merupakan jenis pahat yang “disemen” (cemented carbides) dengan

bahan padat yang dibuat dengan cara sintering serbuk karbida (nitrida,

oksida) dengan bahan pengikat yang umumnya dari kobalt (Co). Cara

carbuzing masing-masing bahan dasar (serbuk). Tungsten, Titanium,

Tantalum yang dibuat menjadi karbida yang digiling dan disaring. Salah

satu atau campuran serbuk karbida tersebut kemudian dicampur dengan

bahan pengikat (Co) dan dicetak tekan dengan memakai bahan pelumas

(Lilin). Setelah itu dilakukan Presintering (1000º C pemanasan mula

untuk menguapkan bahan pelumas)dan kemudian sintering (1600º C).

Hot hardness karbida yang disemen hanya akan menurun bila terjadi

perlunakan elemen pengikat. Semakin besar persentase pengikat Co

maka kekerasannya menurun dan sebaliknya keuletannya membaik.

Modulus elastisitasnya sangat tinggi demikian pula berat jenisnya.

Koefisien muainya 1/2 dari baja dan konduktivitas panasnya sekitar 2

atau 3 kali konduktivitas panas HSS. Ada tiga jenis utama pahat karbida

sisipan antara lain :

a. Karbida Tungsten (WC+Co) yang merupakan jenis pahat

karbida untuk memoyong besi tuang (Cast Iron Cutting

Grade).

b. Karbida Tungsten Paduan (WC-TiC+Co; WC- TaC- TiC+ Co;

WC- TaC +Co; WC-TiC – TiN + Co; TiC +Ni, Mo)

merupakan jenis pahat karbida memotong baja (Steel cutting

Grade).



c. Karbida Lapis (Coated Cemented Carbides): merupakan jenis

karbida tungsten yang dilapis beberapa lapis karbida, nitrida

oksida lain yang lebih rapuh tetapi hot hardness tinggi.

5. Keramik (Ceramics)

Merupakan paduan metalik dan non-metalik menurut definisi yang sempit

sedangkan menurut definisi yang luas merupakan paduan semua material

kecuali metal dan material organik. Keramik mempunyai sifat khas yaitu;

relatif rapuh sehingga membatasi/mempersulit kegunaannya. Salah satu

usaha memperkecil sifat kerapuhan adalah dengan memanfaatkan

kemajuan teknologi dalam pembuatan serbuk yang halus, murni, dan

homogen.

Perambatan retak pada struktur keramik dihambat dengan cara sebagai

berikut :

a. Menyerap energi perambatan retak dengan menambahkan partikel

yang semi stabil.

b. Mengarahkan dan menghambat perambatan retak dengan

menambahkan serat halus.

c. Menumbuhkan retak-retak mikro yang tak beraturan sehingga

menghambat pertumbuhan retak besar, dengan cara menambahkan

partikel yang mempunyai koefisien muai yang berbeda. Yang akan

menimbulkan retak mikro sewaktu proses pendinginan

berlangsung.

6. CBN (Cubic Boron Nitrides)

CBN termasuk jenis keramik, dibuat dengan penekanan panas sehingga

serbuk grafit putih nitrida boron dengan struktur atom heksagonal berubah

menjadi struktur kubik. CBN dapat digunakan untuk proses pemesinan

berbagai jenis baja dalam keadaan dikeraskan (hardenned steel), HSS, besi

tuang, maupun karbida semen.Afinitas terhadap baja sangat kecil dan

tahan terhadap baja sangat kecil dan tahan terhadap perubahan reaksi

kimia sampai dengan temperatur pemotongan 13000C (kecepatan potong

tinggi). Dibuat dalam bentuk sisipan dan mempunyai harga yang mahal.



7. Intan (Sinterred Diamonds dan Natural Diamonds )

Sintered Diamond merupakan hasil proses sintering serbuk intan tiruan

dengan bahan pengikat Co (5% - 10%). Hot Hardness sangat tinggi dan

tahan terhadap deformasi plastik. Sifat ini ditentukan oleh besar butir intan

serta persentase dan komposisi material pengikat. Karena intan pada

temperatur tinggi akan berubah menjadi grafit dan mudah terdifusi menjadi

atom besi, mata pahat intan tidak digunakan untuk memotong bahan yang

mengandung besi (ferrous). Cocok bagi Ultra highprecision dan mirror

finishing bagi benda kerja non fero ( Al alloys, Cu alloys, Plastics, rubber).

Dalam proses pemesinan umumnya kita menggunakan jenis pahat HSS

untuk mesin gurdi dan karbida untuk mesin freis dan bubut (dan dapat

juga sebagai sisipan pada jenis pahat lainnya).

Tabel 2.3 Perbedaan Antara pahat HSS dan Karbida

NoPerbedaan HSS Karbida

1 Konstruksi Batangan Sisipan

2Ketahanan terhadap suhu

tinggiTidak baik Baik

3 Jenis coolant Cairan Udara / air blow

4 Sifat materialUlet, cepat aus

Getas,

tidak mudah aus

5 Kecepatan potongVc = 10-20

m/min

Vc = 80 - 120

mm/min

6 Harga Murah Mahal

7 Konversi energiSulit melepaskan

panas

Mudah

melepaskan

panas



2.3.5 Umur Pahat

Dalam proses pemesinan,yang sangat perlu di perhatikan adalah umur pahat.

Karena umur pahat berhubungan dengan keausan pada pahat .

Umur pahat berdasarkan rumus Taylor,

VcTn = CTVB f-pa-q

Dimana :

Vc = kecepatan potong;m/min.

CTVB = konstanta keausan.

f = gerak makan ; r/min

a = kedalaman potong ; mm

p = pangkat untuk tebak geram

q = pangkat untuk lebar pemotongan

N tergantung dari jenis pahat

Yang mempengaruhi umur pahat (berdasarkan rumus Taylor)

Terutama oleh kecepatan potong.Sehingga untuk setiap kombinasi

pahat dan benda kerja ada suatu kecepatan potong moderat sehingga

umur pahat jadi lebih lama (misal: pahat HSS dengan material baja,

kecepatan potong moderat sekitar 20 m/min).

Material yang dipakai (factor n).

Gerak makan (f) dan kedalaman makan (a).

Keausan atau kegagalan pada pahat di sebabkan oleh adanya keausan yang

secara bertahap membesar pada bidang aktif pahat.



Berikut macam-macam keausan pahat berdasarkan tempa terjadinya :

Keausan kawah (crater wear)

Terjadi pada bidang geram.

Keausan tepi (flank wear)

Terjadi pada mata potong utama

Keausan ujung

Disebabkan karena kedalaman makan yang berlebihan.

Berikut Penyebab kausan pada pahat secara Umum :

a. Proses Abrasif

Adanya partikel yang keras pada benda kerja yang menggesek bersama

aliran material benda kerja pada bidang geram dan bidang utama pahat.

Penyebab keausan pahat dan tepi

Pada pahat HSS, proses abrasif dominan pada kecepatan potong rendah

(10-20 m/min)

Pada pahat karbida, proses abrasif tidak dominan karena pahat karbida

yang sangat keras

b. Proses Kimia

Benda kerja yang baru saja terpotong sangat kimiawi aktif sehingga

memudahkan reaksi yang mengakibatkan derajat penyatuan (afinitas)

berkurang pada bidang geram pahat

Hal diatas menjadi penyebab terjadinya keausan kawah pada bidang geram

c. Proses Adhesi

Pada tekanan dan temperatur yang cukup tinggi, terjadi penempelan

material benda kerja pada bidang geram dikenal dengan BUE (built-up

edge). BUE adalah timbulnya mata potong yang baru.

BUE sangat dinamis, sangat tergantung pada kecepatan potong.



Proses pertumbuhan dan pengelupasan BUE secara periodik

memperpendek umur pahat.

BUE yang stabil akan memperpanjang umur pahat.

d. Proses Difusi

Perpindahan atom metal dari daerah konsentrasi tinggi ke konsentrasi

rendah karena material pengikat melamah pada temperatur yang tinggi.

Pada HSS , atom Fe dan C terdifusi sehingga Fe3C terkelupas

Pada pahat karbida Co sebagai pengikat karbida terdifusi

Penyebab keausahan kawah

e. Proses Oksidasi

Karena temperatur tinggi maka karbida akan teroksidasi (bereaksi dengan

oksigen) sehingga struktur pahat melemah dan tidak tahan akibat

deformasi akibat gaya potong.

2.4. Mekanisme Penghasilan Geram

Ciri utama pada proses pemesinan adalah adanya geram atau sisa pemotongan..

Mekanisme penghasilan geram ini terbagi atas dua teori yaitu teori lama dan teori

baru.

2.4.1. Teori Lama

Pada mulanya diperkirakan geram terbentuk karena adanya retak mikro

(micro crack) yang timbul pada benda kerja tepat di ujung pahat pada saat

pemotongan dimulai. Dengan bertambahnya tekanan pahat, retak tersebut

menjalar ke depan sehingga terjadilah geram.



Gambar 2.22 Teori lama yang Menerangkan Terjadinya Geram

2.4.2. Teori Baru

Anggapan pada teori lama di atas telah ditinggalkan berkat hasil berbagai

penelitian mengenai mekanisme pembentukan geram. Logam pada

umumnya bersifat ulet (ductile) apabila mendapat tekanan akan timbul

tegangan (stress) di daerah di sekitar konsentrasi gaya penekanan mata

potong pahat. Tegangan pada logam (benda kerja) tersebut mempunyai

orientasi yang kompleks dan pada salah satu arah akan terjadi tegangan

geser (shearing stress) yang maksimum. Apabila tegangan geser ini

melebihi kekuatan logam yang bersangkutan maka akan terjadi deformasi

plastis (perubahan bentuk) yang menggeser dan memutuskan benda kerja

di ujung pahat pada suatu bidang geser (shear plane). Bidang geser

mempunyai lokasi tertentu yang membuat sudut terhadap vektor kecepatan

potong dan dinamakan sudut geser (shear angle,Φ).

Gambar 2.23 Teori baru yang Menerangkan Terjadinya Geram



Proses terbentuknya geram tersebut dapat diterangkan melalui analogi

tumpukan kartu, bila setumpuk kartu dijajarkan dan diatur sedikit miring

(sesuai dengan sudut geser,Φ) kemudian didorong dengan papan

(penggaris) yang membuat sudut terhadap garis vertikal (sesuai dengan

sudut geram,γo) maka kartu bergeser ke atas relatif terhadap kartu di

belakangnya. Pergeseran tersebut berlangsung secara berurutan, dan kartu

terdorong melewati bidang batas papan, lihat gambar 2.24a. Analogi kartu

teresebut menerangkan keadaan sesungguhnya dari kristal logam (struktur

butir metalografis) yang terdeformasi sehingga merupakan lapisan tipis

yang tergeser pada bidang geser. Arah perpanjangan kristal (cristal

elongation) membuat sudut sedikit lebih besar daripada sudut geser, lihat

gambar 2.24b.

Gambar 2.24 Proses Terbentuknya Geram Menurut Teori Analogi Kartu

Suatu analisis mekanisme pembentukan geram yang dikemukakan oleh

Merchant mendasarkan teorinya pada model pemotongan sistem tegak

(orthogonal system). Sistem pemotongan tegak merupakan

penyederhanaan dari sistem pemotongan miring (obligue system) dimana

gaya diuraikan menjadi komponennya pada suatu bidang.



Beberapa asumsi yang digunakan dalam analisis model tersebut antara lain :

a. Mata potong pahat sangat tajam sehingga tidak menggosok atau

menggaruk benda kerja

b. Deformasi terjadi hanya dalam dua dimensi

c. Distribusi tegangan yang merata pada bidang geser

d. Gaya aksi dan reaksi pahat terhadap bidang geram adalah sama besar

dan segaris (tidak menimbulkan moment coppel)

Karena sistem gaya dipandang hanya pada satu bidang, maka gaya total

dapat diuraikan menjadi dua komponen gaya yang saling tegak lurus.

Berdasarkan cara penguraiannya maka gaya pembentukan geram terdiri

atas :

1. Gaya total (F), ditinjau dari proses deformasi material, dapat

diuraikan menjadi dua komponen, yaitu :

FS : gaya geser yang mendeformasikan material pada bidang geser,

sehingga melampaui batas elastik.

Fsn : gaya normal pada bidang geser yang menyebabkan pahat tetap

menempel pada benda kerja.

2. Gaya total (F) dapat diketahui arah dan besarnya dengan cara

membuat dinamometer (alat ukur gaya dimana pahat dipasang

padanya dan alat tersebut dipasang pada mesin perkakas) yang

mengukur dua komponen gaya yaitu :

Fv : gaya potong, searah dengan kecepatan potong

Ff : gaya makan, searah kecepatan makan.

3. Gaya total (F) yang bereaksi pada bidang geram (Aγ,face bidang

pada pahat di mana geram mengalir) diuraikan menjadi dua

komponen untuk menentukan “koefisien gesek geram terhadap

pahat”, yaitu :

Fγ : gaya gesek pada bidang geram

Fγn : gaya normal pada bidang geram



Karena berasal dari satu gaya yang sama mereka dapat dilukiskan pada

suatu lingkaran dengan diameter yang sama dengan gaya total (F).

Lingkaran tersebut digambarkan persis di ujung pahat sedemikian rupa

sehingga semua komponen menempati lokasi seperti yang dimaksud.

Gambar 2.25 Lingkaran Gaya Perpotongan

2.5. Cairan Pendingin (coolant)

Cairan pendingin (Coolant) mempunyai kegunaan yang khusus dalam

proses pemesinan. Cairan pendingin perlu dipilih dengan seksama sesuai dengan

jenis pekerjaan yang dilakukan dengan mesin perkakas. Penggunaan cairan

pendingin ini dapat dilakukan dengan berbagai cara seperti disemprotkan,

dikucurkan, dikabutkan, dll. Efektivitas dari cairan pendingin ini hanya dapat

diketahui dengan melakukan percobaan pemesinan.

2.5.1. Fungsi Coolant

Di dalam Proses Pemesinan, kita harus mengenal coolant sebagai suatu

cara untuk menambah/memperpanjang umur pahat.

Fungsi dari coolant secara umum adalah sebagai berikut :

Menurunkan temperatur pahat pada saat pemotongan

Menurunkan gaya potong.

Memperpanjang umur pahat

Melumasi elemen pembimbing (ways)



Memperhalus atau memperbaiki kualitas permukaan benda kerja.

Membersihkan geram dari bidang geram pada saat proses

pemotongan.

Proteksi korosi pada permukaan benda kerja yang baru terbentuk.

2.5.2. Jenis-Jenis Coolant

Secara umum coolant yang biasa dipakai dapat dikategorikan dalam dua

jenis coolant, yaitu :

1. Air Blow

Merupakan Coolant berupa tiupan udara yang dialirkan dari selang

khusus. Coolant jenis ini digunakan untuk material yang cepat

menangkap dan melepaskan panas.

2. Water Blow

Merupakan coolant yang berbentuk cair. Coolant ini biasanya

digunakan pada material yang laju perpindahan panasnya lambat.

Coolant yang termasuk ke dalam jenis Water Blow ada dua macam yaitu :

1. Bedasarkan komposisi , coolant jenis ini terdiri atas:

a. Cairan sintetik (synthetic fluids, chemical fluids)

Cairan yang jernih atau diwarnai merupakan larutan murni (true

solutions) atau larutan permukaan aktif (surface active). Pada larutan

murni unsur yang dilarutkan tersebar antara molekul dan tegangan

permukaan (surface tension) hampir tidak berubah. Larutan murni tidak

bersifat melumasi tetapi hanya dipakai untuk sifat penyerapan panas

yang tinggi dan melindungi dari korosi. Dengan menambah unsur lain

yang mampu membentuk kumpulan molekul akan mengurangi tegangan

permukaan menjadi cairan permukaan aktif sehingga mudah membasahi

dan daya lumasnya naik.

b. Cairan emulsi (emulsions, water miscible fluids, water soluble oil,

emulsifiable cutting fluids).



Yaitu air yang mengandung partikel minyak (5–20 µm) unsur

pengemulsi ditambahkan dalam minyak yang kemudian dilarutkan

dalam air. Bila ditambahkan unsur lain seperti EP (Extreme Pressure

Additives) daya lumasnya akan meningkat.

c. Cairan semi sintetik (semi synthetic fluids)

Merupakan perpaduan antara jenis sintetik dan emulsi. Kandungan

minyaknya lebih sedikit daripada cairan emulsi. Sedangkan kandungan

pengemulsinya (molekul penurun tegangan permukaan ). Partikel lebih

banyak daripada cairan sintetik. Partikel minyaknya lebih kecil dan

tersebar. Dapat berupa jenis dengan minyak yang sangat jenuh (super-

fatted) atau jenis EP,(Exterme Pressure).

d. Minyak (cutting oils)

Merupakan kombinasi dari minyak bumi (naphthenic,paraffinic),

minyak binatang, minyak ikan atau minyak nabati. Viskositasnya

bermacam-macam dari yang encer sampai dengan yang kental

tergantung pemakaianya. Pencampuran antara minyak bumi denga

minyak hewani atau nabati menaikkan daya pembasahan (wetting

action) sehingga memperbaiki daya lumas. Penambahan unsur lain

seperti sulfur, klor, atau fosfor (EP additives) menaikkan daya lumas

pada temperatur dan tekanan tinggi.



Gambar 2.26 Ilustrasi Beberapa Jenis Cairan Pendingin

2. Berdasarkan kandungan, terdiri atas :

a. Water Base

Dimana perbandingan kandungan antara air dengan zat tersebut

adalah sekitar 1 : 10

b. Gil Bax

c. Campuran

2.5.3. Pemakaian Coolant

Adapun cara pemberian cairan pendingin (coolant) antara lain :

1. Manual

Bila mesin perkakas tak dilengkapi dengan sistem cairan pendigin,

misalnya mesin gurdi atau freis jenis “bangku” (bench drilling/milling

machine) maka cairan pendingin hanya dipakai secara terbatas. Pada

umumnya operator memakai kuas untuk memerciki pahat gurdi, tap,

atau freis dengan minyak pendingin.Penggunaan alat sederhana

penetes oli yang berupa botol dengan selang beridameter kecil akan

lebih baik karena menjamin keteraturan penetesan minyak.

Penggunaan pelumas padat (gemuk/vaselin, atau Molybdenum–



disulfide) yang dioleskan pada lubang – lubang yang akan di tap akan

menaikkan umur pahat pengulir (tapping tool).

2. Dikucurkan / dibanjirkan (flooding)

Sistem pendingin yang terdiri atas pompa, saluran, nozel dan tangki,

dimiliki oleh hampir semua mesin perkakas. Satu atau beberapa nozel

dengan selang fleksibel diatur sehingga cairan pendingin

disemprotkan pada bidang aktif pemotongan. Keseragaman

pendinginan harus diusahakan dan bila perlu dapat dibuat nozel

khusus.

Gambar 2.27 Pemakaian Cairan Pendingin Dengan Menggunakan Nozel.

3. Ditekan lewat saluran pada pahat

Cairan pendingin dialirkan dengan tekanan tinggi melewati saluran

pada pahat. Untuk penggurdian lubang yang dalam (deep Hole

driulling; gun – drilling) atau pengefreisan dengan posisi yang sulit

dicapai dengan penyemprotan biasa. Spindel mesin perkakas

dirancang khusus karena harus menyalurkan cairan pendingin ke

lubang pada pahat, lihat gambar 2.28



Gambar 2.28 Pahat Gurdi (Jenis End Mill )

4. Dikabutkan (mist)

Cairan pendingin disemprotkan berupa kabut. Partikel cairan sintetik,

semi – sintetik atau emulsi disemprotkan melalui aspirator yang

bekerja dengan prinsip seperti semprotan nyamuk. Cairan dalam

tabung akan naik melalui pipa berdiameter kecil karena daya vakum

akibat aliran udara diujung atas pipa dan menjadi kabut yang

menyemprot keluar. Jenis pengabut lain (pressure feed ; lihat gambar)

menggunakan dua selang yang bersatu di nozel sehingga lebih mudah

diarahkan semprotannya. Selang yang pertama membawa udara tekan

dan yang kedua membawa cairan dari tabung yang diberi tekanan.

Pengabut ini berukuran kecil dan mudah dibuat dan dipasangkan pada

bench drilling/ milling machines menggantikan cara manual.

Pemakaian cairan dengan cara dikabutkan dimaksudkan untuk

memanfaatkan daya pendinginan karena penguapan. Pendingin jenis

minyak jarang dikabutkan ( karena masalah asap) kecuali dalam

penggerindaan pahat karbida misalnya pada pembuatan alur pematah

geram (chip breaker) dengan batu gerinda intan. Karena kabut tidak

dapat masuk ke dalam lubang yang relatif dalam, maka teknik

pegabutan ini jarang dipakai dalam proses gurdi (drilling).

Gambar 2.25 Pressure Feed Aspirator, Alat Pengabut Cairan Pendingin



2.5.4. Pemeliharaan Cairan Pendingin

Cairan pendingin perlu dipelihara dengan benar sebab bila tidak bisa

menjadikan sumber kerusakan (korosi) tangki cairan pendingin ataupun

komponen mesin perkakas. Biaya untuk memelihara cairan pendingin jauh

lebih murah daripada membiarkan mesin rusak karena cairan pendingin

yang terdegradasi.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemeliharaan cairan

pendingin ini adalah sebagai berikut :

1. Air yang digunakan untuk membuat emulsi atau cairan

pendingin perlu diperiksa kesadahannya. Jika air ini terlalu

banyak mineralnya bila mungkin harus dicari penggantinya.

Untuk menurunkan kesadahan (dengan mendestilasikan,

”melunakkan”dengan Zeolit atau Deonizer) jelas memerlukan

ongkos, sementara cairan pendingin yang dibuat atau yang

selalu ditambahi air kesadahan tinggi akan memerlukan

penggantian yang lebih sering dan ini akan menaikkan ongkos

juga.

2. Bakteri sulit diberantas tetapi dapat dicegah kecepatan

berkembang biaknya dengan cara – cara yang cocok . Jika

sudah ada tanda – tanda mulainya degradasi maka cairan

pendingin harus diganti dengan segera. Seluruh sistem cairan

pendingin perlu dibersihkan (dibilas beberapa kali), diberi zat

anti bakteri, selanjutnya barulah cairan pendingin “segar”

dimasukkan. Dengan cara ini “umur” cairan pendingin dapat

diperlama (4 s.d. 6 bulan)

2.6. Snei dan Tapping

2.6.1. Snei

Pengerjaan proses ini digunakan untuk menyempurnakan ulir luar yang

telah dihasilkan oleh proses bubut ulir. Ulir yang dibuat pada mesin bubut

hasilnya belum begitu bersih, oleh karena itu diperlukan proses snei untuk

mendapatkan ulir luar yang bersih.



Adapun prosedur pelaksanaan snei:

1. Sebelum melakuan snei harus sudah ada ulir luar yang telah

dibuat oleh mesin bubut.

2. Snei harus berada dalam sudut 900 terhadap bidang kerja.

Kelebihan gaya akan menyebabkan ulir menjadi rusak atau

tidak teratur.

3. Tempatkan snei tegak lurus terhadap bidang kerja, putar

secara perlahan dengan mendesak snei dengan menggunakan

telapak tangan.

4. Men-snei dilakukan dengan menekan sambil memutar

setengah putaran searah jarum jam dan diikuti dengan

pembalikan putaran ¼ putaran untuk memutuskan geram

dari proses snei.

5. Teruskan proses snei sampai panjang ulir yang diinginkan.

2.6.2. Tapping

Pada prinsipnya tapping digunakan untuk memproduksi dengan tangan

pada ulir sebelah dalam. Perkakas tapping itu sendiri adalah benda yang

dikeraskan dari baja karbon atau baja paduan yang mirip baut dengan

pemotongan galur sepanjang sisinya untuk memberikan mata potong.

Beberapa jenis tap adalah :

a. Tap konis, diserong sampai 8 atau 10 ulir. Digunakan untuk

mengetap mula pertama mengetap lubang.

b. Tap antara, mempunyai dua sampai tiga ulir serong. Tap ini dipakai

setelah mengetap dengan konis.

c. Tap rata, mempunyai ulir dengan ukuran penuh. Tap ini dipakai

untuk menyelesaikan akhir.

Prosedur Mengetap :

1. Sebelum mengetap harus dibuat lubang dengan mesin gurdi pada

diameter tap.

2. Tap harus berada pada sudut 900 terhadap bidang kerja,kelebihan

gaya yang tidak diingini akan mengakibatkan tap patah.



3. Tempatkan tap konis kedalam lubang tegak lurus pada bidang kerja.

Mulailah memutar pelan-pelan dengan mendesak tap menggunakan

telapak tangan.

4. Mengetap dilakukan dengan menekan sambil memutar setengah

putaran searah jarum jam dan diikuti dengan pembalikan putaran

seperempat putaran untuk memutuskan geram-geram hasil

pengetapan.

5. Teruskan pengetapan sampai dengan kedalaman yang diinginkan,

setelah itu tukar pahat tap dengan jenis tap berikutnya dan ulangi

pekerjaan seperti prosedur sebelumnya.

Tap digunakan untuk mengulir dalam (ulir kiri atau ulir kanan). Pada

bagian tap diberikan ujung segi empat pemasangan gagang tap. Selalu

menempatkan tap tirus kedalam lubang tegak lurus pada bidang kerja lalu

pada bidang kerja lalu memutar sambil mendesak tap menggunakan

telapak tangan . Cara mengetap dengan menekan ke bawah sambil diputar

setengah putaran searah jarum jam, kemudian dibalik seperempat

putaran.Pembalikan putaran ini digunakan untuk memutuskan geram-

geram yang jatuh kebawah melalui alur tap.

Gambar 2.26 Proses Tapping


laporan akhir praktikum proses produksi i kelompok xv · web view... 7 parut(broaching) mesin parut...

Documents