MATERI MATA KULIAH

TEKNOLOGI MEKANIK II

MESIN GERINDA

Disusun oleh:

Didi Selamet Riyadi

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK CILACAP

2010

MESIN GERINDA

A. Pendahuluan

Mesin Gerinda adalah salah satu mesin perkakas dengan mata potong jamak, dimana mata potongnya berjumlah sangat banyak yang digunakan untuk mengasah/memotong benda kerja dengan tujuan tertentu. Prinsip kerja mesin gerinda adalah batu gerinda berputar bersentuhan dengan benda kerja sehingga terjadi pengikisan, penajaman, pengasahan, atau pemotongan.

B. JENIS-JENIS MESIN GERINDADalam bab ini akan dibahas tentang mesin gerinda presisi. Menurut jenis benda kerja yang di gerinda terdapat beberapa jenis mesin gerinda presisi antara lain:

a. Mesin gerinda datar / surface grinding machineadalah mesin gerinda dengan teknik penggerindaan mengacu pada pembuatan bentuk datar, bentuk, dan permukaan yang tidak rara pada sebuah benda kerja yang berada di bawah batu gerinda yang berputar. Pada umumnya mesin ini di gunakan untuk menggerinda permukaan yang meja mesinnya bergerak horizontal bolak-balik. Meja ini dapat diopersikan manual maupun otomatis. Pencekaman benda kerja dengan cara diikat pada kotak meja magnetik.

Menurut sumbunya, mesin ini dibagi menjadi 4 jenis, yaitu: Mesin gerinda datar horizontal dengan gerakan meja bolak-balik. Mesin ini

digunakan untuk menggerinda benda-benda dengan permukaan rata dan menyudut.

Mesin gerinda datar horizontal dengan gerakan meja berputar. Mesin jenis ini digunakan untuk menggerinda permukaan rata poros.

Mesin gerinda datar vertikal dengan gerakan meja bolak-balik. Mesin ini digunakan untuk menggerinda benda kerja dengan permukaan rata dan lebar serta menyudut.

Mesin gerinda datar vertikal dengan meja berputar, fungsi mesin ini sama dengan mesin gerinda datar horizontal meja bolak-balik.

Bagian-bagian utama mesin gerinda datar:

Keterangan:1) Spindel pemakanan batu gerinda2) Pembatas gerak langkah meja mesin/ stopper3) Sistem hidrolik mesin4) Spindel penggerak meja mesin naik turun5) Spindel penggerak meja memanjang6) Tuas kontrol meja mesin7) Panel kontrol8) Meja mesin9) Spindel utama batu gerinda

Untuk merk dan type terkadang letak posisi spindel, tuas dan panel kontrol mesin berbeda.Perlengkapan mesin gerinda datar:1) Meja magnet listrik2) Meja magnet permanen3) Ragum mesin4) Meja sinus5) Meja sinus universal6) Blok pencekam khusus7) Pengasah batu gerinda/ dresser

b. Mesin gerinda silinder / cylindrical grinding machineAdalah jenis mesin gerinda dengan benda kerja yang mampu di kerjakan adalah benda dengan bentuk silinder. Jenis mesin ini dibagi menjadi 4 macam, yaitu:

Mesin gerinda silindris luar Mesin gerinda silindris dalam Mesin gerinda silindris universal Mesin gerinda silindris luar tanpa senter

Bagian –bagian mesin gerinda silinder:

Keterangan:

Kepala utama Spindel utama benda kerja Kaki mesin Panel kontrol Meja bawah Meja atas Kepala lepas Perlengkapan pendingin

Perlengkapan mesin gerinda silinder :

1) Cekam rahang 3Berfungsi untuk mencekam benda yang akan di gerinda

2) ColletBerfungsi untuk mencekam benda yang akan di gerinda tetapi memiliki permukaan yang halus

3) Face platBerfungsi mencekam benda dengan permukaan dalam yang akan digerinda

4) Pembawa / lathe dogUntuk mencekam benda kerja dengan pencekaman beetwen senter

5) Senter ulirSebagai penyangga ujung benda kerja pada pencekaman beetwen senter dan dipasang di spindel utama

6) Senter konisSebagai penyangga pada tail stok

7) Cekam magnetUntuk mencekam dengan diameter lebar dan pendek. Prinsip kerjanya sama dengan meja magnet pada mesin gerinda ratal

8) Dial indikatorUntuk mengecek kesenteran/ kelurusan meja mesin terhadap sumbu gerinda

9) Penyangga tetapUntuk menyangga benda kerja yang panjang agar tidak terjadi defleksi pada saat proses penggerindaan

10) Pengasah batu gerinda/ dresserUntuk mengasah batu gerinda jika sudah tidak rata.

c. Mesin gerinda alat potong / tool grinding machineSesuai dengan namanya,mesin jenis ini memiliki fungsi untuk menggerida alat-alat potong/ cutter memesin perkakas

C. BATU GERENDA Komponen ini adalah salah satu faktor utama dalam penentuan hasil akhir penggerindaan. Untuk mendapatkan hasil penggerindaan yang maksimal, pemilihan batu gerinda dipengaruhi oleh beberapa hal yang akan dijelaskan di bawah., sebenarnya batu gerinda terdiri dari 2 bahan penyusun utama, yaitu butiran asah / abrasive dan perekat / bond.

a. Jenis-jenis abrasive oksida Alumunium (Al2O3), (A)

paling banyak di aplikasi sebagai bahan pembuatan batu gerinda. Digunakan untuk menggerinda material dengan tegangan tarik tinggi.seperti baja karbon, baja paduan, HSS.

Silikon karbida (SiC), (C)Butiran yang sangat keras dan mendekati kekerasan intan. Digunakan untuk menggerinda material dengan tegangan tarik rendah. Seperti besi tuang kelabu, grafit, alumunium, kuningan, dan karbida.

Diamond/ intan (D)Butiran sangat keras, digunakan untuk menggerinda material dengan kekerasan sangat tinggi. Seperti carbida semen, keramik, kaca, granit, marmer, batun permata

Boron nitride (BN), (CBN)

Kristal bahan ini berbentuk kubus. Bahan ini digunakan untuk menggerinda benda kerja yang sangat keras seperti karbida, baja perkakas dengan kekerasan diatas 65 HRC.

b. Jenis-jenis bond Tembikar / vitrified (V)

memiliki sifat yang tidak mudah terpengaruh oleh air, minyak, ataupun perubahan suhu.

Silikat / silicate (S)Digunakan untuk menggerinda material yang sensitif terhadap panas

Bakelit/ resinoid (B)Digunakan untuk menggerinda dengan kecepatan putar tinggi

Karet / rubber (R)Di gunakan pada roda gerinda yang elastis

Embalau / shellac (E)Digunakan untuk hasil penggerindaan yang sangat halus

Perekat logam/ metal bondDi gunakan untuk mengikat abrasive boron nitride dan intan.

c. Ukuran butir asahanUkuran butir asah dinyatakan dalam bentuk angka. Dimana semakin kecil angka menunjukan semakin besar ukuran butir abrasive dan semakin besar angka maka ukuran butir abrasive semakin kecil. Batu gerinda dengan butir kasar (angka kecil) memiliki kemampuan potong yang baik tetapi hasilnya kasar sedangkan batu gerinda dengan butir halus (angka besar) memiliki kemampuan daya bentuk yang baik dan hasil penggerindaan yang baik.

Tingkat kekasaran Ukuran butir (mesh)

Kasar 12, 14,16,20,24

Sedang 30,36,46,56,60

Halus 70,80,90,100,120

Sangat halus 150,180,220,240

tepung 280,320,400,500,800,1200

Angka-angka ini di dapat dari proses penyaringan, dimana saringan tersebut memiliki lubang-lubang. Dimana Ukuran lubang didapat dari banyaknya lubang dalam saringan seluas 1 inchi2 , ukuran lubang dinamakan dengan mesh.Sebagai contoh:

1. jika dalam 1 inchi2 terdapat 120 lubang, berarti butiran yang dapat melewati/ lolos berukuran 120 mesh atau lebih kecil lagi.

2. Jika dalam 1 inchi terdapat 56 lubang, berarti butiran yang dapat melewati/ lolos berukuran 56 mesh atau lebih kecil lagi.

Dan jika butiran yang tertahan diatas saringan berarti memiliki besar butir 1 step lebih tinggi ( ukuran butir yang lebih kecil).

d. Struktur batu gerinda

Struktur batu gerinda di pengaruhi dan di tentukan oleh perbandingan 2 faktor, yaitu ukuran butiran dan perekat yang digunakan. Perbandingan perekat dengan butir asah dalam batu gerinda berkisar antara 10-30 % dari volume total batu gerinda.Dilihat dari perbandingan tersebut, terdapat 2 jenis batu gerinda, yaitu:1. Struktur terbuka/ batu gerinda lunak

Jenis ini memiliki sifat mudah melepaskan butir asah dalam tekanan tertentu karena memiliki Jumlah perekat sedikit. Jenis ini di gunakan untuk menggerinda benda yang keras, karena sifat yang mudah melepas butir asah, maka permukaan benda kerja selalu mendapatkan butiran asah yang baru dan massih tajam. Percikan bunga api yang dihasilkan banyak karena selain partikel benda kerja, gesekan yang terjadi juga melepaskan butiran asah.

2. Struktur tertutup/ batu gerinda kerasJenis ini memiliki sifat yang sulit melepaskan butir asah dalam tekanan tertentu karena memiliki perekat yang banyak. Jenis ini cocok di gunakan untuk menggerinda benda yang lunak, karena sifat benda kerja yang lunak, maka mata asah dapat lebih awet karena partikel benda kerja akan terkikis terlebih dahulu dari pada terlepasnya butiran asah. Percikan bunga api yang dihasilkan oleh penggerindaan sedikit.

e. Kekerasan batu gerendaTingkat kekerasan tidak dilihat dari kerasnya butiran abrasive yang digunakan tetapi dilihat dari kuatnya bond (perekat) untuk mengikat butiran abrasive dari tekanan tertentu ketika melakukan proses penggerindaan.Tingkat kekerasan dinyatakan dalam simbol huruf alfabet. Kekerasan batu gerinda dapat dilihat pada tabel dibawah :

Tingkat kekerasan simbol

Sangat lunak E,F,GLunak H,I,J

Sedang L,M,N,OKeras P,Q,R,SSangat keras T,U,V,W

f. Kecepatan potong batu gerendaKecepatan potong batu gerinda didapat dari persamaan:

n=Vc × 1000 ×60π × d

Dimana:n : kecepatan putar (rpm)Vc : kecepatan potong (m/s)d : diameter batu gerinda (mm)

Vc : π × d × n60.000

Contoh:

Sebuah batu gerinda berdiameter 120 mm, akan bekerja dengan kecepatan potong 20 m/det. Hitung berapa kecepatan putar batu gerinda mesin tersebut!Jawab:

n=Vc × 1000 ×60π × d

n=20 × 1000× 603.14× 120

= 3185 rpm

g. Identifikasi batu gerendaPada setiap batu gerinda pasti terdapat simbol/ tanda yang menyebutkan identitas batu gerinda tersebut. Indentitas batu berisi informasi, antara lain:

1. Jenis bahan asah2. Ukuran butiran asah3. Tingkat kekerasan4. Susunan butiran asah5. Jenis bahan perekat

Sebagai contoh:RG 38 A 36 L 5 BE,Artinya:38 : kode pabrikA : jenis abrasive36 : ukuran abrasiveL : tingkat kekerasan5 : susunan abrasiveV : jenis bondCara membaca kode diatas adalah, batu gerinda dengan bahan abrasive oksida alumunium dengan ukuran 36 mesh dengan susunan sedang dan menggunakan perekat tembikar.

h. Pemilihan batu gerenda

Pemilihan roda gerinda biasanya berdasarkan pada,

- Bahan dan kekerasan benda yang digerinda, untuk bahan dengan kekuatan tarik tinggi, digunakan roda gerinda dari Aluminium oksida. Bahan tersebut antara lain, Baja karbon, Besi tempa, Perunggu kenyal, Tungsten, Baja campuran , dll.

- Untuk bahan dengan kekuatan tarik rendah, yaitu Besi kelabu, Kuningan, Perunggu, Aluminium, tembaga, granite, dll. Gunakan roda gerinda Silicon carbida. Selain itu, gunakan roda gerinda keras untuk bahan yang lunak, dan roda gerinda lunak untuk bahan yang keras.

- Volume bahan yang digerinda, untuk volume bahan buangan yang besar gunakan roda gerinda yang berbutir besar dan kasar, termasuk bahan yang liat. Sedangkan roda gerinda berbutir halus digunakan untuk volume sedikit (tipis untuk finishing), termasuk bahan yang keras.

- Besarnya busur singgung antara roda gerinda dan benda kerja, busur singgungan besar berarti luasan gesekan juga luas, maka roda gerinda cepat aus. Untuk itu

gunakan roda gerinda lunak dengan butiran yang besar. Sedangkan untuk busur singgungan kecil atau sedikit, gunakan roda gerinda yang keras dengan butiran halus.

i. Penyetimbangan batu gerindaSebelum batu gerinda dipasang dan digunakan atau setelah pemakaian dalam jangka waktu tertentu, sebaiknya batu gerinda di cek keseimbangannya agar saat berputar tidak goyang. Hal ini perlu dilakukan karena pada setiap batu gerinda tidak memiliki kerapatan yang sama pada setiap titiknya. Batu gerinda dapat dikatakan setimbang apabila jika diputar akan berhenti dititik mana saja, tidak pada titik tertentu.Metode penyetimbangan batu gerinda adalah:1. Gantung batu gerinda dengan menggunakan tali2. Putar batu gerinda hingga diam, tandai bagian atas dengan kapur3. Putar kembali batu gerinda hingga diam, jika berhenti pada titik yang sama

berarti batu gerinda tidak setimbang. Pasang bobot penyetimbang pada titik yang ditandai.

4. Putar kembali batu gerinda, tandai kembali seperti pada poin 1.5. Putar kembali hingga berhenti pada titik tertentu. Pasang bobot penyetimbang

pada bagian yang ditandai.6. Ulangi hingga batu gerinda berhenti di sembarang titik.7. Pemasangan penyetimbang maksimal 3 titik

Beberapa metode penyetimbangan batu gerinda:

1. Mengurangi bagian tertentu, dilakukan oleh pabrik2. Dengan menggunakan 2 buah bobot penyeimbang3. Dengan menggunakan 3 buah bobot penyeimbang

Batu gerinda yang tidak setimbang di sebabkan beberapa faktor, antara lain:

a) Campuran antara abrasive dan bond yang tidak meratab) Batu gerinda tidak sentris karena pemakaianc) Bagian dari batu basah terkena air atau minyakd) Lubang poros yang tidak sesuai dengan porosnya yang menyebabkan

kelonggaran.Kondisi batu seperti diatas akan menyebabkan :

a) Kualitas hasil penggerindaan yang buruk.b) Getaran yang terjadi akan mempengaruhi mesinc) Rusaknya bantalan poros.

j. Pemasangan batu gerindaPemasangan batu gerinda pada mesin akan mempengaruhi kualitas penggerindaan. Pemasangan yang salah akan berakibat fatal baik pada hasil penggerindaan, mesin gerinda dan operatornya. Untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan,dalam pemasangan batu gerinda harus mengikuti langkah-langkah yang sudah ditentukan. Pemasangan batu gerinda ada 2 macam, langsung dan tak langsung. Pada pemasangan langsung, batu gerinda langsung di pasang pada poros. Ini berlaku di

mesin gerinda meja. Pemasangan batu gerinda tak langsung harus melalui langkah-langkah dibawah ini:

1. Periksa batu gerinda. Cek fisik dari batu gerinda dari keretakan dan pastikan batu gerinda setimbang.

2. Pastikan kertas pelapis masih menempel pada kedua sisi batu dengan baik.3. Cek permukaan batu. Pastikan tidak cacat, bebas dari oli/gemuk4. Masukan batu gerinda pada poros. Pastikan tidak terlalu longgar/ terlalu sempit.5. Kondisikan seluruh permukaan ring pelapis, flens dan batu gerinda benar-benar

rapat, tidak ada celah. Tebal ring pelapis maksimal 0,5 jika terbuaat dari kertas, dan maksimal 3,2 jika terbuat dari kulit. Diameter flens minimal 1/3 diameter batu gerinda , harus memiliki pembatas dan diameter lubang harus sesuai dengan diameter poros mesin gerinda.

6. Pastikan putaran ulir pada poros memiliki arah yang berlawanan dengan putaran sumbu mesin.

7. Ikat dengan kuat mur/ baut pengikat. Baut bersinggungan dan menekan flens. Tidak pada permukaan batu gerinda. Pengencangan jangan terlalu kencang atau terlalu kendor, karena akan membuat cacat batu gerinda.

D. Macam-macam penggerindaanSelain penggerindaan datar dan silindris, terdapat juga penggerindaan jenis yang lain yang disesuaikan dengan bentuk yang akan di gerinda/ bentuk kontur. Antara lain:

a. Penggerindaan keliling.Metode ini cocok untuk penggerindaan permukaan, alur, dan pasak. Metode ini memerlukan pengaturan langkah pergerakan mesin.

b. Penggerindaan mukaPenggerindaan ini memiliki keuntungan lebih jika dibandingkan dengan penggerindaan keliling. Karena memiliki efisiensi waktu yang lebih besar dibandingkan penggerindaan keliling.

E. Waktu penggerendaanTerdapat 2 macam waktu penggerindaan, yaitu untuk sekali langkah pemakanan dan multi pemakanan/ penggerindaan.

1. Sekali langkah.

Tm = 2× L×iv ×1000

2. Multi langkah

Tm = 2× L× B ×iv ×1000 × s

Dimana:

Tm = waktu penggerindaan (menit)

l = panjang benda kerja (mm)L = panjang penggerindaan (mm)i = jumlah pemakananv = kecepatan gerak meja (m/menit)b = tebal benda kerja (mm)B = tebal penggerindaan/B = b (mm)s = pemakanan menyamping (mm/langkah)

Contoh:

Sebuah besi kotak, panjang 190 mm dan lebar 150 mm yang akan digerinda. Dengan jumlah pemakanan 4 kali, lebar batu gerinda 20 mm, pemakanan ke samping 6 mm/langkah, kecepatan gerak meja 2 m/menit. Hitung waktu penggerindaan!

Jawab :

B = b = 150 mm;L = l + 2 X 5 mm = 190 + 10 mm

= 200 mm

Tm = 2× L× B ×iv ×1000 × s

Tm = 2× 200 ×150 × 4

2×1000 ×6

= 20 menit