ti-2121: proses manufaktur · pdf file• keragaman geometri potong fitur standar: lubang,...

1

Departemen Teknik Industri FTI-ITB

TI-2121: Proses Manufaktur

Teori Pemesinan Logam

LaboratoriumLaboratorium SistemSistem ProduksiProduksiwww.lspitb.orgwww.lspitb.org

©©20032003

TI2121 - Proses Manufaktur - 9 2


1. Hasil Pembelajaran• Umum:

Memberikan mahasiswa pengetahuan yang komprehensif tentang dasar-dasar proses pemesinandan mesin perkakas, proses forming dan molding, metrology dan aplikasi terhadap kualitas produk dananalisis system manufaktur.

• Khusus:Memberikan pemahaman terhadap proses pemesinanserta gaya-gaya yang terjadi saat pemotongan.

2



Istilah• Machining = pemesinan• Shear deformation = deformasi potong• Chip = gram• Cutting tool = pahat• Material removal = pembentukan/pembuangan

material



Klasifikasi Proses Material Removal (1)

• Biasanya dilakukan setelahproses manufaktur lainnyaseperti: casting, forging, drawing dll.

3



Pemesinan• Proses manufaktur yang menggunakan pahat

untuk memotong material sesuai dengan bentukyang diinginkan



Pemesinan: keunggulan• Keragaman material kerja

Hampir semua logam dapat dipotongPlastik dan plastik komposit juga dapat dipotongCeramic sulit untuk dipotong (keras & getas)

• Keragaman geometri potongFitur standar: lubang, slot, step dllFitur non-standar: tap hole, T slot

• Keakuratan dimensiToleransi hingga ± 0.025mm

• Permukaan potong yang baikKekasaran permukaan hingga 0.4 µm

4



Pemesinan: kerugian• Material terbuang

Gram yang dihasilkan oleh pemotongan → waste

• Waktu pemotonganWaktu pemotongan relatif lebih lama dibandingkandengan proses lainnya seperti casting atau forging



Proses Pemesinan Umum

(a) turning(b) drilling(c) peripheral milling(d) face milling

5



Pahat• Rake: mengarahkan aliran gram• Flank: celah antara pahat dan permukaan setelah

pemoongan; melindungi permukaan hasilpemotongan dari abrasi

(a) single point tool (b) Multiple cutting tool edges



Parameter Pemotongan• MRR = material removal rate mm3/s• MRR = v(mm/s) x f(mm) x d(mm)

6



Jenis Pemotongan• Roughing

Pemotongan awal hingga volume sedikit lebih besar darivolume akhir produkFeed berkisar 0.4 ∼ 1.25mm/revDepth berkisar 2.5 ∼ 20mm

• FinishingPemotongan akhir untuk memperoleh dimensi, toleransidan kerataan permukaan yang diinginkanFeed berkisar 0.125 ∼ 0.4mm/revDepth berkisar 0.75 ∼ 2.0mm



Mesin Perkakas

Tool penetration beneath original work surface

Work feeds in direction perpendicular to tool axis

Tool rotates. Speed = surface speed of tool

Milling machine

Milling

Depth of cut = depth of hole

Tool feeds in direction parallel to tool axis

Tool rotates. Drill bit diameter determines hole diameter

Drill pressDrilling

Tool penetration beneath original work surface

Tool is fed parallel to work axis

Workpiece rotates. Speed = surface speed of workpiece

LatheTurning

Depth of CutFeedSpeedMachine tool

Operation

7



Teori Pembentukan Gram (1)

• Chip thickness rasio

ααφ

αφφ

sin1costan

)cos(sin

rr

rl

ltt

s

s

c

o

−=

−==



Teori Pembentukan Gram (2)

• Shear strain

φαφγ

γ

cot)tan( +−=

+==

BDDCAD

BDAB

8



Pembentukan Gram Aktual (1)

• Deformasi potong tidak terjadi pada bidang tetapipada zona tertentu

• Terbentuknya secondary shear akibat friksa gram dengan permukaan pahat (rake)

• Formasi gram bergantung pada material danparameter pemotongan




(a) Discontinuous chip• Material getas dengan kecepatan potong

rendah• Feed tinggi dan depth besar sehingga friksi

pahat & material tinggi

(b) Continuous chipMaterial ductile denga kecepatan potongtinggiFeed dan depth rendahPermukaan potong halus/baikKhusus untuk turning, continuous chip dapatmengakibatkan kekusutan

9




(c) Continuous chip with Built-Up Edge (BUE)

Material ductile dengan kecepatanpotong rendahSiklus BUE: form, growth, break-offUmum pahat berkurang

(d) Serrated chipsSering disebut: shear-localized and segmentedTerbentuk karena siklus antara: shear strain tinggi dan shear strain rendahTerjadi pada material yang sulitdipotong: titanium alloy, nickel-base superalloy dll atau pada pemotongandengan kecepatan yang sangat tinggi(high speed machining)



Gaya Pemotongan Logam (1)

• F = friction force• N = normla force to friction• µ = coefficient of friction• S = shear stress• Fs = shear force• As = are of the shear plane

φ

βµ

sin

tan

w

S

NF

tA

AF

os

s

s

=

=

==

10



Gaya Pemotongan Logam (2)

• F = friction force• N = normla force to friction• Fs = shear force• Fn = normal force to shear• Fc = cutting force• Ft = thrust force

φφ

φφ

αα

αα

cossin

sincos

sincos

cossin

FFFFFFFFFF

tcn

tcs

tc

tc

N

F

+=

+=

+=

+=

)cos()sin(

)cos(sin)sin(

)cos()cos(

)cos(sin)cos(

αβφαβ

αβφφαβ

αβφαβ

αβφφαβ

−+

−=

−+

−=

−+

−=

−+

−=

FtF

FtFso

t

soc

wS

wS



Persamaan Merchant (1)

• Shear stress

φ = shear angle that minimizes energy

• Persamaan merchantMendeskipsikan hubungan rake angle, tool-chip friction danshear plane angleMembesarnya rake angle mengakibatkan shear plane anglemembesarMengecilnya friction angle mengakibatkan shear plane anglemembesar

2245

)sin/(sincos

βαφ

φφφ

τ

−+=

−=

wtFF

o

tc

11



Persamaan Merchant (2)

• Pembesaran shear plane angle → shear plane area mengecil→ shear force mengecil → energy pemotongan mengecil →temperatur pemotongan kecil → pemotongan lebih mudah

• Cara pembesaran shear plane angleMemperbesar rake angleMengecilkan friction angle (dengan menggunakan lubrikasi)



Tenaga dan Energi Pemotongan (1)

• Cutting power (Pc)

• Cutting horse power (HPc)

• Gross power of the machine tool motorE = mechanical efficiency

EEHPHPPP c

gc

s == atau

vFP cc =

33000vFHP c

c =

12



Tenaga dan Energi Pemotongan (2)

• Unit power (Pu)

• Specific energy (HPu)

MRRMRRHPHPPP c

uc

u == atau

wwvv

MRRU

tF

tFPP

o

c

o

ccu ====



Energy Pemotongan vs. Kecepatan Pemotongan

13



Temperatur Pemotongan (1)

• T = rata-rata kenaikan temperatur• U = energy pemotongan• V = kecepatan potong• to = ketebalan gram sebelum

pemotongan• ρC = volume panas material• K = thermal diffusivity

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=Ktv o

CUT

333.0

4.0ρ



Temperatur Pemotongan (2)

• Experimentally measured cutting temperatures plotted against speed for three work materials

ti-2121: proses manufaktur · pdf file• keragaman geometri potong fitur standar: lubang,...

Documents