## ANALISIS PARAMETER PEMOTONGAN DAN DEBIT PENDINGIN CNC
MILLING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN MENGGUNAKAN BOX BEHNKEN DESIGN
M Yuda Pratama 1 , Ahmad Syuhri 2 , Boy Arief Fachri 2
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Jember
2 Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Jember Jln. Kalimantan 37, Jember 68121
Email: *yudhapratama.yp833@gmail.com

## ABSTRACT
Dalam proses permesinan CNC milling, kekasaran permukaan pada benda kerja merupakan salah satu hal yang  terpenting.  Dengan  menggunakan  metode box  behnken  design untuk  mencari  parameter  yang berpengaruh  terhadap  kekasaran  permukaan pada benda  kerja.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui pengaruh  kecepatan  pemakanan,  kedalaman  pemakanan  dan  debit  pendingin  terhadap  tingkat  kekasaran permukaan.  Serta  mengetahui  parameter  manakah  yang  menghasilkan  nilai  kekasaran  permukaan  yang terendah  pada  proses  permesinan  CNC milling .  Dari  hasil  analisis  statistik  dengan  level signifikan dalam nilai α = 5% (0.05) diperoleh parameter kecepatan pemakanan dengan nilai P > F = 1.79% dan kedalaman pemakanan dengan nilai P > F = 0.03% terbukti memberikan pengaruh secara signifikan terhadap kekasaran permukaan, pada parameter debit pendingin terbukti tidak memberikan pengaruh secara signifikan terhadap kekasaran  permukaan  dengan  nilai  P  >  F  =  5.82%.  Sedangkan  kombinasi  yang  optimum  untuk  tingkat kekasaran permukaan yang terendah dapat diperoleh dengan kombinasi  parameter kedalaman pemakanan 0.18  mm,  kecepatan  pemakan  180  mm/menit  dan  debit  pendingin  10  ml/detik  dengan  nilai  ekasaran permukaan terendah 1.027 µm.
Keywords: kekasaran permukaan, box behnken design, CNC milling.

## PENDAHULUAN
Perkembangan  IPTEK  menuntut  industri manufaktur  harus mampu  bersaing  dalam beberapa  faktor  penting,  seperti  peningkatan kualitas  produk,  kecepatan  proses  manufaktur, penurunan  biaya  produksi,  produksi  yang  aman dan  ramah  lingkungan,  [1].  Dalam  industri manufaktur,  proses  produksi  dilakukan  dengan sangat  cepat.  Penggunaan  mesin  CNC  sangat dianjurkan  karena  hasil  proses  yang  dilakukan sangat  baik  dibandingkan  dengan  cara  yang konvensional.  Kualitas  barang  produksi  yang dianggap  baik  biasanya  ditandai  dengan  kualitas [2].
Cairan  pendingin  mempunyai  kegunaan yang  khusus  dalam  proses  pemesinan.  Selain untuk  memperpanjang  umur  pahat,  cairan pendingin dalam beberapa kasus, mampu menurunkan  gaya  dan  memperhalus  permukaan produk hasil pemesinan. [3]. Oleh karena itu dalam penelitian ini dibutuhkan beberapa debit pendinginan  untuk  memperbaiki  kualitas  produk dan menjaga  umur  pahat  selama  proses pemotongan  baja  karbon  sedang  AISI  1040, variasi debit pendinginan yang digunakan yaitu 5 ml/detik,  10  ml/detik,  15  ml/detik  dengan menggunakan cairan pendingin Dromus.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  metode observasi lapangan merupakan langkah awal yang dilakukan  penulis  untuk  mendapatkan  informasi yang berhubungan dengan objek penelitian.
Dalam  penelitian  ini  menggunakan  mesin milling yang  memiliki  sistem  pengoperasian berbasis  komputer  (CNC)  dengan  merk FOCUS ESEMKA  VMC-L-540 .  Seperti  terlihat  pada Gambar 1.
Gambar 1. Mesin milling FOCUS ESEMKA VMC- L540
yang digunakan dalam penelitian ini adalah pahat End  Mill dengan  bahan High  Speed  Steel (HSS) dengan ukuran pahat 16x40x95x16 dengan
merek pahat yaitu NACHI Super Hard End Mills Four  Flutes  6210  HSS-Co  4SE.  Pahat  ini merupakan  pahat  yang  paling  umum  digunakan pada proses milling . Alat  uji  untuk  mengukur  kekasaran permukaan pada benda kerja setelah proses milling adalah TR220 Portable Roughness Terster . Material  atau  benda  kerja  yang  digunakan adalah Baja AISI 1040. Baja AISI 1040 digunakan sebagai  benda  kerja  dalam  penelitian  ini  dengan berdimensi  25x25x40  mm.  material  ini  sering digunakan  sebagai  material  berbagai  produk permesinan.
Proses pengambilan data kekasaran permukaan dilakukan pada 3 titik secara diagonal pada  permukaan  benda  kerja  Berikut  Gambar  2 merupakan titik pengambilan nilai dari kekasaran permukaan.
Gambar 2. Proses pengambilan data kekasaran permukaan
Tahapan proses penelitian  yang dilakukan seperti terlihat pada Gambar 3.
Tabel 1. Variabel faktor dan data hasil percobaan
Gambar 3. Flowchart alur penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  menggunakan  tiga variabel  faktor,  yaitu  kecepatan  pemakanan  (A), kedalaman  pemakanan  (B) , debit  pendingin (C). Ketiga variabel ini diduga memiliki pengaruh yang signifikan  terhadap  variabel  respon  kekasaran permukaan.
Desain  eksperimen  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  desain Box-Behnken  Design dengan  tiga  faktor.  Penelitian  ini  dilakukan sebanyak  lima  belas  kali  percobaan  dengan replikasi sebanyak dua kali terlihat pada Tabel 1.
Pembentukan  model  diperoleh  dari  data percobaan  yang  diolah  menggunakan software Design-Expert 10,  dari  data  tersebut  diperoleh Analysis  of  variance (ANOVA)  untuk  kekasaran permukaan.  Level signifikan dalam  penelitian  ini menggunakan nilai α = 5% (0.05)
Berdasarkan  Tabel  2,  analisa  tabel  anova yang  terbentuk  dapat  dilihat  bahwa  salah  satu variabel  faktor  tidak  muncul  hal  ini  dikarenakan salah  variabel  faktor  tersebut  (debit  pendingin) tidak  berpengaruh  terhadap  nilai  kekasaran permukaan.  Nilai  F-hitung  model  regresi  yang terbentuk adalah 25.85 menunjukkan bahwa model telah sesuai dan dari model tersebut hanya terdapat kemungkinan  0.011%  nilai  F-hitung lebih  besar dan mengalami penyimpangan.
Tabel 2. Analisa tabel anova untuk kekasaran
permukaan
Gambar 4. Parity plot nilai prediksi dan nilai pengukuran
Gambar  4  menunjukan  representasi  grafis dari nilai prediksi menggunakan model bersamaan dengan  nilai  pengukuran  yang  sesuai  dari  semua respon  yang  telah  dibuat.  Kesesuaian  persamaan model  dinyatakan  valid  atau  sah  dan  tidak melanggar  asumsi  dasar  analisis  regresi  karena persebaran titik pertemuan kedua nilai tidak terlalu jauh  dari  garis  lurus  dan  bisa  dikatakan  segaris, sehingga  persamaan  model  penduga  layak digunakan.
Setelah  melakukan  pembentukan  serta pengujian  model dan hasil dari kesesuaian  model terpenuhi,  maka  dilanjutkan  analisis  surface. Analisis ini digunakan untuk mendapatkan variabel faktor (bebas) yang dapat mengoptimalkan  respon,  yaitu  meminimalisir kekasaran  permukaan.  Surface  akan  dihubungan antara  respon  kekasaran  permukaan  dengan  dua variabel  bebas  sedangkan  variabel  bebas  satunya konstan pada level 10 ml/detik.
Dari  Gambar  5  dapat  disimpulkan  bahwa kekasaran permukaan minimum yaitu ± 1,027 µm akan  tercapai  jika  kedalaman  pemakanan  pada 0.18mm  dan  kecepatan  pemakanan  berada  pada
level  180  mm/menit,  sedangkan  debit  pendingin dibuat konstan pada level 10 ml/detik.
Gambar 5. Analisis surface
Kecepatan pemakanan yang di peroleh dari nilai  kekasaran terendah pada penelitian ini  yaitu 180mm/menit. Semakin rendah kecepatan pemakanan  maka  kekasaran  permukaan  akan semakin  kecil.  Pada  kecepatan  pemakanan  yang tinggi  pergeseran  pahat  untuk  menyayat  benda kerja  pada  proses  pemesinan  CNC  Milling  akan semakin  cepat  dan  pergerakan  pahat  untuk melakukan  pemakanan  pada  permukaan  benda kerja  akan  semakin  besar,  akibatnya  pada  benda kerja  terdapat  bagian  yang  tidak  tersayat  secara sempurna  sehingga  akan  meninggalkan  alur pengerjaan yang besar dan akan semakin kasar.
Kedalaman pemakanan memberikan pengaruh  terhadap  kekasaran  permukaan,  dalam penelitian  ini  level  kedalaman  pemakanan  yang menghasilkan nilai kekasaran permukaan terendah adalah  0,18  mm,  Dalam  proses  permesinan, kedalaman  pemakanan  yang  rendah  membuat beban  pada  saat  melakukan  penyayatan  semakin kecil. Semakin besar kedalaman pemakanan maka semakin besar usaha pahat untuk memotong benda kerja sehingga kekasaran permukaan  yang terjadi semakin tinggi.
Cairan  pendingin  pada  proses  pemesinan sangat
berpengaruh terhadap kekasaran permukaan benda kerja sehingga dapat meningkatkan  kualitas  produk.  Gesekan  antara pahat  dan  benda  kerja  akan  menimbulkan  panas sehingga  mengakibatkan  merenggangnya  ikatan antar partikel yang menyebabkan keausan. Dengan jumlah  debit  yang  semakin  besar  maka  akan mempercepat  penyerapan  panas  yang  timbul, sehingga  akan  memperkecil  keausan  yang  terjadi [4].  Dalam  metode  pendinginan  tidak  semua mampu melakukan penetrasi daerah kontak antara pahat  dan  geram  sehingga  pendinginan  daerah pemotongan tidak efektif. Pendinginan yang tidak mampu bekerja secara efektif dalam mendinginkan  dapat  menyebabkan  terjadinya kerusakan  pada  pahat  akibat  temperatur  tinggi seperti keausan dan keretakan [5].
Optimasi  respon  adalah  bertujuan  untuk mencari  kombinasi  level-level  variabel  prediktor
yang  dapat  menghasilkan  respon  terbaik    (target, minimum,  dan  maksimum)  maka  digunakan metode  permukaan  respon  dengan  pendekatan fungsi desirability .
Tabel 3. Tabel optimasi kekasaran permukaan dengan design-expert 10
Pada  Tabel  3  solusi-solusi  yang  diperoleh akan  dipilih  kombinasi  variabel  prediksi  yang menghasilkan  nilai desirability terbesar,  yaitu 1.000.  Solusi  yang  dipilih  yaitu  nomor  1  dari beberapa  pilihan  yang  memiliki  nilai desirability sama.  Pada  solusi  nomor  1  memiliki  nilai kekasaran permukaan paling rendah.
Hasil  dari  optimasi  respon  menggunakan Design-expert 10  menunjukan  nilai  kekasaran terendah adalah 1.027. Nilai kekasaran tersebut di dapat dari 3 variabel faktor yang telah di optimasikan yaitu kedalaman pemakanan 0.180 mm, kecepatan pemakanan 180 mm\menit dan debit pendingin 10 ml/detik  dengan nilai desirability 1.000.

## KESIMPULAN
Kesimpulan yang didapat dari penelitian ini antara lain sebagai berikut:
1. Berdasarkan tabel anova, terdapat dua variabel faktor dari tiga variabel faktor yang berpengaruh  terhadap  kekasaran  permukaan. Variabel  faktor  tersebut  adalah  kedalaman pemakanan dan kecepatan pemakanan, sedangkan  debit  pendingin  tidak  berpengaruh terhadap kekasaran permukaan.
2. Berdasarkan  hasil  optimasi  yang  dilakukan, diperoleh  kondisi  optimum  setting  parameter untuk mendapatkan nilai kekasaran permukaan terbaik, yaitu untuk nilai parameter kedalaman pemakanan  sebesar  0.18  mm,  nilai  kecepatan
pemakanan  sebesar  180  mm/menit,  dan  nilai debit  pendingin  sebesar  10  ml/detik.  Dengan setting parameter ini didapatkan nilai optimum kekasaran permukaan sebesar 1,027µm.

## SARAN
Penelitian yang telah penulis lakukan hanya membahas
tentang pengaruh kecepatan pemakanan,  kedalaman  pemakanan  dan  debit pendinginan  terhadap  kekasaran  permukaan  pada baja aisi 1040 menggunakan  mesin Milling CNC FOCUS  ESEMKA  VMC  –  L540.  Saran  untuk penelitian  selanjutnya  yaitu  sebaiknya  dikaji kembali  tentang  parameter-parameter  dalam pemesinan yang mempengaruhi kekasaran permukaan  sehingga  dalam  analisis  statistik nantinya  parameter  yang  dugunakan  akan berpengaruh  secara  signifikan.  Selain  itu  dapat dilakukan percobaan kembali dengan penambahan parameter-parameter  lain  yang  belum  ada  dalam penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Nugroho,  T.U.,  Saputro,  Herman.  Dan Estriyanto,
Yuyun. 2012. Pengaruh Kecepatan Pemakanan Dan Waktu
Pemberian  Pendingin  Terhadap  Tingkat Keausan  Cutter  End  Mill  Hss  Hasil Pemesinan  Cnc  Milling  Pada  Baja  St  40. NOSEL 1(1):79-89 Sunaryo.,  Rusnaldy.,  Daniel.  2010. Optimasi Parameter  Pemesinan  Proses  CNC  Freis Terhadap  Hasil  Kekasaran  Permukaan  Dan
Keausan Pahat Menggunakan Metode Taguchi. Politeknosains Vol. 9(1):11-32 Widarto.  2008. Teknik  Pemesinan.  Jilid  1. Jakarta:  Direktorat  Pembinaan  Sekolah Menengah Kejuruan .
Arifin,  Z.,  N,  Ilminnafik.,  H.  Arbiantara. 2017. Analisis  Debit  Pendingin,  Kecepatan Potong  Dan  Kecepatan  Makan  Terhadap Kekasaran  Permukaan  S45C  Proses  CNC Milling.  Skripsi .  Teknik  Mesin  Fakultas Teknik Universitas Jember. Sugiantoro,  B.,  Jati.  U.S.  2015. Desain  Alat Penukar Kalor (Air To Air Cooler) Produksi Udara Dingin Untuk Fluida Pendingin Proses Permesinan. Jurnal  :  Teknik  Mesin  STT Wiworotomo Purwokerto Edisi 7 No 1 April 2015.