## OPTIMASI KEKASARAN PERMUKAAN PADA MATERIAL AMUTIT DENGAN PROSES CNC TURNING MENGGUNAKAN DESAIN TAGUCHI
Zaldy Kurniawan 1) , Eko Yudo 1) , Ridho Rosmansyah 2) ,
1,2,3 Jurusan Teknik Mesin-Politeknik Negeri Manufaktur Bangka Belitung Kawasan Industri Airkantung Sungailiat-Bangka, 33211 Telp.(0717) 93586, Fax. (0717) 93585, zaldy@polman-babel.ac.id

## Abstract
Minimum surface roughness results are a desirable objective in the CNC NLX 2500 Y process, a precise adjustment of CNC NLX 2500 Y process parameters should be obtained in order to obtain minimal roughness of the workpiece surface. The research has been conducted to determine the contribution of CNC  NLX  Y  2500  process  parameters  to  reduce  the  variation  of  the  work  surface  roughness  response simultaneously. And the determination of the exact setting of CNC NLX Y 2500 process parameters in order to  obtain  minimal  roughness  of  the  workpiece  surfaces.  parameters  of  machining  process  are  varied spindle rotation, cutting speed, the dept of cut. The experimental design is based on the Taguchi method and  is  an  orthogonal  matrix  L 8 (2³).  The  optimization  method  used  is  Taguchi.  The  experiment  was conducted  randomly  with  replication  2  times  to  overcome  the  disturbance  factor  that  occurred  during machining process. The results showed that to reduce the variation of the response simultaneously, the the dept of cut has the largest contribution, that is 82.6%, the spindle speed has a contribution percentage of  61.9%,  the  cut  rate  has  a  contribution  percentage  of  9.2%. To  obtain  a  surface  roughness  of  the workpiece is minimal , the spindle rotation is set at 2866 rpm, the cutting speed is set to 0.40 mm / rotation , the dept of cut is set to 1 mm.
Keywords: CNC NLX Y, Surface roughness, Taguchi Method, Parameter

## Abstrak
Hasil kekasaran permukaan yang minimal merupakan tujuan yang diinginkan pada proses CNC NLX 2500 Y, harus dilakukan pengaturan parameter-parameter proses CNC NLX 2500 Y yang tepat agar diperoleh  respon  kekasaran  permukaan  benda    kerja  yang  minimal.  Penelitian  yang  telah  dilakukan bertujuan  untuk  menentukan  konstribusi  dari  parameter-parameter  proses  CNC  NLX  Y  2500  untuk mengurangi  variasi  dari  respon  kekasaran  permukaan  benda  kerja  secara  serentak.  Dengan  demikian, dilakukan    penentuan  seting  yang  tepat  dari  parameter-parameter  proses  pemesinan  agar  dapat diperoleh  kekasaran  permukaan  benda  kerja  yang  minimal.  Parameter  proses  permesinan  yang divariasikan adalah putaran spindle, kecepatan potong, kedalaman pemakanan. Rancangan percobaan ditetapkan  berdasarkan  metode  Taguchi  dan  berupa  matriks  ortogonal  L8  (2³).  Metode  optimasi  yang digunakan  adalah  Taguchi.  Percobaan  dilakukan  secara  acak  dengan  replikasi  sebanyak  2  kali  untuk mengatasi faktor gangguan yang terjadi selama proses permesinan. Hasil penelitian menunjukan bahwa untuk  mengurangi  variasi  dari  respon  secara  serentak,  kedalaman  pemakanan  memiliki  konstribusi terbesar,  yaitu    sebesar  82,6%,  kecepatan  spindle  memiliki  persen  konstribusi  sebesar,  yaitu  61,9%, kecepatan potong memiliki persen konstribusi sebesar 9,2%. Untuk memperoleh kekasaran permukaan benda kerja yang minimal, Putaran spindle  diatur sebesar  2866 rpm, kecepatan potong diatur sebesar 0.40 mm/put, kedalaman pemakanan diatur  sebesar 1 mm.
Kata Kunci : CNC NLX Y, Kekasaran Permukaan, Metode Taguchi, Parameter

## 1. PENDAHULUAN
Perkembangan dan kemajuan proses pemesinan dalam industri manufaktur saat ini berlangsung sangat pesat, Proses pemesinan non konvensional menjadi solusi pengerjaan ketika proses pengerjaan tidak dapat dilakukan dengan mesin menggunakan mesin-mesin konvensional, suatu hasil produksi harus diimbangi  dengan  peningkatan  kualitas  hasil  produksi,  khususnya  pada  proses  produksi  yang
menggunakan  mesin  perkakas  seperti  mesin  bubut  [1].  Dengan  adanya  mesin  tersebut  akan mempermudah dalam pembuatan komponen-komponen mesin dengan ketelitian tinggi dan efisien.
Dalam  penelitian  [2]  dengan  menggunakan  material  St.42  dari  hasil  penelitian  diperoleh parameter-parameter yang berpengaruh terhadap kekasaran permukaan adalah putaran spindle , gerak makan, dalam pemakanan. Nilai kekasaran yang diperoleh yaitu 0,83 µm, dimana nilai yang diambil yaitu kecepatan spindle 2748  rpm,  gerak  makan  0,15  mm/put,  dalam  pemakanan  0,5  mm.  [3]  Dengan menggunakan  material  amutit  K110,  dengan  parameter  putaran spindle 130  m/min,  gerak  makan  0,5 mm/rev, dalam pemakanan 1 mm. Menggunakan metode analisis grey relational dengan kekasarannya 0,7782 µm.
Metode  Taguchi  merupakan  metodologi  dalam  bidang  teknik  untuk  memperbaiki  proses, karakteristik benda kerja dan dapat menekan biaya dan resources seminimal mungkin. Metode Taguchi berupaya mencapai sasaran tersebut dengan menjadikan benda kerja dan proses tidak sensitif terhadap berbagai parameter gangguan ( noise ) , seperti material, perlengkapan manufaktur, tenaga kerja manusia, dan kondisi-kondisi operasional [3]. Metode Taguchi menjadikan benda kerja dan proses mempunyai sifat kokoh ( robust ) terhadap parameter-parameter gangguan tersebut. Pada  penelitian  ini,  penentuan setting parameter-parameter  pada  CNC  bubut  akan  dilakukan memvariasikan, Kecepatan spindle , kecepatan potong, kedalaman pemakanan. Agar diperoleh kekasaran permukaan yang maksimal. Material yang digunakan adalah Amutit K110. Metode yang digunakan adalah metode Taguchi.

## 2. METODE PENELITIAN
a) Material Penelitian
 Material
Material yang digunakan pada penelitian ini adalah baja Amutit (K110) dengan ukuran diameter 25 mm dan panjang 100 mm. Ukuran dan bentuk benda kerja dapat dilihat pada Gambar 1 berikut:
Gambar 1.  Ukuran dan bentuk benda kerja
 Pahat
Pahat yang digunakan pada penelitian ini adalah Seco CNMG120408-M5,TP3500 dilihat pada Gambar 2 berikut:
Gambar 2. Alat Potong merek Seco CNMG120408-M5, TP3500
b) Peralatan Penelitian
 Mesin CNC NLX 2500 Y
Mesin CNC NLX 2500 Y yang digunakan adalah buatan jepang dengan spesifikasi sebagai berikut:
Merek MoriSeiki, Tipe NLX 2500 Y, Tahun pembuatan 2012 dilihat pada Gambar 3 berikut:
Gambar 3. Mesin CNC NLX 2500 Y merk Moriseiki
 Surface roughness tester Surface roughness tester digunakan untuk mengukur kekasaran permukan benda kerja yang  dihasilkan  dari  suatu  proses  permesinan. Surface  tester yang  digunakan  yaitu Surface roughness tester type SJ20 dengan kecermatan 0,001 µm dilihat pada Gambar 4 berikut ini:
Gambar 4. Surftest roughness tester
c) Benda Kerja Amutit
Bentuk benda kerja yang telah diambil dengan menggunakan mesin CNC NLX 2500 Y  ditunjukan pada Gambar 5 berikut:

## Gambar 5. Benda kerja
d) Pengambilan Data Kekasran Permukaan
Benda kerja yang dihasilkan dari mesin CNC NLX 2500 Y  permukaannya tidak dapat rata atau halus  sama  sekali,  tetapi  akan  meninggalkan  bekas  berupa  lembah  dan  puncak  yang  disebut kekasaran permukaan.[4] kekasaran rata-rata secara aritmatis (R a ) dihitung berdasarkan harga rata-rata dari nilai absolut  jarak  antara profil terukur dengan profil tengah. Secara  matematis dapat dirumuskan sebagai berikut:
R a = 1 𝑛 ∑ 𝑦 (µm)                                                                                                                                (1)
e) Rancangan Percobaan
Dalam  penelitian  ini  dipilih  tiga  parameter  proses.  Satu  parameter  proses  memiliki  dua  level. Rancangan percobaan yang ditetapkan menggunakan metode Taguchi ( orthogonal array L 8 ) [5].
Percobaan dilakukan secara acak dengan replikasi sebanyak dua kali untuk mengatasi parameter gangguan yang terjadi selama proses permesinan.
f) Menghitung Rasio S/N Parameter Respon
Karateristik  kualitas  dari  respon  yang  digunakan  dalam  percobaan  ini  adalah  semakin  kecil semakin baik atau small is better untuk respon kekasaran permukaan. Perhitungan nilai rasio S/N untuk  respon  kekasaran  permukaan  dilakukan  dengan  menggunakan  perangkat  komputasi satatistic. Rasio S/N untuk karateristik ini dirumuskan dengan persamaan sebagai berikut [6]:
𝑆 𝑁 =   −10 log [∑ 𝑦𝑖 2 𝑛 𝑛 𝑖=1 ] ⁄ (2)
g) Menentukan Kondisi Parameter Untuk Respon Optimal
Penentuan  kondisi  parameter  terbaik  dengan  membuat  tabel  parameter  respon  untuk memudahkan pemilihan level dari parameter yang menghasilkan respon optimal.
h) Prediksi Nilai Hasil Optimasi
Perhitungan prediksi nilai hasil optimasi menghasilkan respon optimal.
ƞˆ=ƞ 𝑚 + ∑ ( 𝑞 𝑖=1 ƞ − ƞ 𝑚 ) (3)
Dengan :
Ƞ m = nilai rata-rata dari keseluruhan kekasaran nilai Rasio S/N ƞ = rata-rata nilai Rasio S/N kekasaran pada level optimal q = jumlah parameter yang dipengaruhi respon secara siqnifikan
i) Analisis Variansi Dan Persen Konstribusi
Analisi variansi (ANAVA) digunakan untuk mengetahui parameter proses yang memiliki pengaruh secara signifikan terhadap respon. Persen konstribusi yang menunjukan prosi (kekuatan relatif) masing-masing parameter proses terhadap total variansi dari respon yang diamati. Jika persen konstribusi eror kurang dari lima  belas persen, maka  tidak ada  parameter yang  berpengaruh yang  terabaikan  tetapi  jika  persen  konstribusi  eror  lebih  dari  lima  belas  persen  maka diindikasikan ada parameter yang berpengaruh terabaikan.
j) Melakukan Pengujian Konfirmasi
Pengujian konfirmasi merupakan percobaan yang dilakukan berdasarkan kombinasi parameter hasil optimasi. Tujuannya adalah untuk mencocokkan hasil prediksi dengan hasil respon secara aktual.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1 Penentuan Pengaturan Level Parameter Proses
Hasil penentuan pengaturan level pada masing-masing parameter proses dilihat pada Tabel 1:
Tabel 1. Pengaturan level-level Parameter Parameter proses Satuan Level 1 Level 2 A  Kecepatan spindle rpm 1910 2420 B  Kecepatan potong mm/put  0,25 0,35 C Kedalaman pemakanan mm 1 2
Hasil percobaan  berupa nilai kekasaran permukaan  seperti dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Data hasil percobaan Parameter proses A B C Kekasaran Setting Kombinasi ke Putaran Spindle (RPM) Kecepatan Potong ( Feeding ) Kedalaman Pemakanan ( dep of cut ) Permukaan 1 1 1 1 2,98875 2 1 1 2 2,98938 3 1 2 1 2,98875 4 1 2 2 2,98875 5 2 1 1 2,988 6 2 1 2 2,98888 7 2 2 1 2,9885 8 2 2 2 2,98875 Rata-rata 2,98872

## 3.2 Nilai Rasio S/N Untuk Parameter Respon
Nilai rasio S/N yang dihasilkan untuk parameter respon permukaan yang dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Rasio S/N untuk respon Parameter proses A B C S/N Setting kombinasi ke Putaran Spindle (RPM) Kecepatan Potong ( Feeding ) Kedalaman Pemakanan ( dep of cut ) 1 1 1 1 -9,50994 2 1 1 2 -9,51168 3 1 2 1 -9,50979 4 1 2 2 -9,50979 5 2 1 1 -9,50776 6 2 1 2 -9,51023 7 2 2 1 -9,50907 8 2 2 2 -9,50994 Rata-rata -9,50977
Kemudian untuk masing-masing level dilihat pada Tabel 4:
Tabel 4. Rata-rata kekasaran permukaan masing-masing level Parameter Parameter Proses Level 1 Level 2 A Putaran spindle 2,98891 2,98853 B Kecepatan Potong 2,98875 2,98869 C Kedalaman Pemakanan 2,9885 2,98894
Total nilai rata-rata kekasaran permukaan = 2,98872
Plot rata-rata untuk tiap parameter proses untuk respon dilihat pada Gambar 6 berikut.
Gambar 6. Plot Rasio S/N untuk respon kekasaran permukaan

## 3.3 Penentuan Kondisi Parameter Untuk Respon Optimal
Penelitian ini menghasilkan kondisi parameter  proses untuk respon optimal dilihat pada Tabel 5. Dibawah ini :
Tabel 5. Kondisi Parameter proses untuk respon optimal Parameter Proses Tingkatan Level Nilai Level Kecepatan Spindle Level 2 2420 rpm Kecepatan potong Level 2 0,35 mm/put Kedalaman pemakanan Level 1 1 mm

## 3.4 Prediksi Nilai Hasil Optimasi
Berdasarkan kondisi untuk respon optimal yang dilihat pada Tabel 6, sehingga dapat ditentukan prediksi nilai optimal. Perhitungan prediksi nilai hasil optimasi dapat dihitung dengan persamaan (3) dan diperoleh nilai sebesar 2,98834.

## 3.5 Hasil Analisis Variansi (ANAVA)
Hasil analisis variansi dilihat pada Tabel 6 berikut:
Tabel 6. Hasil analisis Variansi (ANAVA) Sumber V SS MS F hitung P Konstribusi (%) A 1 0,0000005550 25 0,0000005550 25 1,3 9 0,3 61,9 B 1 0,0000000156 249 0,0000000156 24 0,2 9 0,6 9,2 C 1 0,0000007656 25 0,0000007656 25 2,5 9 0,2 82,6 Error 4 - 0,0000003128 37 - 0,0000000782 09 -53,45 Total 7 0,0000010234 4 100
Dari  hasil  ANAVA  menunjukan  bahwa  parameter  proses  yang  berpengaruh    secara  signifikan terhadap respon Ra yang diamati. Parameter proses yang berperngaruh secara signifikan terhadap respon apabila  memiliki  nilai  F Hitung lebih  besar  dibandingkan  F α , 02 , 04 (Nilai  F  dilihat  pada  tabel  statistic). Parameter-parameter  proses  yang    memiliki  persen  konstribusi  adalah  putaran spindle ,  yaitu  61,9  %, kecepatan  potong  memiliki  konstribusi  sebesar    9,2  %,  dan  gerak  makan  memiliki  konstribusi  yang terbesar, yaitu sebesar 82,6%.

## 3.6    Pengujian Konfirmasi
Pengaturan parameter proses pada pengujian konfirmasi adalah A 2 B 2 C 1 . Hasil perhitungan rasio S/N  pada  kondisi  optimal,  prediksi  dan  pengujian  konfirmasi,  secara  nilai  Ra  kondisi  awal  dan  optimal dapat dilihat pada Tabel 7:
Tabel 7. Hasil Pengujian Konfirmasi

## 4. SIMPULAN
Hasil  penelitian  menunjukan  bahwa  konstribusi  dari  parameter-parameter  proses  dalam mengurangi variasi respon Ra adalah kecepatan spindle yaitu sebesar 61,9%, kecepatan potong memiliki persen  konstribusi  9,2  %,  dan  gerak  makan  memiliki  konstribusi  yang  terbesar,  yaitu  sebesar  82,6%. Kekasaran  permukaan  (Ra)  yang  maksimal  maka  parameter  kecepatan spindle sebesar  2420  rpm, kecepatan potong sebesar 0,35 mm/put, dan kedalaman pemakanan 1mm. Pada penelitian selanjutnya disarankan, untuk melakukan optimasi dengan menggunakan metode-metode opmasi yang lain sebagai perbandingan dan menambahkan parameter-parameter proses yang lain yang memiliki pengaruh yang signifikan terhadap respon.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Winoto, A, “Prediksi Umur Pahat dengan Metode Mesin Pendukung Vector Support Vector Machine”, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Solo, 2011.
[2]. Said Apreza.,“Optimasi Kekasaran Permukaan Proses Pembubutan Baja ST 42 Dengan Menggunakan Metode Taguchi”, Laporan Akhir Proyek Akhir , Universitas Negeri Bangka Belitung, 2017.
[3]. Ajay D Jewalikar, SachinBorse, “Optimization of hard part turning of bohler K110 steel with multiple performance  charateristics  using  grey  relational  analisis”,  Deogiri  Institute  of  Engineering  and Management Studies, Aurangabad, 431001, India, 2015.
[4]. Soejanto, I., “Desain eksperimen dengan Metode Taguchi ” , Yogyakarta : Graha Ilmu,2009.
[5].  Petropulus,  G.,Kechangias,  J.,Akis,  V.I.,dan  Maropoulus,  ”Surface  rougness  investigation  of  a Reinfoced  Polymer  Composite”, International  Conference  on  economic  Enggineering  and manufacturing systems , 2009.
[6]. Montgomery, d.c., “Design and Analysis of Experiment”, New York : Jhon wiley & sons, inc, 2009.
Kombinasi Awal Kombinasi Optimum Prediksi  Konfirmasi Pengaturan  Parameter Proses A 1 B 1 C 1 A 2 B 2 C 1 A 2 B 2 C 1 Kekasaran Permukaan 2,9877 2,9883 2,9876 Peningkatan Kekasaran Permukaan 0,0033%