Pengaruh Kecepatan Spindle , Kedalaman Penyayatan, dan
Variasi Campuran Cairan Pendingin Terhadap Keausan Pahat Insert Karbida pada Proses Pembubutan
Angga Suhendi 1 , Yoto 2 , Marsono 3 1,2,3 Program Studi S1 Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin
1,2,3 Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang
1,2,3 Jalan Semarang No. 5, Malang 65145 Email: anggasuhendi22@gmail.com1
Abstrak: Penelitian  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  dari  kombinasi  variabel  terhadap  keausan  pahat  insert karbida.  Variabel  bebas  yang  digunakan  yaitu  kecepatan  spindle  (630  rev/min,  920  rev/min,  dan  1250  rev/min), kedalaman  penyayatan  (0.5  mm,  0.7  mm,  dan  1  mm),  dan  campuran  cairan  pendingin  (1:10,  1:25,  dan  1:40),  serta variabel terikat berupa nilai keausan pahat insert karbida. Variabel kontrol berupa debit cairan pendingin (25 ml/detik) dan  Feeding  (0,08  mm/rev).  Pahat  yang  digunakan  adalah  pahat  merk  Tungaloy  dengan  tipe  WNMG080412-TSF T9125.  Metode  yang  digunakan  dalam  penelitian  adalah  metode  penelitian  eksperimen  dengan  menerapkan  desain Pre-Eksperimental  studi  kasus  bentuk  tunggal.  Hasil  dari  penelitian  menunjukkan  bahwa  semakin  besar  kecepatan spindle,  kedalaman  penyayatan  dan  semakin  besar  perbandingan  cairan  pendingin,  maka  semakin  besar  pula  nilai keausan yang dihasilkan.
Kata kunci: kecepatan spindle, kedalaman penyayatan, campuran cairan pendingin, keausan pahat insert karbida.
Abstract: This  study  aims  to  determine  the  effect  of  combinations  parameters  had  on  the  Wear  of  Carbide  Insert Tool. Uses independent variables spindle speed of 630 rpm, 920 rpm and 1250 rpm, depth of cut of 0.5 mm, 0.7 mm, and  1  mm,  and  a  mixture  of  coolant  1:10,  1:25,  and  1:40,  and  the  dependent  variable  in  this  study  is  the  Wear  of Carbide Insert Tool. The control variable is the cooling liquid discharge 25 ml/sec and Feeding (f): 0.08 mm/rev. The tool used is the tungaloy Insert brand type WNMG080412-TSF T9125. This study used an experimental method with a pre-experimental study design of the one shot case study. The results showed that the greater the spindle speed, the depth of cut and the variation of the coolant mixture, the greater the value of the tool wear produced.
Keywords: Spindle speed, depth of cut, mixing of cooling liquids, Wear of Carbide Insert Tool
Pembuatan  produk  berkualitas  tinggi  tentunya  harus  didukung  oleh  proses  pemesinan  yang  baik.  Proses  pemesinan adalah  manufaktur  yang  memiliki  proses  utama  menghilangkan  sebagian  material  dari  suatu  bahan  dasar  yang  dapat berupa blok  sehingga  memenuhi  bentuk  dan  kuailitas  yang  didinginkan  (Romiyadi  &  Yudi,  2012).  Selain  kuantitas  hasil  produksi, kualitas  dari  hasil  produksi  memegang  peranan  penting  dalam  memperoleh  kepercayaan  konsumen.  Proses  pemesinan  tidak lepas dari penggunaan alat potong atau pahat.  Alat potong atau pahat merupakan komponen utama yang digunakan di dalam proses  pemesinan,  khususnya  pada  pembubutan  (turning  process).  Alat  potong  adalah  alat/pisau  yang  digunakan  untuk menyayat  benda  kerja  (Sumbodo,  2008:253).  Terdapat  beberapa  jenis  material  pahat/alat  potong,  diantaranya:  baja  karbon, HSS (High Speed Steel), paduan cor nonferro, karbida, keramik, CBN (Cubic Boron Nitrides), dan intan (Nugroho, 2010).
Pemilihan jenis alat potong didasarkan pada jenis material benda kerja. Jika dibandingkan dengan pahat jenis karbida, pengasahan pahat HSS yang dilakukan secara manual tidak menjamin pahat tersebut memiliki kepresisian geometri sudut yang sama satu dengan yang lain. Berbeda dengan pahat insert karbida, pahat tersebut memiliki ketajaman dan ukuran sudut  yang sudah sesuai dengan standar ukuran yang di rekomendasikan. Terdapat bagian penting dari pahat bubut yang sering mengalami kerusakan  cukup  signifikan.  Bagian  yang  memiliki  peran  penting  dalam  menentukan  baik  tidaknya  permukaan  hasil pembubutan  yaitu  proses  keausan  pahatnya  (Bayuseno,  2010).  Keausan  pahat  yang  terjadi  akan  semakin  membesar  sampai batas  tertentu  sehingga  pahat  tidak  dapat  dipergunakan  lagi.  Pahat  yang  mengalami  keausan  akan  menimbulkan  gaya pemotongan yang besar sehingga dapat menyebabkan kerusakan fatal. Untuk memperkecil kerusakan, maka penggunaan cairan pendingin pada proses pemotongan khususnya pembubutan sangat diperlukan.

## METODE
Metode  yang  digunakan  adalah  metode  eksperimen  dengan  menerapkan  jenis  desain  Pre-Eksperimental  studi  kasus bentuk tunggal (one shot case study) dimana subjek disajikan dengan beberapa jenis perlakuan lalu diukur hasilnya. One shot case  study  yaitu  sebuah  eksperimen  yang  dilaksanakan  tanpa  adanya  sekelompok  pembanding  dan  juga  tanpa  tes  awal (Arikunto, 2005:212)
http://journal2.um.ac.id/index.php/jtmp ISSN. 2623-1271/EISSN. 977 262312704
Gambar 1. Alur penelitian

## Tabel I. Desain Penelitian
Kecepatan Spindle (rpm) Kedalaman Penyayatan (mm) Nilai Keausan (mm) Variasi Campuran Cairan Pendigin 1:10 1:25 1:40 630 0,5 P1 P2 P3 0,7 P4 P5 P6
1 P7 P8 P9 Selesai Mulai Pemotongan bahan Persiapan pahat :  Pemilihan pahat  Pemasangan pada holder Persiapan mesin :  Penyetelan putaran mesin  Persiapan cairan pendingin
 Pemasangan benda kerja  Pemasangan set pahat Proses pembubutan Pengambilan gambar keausan pahat Pengukuran keausan pahat Analisis data hasil pengujian Kesimpulan
3.
Kecepatan Spindle (rpm) Kedalaman Penyayatan (mm) Nilai Keausan (mm) Variasi Campuran Cairan Pendigin 1:10 1:25 1:40 920 0,5 P10 P11 P12 0,7 P13 P14 P15 1 P16 P17 P18 1250 0,5 P19 P20 P21 0,7 P22 P23 P24 1 P25 P26 P27
Masing-masing  dari  variabel  bebas  tersebut  memiliki  tiga  variasi.  Variabel  bebas  yang  digunakan  yaitu  Kecepatan spindle (630 rpm, 920 rpm, dan 1250 rpm), Kedalaman penyayatan (0.5 mm, 0.7 mm, dan 1 mm), dan variasi campuran cairan pendingin (1:10, 1:25, dan 1:40). Variabel kontrol  yang digunakan yaitu debit cairan  pendingin 25 ml/detik, feeding (f) 0,08 mm/rev, panjang pencekaman 30 mm, dan metode penyayatan memanjang dengan menggunakan tailstock.
Tempat penelitian  di gedung G2 lantai satu yakni laboratorium mesin Universitas Negeri Malang. Waktu pelaksanaan peneli-tian ini yaitu pada tanggal 20 hingga 27 Mei 2019.

## HASIL

## Tabel II. Desain Hasil Penelitian
Kecepatan Spindle (rpm) Kedalaman Penyayatan (mm) Nilai Keausan (mm) Variasi Campuran Cairan Pendigin 1:10 1:25 1:40 630 0,5 0,0217 0,0224 0,0229 0,7 0,0229 0,0244 0,025 1 0,0253 0,0255 0,0266 920 0,5 0,0276 0,0277 0,0286 0,7 0,0288 0,0296 0,0297 1 0,0319 0,0331 0,0331 1250 0,5 0,0352 0,036 0,0362 0,7 0,0378 0,0427 0,0486 1 0,0486 0,0491 0,0625
Gambar 2. Grafik keausan secara simultan 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P1 0 P1 1 P1 2 P1 3 P1 4 P1 5 P1 6 P1 7 P1 8 P1 9 P2 0 P2 1 P2 2 P2 3 P2 4 P2 5 P2 6 P2 7 K eaus an pa ha t (m m )
Gambar 3. Grafik keausan pada kecepatan spindle 630 rev/min
Pada kecepatan  spindle sebesar 630 rev/min (Gambar 6), tingkat keausan pahat insert karbida terendah (0,0217 mm) terjadi  pada  proses  perlakuan  ke-1.  Perlakuan  ke-1  adalah  proses  pembubutan  dengan  menggunakan  kedalaman  penyayatan sebesar  0,5  mm  dan perbandingan  campuran  cairan  pendingin  sebesar  1:10.  Sedangkan  tingkat  keausan  pahat  insert  karbida dengan  nilai  tertinggi  (0,0266  mm)  terjadi  pada  proses  perlakuan  ke-9.  Perlakuan  ke-9  adalah  proses  pembubutan  dengan menggunakan kedalaman penyayatan sebesar 1 mm dan perbandingan campuran cairan pendingin sebesar 1:40.
Gambar 4. Grafik keausan pada kecepatan spindle 920 rev/min
Pada kecepatan  spindle sebesar 920 rev/min (Gambar 7) tingkat keausan pahat  insert karbida terendah (0,0276 mm) terjadi pada proses perlakuan ke-10. Perlakuan ke-10 adalah proses pembubutan dengan menggunakan kedalaman penyayatan sebesar  0,5  mm  dan perbandingan  campuran  cairan  pendingin  sebesar  1:10.  Sedangkan  tingkat  keausan  pahat  insert  karbida dengan nilai tertinggi  (0,0331 mm) terjadi  pada  proses  perlakuan  ke-18.  Perlakuan  ke-18  adalah  proses  pembubutan  dengan menggunakan kedalaman penyayatan sebesar 1 mm dan perbandingan campuran cairan pendingin sebesar 1:40.
0.02 0.022 0.024 0.026 0.028 0.03 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 K eaus an pa ha t (m m ) Perlakuan ke- 0.024 0.025 0.026 0.027 0.028 0.029 0.03 0.031 0.032 0.033 0.034 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 K eaus an pa ha t (( m m ) Perlakuan ke-
5.
Gambar 5. Grafik keausan pada kecepatan spindle 1250 rev/min
Pada kecepatan spindle sebesar 1250 rev/min (Gambar 8), hasil tingkat keausan pahat insert karbida terendah (0,0352 mm)  terjadi  pada  proses  perlakuan  ke-19.  Perlakuan  ke-19  merupakan  proses  pembubutan  dengan  menggunakan  kedalaman penyayatan sebesar 0,5 mm dan perbandingan campuran cairan pendingin sebesar 1:10. Sedangkan tingkat keausan pahat insert karbida  dengan nilai  tertinggi  (0,0625 mm)  terjadi  pada  proses  perlakuan  ke-27.  Perlakuan ke-27  adalah  proses  pembubutan dengan menggunakan kedalaman penyayatan sebesar 1 mm dan perbandingan campuran cairan pendingin sebesar 1:40.
Berdasarkan pada gambar 5, tingkat keausan paling rendah terjadi pada perlakuan ke-1 sebesar 0,0217 mm, dimana variasi  penyayatan  yang  diterapkan  meliputi  penggunaan  kecepatan  putaran  spindle  sebesar  630  rev/min,  kedalaman penyayatan sebesar 0,5 mm, dan dengan menggunakan variasi perbandingan campuran cairan pendingin 1:10. Tingkat keausan paling  tinggi  terjadi  pada  perlakuan  ke-27  sebesar  0,0625  mm,  dimana  variasi  penyayatan  yang  dilakukan  adalah  dengan menggunakan  kecepatan  putaran  spindle  sebesar  1250  rev/min,  kedalaman  penyayatan  sebesar  1  mm,  dan  dengan menggunakan variasi campuran cairan pendingin dengan perbandingan 1:40.

## PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil, tingkat keausan terendah di setiap kecepatan spindle diperoleh pada saat penyayatan menggunakan kedalaman  penyayatan  terendah  dan  dikombinasikan  dengan  penggunaaan  tingkat  campuran  cairan  pendingin  terendah (kental).  Pada  kondisi  penyayatan  tersebut,  pahat  insert  akan  memiliki  umur  cenderung  lebih  lama.  Disamping  karena mengalami proses pendinginan yang optimal serta pelumasan yang baik,  hal tersebut juga disebabkan pahat tidak mengalami beban  penyayatan  yang  tinggi.  Semakin  kecil  kedalaman penyayatan maka  tebal  beram  yang  dihasilkan akan  semkain  kecil, sehingga gaya pemotongan yang terjadi akan mengalami penurunan. Dengan menurunnya gaya pemotongan, secara otomatis kinerja  pahat  selama  proses  penyayatan  akan  semakin  ringan.  Sejalan  dengan  hal  tersebut,  Siswanto  (2018)  menyebutkan bahwa kedalaman penyayatan (depth of cut) yang paling kecil akan menghasilkan nilai kekasaran yang kecil pula (halus) dan membuat  umur  pahat  reltif  lebih  lama.  Pahat  yang  mengalami  keausan/kegagalan  akan  memperbesar  gaya  pemotongan sehingga dapat menimbulkan kerusakan yang fatal. Dan untuk memperkecil kemungkinan agar hal tersebut tidak terjadi, maka penggunaan cairan pendingin pada proses pemotongan khususnya pembubutan sangat diperlukan.
Semakin besar nilai dari perbandingan cairan pendingin maka cairan pendingin akan semakin encer. Sebaliknya, bila semakin kecil nilai perbandingan cairan pendingin, maka cairan pendingin yang dihasilkan akan semakin kental. Jadi semakin banyak  campuran  minyak  (dromus)  dengan  air  akan  semakin  cepat  mendinginkan  dan  akan  mengurangi  gaya  gesek  yang ditimbulkan antara benda kerja dan pahat (Asrori, 2016). Dengan meminimalkan gaya gesek yang terjadi, secara otomatis panas yang  dihasilkan  akibat  gesekan  akan  semakin rendah.  Santoso  (2013:49)  menyebutkan  bahwa  Keausan  atau  kegagalan  pada pahat disebabkan oleh adanya keausan yang secara bertahap membesar pada bidang aktif pahat.
Peningkatan  besar  keausan  sejalan  dengan  bertambah  cepatnya  putaran  spindle  (Gambar  5).  Hasil  penelitian  ini menyebutkan  bahwa  tingkat  keausan  terendah  terjadi  pada  saat  penggunaan  kecepatan  spindle  dengan  putaran  rendah  dan tingkat  keausan  tertinggi  terjadi  pada  saat  penggunan  kecepatan  spindle  dengan  putaran  tertinggi.  Dengan  semakin  cepatnya putaran spindle, maka akan semakin sering pahat mengalami kontak langsung dengan benda kerja. kontak langsung inilah yang akan  menimbulkan  gesekan  dan  membuat  suhu  dari  pahat  akan  mengalami  peningkatan,  serta  dapat  menyebabkan  keausan pada pahat. Pada kondisi ini peran  dari media pendingin diperlukan. Media pendingin merupakan cairan yang memiliki  salah satu fungsi untuk mengurangi panas yang ditimbulkan akibat gesekan antara pahat dengan benda kerja.
Semakin  besarnya  kecepatan  spindle,  maka  semakin  besar  pula  nilai  kecepatan  potong.  Oleh  karena  putaran  yang tinggi,  mengakibatkan  sedikitnya  waktu  untuk  melepas  panas  dan  semakin  meningkatkan  panas  pada  pahat  (Kalpakjian, 1985:487).  Dengan  kata  lain,  energi  yang  berada  pada  area  tersebut  semakin  besar,  menghasilkan  panas  lebih  tinggi,  dan
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 K eaus an pa ha t (( m m ) Perlakuan ke-
meningkatkan keausan pada pahat (Astakhov, 2006:82). Penelitian yang dilakukan oleh  Digda (2015) mengemukakan bahwa kecepatan putaran  spindle  berpengaruh  signifikan  terhadap  keausan  pahat  karbida pada  proses  turning  CNC.  Sejalan  dengan hasil  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Andika  (2013),  beliau  menyatakan  bahwa  putaran  spindle  dan  kedalaman  pemotongan berpengaruh terhadap keausan pahat rhombic insert. Semakin besar putaran spindle yang digunakan maka semakin besar pula keausan pada pahatnya. Dengan kata lain semakin besar putaran spindle dalam proes penyayatan, maka semakin sering pahat mengalami  gesekan  dengan  benda  kerja.  Gesekan  inilah  yang  menghasilkan  temperatur  yang  tinggi  pahatnya.  Tingginya temperatur  yang  dihasilkan  dapat  memicu  deformasi  plastis  pada  material  pahat  yang mengakibatkan  pelepasan  ikatan  antar partikel penyusun pahat secara terus menerus.

## SIMPULAN DAN SARAN

## Simpulan
Dari  hasil  penelitian  dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  (1)  Kecepatan  putaran  spindle  630  rev/min  dan  kedalaman penyayatan  (0.5  mm,  0.7  mm,  dan  1  mm)  dengan  variasi  campuran  cairan  pendingin    (1:10,  1:25,  dan  1:40)  berpengaruh terhadap  keausan  pahat  insert  karbida  pada  proses  pembubutan.  Semakin  besar  kedalaman  penyayatan  dan  semakin  besar perbandingan  cairan  pendingin,  maka  semakin  besar  pula  nilai  keausan  yang  dihasilkan.  (2)  Kecepatan  putaran  spindle  920 rev/min dan kedalaman penyayatan (0.5 mm, 0.7 mm, dan 1 mm) dengan variasi campuran cairan pendingin  (1:10, 1:25, dan 1:40) berpengaruh terhadap keausan pahat insert karbida pada proses pembubutan. Semakin besar kedalaman penyayatan dan semakin besar perbandingan cairan pendingin, maka semakin besar pula nilai keausan yang dihasilkan. (3) Kecepatan putaran spindle  1250  rev/min  dan  kedalaman  penyayatan  (0.5  mm,  0.7  mm,  dan  1  mm)  dengan  variasi  campuran  cairan  pendingin (1:10, 1:25, dan 1:40) berpengaruh terhadap keausan pahat insert karbida pada proses pembubutan. Semakin besar kedalaman penyayatan dan semakin besar perbandingan cairan pendingin, maka semakin besar pula nilai keausan yang dihasilkan, dan (4) Kecepatan putaran spindle (630 rev/min, 920 rev/min, dan 1250 rev/min) dan kedalaman penyayatan (0.5 mm, 0.7 mm, dan 1 mm) dengan variasi campuran cairan pendingin  (1:10, 1:25, dan 1:40) berpengaruh terhadap keausan pahat insert karbida pada proses  pembubutan.  Semakin  besar  kecepatan  spindle,  kedalaman  penyayatan  dan  semakin  besar  perbandingan  cairan pendingin, maka semakin besar pula nilai keausan yang dihasilkan.

## Saran
Beberapa saran yang ditujukan untuk peneliti lebih lanjut antara lain (1) Pemilihan pahat berkaitan dengan keefektifan pekerjaan  dimana  harus  disesuaikan  dengan  jenis  bahan  dari  benda  kerja.  Pemilihan  parameter  pemotongan  yang  baik  dan benar dapat mempengaruhi kualitas benda kerja, biaya operasional, dan produktivitas kerja pada pekerjaan menggunakan mesin bubut. (2) Ketika dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh kecepatan putaran spindle, kedalaman penyayatan, dan variasi  campuran  cairan  pendingin  terhadap  keausan  pahat  insert  karbida,  saran  bagi  peneliti  selanjutnya  adalah  agar menggunakan  nilai  variabel  kecepatan  spindle  yang  lebih  tinggi  untuk  melihat  respon  apakah  nilai  keausan  pahat  yang dihasilkan akan semakin rendah atau semakin tinggi. Kemudian tetap gunakan parameter cairan pendingin untuk sedikit banyak meminimalisir  resiko  dari  kerusakan  bahan,  pahat,  dan  kecelakaan  kerja.  Selanjutnya,  untuk  dapat  memaksimalkan  hasil penelitian yang lebih baik, sebaiknya mengunakan mesin bubut CNC untuk meminimalisir terjadinya vibrasi dan keterbatasan besaran parameter pembubutan yang terdapat pada mesin bubut manual.

## DAFTAR RUJUKAN
Andika, R. 2013. Pengaruh Putaran Spindle dan Depth Of Cut Terhadap Keausan Pahat Positive Rhombic Insert Pada Proses Turning. Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya.
Astakhov, V.P. (Eds.). 2006. Tribology of Metal Cutting. Elsevier. Arikunto, S. 2013. Prosedur Penelitian, Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta: Rineka Cipta.
Digda,  Y.  2015.  Pengaruh  Putaran  Spindle  dan  Kecepatan  Pemotongan  (Feeding)  Terhadap  Keausan  Pahat  Karbida  Pada
Proses Turning CNC. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Universitas Negeri Malang.
Kalpakjian, S. 1985. Manufacturing Processes For Engineering Materials. Canada: Addison-Wesley Publishing. Nugroho, S. 2010. Karakterisasi Pahat Bubut High Speed Steel (HSS) Boehler Tipe Molibdemum (M2) Dan Tipe Cold Work Tool Steel (A8). Skripsi tidak diterbitkan. Jember : Universitas Negeri Jember.
Rochim, T., 2007,” Klasifikasi Proses, Gaya dan Daya Pemesinan”, ITB. Bandung. Romiyadi. & Yudi, D. 2012. Pengaruh Parameter Kecepatan Putaran Spindel Terhadap Getaran Mesin Perkakas Pada Proses Up Milling Dan Down Cut Milling Menggunakan Mesin Frais Universal KNUTH UFM 2. Jurnal Sawit Indonesia, Vol. 2 No. 2.
Santoso,  J.  2013.  Pekerjaan  Mesin  Perkakas.  Jakarta:  Direktorat  Peningkatan  Mutu  Pendidik  &  Tenaga  Kependidikan Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan.
Siswanto, B. 2018. Pengaruh Kecepatan Dan Kedalaman Potong Pada Proses Pembubutan Konvensional Terhadap Kekasaran Permukaan Lubang, (online), ( http://jurnalmahasiswa.unesa.ac.id/ ), diakses 2 Juli 2019 Sugiyono. 2011. Statistika Untuk Penelitian. Bandung: Alfabeta.
7.
Sumbodo, W. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri Jilid 2 . Jakarta: Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah Departemen Pendidikan Nasional.
____,(online).https://www.google.com/search?q=geometri+pahat&client=firefoxb&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahU KEwiLsIiBmqfUAhUJRY8KHf_xDU8Q_AUICigB&biw=1366&bih=659#imgrc=JJCyQ2WlQjiwTM:. Diakses pada 15 Mei 2019.