## APLIKASI HASIL RANCANG BANGUN MESIN BUBUT MINI TERHADAP PROSES PEMOTONGAN ( KOMPARASI SUHU PEMOTONGAN SECARA EKSPERIMENTAL DAN NUMERIK 2D)
Rinaldi Alghi Fari 1) , Irawan Malik 2) , Ahmad Junaidi 3) 1,2,3) Teknik mesin, Politeknik Negeri Sriwijaya, Palembang, Indonesia Jl. Srijaya Negara, Bukit Besar, Palembang, Sumatera Selatan 30139, Indonesia Email: r4fr1n4ld1@gmail.com

## ABSTRAK
Tujuan utama dari aplikasi hasil rancang bangun mesin bubut mini terhadap proses pemotongan (komparasi suhu pemotongan secara eksperimental dan numerik) ini adalah untuk Melihat perbandingan suhu yang terjadi di mesin bubut mini dengan cara numerik lalu di Analisa secara eksperimental agar bisa dibandingkan apakah Analisa numerik tersebut sama dengan aplikasi dilapangan dan mengetahui suhu dari pahat bubut tersebut. Alat ini dirancang untuk membuat pekerjaan yang di lakukan di mesin bubut agar lebih mudah dan fleksibel. Alat ini menggunakan aplikasi numerik AdvantEdge™ untuk menghitung berapa suhu yang terjadi dan membandingkan dengan cara eksperimental menggunakan Infrared Thermometer.
Kata kunci : Aplikasi hasil rancang bangun, Suhu, Eksperimentel dan Numerik 2D

## 1. PENDAHULUAN
Didalam dunia industri saat ini tidak akan pernah telepas dari penggunaan mesin perkakas baik itu industri berskala besar maupun kecil. Mesin perkakas berfungsi sebagai mesin yang dapat memotong suatu material menjadi produk jadi maupun setengah jadi dalam bentuk dan ukuran tertentu.
Salah satu mesin perkakas itu ialah mesin bubut, yang didefinisikan sebagai mesin perkakas untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Didalam proses pembubutan itu sendiri terdapat gesekan antara pahat dengan permukaan benda kerja. Gesekan tersebut menyebabkan kenaikan suhu pada pahat, yang dapat mempengaruhi keausan pada pahat. Pahat yang mengalami keausan dapat mempengaruhi ketelitian produk yang dihasilkan.
Dengan latar belakang tersebut penulis melakukan eksperimen untuk mencari tahu nilai kenaikan suhu pada pahat, dan faktor apa saja yang mempengaruhi kenaikan paha suhu pahat, lalu membandingkan hasil eksperimen dengan menggunakan software AdvantEdge™ .
Tujuan penelitian ini adalah:
1.1 Mencari tahu suhu pada pahat pada saat proses pembubutan.
1.2 Mencari tahu faktor apa saja yang mempengaruhi naiknya suhu pada pahat.
1.3 Membandingkan hasil eksperimen dengan sofware AdvantEdge™ .
Manfaat penelitian ini adalah 1.1 Dapat mengetahui nilai dari suhu pada pahat saat proses pembubutan.
1.2 Membantu dunia industri untuk mencegah terjadinya keausahan pada pahat yang diakibatkan naiknya suhu pada pahat.
Dalam penelitian ini penulis membatasi masalah yaitu: 1.1 Cutting speed = 59 m/mm, 94m/mm, 169
m/mm.
1.2 Depth of cut = 1,5 mm, 2 mm, 2.5 mm. 1.3 Length of cut = 0,5 mm, 1mm, 1,5mm.
1.4 Bahan yang digunakan adalah baja AISI 1045. 1.5 Pahat yang digunakan HSS ( High Speed Steel ).

## 2. BAHAN DAN METODA
Besar daya motor yang digunakan untuk menggerakkan peralatan mesin bubut dapat dihitung dengan rumus:
㽈 π t (1)
Rumus perhitungan Sabuk dan Puli
= (2)
Dengan : n 1 = putaran motor penggerak (rpm) n 2 = putaran puli yang digerakkan (rpm) d 1 = diameter pitch puli yang digerakkan (mm) d 2 = diameter pitch puli penggerak (mm).
Apabila gaya tegang tarik efektif, F e = (F kc – F kd ) maka torsi ( T ) pada puli dan poros penggerak ( driver ) dan yang digerakkan ( driven ) dapat dihitung dengan rumus:
㽈 㽈 (3)
dari hubungan daya motor, besarnya torsi dan putaran sudut, P = T .  maka
㽈 㽈 (4) Rumus Perhitungan gaya
Menurut Kutlu (2016), komponen-komponen gaya potong diproses pembubutan terlihat pada gambar. Dalam kenyataannya, adalah sulit untuk menganalisis gaya-gaya tersebut dan mekanika di operasi pemotongan karena kerumitan geometri alat potong ( cutting tool ) dan benda kerja ( workpiece ). Untuk menyederhanakan proses dan membuat estimasi lebih mudah untuk perhitungan gaya dan daya, operasi pembubutan akan diasumsikan sebagai pemotongan orthogonal , yaitu sisi pemotongan dari tool tegak lurus terhadap arah pemakanan ( feed ). Dengan demikian tidak ada gaya potong pada arah radial yang ditimbulkan oleh tool , sehingga operasi pemotongan hanya dalam dua dimensional.
Gambar 1. Gaya-gaya potong saat proses pembubutan[7]
a adalah lebar pemotongan arah radial dan
sudut
yang didefinsikan
sebagai sudut pemotongan, yang merupakan sudut antara bidang potong dan arah pemotongan. Dari geometri lingkaran Merchant , komponen- komponen dihitung dari.
戀 = 戀 a 㘹 cos( − ) / sin cos( + − )
(5)
5 = 戀 a 㘹 sin( − ) / sin cos( + − ) (6)
Daripersamaan-persamaan
diatas,untuk meminimumkan energi potong total, didapat dengan mendifferensialkan 㘹 / = 0 sehingga = /4 − /2 + /2 (7)
gaya-gaya potong akan didapat melalui parameter di rumus-rumus tersebut. Namun, prediksi dan mendapatkan parameter-parameter spesifik pembubutan, khususnya sudut gesek, adalah sulit, oleh karena itu digunakan rumus- rumus aplikasi praktis yang berbeda. Parameter- parameter baru 戀 and 5 , disebut sebagai faktor- faktor gaya potong dan tangensial digunakan yaitu;
戀 = 㘹 cos( − ) / sin cos( + − ) (8)
5 = 㘹 sin( − ) / sin cos( + − ) (9)
Dengan demikian maka gaya potong dan tangensial menjadi
戀 = 戀 a 戀 (10)
5 = 戀 a 5 Faktor-faktor
戀 dan 5 tergantung pada kedua material (tegangan geser 㘹 ) dan parameter- parameter spesifik proses (tebal dan sudut beram t dan , sudut potong , sudut kemiringan , keausan tool ). Sehingga 戀 dan 5 dirumuskan.
戀 = 戀戀
(11)
5 = 5戀 (12)
Tabel 1. Parameter-parameter yang mempengaruhi
戀 dan 5
戀 dan 5 didapat melalui metode eksperimen untuk material khusus, geometri tool dan kondisi- kondisi pemotongan khusus.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
= N s= 3,14159 . 0,020 . 318 = 19,97 m/men
Nilai spesifik material 戀 dan 5 ada pada tabel yang didapat secara eksperimental untuk baja AISI 1045.
Tabel 2. Parameter pemotongan Orthogonal AISI 1045 dan 4340
Diasumsikan = 5° sebagai sudut rake pahat potong, yang merupakan nilai umum pahat potong, dengan menggunakan rumus-rumus 2.6 – 2.13 di bab 2 dan t = 0,35 mmm, maka diperoleh untuk bahan AISI 4340:
= 20,6 + 0,12 = 20,6 + 0,12 . 5 = 21,2° 0= 0,8477 – 0,0048 = 0,8237 1= 0,2775 − 0.0047 = 0,254
r c = C 0 t C1 = 0,631
㽈 戀t
cos sin = 33,63 0
戀 = 㘹 cos( − ) / sin cos( + − ) =1742,2
N/mm 2
5 = 㘹 sin( − ) / sin cos( + − ) = 507,6 N/mm 2
戀 = 戀 a 戀 = 0,35 . 6 . 1742,2 = 3658,52 N 5 = 戀 a 5 = 0,35 . 6 . 507,6 = 1065,96 N
㽈 5 戀 㽈 t L 㽈 t N
Untuk bahan AISI 1045 dengan cara perhitungan yang sama dengan di atas diperoleh:
戀 = 㘹 cos( − ) / sin cos( + − ) = 1343,24 N/mm 2
5 = 㘹 sin( − ) / sin cos( + − ) = 485,41
N/mm 2
戀 = 戀 a 戀 = 0,35 . 6 . 1343,24 = 2820,80 N 5 = 戀 a 5 = 0,35 . 6 . 485,41 = 873,74 N
㽈
5 戀 㽈 t ܾ ܾܭ 㽈 L t N Gaya geser 㘹 , antara workpiece dan geseran material selama pemotongan dapat dihitung dari lingkaran Merchant yaitu
㘹 = R cos( + − ) =
= 3810,33 . cos(33,63 + 21,2 – 5) = 2457,88 N (AISI 4340)
= 2953,02 . cos(14,56 + 23,2 – 5) = 2483,33 N (AISI 1045)
Hasil perhitungan kecepatan dan daya geser 㘹ℎ dan 㘹 antara kedua bahan ternyata tidak berbeda secara signifikan sebagai berikut.
㘹ℎ 㽈
cos cos 㽈 L Lܾ tN t tNU c 㽈 ܾ m/men = 0,378 m/det
㘹 = 㘹 㘹ℎ = 929,08 = 1,25 hp (AISI 4340)
㘹 = 㘹 㘹ℎ = 938,70
= 1,26 hp (AISI 1045)
Gaya gesek ditimbulkan oleh beram mengalir ke tool , = sin = 1377,91 N.
Kecepatan beram, a = a = 12,557 m/men = 0,21 m/det, untuk ketebalan beram rata-rata 0,63 mm, sehingga Daya gesek, 5 = a = 3810,33 .0,21 = 1356,477
W
戀戀 tebal beram tergantung pada faktor gaya potong spesifik f 戀 tebal beram tergantung pada faktor gaya tangensial spesifik
 faktor sudut beram
 faktor sudut kemiringan ( slope )
T
material tool potong dan faktor metode pemotongan a faktor keausan tool 1045 (f = 80  m/put) 4340 Sudut Gesek 23,18 = 20,6 + 0,12 Sudut Geser (Shear) 14,56 㽈 戀t cos sin r c = C 0 t C1 Co = 0,8477 - 0,0048
C 1 = 0,2775 - 0,0047 Tegangan Geser 㘹 = 574 Mpa 㘹 = 650 Mpa
Daya pemotongan total diperlukan di ujung tool , 戀 = 5 + 㘹 = 1356,477 + 938,70 = 2295,177 = 2,3
Gambar 2. Skematik rangkaian motor listrik dan transmisi sabuk
Dari gambar 2 torsi pada puli digerakkan ( driven ), yang berhubungan langsung dengan daya pemotongan total, dapat dihitung dengan rumus
㽈 㽈 atau 㽈 㽈
dengan P 2 =P t = 2,3 kW , 㽈 㽈 L Lܾa t t t a 㽈 rad det , 㽈 㽈 t t t t 㽈 t ܭ rad det maka 㽈 㽈 t ܭ t t t t 㽈 Dengan demikian daya pembubutan total yang diperlukan mampu
didukung oleh motor penggerak untuk mesin bubut mini adalah
㽈 㽈 t L 㽈 ܭ
㽈 ܭ ℎ3
Gambar 3. Mesin bubut

## Proses Pengambilan Data
Pada bagian ini akan ditelaah pengaruh beberapa parameter proses pembubutan terhadap suhu di ujung mata pahat bubut secara eksperimen dibandingkan dengan analisis numerik menggunakan software AdvantEdge TM .
Metodologi Penelitian
Gambar 4. Diagram alir metodologi penelitian.
Parameter-parameter pemotongan
Tabel 3. Parameter pemotongan Cutting speed , V (m/men) 59 94 169 Depth of cut (Doc) , (mm) 0,5 1 1,5 Length of cut ( Loc ), (mm) 0,5 1 1,5 feed (mm/rev) 0,1 Pahat bubut (cutting tool) dan Benda kerja ( workpiece ) Proses pembubutan dilaksanakan dengan material kerja dan pemakaian pahat bubut ditampilkan pada tabel berikut ini. MULAI Persiapan Eksperimen Persiapan Simulasi Pelaksanaan Eksperimen & Numerik
Komparasi Hasil Eksperimen &
Analisis Numerik Olah Data Hasil Uji dan Analisis Kesimpulan SELESAI

## Tabel 4. Properti material
Gambar 5. Hasil suhu pada softwere

## Results and Discussion
Tabel 5. Hasil eksperimental dengan hasil software No Tingkat Pulley V (m/men) Doc (mm) Loc (mm) Suhu Infrared Thermometer (°C) Suhu Software(°C) 1 I 59 0,5 0,5 31,2 419,435 2 59 1 0,5 31,3 419,435 3 59 1,5 0,5 31,2 419,435 4 II 94 0,5 1 31,3 475,124 5 94 1 1 31,2 475,124 6 94 1,5 1 31,3 475,124 7 III 169 0,5 1,5 31,7 542,713 8 169 1 1,5 31,6 542,713 9 169 1,5 1,5 31,7 542,713 10 I 59 1,5 1,5 31,4 430,928 11 59 1 1 31,3 428,754 12 59 1 1,5 31,4 430,928
Objek Material Densitas,  (kg/m 3 ) Elastisitas (MPa) Dimensi (mm) Pahat Bubut HSS  7900,00  225 100 x 6 x 6 Benda Kerja Mild Steel  7850,0  210  20 x 30
13 II 94 1,5 1,5 31,4 480,649 14 94 1,5 0,5 31,2 465,310 15 94 0,5 0,5 31,2 463,516 16 III 169 0,5 0,5 31,5 527,144 17 169 1 1 31,4 536,779 18 169 1 0,5 31,3 527,144 19 I 59 0,5 1 31,3 428,754 20 59 0,5 1,5 31,5 430,928 21 59 1,5 1 31,2 428,754 22 II 94 0,5 1,5 31,5 480,694 23 94 1 1,5 31,6 500,104 24 94 1 0,5 31,3 465,810 25 III 169 0,5 1 31,6 532,305 26 169 1,5 1 31,6 532,305 27 169 1,5 0,5 31,4 527,144
Gambar 6. GrafikPerbandingan Suhu

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil pengambilan data secara eksperimental dan numerik ada beberapa kesimpulan yang bisa diambil.
4.1 Semakin panjang Length of cut maka semakin tinggi suhu yang dihasilkan, terlihat pada grafik saat length of cut 0,5 mm suhu yang dihasilkan pada Infrared Thermometer sebesar 31,2 0 C pada software sebesar 419,35 0 C, dengan kecepatan yang sama Depth of cut juga sama tetapi Length of cut 1 mm suhu yang dihasilkan pada Infrared
Thermometer 31,3 0 C dan suhu pada software 428,754 0 C.
4.2 Semakin tinggi kecepatan semakin tinggi pula suhu yang didapat, terlihat pada grafik saat kecepatan 94 m/menit suhu yang dihasilkan pada Infrared Thermometer sebesar 31,3 0 C pada software sebesar 475,124 0 C, dengan Depth of cut dan Length of cut yang sama tetapi kecepatan 169 m/menit suhu yang di hasilkan pada Infrared Thermometer 31,6 0 C dan suhu pada software 532,305 0 C.
4.3 Terdapat perbedaan hasil dari Infrared Thermometer dengan Software tetapi memiliki grafik yang sama.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Adita, R. & Ganjar, A. A. 2014. Rancang
Bangun Mesin Bubut Kayu untuk Pembuatan Rebana . D3 – FTI ITS: Laporan Akhir. Diunduh: 10 Juli 2017. ( Url:http://digilib.its.ac.id/ITS-paper- 21021140004055/30314 )
2. Andri. T. Y. 2017. Bagian-bagian Mesin Bubut beserta Fungsinya . Diun-duh: 10 Juli 2017).
(url: http://andritriy.blogspot.co.id/2016/02/bagian- bagian-mesin-bubut-beserta.html).
3. Constantin, C. Dkk. 2014. 3 D FEM Analysis of Cutting Processes , Conference Paper on Advances in Visualization, Imaging and Simulation. ISSN: 1792-6130. Pp. 41 – 46. 4. Corrax, U. 2007. Cutting Data Recommendations . (url: https://us.misumi- ec.com/pdf/tech/mech/US2010_fa_p3565_35
68.pdf ). 5. Groover, M. P. 2010. Fundamentals of modern manufacturing: materials, processes and systems , 4th ed. USA: Jhon Wiley & Sons, Inc.
6. Kutlu, A. 2016. Design and development of a lathe spindle . Thesis. Stockholm: KTH Industrial Engineering and Management.
7. Sidik, M. 2017. Jenis-jenis Motor DC/Arus Searah . Diunduh: 11 Juli 2017. (Url: https://msidik.wordpress.com/category/uncate gorized/).
8. Silva, L. R. Dkk. 2012. Machinability Study of Steels in Precision Orthogonal Cutting . Diunduh: 10 Juli 2017. (Url:// www.scielo.br/pdf/mr/v15n4/aop_1252_ 12.pdf)
9. Widodo & Willy, K. 2015. Pembuatan Mesin Pencetak Dan Uji Penyerapan Air Pada Batako dengan Sistem Injak. Poli Batam. Diunduh: 11 Juli 2017. (Url: https://p2m.polibatam.ac.id/.../2015/.../Full- Paper-SNTT-2014-Widodo-1) 10. __. 2006. Timing Belt Theory .Diunduh: 10 Juli 2017. (url: www.gatesmectrol.com)