## ANALISIS RADIUS PEMUTUS BERAM (CHIP BREAKER) TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES BUBUT
Agus Hardjito
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Malang E-mail : likyas9@yahoo.co.id

## ABSTRACT
In  the  cutting  process  on  the  tirning  machine  the  shape  of  chips  generated varies  among  long  chip  (continuous  chip)  and  a  dashed  chip,  chip  shape  is influenced  by  the  geometry  of  the  tool    including    chip  breaker  radius  applied cutting  tool,  and  the  radius  of  the  breaker  chip    thought  to  have  an  influence  on workpiece surface roughness and tools durabulity. The influence of  the radius of this chip breaker needs to be analyzed for how  it  effect  the value of the surface roughness.  The  goal    of  my  research  is  to  find  the  optimal  surface  roughness  is generated  by  certain  radius  enabling  have  to  be  used  for  guidance  for  the toolmaker  in  turning  machine  in  metal  manufakturing.  The  conclusion  from  this study  is the difference in roughness significant  value to the amount of burr given radius breaker.
Keywords: tool; radius; chip breaker

## 1. PENDAHULUAN
Pada  proses  pemotongan    di  mesin  bubut  bentuk  beram  /  tatal  /chip  yang dihasilkan  dapat  berbentuk  potongan  tatal    pendek  dan    tatal  berbentuk  panjang- panjang  (continous  chip),  bentuk  tatal  yang  dihasilkan  akan  mempengaruhi diantaranya.
- Umur pahat potong
- Kekasaran permukaan
- Keselamat kerja dan kenyamanan kerja
Umur  pahat  potong,  dipengaruhi  oleh  bahan  dari  pahat  potong,  teknik pemotongan  dan  kondisi  pemotongan.  Hubungan  dengan  bentu  tatal  yang dihasilkan  pada  proses  pemotongan,  tatal  yang  tidak  terputus  (continous  chip) menyebabkan  akumulasi  suhu    pada  ujung  pisau  potong  akibat  dari  tatal  yang
panjang.  Kenaikan  suhu  pada  ujung  pahat  potong  menyebabkan  perubahan struktur  mikro  bahan  pahat  berubah  sehingga  kekerasan  pada  ujung  mata  potong akan  berubah  turun  kekerasannya  menyebabkan  keausan  dan  berakhir  dengan kerusakan pahat potong mesin bubut.
Kekasaran  permukaan,  dipengaruhi  oleh  sudut  geometri  pisau  potong  sudut potong  terlalu  besar  menyebabkan  gaya  potong  kecil  dibanding  dengan  sudut potong  yang  besar  akan  tetapi  kekasaran  permukaan  yang  dihasilkan  berbeda sudut  yang  besar  menghasilkan  kekasaran  perkukaan  yang  besar  dan  sebaliknya sudut  potong  yang  kecil  menghasilkan  permukaan  yang  relatif  kecil.  Demikian pula  denga  radius  pemutus  beram  besar  akan  menghasilkan  tatal  yang  lebih panjang  dan  sebaliknya  raidus  tatal  yang  kecil  akan  menghasilkan  beram  yang pendek.  Akan  tetapi  untuk  radius  yang  besar  gaya  potong  yang  dihasilkan  lebih kecil dari pada gaya potong radius beram yang kecil.
Keselatan  kerja  dan  kenyamanan  kerja.  Dalam    bekerja  di  mesin  perkakas konventional  diperlukan  keselamatan  kerja  dan  dan  kenyamanan  bekerja,  tatal yang  tidak  terputus (continous  chip) pada proses  pembubutan  dapat  mengganggu operator    mesin  dan  menambah  waktu  proses  sehingga  tidak  efisian  dalam bekerja.  Dan  juga  dapat  menimbulkan  kecelakaan  kerja  bila  kecepatan  potong yang digunakan tinggi.
Pisau  potong  yang  dilengkapi  dengan  pemutus  beram  (chip  breaker)  menjadi solusi untuk menjamin tatal yang terputus-putus  untuk meningkatkan umur pahat potong, efisiensi waktu proses, keselamatan kerja dan kenyamanan kerja,
Pada penelitian ini menganalisis hubungan antara besarnya radius pemutus beram dengan  kekasaran  permukaan  benda  kerja  yang  dihasilkan  oleh  masing-masing radius pemutus beram/tatal

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian  Sebelumnya  Pengembangan  hasil  riset  yang  relevan    yang  The Influence of  Chip  Breaker  Geometry  on  Tool  Stresses  in  Turning.  Yang  meneliti tentang  pengaruh  geometri  pemutus  beram/tatal  terhadap  gaya  potong  dan tegangan  perkakas  potong  yang  terjadi.  Dan  hasil  analisi  dari  penelitian menunjukkan  tegangan  perkakas  potong  yang  dilapisi  (coated)    tegangan  yang
dihasilkan  lebih besar dari pada perkakas potong yang tidak di lapisi. Akan tetapi pada  condisi  pemotongan  yang  berat perkakas  yang  tidak dilapisi  tenganngannya menjadi lebih besar.
2.2 Bagian Utama Mesin Bubut
1.  Meja Mesin (Bed)
2.  Kepala tetap (Head Stock)
3.  Quick-Change Gear Box
4.  Pembawa (Carriage)
5.  Kepala lepas (Tail Stock)
Gambar 1. Mesin Bubut

## 2.3 Pahat Potong Pada Mesin Bubut
Beragam  bentuk  benda  kerja  yang  ingin  kita  buat  di  mesin  bubut  menuntut kita  untuk  mempersiapkan  bentuk-bentuk  pahat  bubut  yang  umum  dipakai. Gambar 2.1  berikut menjelaskan bentuk pahat bubut dan bentuk benda kerja yang di  hasilkan.  Bagian  pahat  yang  bertanda  bintang  adalah  pahat  kanan,artinya melakukan pemakanan dari kanan ke kiri
Gambar 2 Pahat Bubut
Berdasarkan bentuknya,pahat bubut diatas dari kiri ke kanan adalah:
1. Pahat sisi kanan
2. Pahat pinggul/champer kanan
3. Pahat sisi/permukaan kanan
4. Pahat sisi/permukaan kanan(lebih besar)
5. Pahat ulir segitiga kanan
6. pahat alur
7. pahat alur segitiga(kanan kiri)
8. pahat ulir segitiga kiri
9. pahat sisi kiri
10. pahat pinggul kiri
11. pahat alur lebar
Berdasarkan  bahan  pembuatnya,  ada  dua  macam  pahat  bubut  yang  umum dipakai,yakni pahat HSS dan carbide/tungsten carbide.
Pahat High Speed Steel (HSS)
Dalam  Bahasa  Indonesia  bisa  jadi  baja  berkecepatan  tinggi.  High  speed  steel (HSS atau HS) adalah baja keras tahan aus atau tahan pakai , biasanya digunakan alat  pemotong  logam  .  Hal  ini  sering  digunakan  sebagai  perkakas  potong diantaranya    gergaji,  pisau  potong  frais,  pisau  potong  bubut  dan  bor.  Perkakas potong  /alat  potong  dari  baja  karbon  tinggi  yang  digunakan  secara  luas  muali tahun 1940-an karena dapat menahan suhu tinggi tanpa kehilangan  ketajamannya (kekerasan).  Perkakas  HSS  ini  memungkinkan  untuk  memotong  lebih  baik    dari baja  karbon  tinggi,  maka  dinamankan    baja  kecepatan  tinggi  (HSS).  Nilai kekerasan    HSS  umumnya  di  atas  HRC60  dan  ketahanan  abrasi  tinggi  (ada
hubungannya    dengan  kandungan    tungsten    yang  sering  digunakan  dalam  HSS) dibandingkan dengan baja karbon tinggi yang digunakan sebagai perkakas potong Pada  tahun  1900  FW.  Taylor  dan  Maunsel  White  menemukan  HSS  (High Speed  Steel)  atau  baja  kecepatan  tinggi.  Amstead  (1977) menyempurnakan  HSS dengan  menambahkan  tungsten  18% dan  chromium 5,5%  ke  dalam  baja paduan. Komposisi  HSS  biasanya  terdiri  dari  paduan  besi  dengan  karbon,  tungsten, molybdenum,  chromium  dan  vanadium  bahkan  kadang-kadang  ada  tambahan cobalt  (ASM  International  Vol.  16,  1997).  HSS  dikategorikan  sebagai  HSS konvensional  dan  HSS  spesial.  HSS  konvensional  terdiri  atas  Molydenum  HSS dan Tungsten HSS. Standar AISI dari HSS jenis ini adalah M1, M2, M7, M10, T1 dan  T2.  Sedangkan  HSS  spesial  antara  lain  terdiri  atas  Cobalt  Added  HSS,  High Vanadium  HSS,  High  Hardness  Co  HSS,  Cast  HSS,  Powder  HSS  dan  Coated HSS  (Rochim,  1993).  Kekerasan  permukaan  HSS  dapat  ditingkatkan  dengan melakukan  pelapisan.  Material  pelapis  yang  digunakan  antara  lain  :  tungsten karbida,  titanium  karbida  dan  titanium  nitride,  dengan  ketebalan  pelapisan  5~8 mikron  (Boothroyd,  1975).  Selain  material  dari  pahat,  faktor  lain  yang mempengaruhi proses pembubutan adalah geometri dari pahat. Bentuk pahat yang dipilih dari pahat harus sesuai dengan material yang dibubut. Geometri pahat yang paling berpengaruh terhadap tinggi rendahnya umur pahat adalah sudut tatal (side rake  angle),  sudut  bebas  samping  (side  relief  angle)  dan  sudut  bebas  depan  (end relief  angle)  (Gerling,  1974).  Pollack  (1977),  menjelaskan  bahwa  untuk pembubutan baja karbon medium
Gambar 3.   Pahat Bubut HSS

## 3. METODOLOGI PENELIAN

## 3.1 Hipotesis penelitian dan Kerangka Berpikir
Kerangka  berpikir  dalam  penelitian  ini  adalah  upaya  seorang toolmaker dalam  menganalisa  suatu  proses  pemesinan  bubut  yang  menggunakan  pahat potong,  dalam  proses  pemotongan  menghasilkan  beram  dengan  bentuk  yang berbeda  panjang-pendek  tebal-tipis,  dan  beraturan-tidak  beraturan.  Bentuk geometri pahat akan mempengaruhi bentuk beram  yang dihasilkan demikian juga kekasaran  permukaan  atau  nilai  kekasaran  permukaan    yang  dihasilkan  oleh proses pemotongan tersebut
Berdasarkan  kerangka  pemikiran  tersebut  diatas  maka  hipotesis  dapat  diajukan sebagai berikut:
1.  Ada  perbedaan  yang  berarti    besar  kecilnya  radius  pemutus  beram/tatal terhadap kekasaran permukaan.
2.  Ada  korelasi    antara  kekasaran  permukaan  dengan  besarnya  radius  pemutus beram pada pahat bubut HSS
Gambar 4.  Kerangka Berpikir

## 3.2 Pengumpulan Data
Teknik pengumpulan data setelah dilakukan pembentukan radius pemutus beram  dengan  ukuran  yang  berbeda,  kemudian  melakukan  proses  pembubutan dengan parameter potong sesuai dengan bahan pahat HSS dan bahan benda kerja.
Hasil  proses  pemotongan  permukaan  benda  kerja  diukur  nilai  kekasarannya  dan selama  proses  pemotongan  gaya  potong  dikontrol  atau  dikukur  dengan pemngukur.Untuk  pengukuran  setiap  sampel  dilakukan  replikasi  3  kali.  Data hasil  pengukuran  dimasukkan  dalam  tabel  data  selanjutnaya  akan    dilakukan analisa data.
Gambar 5.  Diagram Alir Metodologi Penelitian
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  bahan  yang  digunakan  adalah  jenis machinery  steel produk  ASSAB  7210.  Mesin  yang  digunakan  adalah  mesin  EDWC MITSUBISHI  yang  dikendalikan  dengan  kendali  CNC.  Parameter  yang digunakan  dalam  penelitian  adalah  kecepatan  pemakanan (feed  rate), kecepatan kawat (wire feed), arus listrik dan tebal benda kerja.
Tabel 1. Data Penelitian
Pada    analisis  data  penelitian  dengan  desain  factorial  untuk  mendapatkan perubahan  nilai  kekerasan  dengan  peubahan  parameter  potong,  data  tersebut diatas  dimasukkan    secara  manual  kedalam  perangkat  lunak  Minitab,  dan  dapat di interpretasikan sebagai berikut.

## 4.1 Interpretasi Anova
Output  analisis  ditampilkan  dalam window  session seperti pada  hasil  analisa berikut.  Output  memiliki  2  bagian  utama  yaitu  Anova  dan  output  hasil  uji  2 perbandingan  berpasangan.  Output  bagian  pertama  adalah  Anova    hipotesis masalah adalah:
H o = τ1= τ2 = τ3 = τ4 = τ5 = 0  (rata -rata sampel tiap perlakuan sama).
H 1 =τi≠0 (ada perlaku an yang rata-ratanya tidak sama).
Two-way ANOVA: HARDNESS versus EPACK, AMPERE
Source       DF       SS       MS     F      P EPACK      2    1.056   0.5278  0.18  0.839 AMPERE   2   26.056  13.0278  4.36  0.023 Interaction  4    1.778   0.4444  0.15  0.962 Error        27   80.750   2.9907 Total        35  109.639 S = 1.729   R-Sq = 26.35%   R-Sq(adj) = 4.53%
Gambar 6. Grafik Distribusi Normal
F tabel (2.27,005) = 3,35 (lihat tabel F)
1.    Dari  analisis  ANOVA      terlihat  bahwa  F  hitung  <  F  table    atau  0,18  <  3,35 berarti  Ho  diterima  ,  dan  akan  menolak    H1dengan  resiko  kesalahan  0,05  , dengan  demikian  perubahan  Epact  tidak    berpengaruh  terhadap  perubahan kekerasan  permukaan roda gigi.
2.    Dari  analisis  ANOVA  terlihat  F  hitung  >  F  table  atau  4.36  >  3,35  berati menolak  Ho,  akan  menerima  H1  dengan  resiko  kesalahan    0,05  dengan demikian  perubahan  arus  listrik  (Ampere)  berpengaruh  terhadap  perubahan kekerasan  permukaan  roda  gigi  lurus.  Kedudukan  pada  kurva  F  dapat digambarkan sebagai berikut

## 4.2 Analisis Desain Faktorial
Setelah data dimasukan pada wordsheet secara manual, maka dapat dianalisis desain factorial  berikut adalah hasil analisis desain factorial .
General Linear Model: HARDNESS versus EPACK,
Factor  Type   Levels  Values EPACK   fixed       3  1, 2, 3 AMPERE  fixed       3  6, 7, 8
Analysis of Variance for HARDNESS, using Adjusted SS for Tests Source        DF   Seq SS  Adj SS  Adj MS     F      P EPACK          2    1.056   1.056   0.528  0.18  0.839 AMPERE         2   26.056  26.056  13.028  4.36  0.023 EPACK*AMPERE   4    1.778   1.778   0.444  0.15  0.962
Error         27   80.750  80.750   2.991
Total         35  109.639 S = 1.72938   R-Sq = 26.35%   R-Sq(adj) = 4.53%

## 4.3 Enterpretasi desain factorial
Output  analisa  berupa  grafik  yang  ditampilkan    gambar 7 dan  8.  Grafik  pada gambar  7  adalah  grafik  untuk  faktor  utama  dan  grafik  kedua  gambar  8  adalah interaksi antar faktor. Pada gambar 7 menunjukkan Epack  hasil pengukuran tidak memiliki  pengaruh  besar    terhadap  kekerasan,  dan  sebaliknya  arus  listrik mempunyai  pengaruh  berlawanan  yaitu  semakin  tinggi  arus  listrik  IP  maka kekerasan  pemukaan  akan  meningkat,  lihat  gambar  8  Epack  1011,  Epack  1021 dan  Epack  1031  semuanya  cenderung  meningkat  kekerasanya  terhadap  kenaikan arus listrik IP.
Gambar 7. Plot Utama Pengaruh Pada Pengukuran
Gambar 8.  Interaksi Plot Pada Pengukuran

## 5. KESIMPULAN
Dari hasil Analisis  Kekerasan Permukaan/Kulit Pada Manufaktur Roda Gigi Lurus  (Spur  Gear)  Dengan  Proses  Pemesinan  Non  Conventional  (Electrical Discharge Wire Cutting) sebagai berikut:
1. Hubungan  antara  faktor    Epack  dengan  respon  (kekerasan  permukaan)  tidak ada  pengaruh    signifikan    antara  Epack  dengan  kekerasan  atau  perubahan Epack  tidak  mempengaruhi  kekerasan  permukaan  ,  ditunjukkan  dari  hasil analisis ANOVA dimana F hitung < F tabel.
2. Hubungan  antara  faktor  arus  listrik  (IP)  berpengaruh  signifikan  terhadap perubahan  kekerasan  permukaan,  dengan  kenaikan  level  IP  terjadi  perubahan kekerasan permukaan.
3. Semakin  tinggi  arus  listrik  yang  diberikan  pada  level  IP6,  IP7,  dan  IP  8 kekerasan permukaan meningkat pada batas 3 level.
8 7 6 26.0 25.5 25.0 24.5 24.0 23.5 23.0 AMPERE M e a n 1 2 3 EPACK Interaction Plot for HARDNESS Data Means
4. Peningkatan level diatas IP 8  kawat mudah putus karena besarnya arus listrik tidak sebanding dengan diameter kawat
5. Pengerasan  terjadi  pada  permukaan  profil  roda  gigi  yang  mengalami  proses pemotongan, atau pada bagian lintasan potong.
6. Pembuatan roda gigi  lurus dengan proses wirecut dapat mengeliminasi proses perlakuan  panas    khususnya  proses  pengerasan  permukaan  atau  pengerasan kulit dengan proses Carburizing , Nitriding dan flame hardening .
7. Pembuatan  roda  gigi  dengan  mesin  non  konvensional  (EDM Wire  Cutting ) dapat  meningkatkan  kwalitas  komponen  terutama  ketelitian  ukuran,  toleransi dan suaian yang dapat mempengaruhi fungsi komponen lebih presisi.
Setelah  melakukan  penelitian  Analisis    Kekerasan  Permukaan/Kulit  Pada Manufaktur  Roda  Gigi  Lurus  ( Spur  Gear )  Dengan  Proses  Pemesinan  Non konvensional ( Electrical  Discharge  Wire  Cutting ),  diperlukan  penelitian  lebih lanjut  dengan  menganalis  kwalitas  permukaan  atau  kekasaran  permukaan  benda setelah  proses  pemotongan,  ketebalan  permukaan  yang  keras  yang  menentukan umur pakai karena gesekan antar gigi, dan penyimpangan toleransi geometris pada roda  gigi  lurus    untuk  meningkatkan  kwalitas  fungsi  dan  umur  pakai  komponen roda gigi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Djaprie, S dan Amstead, B., H. Teknologi Mekanik Jilid I. Jakarta. Erlangga, 1997.
[2] Mahapatra, S. S. and A. Patnaik, “ Parametric Optimization of Wire Electrical Discharge Machining (WEDM )
[3]  Singh,  Rajender,  2006,  Introduction  to  Basic  Manufacturing  Processe  and Workshop Technology, New Age International, New Delhi.
[4]  Schonmetz,  A  dan  Gruber,  K. Pengetahuan  Bahan  dalam  Pengerjaan logam. Bandung : Angkasa, 1977.
[5] Sudjana. Metode Statistika . Bandung : Tarsito, 1996.
[6]  Iriawan  Nur,  Astuti  Puji  Septin, Mengolah  Data  Statistik  dengan  MiniTab,
Jogyakarta, Andi Offset , 2000
[7] M. Boujelbene, Influence of machining parameters on the surface integrity in electrical discharge machining, , World Academy of Science, Engineering and Technology,  2010
[8]  Pandey,  P.C.  ans  Shan,H.S. Modern  Machining  Processe ,  Tata  Mc-Graw Hill, New Delhi, 1982
Halaman sengaja dikosongkan