( Mochamad Guruh dan Suyadi )

## MENENTUKAN SUDUT PUNCAK MATA BOR PADA PROSES DRILLING MODEL STRUT PROPELLER

## Determining Angle Drill Mata Peak In the Drilling Process Models Strut
Mochamad Guruh dan Suyadi
UPT-Balai Pengkajian dan Penelitian Hidrodinamika, BPPT
Guruh62@gmail.com
Diterima: 15 Nopember 2013; Direvisi: 20 Nopember 2013; Disetujui: 9 Desember 2013

## Abstrak
Dalam menentukan sudut puncak    mata bor dituntut keseragaman sisi-sisi potong dan besarnya sudut yang dibentuk pada ujung mata bor yang sesuai    dengan sudut-sudut    mata bor.    Pembentukan mata bor, pada sudut puncak mata bor yaitu untuk mendapatkan ketajaman mata potong. Dari dasar tersebut maka,  sudut-sudut  mata  bor    berguna  untuk  menentukan  sudut  yang  sesuai  dengan  tujuan menghasilkan  benda  kerja  (strut)  dengan  nilai  tingkat  kehalusan  dan  presisi.  Jadi  hasil  dari pembentukan  sudut  puncak    mata  bor,    maka  sudut  puncak  mata  bor  harus  simetris  untuk mendapatkan lubang strut benar benar bulat .
Kata kunci : sudut puncak, strut,mata bor

## Abstract
In determining the point angle of the drill bit required uniformity of the sides of the cut and the magnitude of the angle formed at the tip of the drill bit that corresponds to the corners of the drill bit. Formation of the drill bit, the point angle of the drill bit is to get the sharpness of the eye-piece. From these basic, the corners of the drill bit is useful for determining the appropriate angle with the aim of producing  the  workpiece  (strut)  with  a  level  of  refinement  and  precision  values.  So  the  result  of  the formation of the point angle of the drill bit, the point angle of the drill bit must be symmetrical to get really strut round hole.
Keywords : Point angle, strut,drill bits

## PENDAHULUAN
Proses drilling digunakan untuk pembuatan lubang silindris. Pembuatan lubang dengan bor spiral di dalam benda  kerja  yang  pejal  merupakan  suatu  proses pengikisan  dengan  daya  penyerpihan  yang  besar.  Jika terhadap  benda  kerja  itu  dituntut  kepresisian  yang tinggi  (ketepatan  ukuran  atau  mutu  permukaan)  pada dinding lubang, maka diperlukan pengerjaan    lanjutan
Mesin bor berfungsi untuk pembuatan lubang bulat dengan menggunakan mata bor (twist drill). Pengeboran  sesungguhnya  adalah  suatu  poros  yang berputar,  dimana  pada  bagian  ujungnya  (bagian
bawah)  disambungkan mata bor  yang dapat mengebor terhadap  benda  kerja  (strut)    yang  di  jepit  pada  meja mesin bor. Untuk menyayat logam tersebut diperlukan mata  bor,  dimana  mata  bor  yang  mempunyai  dimensi sudut–sudut    tertentu  yang  dapat  menghasilkan bentuk lubang strut benar- benar bulat dan halus. Oleh karena  itu  seorang  operator  mesin  bor    harus  tahu dimensi  sudut-sudut  mata  bor  sebelum melakukan pekerjaan pembuatan lubang strut dengan menggunakan  mesin  bor.  Fungsi  strut  ialah  sebagai menopang  tabung  poros  propeller  (stern  tube),  seperti ditunjukan pada    Gambar 1,

## Gambar. 1 Pemasangan Strut pada poros propeller
Keterangan  gambar  :  kaki  strut  (1),  stern  tube  (2), rumah strut (3) dan    propeller (4)
Pada  umumnya  strut  terbuat  dari  kuningan, sebelum dilakukan pengeboran bagian dalamnya, maka bagian  luarnya  dilakukan  proses  pembubutan,  setelah itu  dilakukan  proses  pengeboran  dengan  toleransi  ± 1mm  terhadap  tabung  poros  propeller  dan  dilanjutkan proses  pembubutan.  Dengan  memperhatikan  geometri pahat  bor  dan  material    maka  strut  yang  dihasilkan benar-benar  halus,  bulat  dan  presisi,  seperti    yang ditunjukkan pada Gambar 2, sedangkan pada Gambar.3 menunjukkan    satu set strut .
Gambar 2.    Rumah strut (Bossing strut)
Gambar 3.    Kaki strut
Gambar 4. Satu set strut propeller (rumah dan kaki strut )

## TINJAUAN PUSTAKA
Strut  merupakan  salah  satu  bagian  terpenting  dari instalasi  penggerak  kapal  yang  berfungsi  untuk menopang  tabung  poros  propeller  (stern  tube)  dan meredam  getaran  putaran  mesin  yang  ditransmisikan ke  propeller  melalui  poros,  maka  lubang  strut    harus dibuat halus dan presisi, sesuai dengan standart ISO/R 286 (Internasional Standard Organisation). Tabel.1 Dalam  suaian  basis  lubang  selalu  dinyatakan  dengan “H”, ukuran batas lubang    selalu sama dengan ukuran nominal.
Tabel .1 Toleransi Standar    Internasional    ISO
R/286 Untuk ukuran diameter lubang Simbol Ukuran Nominal (mm) 18 - 30 30 - 50 50 - 65 H6 + 0,013 +0,016 +0,019 H7 +0,021 +0,0 2 5 +0,030 H8 +0,033 +0,039 +0,046 H9 +0,052 +0,062 +0,076 H10 -0,084 -0,100 -0,120 Anton CN (2012)
Tanda  plus  yang  ditunjukakan  pada  Tabel  1. Berarti  ukuran  dimeter  lubang  selalu  diatas  ukuran diameter nominal. Untuk membuat model strut dengan diameter 18–30 mm, maka dari Tabel.1 diperoleh data yaitu,  untuk  mengebor  lubang  strut  dengan  pekerjaan halus/ketelitian  tinggi  toleransi  yang  diijinkan  +0,013 (H6) sedangkan untuk pekerjaan    kasar toleransi yang diijinkan +0,084 (H10 ).
Hal  yang  sangat  penting  diperhatikan  adalah bagaimana mata bor    dapat menyayat dengan baik, dan untuk  dapat  menyayat  dengan  baik  pada  mata  bor diperlukan  adanya  sudut  helix  (helix  angle),  sudut bebas  (clearence  angle),  sudut  puncak  (point angle/lipangle), seperti dipersentasikan pada Gambar.4

## Gambar    4.    Nama sudut – sudut    Mata Bor
Pada Tabel.2 memperlihatkan sudut mata bor dan jenis  material  yang  akan  dilakukan  proses  perautan dengan menggunakan mesin bor.
Dengan memperhatikan geometri mata    bor seperti yang terlihat pada Tabel.2, sudut mata bor dan material maka untuk membuat strut dari material copper      maka diperoleh  data  mata  bor  sebagai  berikut  :  point  angle 118◦,  liprelief  angel  15◦,  chisel  edge  angel  125◦  dan helix  angle  25  ◦dan  mata  bor  dari  bahan  standard (mata bor HSS) maka strut yang dihasilkan benar-benar halus    bulat  dan  presisi,  seperti    yang  ditunjukkan pada Gambar 2

## Tabel.2 Sudut mata bor dan Material

## John Wiley & Sons, (1977)
Sudut  bebas  adalah sudut  yang  berfungsi mengkonsentrasikan  gaya  tusuk  yang  timbul  pada suatu   daerah yang kecil didekat sisi potong. Sudut helix adalah sudut dari sisi    bidang helix yang berfungsi untuk memisahkan dan mengeluarkan geram dari benda kerja (helical chip)..
Sudut  ujung  adalah  sudut  yang  diperlukan  untuk menusuk dan menyayat benda kerja.

## Gambar 5.    Proses drilling
Pada  proses  pengeboran  (drilling)  pada  Gambar  5 geram ( chips ) harus keluar melalui alur helix mata bor ke  luar  lubang.  Ujung  pahat  menempel  pada  benda kerja  yang  terpotong,  sehingga  proses  pendinginan menjadi  relatif  sulit.  Proses  pendinginan biasanya dilakukan  dengan  membanjiri  benda  kerja  yang dilubangi  dengan  cairan  pendingin,  atau  disemprot dengan  cairan  pendingin,  atau  cairan  pendingin dimasukkan melalui lubang di tengah mata bor.
Proses pembuatan lubang dikerjakan dengan mesin bor  dengan  melakukan  tahapan  pengerjaan  yaitu dengan  membuat  lubang awal. Pengerjaan selanjutnya dilakukan  setelah  lubang  dibuat  (Gambar  .6)  .  Proses kelanjutan  dari  pembuatan  lubang  tersebut  adalah reaming (meluaskan  lubang  dengan  diameter  dengan toleransi  ukuran  tertentu), taping (pembuatan ulir), counterboring (lubang  untuk  kepala baut tanam), countersinking  (lubang  menyudut  untuk  kepala baut/sekrup).
Parameter  proses  pengeboran    dapat  ditentukan berdasarkan rumus-rumus. Parameter proses pengeboran  pada  dasarnya  sama  dengan  parameter proses permesinan yang lain, akan tetapi dalam proses pengeboran selain kecepatan potong, gerak makan, dan dan  kedalaman  potong  perlu  dipertimbangkan  pula gaya aksial  ,  dan  momen puntir  yang  diperlukan pada proses  pengeboran.  Parameter  proses  pengeboran tersebut adalah :
Gambar.6.  Proses  kelanjutan  setelah dibuat lubang : (a) reaming, (b) tapping,  (c)  counterboring,  (d) counter sinking
Kecepatan pemotongan (cutting speed) adalah kecepatan pemotongan pada permukaan  kontak antara benda kerja dengan mata bor
. V = π. D.N      (1)
D = Diameter mata bor    (mm) N = Putaran mesin bor    (rpm) V = Kecepatan potong    (m/s)
Pemakanan  (feed)  adalah  tebalnya  pemotongan  setiap satu  putaran  benda  kerja.    Satuan  dari  pemakanan adalah ( f ) mm/revolution.
Panjang benda kerja satuannya    adalah    (L) mm Waktu  pemotongan  (cutting  time) waktu  yang diperlukan untuk memotong benda kerja (t) t = L/ f.N                                    ( 2)
Material  removel  rate  (MRR)  adalah  volume  material yang dibuang/dipotong persatuan waktu (mm3/s )
MRR = π D²/4 .f.N                                (3)
D adalah diameter mata bor (mm)

## Tabel 3.    Kecepatan    pemotongan
John Wiley & Sons, (1977)
Daya  potong  (watt)  adalah  daya  yang  diperlukan oleh mesin untuk melakukan proses pemotongan
Daya potong    = Energi spesific    X    MRR            (5)
Gaya  pengeboran  (Fa)  adalah  gaya  aksial  pada  titik potong  benda  kerja  yang  disebabkan  oleh  gerakan mata  bor.  Oleh  karena  daya  merupakan  perkalian antara  torsi  T  (N.m)  dan  besarnya  putaran  (dalam radian) per unit waktu ( rpm )
Torsi (T) = Daya/ Rpm x 2π                                (6)
Fa            = T x D/2                                              (7)
D adalah diameter mata bor (mm)
Tabel 4 .Energi spesifik berbagai jenis benda kerja
Paul De Garmo( 1990)

## METODOLOGI
Studi  pustaka  dan  pengamatan  lapangan  yang dilakukan  untuk  mendapatkan  hasil  model  strut dengan bentuk  lubang bulat, halus dan ketelitian  yang tinggi  pada  proses  perautan  dengan  menggunakan mesin bor adalah sebagai berikut :
1.  Dilakukan  pembentukan  sudut-  sudut  mata  bor untuk  mendapatkan  ketajaman  sisi–sisi  potong mata bor.
2.  Dilakukan  pengukuran  diameter  lubang  strut dengan menggunakan standar ISO /R 286
3.  Pemilihan  bahan  strut  dan  mata  bor  sebelum melakukan proses perautan. 4.  Dilakukan perhitungan matematis dan
pengamatan  lapangan  untuk  mendapatkan  hasil proses  perautan  lubang  strut    presisi  ,halus  dan ketelitian yang tinggi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembuatan  strut  pada  model  pengujian  kapal  di Laboratorium  UPT-BPPH  yang  dikerjakan  pada bengkel  mekanik,  material  strut    terbuat  dari  copper dan  bahan  mata  bor  terbuat  dari  high  speed  steels    ( HSS).
Dimana  pada  proses  perautan  menggunakan  mesin bor,  dengan    mata  bor    yang  dibentuk  sisi-sisi  sudut geometrinya,
Karena hasil yang diinginkan pada proses perautan strut benar benar bulat dan halus sekali dengan material strut

## Menentukan Sudut Puncak Mata Bor pada Proses Drilling Model Strut Propeller
( Mochamad Guruh dan Suyadi )
dari  copper,  maka  dari  Tabel  3  didapat  kecepatan potong    mata  bor  HSS  sebesar  0,25-1  m/sec,  feed 0,025–0,65 mm/rev dan diameter mata bor 1,5-50 mm. Data–data  tersebut  sangat  penting  untuk  diketahui oleh  operator  mesin  bor  sebelum  melakukan  proses perautan.  Pada  pengamatan  dilapangan  pada    proses pembuatan  model strut dari bahan  copper, pahat  mata bor  HSS,  panjang  strut  30  mm,  diameter  mata  bor  20 mm,  Putaran  mesin  bor  500  rpm,  pemakanan  0,2 mm/rev  dan  pahat  bubut  bergerak  aksial  dengan kecepatan 200 mm/menit,. maka Dari tabel dan rumus diatas akan didapat data sbb :
Berdasarkan  Tabel  1  s/d  4  dengan  mengimplemen tasikan Persamaan 1-7 maka hasilnyasebagai berikut : Untuk  memudahkan  pembahasan,  maka  dibuatkan Tabel 5. Yang menunjukkan    Perbandingan hasil studi pustaka dan pengamatan lapangan. Dimana untuk daya potong  dan  gaya  pemotongan  pada  pengamatan lapangan tidak dapat diamati.
Daya potong yang dihasilkan pada proses perautan berfungsi  untuk  mengukrur  kemampuan  daya  dari mesin bor..
.  Perlu  mendapat  pehatian  yaitu  gaya  aksial  /gaya pengeboran    dapat  menyebabkan  timbulnya  momen puntir  yang dapat  merusak sudut-sudut  mata bor    dan yang lebih ektrim yaitu mata bor    menjadi patah .
Tabel 5. Hasil studi pustaka dan Pengamatan Dilapangan
Pada  Tabel  5.  menunjukkan  bahwa  sudut  point pada pengamatan lapangan lebih kecil dari sudut yang ditunjukkan  pada  studi  pustaka  ,sehingga  ketajaman pahat berkurang yang menyebabkan waktu pemotongan lebih lama 15 detik. Pengukuran toleransi lubang pada pengamatan  lapangan  menggunakan  jangka  sorong yang  ketelitianya  0,1  mm,  sedangkan  pada  studi pustaka  menggunakan  ISO/R286  yang  ketelitiannya 0,01  mm,  maka  pengukurannya    menggunakan mikrometer.
Dari  hasil  perhitungan  kecepatan  pemotongan  0,25 m/s dengan    material    pahat HSS dan    material    strut copper,  pengamatan  lapangan  ditunjukkan  Tabel  3. 0,25- 1 m/s, maka kecepatan potong    masih memenuhi
Tahapan-tahapan    yang    perlu  dipertimbangkan dalam    merencanakan    proses    perautan    strut dengan    mesin bor    adalah    sebagai    berikut :
1. Lakukan  pengukuran  sudut-sudut  mata  bor  dan panjang sisi-sisisudut ujung harus sama (Gambar.
6).  Semua  kesalahan  dalam  pengasahan  yang berkaitan  dengan  panjang  sisi  potong  dan  sudut puncaknya dapat mengakibatkan kerusakan pada benda kerja dan kepatahan pada twist drill
Gambar.6 Pengukuran sudut-sudut mata bor (b) dan panjang sisi-sisi sudut ujung (a)
2 . Komponen yang dibor    harus dirancang supaya mudah di cekam pada meja mesin bor dan diberi tanda titik pada    permukaan benda kerja.
3  .  Sudut-sudut  tajam  pada  komponen  supaya dihindari  oleh  karena  tidak  semua  bentuk  sudut bisa dijangkau oleh pisau potong.
4.  Ukuran  material  yang  akan  dikurdi    diusahakan sedekat  mungkin  kepada  ukuran  benda  kerja supaya jumlah langkah proses pengeboran    bisa dikurangi.
5.  Bentuk  komponen  yang  akan  dilakukan    proses pengeboran    harus  direncanakan  agar  bisa menggunakan  bentuk  mata  bor    standar  yang ada di pasaran.
6.  Bahan  benda  kerja  harus  dipilih  dimana  bahan tersebut memiliki kemampuan mesin (machinability) yang baik.
7. Gunakan media pendingin air atau soda pada saat pengasahan  pahat  dan  proses  perautan,  yang berfungsi  untuk  melumasi  dan  mengurangi tegangan permukaan
8. Lakukan pengeboran bertahap bila lubang yang di buat  terlalu  besar.berikan  cairan  pendingin dimasukkan  ke  permukaan  potong  melalui tengah mata bor
9. Untuk proses finishing  gunakan kertas gosok  dan kikir  halus,supaya  bram  yang  terbuang  tidak terlalu banyak.
10.  Gunakan  mikrometer  untuk  pengukuran  agar ketelitiannya lebih akurat.
Studi Pustaka Pengamatan dilapangan Sudut bebas                                  125◦ Sudut clearence                            15◦
Sudut helix                                    25◦ Sudut ponit                                  118◦ Kecepatan pemotongan        0,52 m/s
Material yang dipotong    523 mm3/s
Waktu pemotongan                18 detik Daya potong                        1046 Watt
Torsi                                        13,1 Nm Gaya pengeboran                131    N Toleransi(ISO)                0,01 125◦ 15◦ 25◦ 110◦ 0.25-1 m/s 500 mm3/s 20 detik - - - 0,1

## KESIMPULAN
Untuk  melakukan  pekerjaan  perautan  logam  yaitu mengebor  lubang  strut,  maka  yang  perlu  diperhatikan adalah susut-sudut mata bor dan panjang sisi-sisi sudut ujung harus sama, agar lubang strut benar-benar bulat.. Pisau  mata  bor    harus  digerinda  untuk  mengasah membentuk sudut bebas,sudut puncak, sudut helix. Ini bertujuan  untuk  mendapatkan  ketajaman  sisi-  sisi potong mata bor.
Pemilihan  material  strut  dan  jenis  mata  bor    untuk mendapatkan  sudut-sudut  mata  bor    dan  kecepatan potong    yang benar.
Timbulnnya  gaya  pengeboran  (  Fa)  dan  momen puntir    pada  saat  melakukan  penekanan  proses pengeboran  dapat  menyebabkan  kerusakan  sudut -sudut  mata  bor  dan  mata  bor  bisa  menjadi  patah. Perlu  dilakukan  penelitian  tentang    pengaruh kekuatan  sudut-sudut  mata  bor  terhadap  timbulnya gaya pengeboran (gaya aksial) dan momen puntir yang menyebabkan mata bor menjadi patah

## DAFTAR PUSTAKA
Anton CN (2012) Toleransi dan Suaian Teknik Mesin Manufaktur Paul De Garmo( 1990) Material And Processes in Manufacturing Macmillan Publishing Co Taufiq Rochim(1993) Teori dan Teknologi Proses Permesinan Bandung Jurusan Teknik Mesin    FTI – ITB. Tim Fakultas Teknik Mesin Universitas Negeri Yogyakarta Modul Menggerinda Pahat Potong 1997. John Wiley & Sons, (1977) Manufacturing Processes, B.H. Amstead