Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
Analisa Putaran Spindle dan Kedalaman Potong Terhadap Keausan Pahat Positive dan Negative Rhombic Insert
Febi Rahmadianto 1) , Diah Wilis Lestarining Basuki 2)
Institut Teknologi nasional Malang Fakultas Teknologi Industri Jalan Karanglo Km.2, Malang
E-mail : rahmadianto15@gmail.com 1) , wilis.basuki@lecturer.itn.ac.id 2)

## Abstrak
Proses permesinan yang dilakukan untuk membentuk material adalah proses pembubutan. Ada berbagai  maalah  yang  ditimbulkan  pada  proses  ini,  salah  satunya  adalah  keausan  pahat  yang digunakan  untuk  proses  pembubutan.  Hal  ini  dapat  mempengaruhi  baiay  produksi  dari  suatu material atau objek.
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  experimental  research,  parameter  yang  digunakan  adalah depth of cut yaitu 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm dan putaran spindle yaitu 1000 rpm, 1500 rpm, 2000 rpm  ,  2500  rpm.  Variabel  terkontrol  adalah  kecepatan  pemakanan  konstan  150  mm/menit  dan material  yang  digunakan  baja  ringan.  Untuk  variable  terikat  digunakan  keausan  pahat  dan kekasaran permukaan.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa putaran spindle,dan depth of cut, berpengaruh terhadap keausan pahat hasil pembubutan baja ringan. Pada depth of cut yang rendah, yaitu 1,0  mm dan putaran spidle 1500 rpm akan dihasilkan nilai keausan yang rendah. Sedangkan untuk depth of cut paling besar yaitu 2,0 mm dan dengan putaran spindle 2000 rpm dihasilkan nilai keausan  yang besar. nilai keausan tersebut meningkat seiring dengan peningkatan putaran spindle.
Kata kunci: pahat, insert, keausan pahat, pembubutan

## 1. PENDAHULUAN
Proses machining CNC adalah proses permesinan yang  sangat  cepat  dan  akurat  dalam  membuat  suatu objek  material.  Mesin  CNC  ini  mempunyai  ketelitian 0.001 mm, dan dapat menghasilkan bentuk atau geometri yang sama bila digunakan untuk produksi masal.
Keausan  pahat  itu  merupakan  problem  tersendiri untuk proses permesinan. Karena perubahan yang terjadi pada pahat akibat gesekan antara pahat dan benda kerja, serta chip (geram).  Seiring  proses  berjalannya  mesin CNC  ini,  aus  dapat  tumbuh  karena  gaya  potong  yang menyebabkan  aus  pada  pahat  dan  berakhir  pada kerusakan yang fatal. Problem keausan pahat ini terjadi karena adanya proses energi panas yang terjadi.
Umur pahat dipengaruhi oleh Geometri pahat, Jenis  material  benda  kerja  dan  pahat,  Kondisi pemotongan (kecepatan potong, kedalaman potong dan  gerak  makan),  Cairan  pendingin  dan  Jenis proses  pemesinan.  Adapun  faktor-faktor  yang mempengaruhi keausan pahat antara lain
Pemakanan pahat pada Benda Kerja yang  bahannya lebih keras dibanding pahat potong.
Pemakaian  pahat  harus  disesuaikan  dengan benda  kerja  yang  akan  dibubut.  Pahat  haruslah terbuat  dari  bahan  yang  keras  dan  kuat  dari  pada bahan  benda  kerja.  Jika  benda  kerja  terlalu  keras, pahat  akan  mudah  aus  dan  retak  karena  harus memotong  bahan  yang  keras.  Kecepatan  Putar benda  kerja  yang  terlalu  tinggi.    Pengerjaan  pada bubut, yaitu pahat melakukan pemakanan /pemotongan  pada  benda  kerja  yang  berputar /berotasi pada  sumbunya. Jika putaran  benda kerja terlalu  tinggi,  maka  pahat  harus  memakan /memotong benda kerja yang berputar sangat cepat.
Hal  ini  dapat  menyebabkan  pahat  cepat  aus kerana  gaya  yang  harus  dilawan  terlalu  besar. Penggunaan  Fluida  Pendingin  yang  tidak  efisien. Fluida  termasuk  salah  satu  bagian  utama  mesin bubut.  Fluida  berguna  bagi  benda  kerja  dan  pahat pada  saat  proses  pengerjaan  berlangsung.  Pada
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
pemotongan/pemakanan, fluida harus disemprotkan langsung  pada  bagian  yang  terpotong.  Jika  bagian yang terpotong tidak didinginkan oleh fluida, dalam hal ini tidak mengenai bagian yang terpotong, selain tidak efisien  juga dapat menimbulkan panas akibat gesekan.  Pengaruhnya  terhadap    pahat  bisa mempercepat  terjadinya  keausan.  Adanya  kerak- kerak pada permukaan benda kerja. Tidak menutup kemungkinan  pada  benda  kerja  yang  dikerjakan terdapat  kerak-kerak  pada  permukaannya,  yaitu bagian kasar  yang  melekat pada permukaan  logam yang berbeda dari bahan murni logam tersebut. Bila pemakanan  pahat  mengenai  kerak  ini,  bisa menimbulkan keausan mata pahat. Hasil dari proses pembubutan  juga  mempengaruhi  seberapa  besar kekasaran permukaan yang dihasilkan dari pengaruh putaran spindle dan seberapa besar kekuatan pahat memotong  material.  Sehingga  perlu  diketahui spesifikasi masing-masing dari pahat yang digunakan.
Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui  Putaran spindle dan depth  of  cut terhadap  keausan  pahat positive dan negative rhombic insert serta  kekasaran permukaan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## Proses Bubut
Proses  bubut  adalah  proses  pemesinan  untuk menghasilkan  bagian-bagian  mesin  berbentuk silindris  yang  dikerjakan  dengan  menggunakan Mesin Bubut. Bentuk dasarnya dapat didefinisikan sebagai  proses  pemesinan  permukaan  luar  benda silindris  atau bubut rata :
a) Dengan benda kerja yang berputar
b) Dengan  satu  pahat  bermata  potong  tunggal ( with a single-point cutting tool )
c) Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja pada  jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan  luar  benda kerja (lihat Gambar 1 no. 1. Proses  bubut  permukaan/ surface  turning ( Gambar 2.1 no.2 ) adalah proses bubut yang identik dengan  proses  bubut  rata  ,tetapi  arah  gerakan pemakanan    tegak  lurus  terhadap  sumbu  benda kerja.  Proses bubut tirus/ taper turning (Gambar 2.1 no. 3) sebenarnya identik dengan proses bubut rata di  atas,  hanya  jalannya  pahat  membentuk  sudut tertentu terhadap sumbu benda kerja. Demikian juga proses  bubut  kontur,  dilakukan  dengan  cara memvariasi kedalaman potong sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan.
Gambar  1. Proses  bubut    rata  (1)  ,  bubut permukaan (2), dan bubut tirus (3)
(Sumber  :  Dwi  Rahdiyanta,  2010.  Proses  Bubut (Turning). Hal.2)

## Kondisi Proses Pembubutan.
Sesuai dengan gambar 2, kondisi pemotongan pada proses pembubutan ditentukan sebagai berikut (Taufiq Rochim,1981:14) :
1. Benda kerja d o = diameter mula (mm) d m = diameter akhir (mm) l t = panjang permesinan (mm) 2. Pahat k r = sudut potong utama (°) γ o = sudut geram (°) 3. Mesin bubut a = kedalaman potong (mm)
= 2 ) ( m o d d  (mm)
F = gerak makan (mm/rev)
n = putaran spindel (rev/min)
Gambar 2 Proses pembubutan
(Sumber : Taufiq Rochim, 1993: 15)
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
Gambar 2 memperlihatkan sudut potong utama ( k r )  yang  merupakan  sudut  antara  mata  potong mayor  dengan  kecepatan  makan  ( v f ).  Besar  dari sudut tersebut ditentukan oleh geometri pahat yang digunakan dan cara pemasangannya. Untuk harga a dan f yang  tetap,  maka  harga  dari  sudut  ini menentukan besar dari lebar pemotongan serta tebal geram  sebelum  terpotong  dengan  rumus  sebagai berikut (Taufiq Rochim, 1993:15) :
 lebar pemotongan
r k a b sin  (mm) (1)
 tebal geram sebelum terpotong h = f sin k r (mm) (2)
Dan untuk elemen dasar dari proses pembubutan  dapat  dihitung  dari  rumus-rumus berikut (Taufiq Rochim,1993:14) :
1. Kecepatan potong:
1000 . . n d
V   (m/min)                       (3)
dimana d = diameter rata-rata, yaitu:
2 ) ( m o d d d 
 (mm)
2. Kecepatan makan:
V f = f . n (mm)                                 (4)
3. Waktu pemotongan:
f t c V l t  (min)                                 (5)
4. Kecepatan penghasilan geram:
Z = f . a . V (cm 3 /min) (6) Keausan Pahat
Dalam prakteknya, keausan pahat tidak hanya dipengaruhi  oleh  geometri  pahat  saja,  melainkan juga  oleh  semua  faktor  yang  berkaitan  dengan proses  permesinan  yaitu  antara  lain  jenis  material pahat  dan  benda  kerja  ( specimen ),  kondisi pemotongan yaitu kecepatan potong, deth of cut dan feed motion serta cairan pendingin yang digunakan akan mempengaruhi juga dan proses permesinanya.
Gambar 3 keausan tepi( Flank Wear ) dan keausan kawah ( Creater Wear ) (sumber: Carsten Schmidt, Eugene Y.-C. Yen, 2003: 22)
Selama proses pembentukan geram berlangsung,pahat dapat mengalami kegagalan dari fungsinya  yang  normal  karena  berbagai  sebab, antara lain:
1. Keausan  yang  secara  bertahap  membesar pada bidang aktif pahat.
2. Retak yang menjalar menimbulkan patahan pada mata potong pahat.
3. Deformasi  plastis  yang  akan  mengubah bentuk/geometri pahat.
Bahan yang digunakan a) Jenis :  Baja b) Diameter :  65 mm c) Panjang :  100 mm
65 mm 100 mm a. 65 mm 15 mm 65 mm 35 mm 100 mm b.
Gambar  4. Bentuk  specimen  (a)  sebelum pembubutan, (b). setelah pembubutan
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian yang dilakukan menggunakan metode penelitian langsung ( experimental research ) dengan  melibatkan  satu  variable  bebas  yaitu depth of  cut dengan  variasi  yang  digunakan  adalah  1,0 mm, 1,5 mm dan 2 mm dan putaran spindle adalah 1000  rpm,  1500  rpm,  2000  rpm  dan  2500  rpm. Sedangkan  variabel  terikat  yang  diamati  dalam penelitian  ini  yaitu  keausan  pahat  tepi  (nilai  VB), dengan  variabel  terkontrol  adalah  kecepatan pemakanan  konstan  100  mm/menit,  material menggunakan  baja ringan dan pahat menggunakan positive rhombic insert dan negative rhombic insert (DCMT 11T708 MT).
Gambar 5. Diagram Alir Penelitian

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1. Rata-rata Hasil Pengujian

## Hasil Pengujian Taguchi Method
Results for: Worksheet 5 Taguchi Design Taguchi Orthogonal Array Design
L9(3**4)
Factors:  4 Runs:     9
Columns of L9(3**4) Array
1 2 3 4
Taguchi Analysis: AUS 1 mm, AUS 1,5mm, ... versus 1000 rpm, 1500 rpm, ...
Response Table for Signal to Noise Ratios
Smaller is better
Level  1000 rpm  1500 rpm  2000 rpm 2500 rpm 1        -76.62    -72.71    -76.52
-76.24
2        -75.17    -76.38    -75.05 -75.04 3        -74.68    -77.39    -74.90 -75.20
Delta      1.94      4.69      1.62
1.20
Rank          2         1         3
4
Jurnal “FLYWHEEL” , Volume 8 Nomor 2, September 2017
Response Table for Means
Level  1000 rpm  1500 rpm  2000 rpm 2500 rpm
1          6808      4449      6732 6499 2          5975      6590      5861 5962 3          5671      7414      5860
5993 Delta      1137      2965       872 537 Rank          2         1         3 4

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan table  respon  for  means menunjukkan  bahwa  ketiga  faktor  yaitu Depth  of Cut,  Feeding, dan Speed konstan  dapat  di  urutkan berdasarkan nilai rangking. Hasil pengujian keausan dan  kekasaran  permukaan,  dimana  variasi  beban yang diberikan pada rangking 1, Feeding 1500 rpm, dengan Depth  of  Cut 1  mm . Berdasarkan  desain Eksperimen Taguchi hasil grafik main effect plot for means dengan  pendekatan smallest  is  the  better, maka  kondisi  optimal  dalam  komposisi  terpilih material  baja  ringan  yaitu  kecepatan  pemakanan 1500  rpm,  kecepatan  spindle  150  mm/rev  dan kedalaman  pemakanan  1  mm  akan  memberikan hasil terbaik dalam hasil keausan dan kekasaran.

## Saran
Adapun  saran  agar  penelitian  ini  terus berkembang dan bahkan meningkat adalah.
1. Diadakan  penelitian  lebih  lanjut  tentang variasi  yang  lain  dan  yang  lebih spesifik agar kecenderunganya terlihat lebih jelas.
2. Diadakan  penelitian  lebih  lanjut  tentang pengaruh  pemanasan  akibat  pemotongan terhadap kekerasan permukaan setelah pemotongan.
3. Diadakan  penelitian  tentang  pengguanaan variasi  pendingin  yang  digunakan  saat membubut.

## DAFTAR PUSTAKA
Armanto,  H.  &  Daryanto.  1999. Ilmu  Bahan. Jakarta: Bumi Aksara.
American Standard Testing of Material (ASTM).
Buku  panduan  praktikum  mesin  CNC/NC,  (2012). Universitas Brawijaya, Malang.
Black, Paul H.1961. Theory Of Metal Cutting . New York: McGraw Hill Book Co. Boothroyd,  Geoffrey.1983. Fundamental  Of  Metal
Machining And  Machine Tool .Tokyo: McGraw Hill Book Co. Bangalore, HMT. 1978. Production Technology .New Delhi:  McGraw Hill Book Co. Cooperrider, Bryan.1997. General Lathe Information .http://www.prl.stanford.edu/do cuments/obsolete/lathe.pdf Catalog insert tool  taegu-tec ( 2011). Metalworking cutting tool . Korea Selatan.
Degarmo, Ernest P, JT Black, dan RA Kohser.1988. Material  And  Process  In Manufacturing  7 th edition .New  York:  Macmillan  Publishing Company Geoffrey,  Boothroyd.    1975. fundamental  of  metal cutting .
Mcgraw-hillco, New York. INTRODUCTION TO METAL CUTTING, (2009).  By  engginerring  tutorials.  Blog. Machining  &  Metrology  Unit  -  Handout (0102)
Rochim,  Taufiq.  1993.  Teori  danTeknologi  Proses Permesinan. Onnline Public Accef Catalog . Sir  Harold  W  Kroto  (dari  University  of  Sussex,
Brighton, Inggris) Engineering and mathematics. France Eppes Profesor
Departement .
2mm 1.5mm 1mm -73 -74 -75 -76 -77 2mm 1.5mm 1mm 2mm 1.5mm 1mm -73 -74 -75 -76 -77 2mm 1.5mm 1mm 1000 rpm M e a n o f S N r a ti o s 1500 rpm 2000 rpm 2500 rpm Main Effects Plot for SN ratios Data Means Signal-to-noise: Smaller is better 2mm 1.5mm 1mm 7000 6000 5000 2mm 1.5mm 1mm 2mm 1.5mm 1mm 7000 6000 5000 2mm 1.5mm 1mm 1000 rpm M e a n o f M e a n s 1500 rpm 2000 rpm 2500 rpm Main Effects Plot for Means Data Means