## METEOR STIP MARUNDA

## JURNAL ILMIAH NASIONAL SEKOLAH TINGGI ILMU PELAYARAN JAKARTA
Analisa Geometri Bentuk Pahat Bubut Tipe Hss Pada Proses Finishing Terhadap Keausan Permukaan Pahat Dan Benda Kerja Dalam Membubut
Effendi, Zulnasri, M. Yusuf Prodi Teknika Sekolah Tinggi Ilmu Pelayaran Jakarta Jl. Marunda Makmur No. 1, Cilincing, Jakarta Utara. Jakarta 14150
disubmit pada :19/2/21    direvisi pada : 23/4/21    diterima pada :28/5/21

## Abstrak
Prosesfinishing  adalah  salah  satu  prosesyang  menentukan  hasil  akhir  dari  suatu  proses  permesinan  di  mesin  bubut. Dalam penelitian ini akan memberikan 3 pahat finishing HSS dengan geometri yang berbeda dan memberikan 3 variasi putaran  dan  feeding  yang  berbeda  pula.  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  baja  S45C  dengan  alat pengukur  kekasaran  tipe  “TR  100  Surface  Roughness”.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  optimalisasi geometri pahat finishing HSS antara pahat finishing standart (SOP) dengan pahat modifikasi dengan radius pahat 10 mm  dengan  pemberian  alur  geram.  Metode  penelitian  ini  adalah  eksperimental  (experiment  research),  dengan pemberian  putaran  mesin  90  rpm  dan  112  rpm  dengan  variasi  feeding  0,10  mm/put,  0,125  mm/put  dan  0,14  mm/put pada setiap pahat uji coba. Hasil penelitian didapat bahwa denga pemberian radius yang lebih besar dan alur geram didapatkan  hasil  ukuran  kekasaran  permukaan  rata-rata  1,2  μm  dan  hasil  hitung  rata-rata  0,8  μm  serta  mempunyai efesiensi waktu 2-3% lebih cepat dari geometri pahat finishing standart..
Copyright © 2021, METEOR , ISSN:1979-4746, eISSN : 2685-4775
Kata Kunci : Pahat HSS, Baja S45C, dan Mesin bubut. Permalink DOI : https://doi.org/10.36101/msm.v14i1.178

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Di  dalam  proses  pengerjaan  mesin  bubut terdapat  proses  finishing  atau  proses  akhir. Proses  ini  sangat  menentukan  hasil  dimensi dan  kekasaran  (roughness).  Hasil  yang  baik dalam  proses  finishing  sangat  ditentukan dengan berbagai hal antara lain :
1. Standart mesin yang kurang baik.
2. Pengaruh  Temperatur  pahat  yang sangat tinggi terhadap benda kerja 3. Kecepatan putar mesin terlalu cepat 4. Pengaturan kecepatan Feeding pemakan belum tepat 5. Kedalaman  pemakanan  dan  gaya potong tidak sesuai 6. Pengukuran  Konsumsi  Daya  Mesin terlalu tinggi
Oleh sebab itu dalam proses finishing operator perlu  memperhatikan  hal  tersebut,  sehingga hasil  yang  didapat  dari  proses  finishing tersebut  dapat  lebih  maksimal.  Dari  hal tersebut  maka  untuk  menambah  kinerja  dari proses ini maka pengunaan geometri pahat dan gaya  pemotongan  dapat  diubah  sesuai  dengan kebutuhan dan jenis benda yang di kerjakan.
1.2  Identifikasi Masalah Berdasarkan  fakta  yang  diuraikan  pada latar  belakang  diatas  dapat  diidentifikasikan permasalahannya sebagai berikut :
1. Standart mesin yang kurang baik.
2. Pengaruh temperatur pahat yang sangat
tinggi terhadap benda kerja.
3. Kecepatan putar mesin terlalu tinggi.
4. Pengaturan  kecepatan  feeding  untuk proses pemakanan belum tepat.
5. Kedalaman  pemakanan  dan  gaya potong tidak sesuai.
6. Pengukuran  konsumsi  daya  mesin terlalu tinggi.
1.3   Batasan Masalah Dari berbagai permasalahan di atas, maka pembahasan dilakukan dengan membatasi pada beberapa hal sebagaimana berikut ini :
1. Pengaruh  temperatur  pahat  yang  sangat tinggi terhadap benda kerja.
2. Pengukuran terhadap pengaruh dari Konsumsi Daya Mesin. 1.4.  Tujuan Penelitian Tujuan Penelitian ini adalah :
1.  Untuk menganalisa geometri pahat
finishing  HSS  di  mesin  bubut,  dengan pemberian  jalan  alur  dan  memperlebar bidang penyayatan.
2.  Agar  hasil  finishing  dapat  mengurangi tingkat kekasaran permukaannya dan juga dapat mempersingkat waktu pengerjaan.

## 2. LANDASAN TEORI
2.1. Elemen Dasar dari Proses Pembubutan Bahwa kita ketahui bersama dalam proses membubut  hal  mendasar  pemotongan terkait  dengan  elemen  –  elemen  yang dapat  diturunkan  dengan  memperhatikan gambar  teknik,  pada  gambar  teknik dinyatakan  spesifikasi  geometrik  suatu produk  komponen  mesin  yang  di  gambar. Suatu urutan proses dapat disesuaikan dan digunakan dalam membuat suat pekerjaan permesinan  dalam  hal  ini  mesin  bubut (Taufiq  Rochim  :  1993).  Adapun  dalam setiap  prosesnya  adalah  dengan  teknik bubut,  pengerjaan  produk,  komponen mesin, dan alat – alat menggunakan mesin bubut akan ditemui dalam setiap perencanaan  proses  permesinan.untuk  itu perlu  kita  pahami  tujuh  elemen  dasar permesinan bubut,yaitu :
1.  Kecepatan  potong  (cutting  speed)  :  v (m/min)
2.  Gerak  makan  (feed  rate  )  :  f
(mm/menit)
3.  Kedalaman pemakanan (depth of cut) : a (mm)
4.  Lebar pemotongan : b (mm)
5.  Waktu potong : Tc (menit)
6.  Tingkat  kekasaran  (roughness)  :  Ra (μm)
7.  Konsumsi daya mesin : P (watt)
2.2   Karakteristik Sudut Potong Selain  pahat  yang  kuat,  ulet  dan  tahan panas,  geometri  pahat  bubut  sangatlah penting  untuk membuat umur pahat dapat bertahan  lama.  Beberapa  sudut  utama pahat adalah sebagai berikut :
1.  Sudut  pasak  atau  baji  β  adalah  Sudut antara bidang serpih dan bidang bebas.
2.  Sudut  serpih  γ  adalah  Sudut  antara bidang serpih dan patokan (dasar).
3.  Sudut  bebas  α  adalah  sudut  antara bidang  bebas  dan  bidang  penyayatan bahan.
Besarnya  sudut  potong  pahat  akan  sangat mempengaruhi besanya gaya potong dan temperatur  pahat,  sehingga  pemilihan  sudut potong pahat yang tepat akan dapat meningkatkan  efisiensi  proses  pemesinan. Sudut potong negatif memiliki banyak keuntungan  dan  umumnya  digunakan  untuk proses roughing.
Sudut-sudut  yang  terdapat  pada  mata  pahat disebut  dengan  sudut  utama  pahat  dan komposisinya  disebut  juga  sebagai  geometri pahat.  Susunan  sudut-sudut  utama dan jari-jari mata  potong  disebut  tanda  pahat.  Menurut standarisasi dari (American Society of Mechanical Engineer : 2015).
2.3.  Geometri Pahat Bubut Pembubutan merupakan penyayatan ukuran  bagian  permukaan  suatu  benda, sehingga  ukuran  setelah  dibubut  akan mengalami pengurangan. Hasil dari proses pembubutan  selalu  berbentuk  silindris walaupun  benda  yang  akan  disayat  tidak berbentuk silindris, misal berbentuk persegi atau limas. Ada beberapa prosedur yang harus dilalui dalam proses
pembubutan, garis besarnya adalah kesiapan operator, kesiapan mesin, adanya job  dan  sistem  K3  yang  memadai.  Hal yang sangat  penting  dalam  proses pembubutan adalah pemilihan pahat bubut bubut  yang  sesuai  dengan  job  yang  akan dikerjakan.  Pahat  bubut  yang  digunakan pada  penelitian  ini  adalah  menggunakan pahat bubut rata kiri. Pahat bubut tersebut dapat digunakan untuk membubut muka/facing  dan  rata  bertingkat  (Roni Suhartono : 2016).
Adapun  tujuan  dari  pemotongan  tersebut antara  lain  :  rendahnya  gaya  potong, tingginya umur pahat, halusnya permukaan  benda  kerja  dan  ketelitian geometri benda kerja. Tiga hal yang perlu dibedakan dalam geometri pahat adalah :
a. Elemen Pahat :
•  Badan  (body)  :  Bagian  pahat  yang dibentuk  menjadi  mata  potong  atau tempat  untuk  sisipan  pahat  (dari karbida atau keramik).
•  Pemegang  (shank)  :  Bagian  pahat untuk dipasangkan pada mesin perkakas.  Bila  bagian  ini  tidak  ada maka  fungsinya  diganti  oleh  lubang pahat.
•  Lubang  pahat  (tool  bore)  :  Lubang pada  pahat  melalui  mana  pahat  dapat dipasangkan pada poros utama
(spindel)  atau  poros  pemegang  pada mesin perkakas.
• Sumbu  pahat  (tool  axis)  :  Garis maya yang digunakan untuk mendefinisikan geometri pahat.
Umumnya  merupakan  garis  tengah dari punggung atau lubang pahat.
• Dasar  (base)  :  Bidang  rata  pada pemegang  untuk  meletakkan  pahat sehingga mempermudah proses
sembuatan, pengukuran ataupun pengasahan pahat.
b. Bidang Pahat Merupakan  permukaan  aktif  pahat.
Setiap  pahat  mempunyai  bidang  aktif ini sesuai dengan jumlah mata potongnya  (tunggal/jamak).  Bidang aktif pahat yang dimaksud adalah :
Bidang  geram  (Aγ  ,  face);  bidang diatas mana geram mengalir.
• Bidang  utama/mayor  (Aα  ,
Principal/Mayor  Flank);  bidang
yang menghadap permukaan transien  benda  kerja.  Permukaan transien benda kerja akan terpotong  akibat  gerakan  pahat relatif  terhadap  benda  kerja. Karena adanya gaya pemotongan sebagian  bidang  utama  akan terdeformasi  sehingga  bergesekan dengan permukaan transien benda kerja.
• Bidang bantu/minor (Aα1, Auxiliary/Minor  Flank);  bidang yang menghadap permukaan terpotong  benda  kerja.  Karena adanya gaya
pemotongan, sebagian  kecil  bidang  bantu  akan terdeformasi dan menggesek permukaan benda kerja yang telah terpotong/ dikerjakan.
c. Mata Potong Pahat Tepi dari bidang geram yang terpotong yang aktif memotong benda kerja. Ada dua jenis mata potong, yaitu :
• Mata  potong  utama  /  Mayor  (S, Principal/Mayor  Cutting  Edge); garis  perpotongan  antara  bidang geram  (Aγ)  dengan  bidang  utama (Aα).
• Mata  potong  bantu  /  Minor  (S1, Auxiliary/Minor  Cutting  Edge); garis  perpotongan  antara  bidang geram  (Aγ)  dengan  bidang  utama (Aα1).
2.4.  Gaya Potong Pahat Gaya  potong  adalah  Suatu  aksi  reaksi yang ditimbulkan dari proses pemotongan baik  itu  gaya  yang  timbul  dari  proses penyayatan  material  maupun  metode pemakanan  (penyayatan)  pada  material. Dalam  proses  permesinan  gaya  potong merupakan  salah  satu  hal  yang  sangat penting  untuk  menentukan  hasil  dari pekerjaan  tersebut  (Junaidi  :  2019). Macam-macam gaya potong yang digunakan antara lain : 1.  Gaya Radial
Gaya  yang  timbul  akibat  penyayatan pada ke dalaman pemotongan. Besarnya  gaya  ini  ditentukan  oleh ketebalan  pemakanan.  Gaya  radial terjadi pada arah radial benda kerja dan gayanya  paling  kecil  dibandingkan dengan dua lainnya.
2.  Gaya Tangensial
Gaya yang timbul akibat dari kecepatan  potong.  Besarnya  gaya  ini dipengaruhi  oleh  putaran  spindle  dan feeding.  Pada  operasi  normal  gaya  ini merupakan gaya  terbesar  dengan jumlah  sekitar  98%  dari  total  daya yang diperlukan.
3.  Gaya Longitudinal Gaya yang timbul saat pemakanan atau gaya penyayatan (metode penyayatan). Besarnya  gaya  ini  biasanya  50%  gaya tangensial.  Namun  jika  kecepatan pemakanan  rendah,  hanya  diperlukan sekitar 1% total daya  yang diperlukan. Faktor  yang  mempengaruhi  gaya potong di antaranya :
a. Kedalaman pemotongan.
b. Gerak pemakanan.
c. Kecepatan potong.

## 3. METODE

## 3.1. Rancangan Penelitian
Rancangan  penelitian  ini  disusun  agar mempermudah proses penelitian yang akan di lakukan,  agar  data  yang  dihasilkan  dapat sesuai dengan urutan langkah kerja.
1.  Waktu  dan  tempat  penelitian  Penelitian dilakukan  di  SEKOLAH  TINGGI  ILMU PELAYARAN - Work Shop BUBUT dan waktu  yang  diperlukan  dalam  penelitian ini,  mulai  bulan  Februari  sampai  dengan bulan Mei 2020
2.  Metode penelitian yang digunakan  adalah penelitian eksperimental (experiment research) yaitu dengan melakukan pengamatan secara langsung untuk mengetahui pengaruh variasi sudut potong utama  dan  feeding  terhadap  kekasaran permukaan hasil proses finishing pembubutan mengunakan baja ST41C.
3.  Sebagai  perbandingan,  tim  peneliti  akan berkunjung  ke  laboraturium  bubut  pada Fakultas  teknik  Unand  padang,  Fakultas teknik  UNP  Padang  dan  Poltekpel Sumatra Barat.
Penelitian  ini  mengunakan  mesin  bubut konvensioal  dan  alat  ukur  arus  listrik  dalam konsumsi beban. Dan penelitian ini menggunakan  pahat  HSS  tipe  T  sebagai acuan  penelitian,  serta  pemberian  cairan pendingin tipe sintentik secara terus menerus. Perencanaan penelitian Untuk  penelitian  ini  maka  disusunlah
diagram  alur  agar  rencana  kerja  dapat berjalan sesuai dengan acuan dalam pelaksanaan penelitian

## Variabel penelitian
Pahat yang digunakan  adalah pahat HSS tipe T  yang  bentuk  dan  sudut  geometrinya  sudah dibentuk menjadi beberapa 2 variabel yaitu :
1. Pahat passing yang geometrinya, segitiga dan  sudut  potongnya  di  sesuaikan Standart pengasahan pahat 80 0 .
2. Pahat  finishing  yang  geometrinya  dan sudut  potongnya  di  sesuaikan  dengan standart pengasahan pahat.
3.2. Bahan Uji Coba Bahan  yang  akan  kita  gunakan  untuk penelitian  ini  adalah  baja  ST41  dengan diameter awal 25,4 mm dan panjang 110 mm.
Gambar 3.1 : Bahan uji coba ST4 1
3.3. Alat Penelitian
1. Mesin Bubut
Penelitian  ini  menggunakan  mesin  bubut konfensional.“LATHE MACHINE SOUTH BEND LATHE” dengan kapasitas  DIA  480  mm  x  1500  mm.  Dan untuk penelitian kekasaran juga dilakukan ditempat yang sama dan hasilnya didata di departemen pengendalian kwalitas (QC).
Gambar  3.2  :  (Mesin  bubut  “LATHE MECHINE SOUTH BEND LATHE”).
2. Alat Ukur
Dipenelitian  ini  kita  mengunakan  4  jenis alat ukur yaitu a. Sigmat (0 – 150) mm b. Micrometer (50 - 60) mm c. Infrared Thermometer d. Clamp Meter

## 3.4. Proses Penelitian
Proses  penelitian  ini  lanjutan  dari  rancangan penelitian,  disini  masalah  yang  akan  di pecahkan  akan  di  kaitkan  dengan  rumus- rumus dan metode yang sudah ada sebelumnya.  Dalam  proses  penelitian  ini  ada beberapa tahapan yang harus dilakukan yaitu : 1.  Tahap identifikasi.
2.  Tahap analisa.
3.  Tahap perumusan kesimpulan

## 4. ANALISIS DAN PEMBAHASAN

## 4.1. Data Hasil Percobaan
Permasalahan yang akan dikaji dalam skripsi ini yaitu  Hasil  dari  percobaan  yang  telah  didata dimasukan  tabel  sesuai  dengan  kwalifikasinya baik  putaran  spindel,  feeding,  dan  variable pahatnya.  Dengan  hasil  tiap-tiap  pembagian jarak  hasil  penbubutan  antara  lain  :  h1  :  dengan jarak 0 – 30 mm, h2 : dengan jarak 30 – 60 mm, h3 : dengan jarak 60 – 90 mm.
Data  pengukuran  menggunakan  peralatan  bantu dalam  mendukung  penelitian  ini,  sebagai berikut:
a.  Sigmat (0 – 150) mm Spesifikasi Merk : Tricle Brand Jenis Ukuran : Metrik (mm) dan Inch Skala : 0.05 mm atau 1/128" Akurasi  : +/- 0.05mm Ukuran : 0  - 150mm / 0 - 6"
b.  Micrometer (50 - 60) mm Spesifikasi Type: Micrometer Material: Iron
Measurement  Object:  Outside  Diameter
Range: 50-60mm Resolution: 0.01mm Precision: 0.01mm c.  Infrared Thermometer Spesifikasi Merk : BENETECH Tipe : GM-320 Upgraded version : s.d 4000C Fitur  :  -Wide  temperature  range.  -High Accuracy. Mode : -Celsius / Fahrenheit selection. -Laser
ON/OFF  Selection.  -Back  light  ON/OFF Selection.
Power : -20 seconds auto Power Off function. -Light weight d.  Clamp Meter Spesifikasi Merk : Kyoritsu
Dimension : 195(L) X 78(W)X36(D) mm AC A : 400/600 A AC V : 400/750 V Frequency : 40-400 Hz Power  Source  :  2  x  (AAA)  1,5  v  ;  7066  A (test leads)
e.  Bahan uji coba
Bahan  yang  digunakan  dalam  penilitian  ini adalah baja ST41 dengan diameter awal 25,4 mm dan panjang 110 mm.
Tabel 4.1 : Nilai rata-rata kekasaran permukaan (Ra)
Dengan pengukuran temperatur pahat pengukuran  pada  percobaan  ini  dengan  mencari nilai  temperatur  saat  proses  pemakanan  pada proses  bubut.  Alat  yang  digunakan  yaitu termometer  laser.  Cara  pengukuran  temperatur pahat dapat dilihat pada Gambar 4.1.
Gambar  4.1  :  (a)  Alat  ukur  thermometer  digital  ;  (b)
Cara pengukuran infrared termometer Adapun Pengukuran Konsumsi Daya Mesin
Pengukuran pada percobaan ini dengan mencari  nilai  konsumsi  daya  mesin  saat  proses pemakanan  pada  proses  bubut.  Penghitungan  nilai daya  mesin  dengan  mencari  nilai  arus  listrik  saat proses  pembubutan,  kemudian  nilai  arus  listrik dikalikan dengan  tegangan  listrik  yang  tersedia  yaitu 220  V.  Alat  yang  digunakan  yaitu  AC  Clamp-on Ammeter.  Alat  dan  proses  pengukuran  konsumsi daya mesin dapat dilihat pada Gambar.
Gambar  4.2  :  (a)  Alat  ukur  clamp  meter  ;  (b)  Cara pengukuran daya listrik

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. KESIMPULAN
Pada  penelitian  ini  didapatkan  beberapa kesimpulan  terkait  dengan  pengaplikasian pahat  bubut  tipe  HSS  dengan  membentuk sudut potong pemakanan benda kerja dalam proses  finishing  yang  paling  baik  terkait hubungannya dengan peningkatan suhu dan daya  listrik  dari  faktor  keausan  mata  pahat secara konvensional, sebagai berikut:
1. Bahwa  dari  analisa  didapat  temperature yang relative rendah, sebagai berikut:
a. Analisa  grafik  menunjukkan  bentuk sudut  pahat  yang  paling  efektif dengan  radius  10  dengan  sudut  alur geram 300 karena menghasilkan suhu temperature  yang  relative  lebih  kecil yaitu  48,60  C  dibandingkan  dengan sudut pahat yang lain.
b. Didapatkan bahwa dengan laju putaran  spindle  90  rpm  didapatkan tingkat  kekasaran  yang  lebih  rendah sehingga  hasil  finishing  benda  kerja lebih  baik  daripada  putaran  spindle 112  rpm  tingkat  kekasaran  lebih tinggi.
c. Dari  segi  waktu  pengerjaan  tingkat putaran  spindle  112  rpm  memiliki tingkat  pengerjaan  yang  lebih  cepat dengan  konsekuensi  akan  cepat terjadinya  keausan  pada  mata  pahat tipe HSS.
2. Untuk  konsumsi  daya  listrik  lebih efisien, sebagai berikut :
a.  Analisa  dengan  menggunakan  teknik feeding  0,1  mm/put  yaitu  sebesar 522.16 watt.
b.  Secara  keseluruhan  pahat  C  dengan feeding 0,1 lebih sesuai menghasilkan  tingkat  keausan  mata pahat  rendah,  hasil  finishing  benda kerja  lebih  halus  dengan  temperature 48,60  C  dan  konsumsi  daya  rendah sebesar 5522.16 watt.
5.2. Saran Saran  kami  dalam  melakukan  proses finishing  mengunakan  pahat  radius  pada mesin bubut perlu diperhatikan antara lain : 1.  Radius  pahat  yang  digunakan  harus isesuaikan dengan diameter dan panjang benda kerja.
2.  Agar  hasil  pembubutan  baik  diharapkan pengunaan  pahat  finishing  radius  HSS ini  penyayatan  terhadap  benda  kerja tidak lebih dari 0,3 mm.
3.  Pengunaan  pahat  HSS  harus  disertai pemberian  cairan  pendingin,  sehingga penulis menyarankan untuk
menambahkan  pompa  otomatis  pada bagian  kepala  tetap  mesin  bubut  tipe south  bend  lathe  untuk  mengoptimalkan system pendinginan.

## DAFTAR PUSTAKA
1) BOOTHROYD,  G.,  “Fundamental  of  Metal Machining  and  Machine  Tools”,  International Student  Edition,  McGraw  Hill,  Tokyo.  Japan, 1975.
2) Boothroyd,.Geoffrey.  1985,  ”Fundamentals  of Metal  Machining  and  Machine  Tools”.  Tokyo: McGraw Hill Book Co.
3) Bhushan,  (2001),  “Surface  Roughness  Analysis and  Measurement  Techniques”,  The  Ohio  State University
4) Daryanto,  (2011).  “Teori  kejuruan  teknik mesin  perkakas”,  penerbit  PT  Sarana  Tutorial Nurani Sejahtera.
5) Kiyokatsu suga dan Sularso, (1983).
Komposisi  baja  S  45  C  Standart  JIS  ”Dasar Perencanaan  Dan  Pemilihan  Elemen  mesin”, Institut  Teknologi  Bandung-Toh-in  Gakuen Technical college, Japan.
6) Nelson,  D.H.  dan  Schneider,  G.Jr.,  (2001), “Applied  Manufacturing  Process  Planning with  Emphasis  on  Metal  Forming  and Machining”, Prentice Hall.
7) Taufiq  Rochim,  (1993),  “Teori  dan Teknologi  ProsesPermesinan”,  Bandung,
Jurusan Teknik Mesin,FTI-ITB.
8) Taufiq  Rochim,  (2007).  “Proses  Permesinan Perkakas dan Sistem
Pemerkakasan”.
Bandung: Penerbit ITB.