How to cite: Gilbert Amsal, Rosehan, Sobron Lubis (2022) Optimasi Parameter Pemesinan terhadap Kekasaran Permukaan pada Proses Bubut Benda Kerja AISI 4140, Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia, 7 (6). E-ISSN: 2548-1398 Published by: Ridwan Institute
Syntax  Literate:  Jurnal  Ilmiah  Indonesia  p–ISSN:  2541-0849 e-ISSN: 2548-1398 Vol. 7, No. 6, Juni 2022

## OPTIMASI PARAMETER PEMESINAN TERHADAP KEKASARAN
PERMUKAAN PADA PROSES BUBUT BENDA KERJA AISI 4140

## Gilbert Amsal, Rosehan, Sobron Lubis
Fakultas Teknik Universtias Tarumanagara, Indonesia Email: gilbert.515180047@stu.untar.ac.id, rosehan@ft.untar.ac.id, sobronl@ft.untar.ac.id

## Abstrak
Proses  pembubutan  merupakan  suatu  proses  permesinan  yang  dilakukan  untuk menghasilkan  material  yang  berbentuk  silinder.  Pada  eksperimen  yang  akan dilakukan, untuk mendapatkan parameter dan hasil kekasaran yang optimal, metode yang  digunakan  adalah  metode  Taguchi.  Respon  karakteristik  kualitas  kekasaran permukaan yaitu kekasaran yang paling rendah yang paling baik (Smaller is Better). Parameter  yang  digunakan  yaitu  kecepatan  potong,  gerak  makan,  serta  kedalaman potong.  Parameter  kecepatan  potong  senilai  200  (m/min),  230  (m/min),  260 (m/min).  Parameter  gerak  makan  senilai  0,1  (mm/rev)  ,  0,15  (mm/rev)  ,  0,2 (mm/rev).  Parameter  kedalaman  potong  senilai  0,3mm  ;  0,4mm  ;  0,5mm.  Ketiga parameter  tersebut  divariasikan  berdasarkan  desain  eksperimen  Taguchi,  sehingga didapatkan  9  variasi  parameter.  Setiap  variasi  parameter  dilakukan  percobaan sebanyak 3 kali percobaan. Setelah dilakukan pengujian didapatkan hasil kekasaran dari setiap variasi parameter. Hasil kekasaran yang terendah yaitu senilai 0,957 µm, terdapat  pada  variasi  parameter  kecepatan  potong  230  (m/min),  gerak  makan  0,1 (mm/rev), dan kedalaman potong 0,4mm. Untuk hasil kekasaran yang paling tinggi seniali  3,685  µm,  terdapat  pada  variasi  parameter  kecepatan  potong  260  (m/min), gerak  makan  0,2  (mm/rev),  dan  kedalaman  potong  0,4mm.  Pada  penelitian  ini didapatkan parameter yang optimal yaitu pada variasi parameter kecepatan potong 230  (m/min),  gerak  makan  0,1  (mm/rev),  dan  kedalaman  potong  0,4mm  dengan hasil  kekasaran  0,957  µm.  Parameter  yang  memiliki  kontribusi  paling  dominan yaitu  gerak  makan,  lalu  yang  paling  dominan  berikutnya  yaitu  kecepatan  potong, dan yang kurang signifikan yaitu kedalaman potong.
Kata Kunci : Prosesn Pemesinan, Kekasaran Permukaan, AISI 4140, Mesin Bubut

## Abstract
The  turning  process  is  a  machining  process  carried  out  to  produce  cylindrical material.  In  the  experiment  that  will  be  carried  out, to  obtain  optimal  parameters and roughness  results, the method used is the Taguchi method. The characteristic response  of  surface  roughness  quality  is  the  lowest  roughness  is  the  best.  The parameters  used  are  cutting  speed,  feed,  and  depth  of  cut.  Cutting  speed parameters  are  200  (m/min),  230  (m/min),  260  (m/min).  Feed  parameters  are  0,1 (mm/rev)  ,  0,15  (mm/rev)  ,  0,2  (mm/rev).  The  depth  of  cut  parameter  is  0,3mm  ; 0,4mm  ;  0,5mm.  .  The  three  parameters  were  varied  based  on  the  Taguchi experimental  design,  so  that  9  variations  of  the  parameters  were  obtained.  Each
parameter variation was experimented with 3 times. After testing, the results of  the roughness of each parameter variation are obtained. The lowest roughness result is 0,957 µm, there are variations in the parameters of cutting speed 230 (m/min), feed 0,1  (mm/rev),  and  depth  of  cut  0,4  mm.  For  the  highest  roughness  results,  which are 3,685 µm, there are variations in the parameters of cutting speed 260 (m/min), feed 0,2 (mm/rev), and depth of cut 0,4 mm. The optimal parameters are variations in cutting speed parameters of 230 (m/min), f eed 0,1 (mm/rev), and depth of cut 0,4 mm with a roughness result of 0,957 µm. The parameter that has the most dominant contribution  is  feed,  then  the  next  most  dominant  is  cutting  speed,  and  the  less significant is depth of cut.

## Keywords: machining process, surface roughness, AISI 4140, lathe machine

## Pendahuluan
Proses  manufaktur  merupakan  suatu  proses  yang  dilakukan  untuk  membuat bahan baku menjadi suatu produk. Pada suatu hasil produksi  dilibatkan beberapa proses manufaktur,  dan  salah  satu  bagian  terpenting  dari  pembuatan  komponen  yaitu pengerjaan logam. Proses pengerjaan terhadap suatu logam merupakan salah satu proses yang  dibutuhkan  untuk  membuat  komponen.  Proses  bubut  dalam  industri  manufaktur merupakan  salah  satu  proses  yang  digunakan  dalam  pemotongan  logam.  Lebih  kurang 80%  dari  keseluruhan  kegiatan  yang  ada  pada  operasi  proses  pemotongan  logam menggunakan proses bubut (Nakaminami dkk. 2007).
Proses  pembubutan  merupakan  suatu  proses  permesinan  yang  dilakukan  untuk menghasilkan material yang berbentuk silinder. Salah satu komponen mesin yaitu poros, proses  bubut  dilakukan  untuk  membuat  suatu  poros.  Proses  pembubutan  terdapat  tiga parameter  utama  yaitu  kecepatan  potong,  gerak  makan,  dan  kedalaman  potong.  Pada penelitian  ini  akan  dilakukan  eksperimen  untuk  mendapatkan  hasil  kekasaran permukaan  suatu  material.  Material  yang  digunakan  pada  eksperimen  ini  yaitu  AISI 4140.
Proses pemesinan pada pembuatan poros dapat dilakukan dengan menggunakan mesin bubut, dari hasil proses pembubutan pada poros akan didapatkan nilai kekasaran permukaan dari poros yang telah di bubut. Pada eksperimen yang akan dilakukan, untuk mendapatkan  parameter  dan  hasil  kekasaran  yang  optimal,  metode  yang  digunakan adalah  metode  Taguchi.  Respon  karakteristik  kualitas  kekasaran  permukaan  yaitu kekasaran  yang  paling  rendah  yang  paling  baik  ( Smaller  is  Better ),  berbeda  dengan karakteristik  kualitas  mata  pahat  yaitu  yang  lebih  besar  yang  lebih  baik  ( Bigger  is Better ). Metode Taguchi merupakan suatu metode yang dapat mengembangkan kualitas produk. Metode Taguchi digunakan juga untuk menentukan rancangn eksperimen.

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  data  primer.  Data  primer merupakan  data  yang  diperoleh  dari  hasil  objek  yang  diamati  secara  langsung.  Pada penelitian  ini  dilakukan  proses  pembubutan  material  AISI  4140  dengan  mesin  CNC bubut  dengan  berbagai  macam  variasi  parameter.  Dari  percobaan  pembubutan  yang
dilakukan,  maka  akan  didapat  hasil  dari  kekasaran  permukaan  dari  setiap  variasi parameter.  Setelah  mendapatkan  data  dari  eksperimen tersebut,  maka  data akan  diolah menggunakan metode Taguchi dengan metode Smaller is Better .
Hasil  pembubutan  dengan  berbagai  variasi  parameter  tersebut  akan  dihasilkan suatu  nilai  kekasaran,  Respon  karakteristik  kualitas  kekasaran  permukaan  yaitu kekasaran  yang  paling  rendah  yang  paling  baik,  berbeda  dengan  karakteristik  kualitas mata  pahat  yaitu  yang  lebih  besar  yang  lebih  baik.  Proses  pembubutan  ini  dilakukan menggunakan  mesin  bubut  CNC  yang  terdapat  di  laboratorium  CNC  UNTAR,  serta menggunakan  cutting  tool  Kyocera  DCMT11T304HQ.  Pengujian  ini  dilakukan sebanyak 9 variasi parameter. Setiap variasi parameter dilakukan pengujian sebanyak 3 kali percobaan.
Gambar 1 Spesimen Baja AISI 4140
Gambar 2
Pahat Karbida Kyocera DCMT11T304HQ
Gambar 3
Mesin Bubut CNC Mazak Type Quick Turn 8N (9)

## Gambar 4
Alat Pengukruan Kekasaran Permukaan Mutitoyo

## Diagram Alir Penelitian

## Desain Eksperimen
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  proses  pembubutan  dengan  berbagai  macam variasi  parameter.  Desain  eksperimen  yang  dibuat  menggunakan  desain  eksperimen taguchi  dengan  pengujia  sebanyak  9  variasi  parameter  dengan  menggunakan orthogonal array.
Tabel 1 Parameter Pemesinan Parameter Variasi Parameter Kecepatan Potong ( m / min ) 200 230 260 Gerak Makan ( mm / rev ) 0,1 0,15 0,2 Kedalaman Potong (mm) 0,3 0,4 0,5
Parameter  pemesinan  pada  penelitian  ini  terdiri  dari  kecepatan  potong,  gerak makan,  dan  keadalaman  potong.  Ketiga  parameter  ini  tersebut  akan  dibuatkan  desain eksperimen taguchi sebanyak 9 kali percobaan.
Tabel 2 Desain Eksperimen Taguchi Eksperimen Kecepatan Potong ( m / min ) Gerak Makan ( mm / rev ) Kedalaman Potong (mm) Kekasaran Permukaan Ra (µm) Ra (µm) Ra1 Ra2 Ra3 1 200 0,1 0,3 2 200 0,15 0,4 3 200 0,2 0,5 4 230 0,1 0,4 5 230 0,15 0,5 6 230 0,2 0,3 7 260 0,1 0,5 8 260 0,15 0,3 9 260 0,2 0,4
Tabel  diatas  merupakan  desain  eksperimen  yang  sudah  diolah  dengan menggunakan Taguchi dengan menggunakan orthogonal array.

## Hasil dan Pembahasan
Setelah  selesai  pengujian  dan  pengambilan  data,  maka  data  yang  sudah didapatkan  akan  diolah  dengan  menggunakan  metode  Taguchi,  untuk  mengetahu parameter yang optimal serta kontribusi setiap parameter.

## Tabel 3
Hasil Pengujian Eksperimen
Eksperimen Kecepatan Potong ( m / min ) Gerak Makan ( mm / rev ) Kedalaman Potong (mm) Kekasaran Permukaan Ra (µm) (µm)
Ra1 Ra2 Ra3 1 200 0,1 0,3 1,368 1,369 1,087 1,275 2 200 0,15 0,4 1,929 1,914 1,907 1,917 3 200 0,2 0,5 3,274 3,318 3,306 3,299 4 230 0,1 0,4 1,016 0,948 0,908 0,957 5 230 0,15 0,5 1,861 2,078 1,986 1,975 6 230 0,2 0,3 3,418 3,347 3,059 3,275 7 260 0,1 0,5 1,582 1,188 1,255 1,342 8 260 0,15 0,3 2,262 2,304 2,441 2,336 9 260 0,2 0,4 3,711 3,652 3,693 3,685
Tabel  diatas  merupakan  hasil  rata-rata  kekasaran  permukaan  dari  setiap variasi  parameter.  Dapat  dilihat  pada  tabel  diatas  dengan  menggunakan  variasi kecepatan  potong,  gerak makan,  dan  kedalaman  potong maka  didapat  hasil  kekasaran permukaan  seperti  pada  tabel  diatas.  Hasil  kekasaran  permukaan  yang  paling  rendah terdapat pada pengujian variasi parameter yang keempat, dengan nilai kekasaran 0,957. Sedangkan  hasil  kekasaran  permukaan  yang  terbesar  terdapat  pada  percobaan  variasi parameter kesembilan, dengan nilai hasil kekasaran permukaan 3,685.

## Tabel 4 Respon S/N Ratio
Dari  gambar  diatas,  dapat  dilihat  respon  S/N  ratio  yang  didapat  dari  hasil pengolahan  data  pengujian  dengan  3  parameter  pemesinan  terhadap  kekasaran permukaan. Dapat dilihat jika semakin besar angka yang didapat, maka level parameter tersebut  yang  paling  optimal.  Dapat  dilihiat  dari  parameter  kecepatan  potong,  level kecepatan potong yang paling besar berdasarkan respon S/N ratio terdapat pada level 2, yaitu  senilai  -5,288.  Maka  kecepatan  potong  yang  paling  optimal  yaitu  230  ( m / min ). Untuk  parameter  gerak  makan,  level  gerak  makan  yang  paling  besar  berdasarkan respon S/N ratio terdapat pada level 1, yaitu senilai  -1,470. Maka gerak makan ynang paling  optimal  yaitu  0,1  ( mm / rev ).  Selanjutna,  untuk  parameter  kedalaman  potong,  jika dilihat dari respon S/N ratio, maka level kedalaman potong yang paling besar terdapat pada level 2 dengan nilai respon S/N ratio senilai -5.537, maka kedalaman potong yang paling  optimal  yaitu  senilai  0,4  mm.  Dapat  dilihat  dari  hasil  respon  S/N  ratio,  bahwa parameter  yang  paling  berpengaruh  pada  pengujian  kekasaran  permukaan  ini  yaitu gerak makan, lalu kecepatan potong, dan yang terakhir kedalaman potong.

## Tabel 5
Main Effects Plot for S/N Ratio
Dari  grafik  diatas,  dapat  dilihat  terdapat  3  parameter  yang  digunakan  sebagai parameter untuk pengujian kekasaran permukaan. Parameter-parameter itu sudah diolah sehingga  mendapatkan  parameter  yang  optimal,.  Parameter  yang  optimal  yaitu parameter yang mempunyai titik paling tinggi. Untuk parameter kecepatan potong, titik tertinggi terdapat pada nilai 230 ( m / min ). Untuk parameter gerak makan, titing tertinggi nya  terdapat  pada  nilai    0,1  ( mm / rev ).  Selanjutnya,  untuk  parameter  kedalamn  potong, dapat  dilihat  titik  tertinggi  nya  berada  pada  nilai  0,4mm.  Dari  grafik  diatas,  untuk pengujian  kekasaran  permukaan  yang  paling  optimal  dapat  dilakukan  dengan  ketiga nilai parameter tersebut.
Setelah  pengujian  dengan  menggunakan  metode  Taguchi,  makan  selanjutnya perlu  dilakukan  uji  ANOVA  untuk  mengetahui  kontribusi  dari  setiap  parameter Pengujian  ANOVA  yang  dilakukan  untuk  mengetahui  kontribusi  dari  parameter  pada proses pemesinan ini diolah dengan menggunakan software minitab .

## Tabel 6
SN Ratio Setiap Variasi Parameter Variasi Parameter SN Ratio 1 -2.1547 2 -5.6510 3 -10.3687 4 0.3693 5 -5.9201 6 -10.3131 7 -2.6237 8 -7.3728 9 -11.3297
Tabel  diatas  merupakan  nilai  SN  ratio  dari  setiap  variasi  parameter,  semakin besar nilai SN ratio, maka nilai kekasaran yang dihasilkan semakin rendah.

## Tabel 7 Analysis Of Variance
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai kontribusi dari parameter kecepatan potong yaitu senilai 3,08% l, lalu untuk parameter gerak makan yaitu senilai 96,26%, dan  untuk  parameter  kedalaman  potong  yaitu  senilai  0,26%.  Parameter  yang  paling berkontribusi pada pengujian ini yaitu gerak makan, lalu  parameter yang berkontribusi kedua  yaitu  kecepatan  potong,  dan  parameter  yang  kurang  berkontribusi  yaitu kedalaman  potong.  Jika  dilihat  dari  nilai  F-Value,  nilai  F-Value  yang  terbesar  yaitu terdapat pada parameter gerak makan. Hal ini juga menunjukan bahwa parameter gerak makan merupakan parameter yang paling berpengaruh pada pengujian ini.
Dari pengujian ANOVA ini dapat dilihat juga koefisien determinasi. Koefisien determinasi  digunakan  untuk  menentukan  berapa  persen  pengaruh  parameter  secara simultan terhadap kekasaran permukaan.

## Tabel 8 Model Summary
Pada gambar diatas,dapat dilihat bahwa terdapat nilai R-sq. Dimana nilai dari R- sq  ini  merupakan  nilai  yang  digunakan  untuk  mengetahui  parameter    pemesinan terhadap  nilai  kekasaran  permukaan  suatu  benda  uji.  Semakin  besar  nilai  R-sq,  maka data  pada  pengujian  ini  dianggap  akurat.  Jika  dilihat  dari  hasil  diatas,  R-sq  memiliki nilai  sebesar  98,40%,  berarti  pengaruh  parameter  (kecepatan  potong,  gerak  makan, kedalaman  potong)  secara  simultan  memiliki  pengaruh  sebesar  98,40%  terhadap  hasil kekasaran permukaan.

## Kesimpulan
Berdasarkan  metode  Taguchi  didapatkan  parameter  yang  optimal  yaitu kecepatan  potong  230  (m/min),  gerak  makan  0.1  (mm/rev),  dan  kedalaman  potong 0,4mm  dengan  nilai  kekasaran  sebesar  0,957  µm.  Lalu  berdasarkan  ANOVA  dapat diketahui  bahwa  parameter  gerak  makan  yang  memberikan  kontribusi  paling  utama,
lalu  parameter  kecepatan  potong  yang  memberikan  kontribusi  kedua.  Paremter  gerak makan  dan  kecepatan  potong  mempunyai  korelasi  yang  sangat  signifikan  pada kekasaran  permukaan,  dengan menurunkan  gerak  makan  dan  kecepatan  potong, maka hasil  kekasaran  permukaan  rendah.  Parameter  yang  memberikan  kontribusi  dan pengaruh  paling  dominan  yaitu  pada  parameter  gerak  makan.  Semakin  rendah  nilai gerak  makan,  maka  pergeseran  mata  pahat  akan  semakin  lambat.  Dengan  pergeseran yang semakin lambat makan angka kekasaran yang didapat dari permukaan akan lebih rendah.  Maka,  dari  percobaan  ini  dapat  dilihat  bahwa  dengan  menurnukan  gerak makan, dan menurunkan kecepatan potong maka akan didapatkan hasil kekasaran yang rendah.

## BIBLIOGRAFI
Ashar, M. C., Hendra, E., & Hoten, H. V. (2014). Analisa kekasaran permukaan benda kerja  dengan  variasi  jenis  material  dan  pahat  potong (Doctoral  dissertation, Universitas Bengkulu).
M.  P.  Groover,  2010, Fundamentals  of  Modern  Manufacturing:  Materials,  Processes, and Systems , 4 th edition.
H. Tschätsch, 2009, Applied Machining Technology , 8 th edition.
Ansyah,  W.  (2021).  Aplikasi  Taguchi  Pada  Optimasi  Parameter  Pemesinan  terhadap Kekasaran  Permukaan  dan  Laju  Pembuangan  Material  AISI  1045  Pada  Proses Bubut CNC. RING Mechanical Engineering , 1 (1), 10-14.
Lubis, S. Y., Rosehan, R., & Rico, W. (2019, May). Pengaruh Cutting Speed terhadap Kekasaran Permukaan Bahan Allumininium Alloy 6061 Pada Proses Pembubutan. In Seminar Nasional Teknik (SEMNASTEK) UISU (Vol. 2, No. 1, pp. 27-30).
Kuntoğlu,  M.,  Aslan,  A.,  Pimenov,  D.  Y.,  Giasin,  K.,  Mikolajczyk,  T.,  &  Sharma,  S. (2020).  Modeling  of  cutting  parameters  and  tool  geometry  for  multi-criteria optimization of surface roughness and vibration via response surface methodology in turning of AISI 5140 steel. Materials , 13 (19), 4242.
Setyawan, A. H., & Iswanto, I. (2019). Pengaruh Putaran Spindel dan Cairan Pendingin terhadap  Kekasaran  Permukaan  Baja  AISI  4140  pada  Proses  Pembubutan. REM (Rekayasa Energi Manufaktur) Jurnal , 4 (1), 1-15.
Husni,  T.,  Asmadi,  A.,  Pusvyta,  Y.,  &  Hidayat,  T.  (2020).  Pengaruh  Jenis  Pahat  dan Kedalaman Pemakanan Pada Proses Pembubutan terhadap Kekasaran Permukaan Aisi 4340. Teknika: Jurnal Teknik , 6 (2), 119-133.
Lubis, S. Y. Investigasi Variasi Kecepatan Potong Optimal Pada Proses Pemesinan Baja AISI 4140. Poros , 16 (1).
R. Valentino, Rosehan, and S. Lubis, “Analisis Korelasi Parameter Pemotongan Proses Pembubutan Grey Cast Iron Menggunakan Metode Anova”, jsa, vol. 2, no. 2, pp. 316-330, Feb. 2021.
Fundamentals of Machining and Machine Tools Second Edition by Geoffrey Boothroyd and Winston A. Knight
Lubis, M., Siahaan, E., Darmawan, S., Adianto, A., & Ronald, R. (2019). Variation of Cutting  Parameters  in  the  Process  of  Turning  AISI  4340  Stell  on  Surface Roughness. SINERGI, 23(2), 139-144.
A.  Halim,  I.  S,  and  D.  S,  "Pengaruh  Putaran  Spindel  dan  Depth  of  Cut  Material AISI 4140 untuk Pembuatan Bushing pada Proses Bubut Konvensional," ROTASI, vol. 23, no. 4, pp. 8-17, Oct. 2021.

## Copyright holder:
Gilbert Amsal, Rosehan, Sobron Lubis (2021)
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: