## MEKANIKA : JURNAL TEKNIK MESIN
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 10 No. 1 (2024) ISSN: 2460-3384 (p); 2686-3693 (e)

## ANALISIS PENGARUH PUTARAN SPINDLE PROSES PEMBUBUTAN METODE DRY CUTTING DAN WET CUTTING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN BAJA ST 60 PADA PAHAT KARBIDA
Moh. Nor Ali Aziz 1 , Fatkhurrohman 1 , Edi Santoso 1 , Muhammad Celvin Dewantara 1 , Muhammad Zidane Pratama 1 ,
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jalan Semolowaru No. 45 Surabaya 60118, Tel. 031-5931800, Indonesia email: aliaziz@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
Kekasaran permukaan adalah salah satu karakteristik penting dalam metode pemesinan karena berpengaruh pada kinerja komponen mesin. Parameter pemesinan seperti sudut potong dan kecepatan pemakanan benda kerja ( feeding ) memiliki dampak signifikan terhadap kualitas kekasaran  permukaan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  putaran  spindle dalam proses pembubutan dengan metode dry cutting dan wet cutting (cairan emulsi dan cairan Synthetic) terhadap kekasaran permukaan Baja ST 60 menggunakan pahat karbida. Penelitian ini  dilakukan  dengan  variasi  kecepatan  spindle  500,  760,  dan  1200  Rpm  serta  variasi  jenis pendinginan, dengan kedalaman pemotongan tetap 1,5 mm dan dilakukan 3 kali pemakanan. Total 27 spesimen Baja ST 60 digunakan dalam eksperimen ini. Berdasarkan hasil pengujian, nilai  kekasaran  permukaan  terendah  (Ra)  diperoleh  pada  putaran  spindle  1200  Rpm  dengan metode wet cutting dan jenis pendingin cairan synthetic, dengan nilai kekasaran rata-rata 1,744 µm.  Sedangkan  kekasaran  permukaan  tertinggi  (Ra)  diperoleh  putaran  spindle  500  Rpm dengan metode Dry Cutting, dengan nilai kekasaran 5,767 µm. Hasil ini menunjukkan bahwa peningkatan putaran spindle berpotensi menghasilkan permukaan benda kerja yang lebih halus.
Kata  kunci: Putaran  Spindle,  Kekasaran  Permukaan,  Dry  Cutting,  Wet  Cutting,  Medium Carbon Steel ST 60.

## PENDAHULUAN
Industri  pembuatan  tidak  bisa  keluar  dari  proses  mesin,  terutama  pembubutan. Pembubutan adalah proses memotong dengan menggunakan mesin untuk membentuk formasi silindris. Proses ini Selain itu, dapat digunakan untuk mengebor, membuat ulir, dan meratakan benda  putar.  Proses  ini  dilakukan  dengan  potongan  komponen  yang  berputar  pada  spindle menggunakan pahat, alat potong yang sangat keras tertentu di tempat kerja yang dipotong [1]. Kekasaran permukaan, satu karakteristik penting dari permukaan suatu benda selama proses pembubutan, menentukan seberapa baik komponen bagian mesin yang berfungsi dengan baik. Ini  menjadi  hambatan  bagi  sektor  bisnis.,  terutama  di  proses  pembuatan  karena  harus  dapat dihasilkan produk dengan kasarnya permukaan yang baik [2]. Permukaannya, menurut batas yang  memisahkan  benda  padat  dengan  sekitarnya,  menurut  istilah  keteknikan.  Kekasaran permukaan, yang diukur dari suatu titik acuan, didefinisikan sebagai ukuran kasar atau tinggi rendahnya permukaan suatu material [3].
Korosi terkait erat dengan kekasaran permukaan logam. Semakin kasar permukaannya, semakin mudah terjadi korosi. Dalam menentukan kualitas suatu produk logam, nilai kekasaran permukaannya diperlukan. Nilai ini seharusnya mengacu pada hubungan kekasaran permukaan dengan sifat mekanik, optik, dan elektrik produk tersebut [3]. Kekasaran permukaan dan bentuk dari benda kerja yang dibuat oleh mesin bubut, karena kekasaran permukaan dan bentuk dari benda  kerja  yang  mengalami  gesek,  aus,  sistem  dan  lain-lain.  Metode  Pemesinan  akan mengevaluasi kasarnya permukaan benda kerja, yang dapat digunakan untuk menilai produk pemesinan [4]. Pahat memainkan peran penting dalam pembubutan selama proses permesinan. Hasil  dan  umur  pahat  ditentukan  oleh  bahan  pahat  yang  dipilih  dengan  benar.  Kemampuan potong pahat bubut adalah salah satu komponen penting yang mempengaruhi kualitasnya [5]. Pada  proses  Dalam  proses  penyayatan  dan feeding ,  angka  kekasaran  diinginkan  untuk mencapai tingkat kehalusan yang tinggi. Salah satu cara untuk mencapai angka kekasaran yang rendah adalah dengan memilih bahan penurun suhu yang tepat menyebabkan pahat bergeser dengan benda kerja selama prosedur pembuatan dengan mesin bubut umum [6]. Dari situasi ini,  penelitian  yang  akan  dilakukan  tepatnya  tentang  dampak  Putaran  Spindle  Proses Pembubutan Metode Dry Cutting dan Wet Cutting Terhadap Kekasaran Permukaan Baja ST 60  Pada  Pahat  Karbida,  dengan  tujuan  memperoleh  variasi  putaran  spindle  dan  metode pembubutan yang tepat sehingga mendapatkan kekasaran permukaan yang halus

## PROSEDUR EKSPERIMEN
Proses penyayatan terjadi ketika benda kerja berputar dan pahat disentuhkan padanya. Telah diketahui parameter pemotongan benda kerja yang dihitung sebelum dilakukan proses pembubutan berdasarkan pahat dan material yang dipakai. Didapat variasi putaran spindle yaitu 500  Rpm,  760  Rpm,  dan  1200  Rpm  dengan  tingkat  kedalaman  pemakanan  sebesar  1,5  mm dilakukan sebanyak 3 kali pemakanan. Dan dilakukan menggunakan 2 metode yaitu metode dry cutting dan wet cutting (cairan emulsi dan cairan synthetic) dengan variasi cairan pendingin yang didapat dari materi cairan pendingin yang terdapat pada buku referensi yang ditulis oleh Taufiq  Rochim,  Teori  &  Teknologi  Proses  Pemesinan  [7].  Mesin  yang  digunakan  dalam penelitian ini mesin bubut Shanghai Jiang Ning Machine Tool Works Tipe H G32-G,  bahan uji  adalah  ST  60  dengan  diameter  50  mm  dan  kekerasan  89,5  HB.  Serta  spesifikasi  pahat sebagai berikut:
Material : Karbida Tungsten Cutting edge length  : 7mm Clearance angle : 7˚ Thickness : 2,38mm Lapisan : Tin-Mt-TiCN-Al203-TiN Hardness : 2400 (KHN) Pengaplikasian : Iron Cast, Stainless steel, Steel
Perhitungan Parameter Pembubutan:
• Perhitungan Putaran Spindel 500 Rpm
a. Feed rate F  = f x n (mm/menit)
F  = 0,2 mm/r x 500 rpm
F  = 100 mm/ min
b. Kecepatan Potong Vc = 100 m/min
c. Putaran Spindle (Revolution per-minute)
n = 1000. Cs 3,14. 𝑑 𝑅𝑝𝑚
n = 1000. 100 3,14.50 𝑅𝑝𝑚
n = 636,9 Rpm (pada mesin dimasukkan 500 Rpm)
d. Depth of cut
1,5 mm x 3 = 4,5 mm
• Perhitungan Putaran Spindel 760 Rpm
a. Feed rate
F  = 152 mm/ min
b. Kecepatan Potong Vc = 130 m/min
c. Putaran Spindle (Revolution per-minute)
n = 828,02 Rpm (pada mesin dimasukkan 760 Rpm)
d. Depth of cut
1,5 mm x 3 = 4,5 mm
• Perhitungan Putaran Spindel 1.200 Rpm
a. Feed rate
F  = 240 mm/ min
b. Kecepatan Potong
Vc = 160 m/min
c. Putaran Spindle (Revolution per-minute)
n = 1019 Rpm (pada mesin dimasukkan 1.200 Rpm)
d. Depth of cut
1,5 mm x 3 = 4,5 mm
Setelah  mendapat  parameter  yang  dibutuhkan  untuk  proses  pembubutan  kemudian dilakukan  pembubutan  muka  benda  kerja  ( facing )  dan  kemudian  dilakukan  pengujian permukaan alat dan pengujian aus pahat karbida yang dipakai dalam proses pembubutan.
Gambar 1. Profil Permukaan [7]
.
Hasil proses produksi yang tidak sempurna akibat ketidakakuratan mesin dapat disebut sebagai kekasaran [8]. Alat uji kekasaran yang digunakan pada penelitian ini adalah Mitutoyo Surfest  SJ-310  178-  571-01E Roughness  Tester .  Uji  kekasaran  permukaan  dilakukan  untuk mengukur seberapa halus atau kasar permukaan benda kerja setelah proses pembubutan muka (facing). Pada surface rough tester ada alat peraba dikenal sebagai stylus. Stylus merupakan alat untuk mengukur kekasaran permukaan rata atau berbentuk radius menggunakan system elektronik,  stylus  berbentuk  diamond  dan  memiliki  motor  pendorong  yang  memungkinkan bergerak maju dan menjauh dari permukaan benda uji. Selain itu, hasilnya dapat dilihat secara langsung  pada  layer  operasi  sehingga  nilai  kekasaran  permukaan  dapat  diketahui  secara langsung maupun cetak menggunakan kertas karbon [9].

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari pengujian kasarnya Laboratorium Pengujian Material Politeknik Perkapalan Negeri Surabaya menggunakan Surfest Roughness Tester didapatkan data (Ra) sebagai berikut
Tabel 1. Hasil kekasaran Dry Cutting
No Putaran Spindle (Rpm) Sample a (mm) Ra (µm) Tingkat Kekasaran 1 500 Sample 1 4,5mm 3,060 N7 Sample 2 4,5mm 8,714 N9 Sample 3 4,5mm 5,529 N8 2 760 Sample 4 4,5mm 2,914 N7 Sample 5 4,5mm 6,319 N9 Sample 6 4,5mm 4,152 N8 3 1200 Sample 7 4,5mm 2,502 N7 Sample 8 4,5mm 1,928 N7 Sample 9 4,5mm 1,842 N7
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa peningkatan putaran spindle dari 500 Rpm ke 1200 Rpm pada pembubutan Baja ST 60 menghasilkan permukaan yang lebih halus. Pada 500 Rpm, kekasaran permukaan (Ra) berkisar dari 3,060 µm hingga 8,714 µm (kategori N7 hingga N9). Pada 760 Rpm, Ra menurun menjadi 2,914 µm hingga 6,319 µm (N7 hingga N9). Putaran 1200 Rpm memberikan kekasaran terendah dengan Ra antara 1,842 µm hingga 2,502 µm (N7). Putaran spindle yang lebih tinggi cenderung memberikan hasil permukaan yang lebih  halus, dengan putaran 1200 Rpm memberikan kekasaran terbaik pada nilai rata-rata 1,744 µm.
Tabel 2. Hasil kekasaran Wet Cutting (Cairan Emulsi)
No Putaran Spindle (Rpm) Sample a (mm) Ra (µm) Tingkat Kekasaran 1 500 Sample 10 4,5mm 2,107 N7 Sample 11 4,5mm 4,239 N8 Sample 12 4,5mm 4,445 N8 2 760 Sample 13 4,5mm 3,827 N8 Sample 14 4,5mm 2,686 N7 Sample 15 4,5mm 2,811 N7 3 1200 Sample 16 4,5mm 1,854 N7 Sample 17 4,5mm 6,716 N9 Sample 18 4,5mm 2,436 N7
Hasil eksperimen wet cutting dengan cairan emulsi menunjukkan bahwa peningkatan putaran spindle dari 500 Rpm ke 1200 Rpm menghasilkan permukaan yang lebih halus pada Baja ST 60. Pada 500 Rpm, kekasaran permukaan (Ra) berkisar antara 2,107 µm hingga 4,445 µm (kategori N7 hingga N8). Pada 760 Rpm, Ra menurun menjadi 2,686 µm hingga 3,827 µm (N7  hingga  N8).  Pada  1200  Rpm,  hasil  Ra  bervariasi  dari  1,854  µm  hingga  6,716  µm  (N7 hingga N9), dengan nilai terendah di 1,854 µm. Putaran spindle yang lebih tinggi cenderung menghasilkan permukaan yang lebih halus, meskipun ada variabilitas yang lebih besar pada 1200 Rpm
Tabel 3. Hasil kekasaran Wet Cutting (Cairan Synthetic)
No Putaran Spindle (Rpm) Sample a (mm) Ra (µm) Tingkat Kekasaran 1 500 Sample 19 4,5mm 6,247 N8 Sample 20 4,5mm 4,287 N8 Sample 21 4,5mm 3,807 N8 2 760 Sample 22 4,5mm 3,427 N8 Sample 23 4,5mm 2,406 N7 Sample 24 4,5mm 3,973 N8 3 1200 Sample 25 4,5mm 1,157 N6 Sample 26 4,5mm 2,323 N7 Sample 27 4,5mm 1,753 N7
Hasil eksperimen wet cutting dengan cairan synthetic menunjukkan bahwa peningkatan putaran  spindle  dari  500  Rpm  ke  1200  Rpm  secara  signifikan  mengurangi  kekasaran permukaan pada Baja ST 60. Pada 500 Rpm, kekasaran permukaan (Ra) berkisar antara 3,807 µm hingga 6,247 µm (kategori N8). Pada 760 Rpm, Ra menurun menjadi 2,406 µm hingga 3,973 µm (N7 hingga N8). Pada 1200 Rpm, Ra lebih rendah lagi, berkisar antara 1,157 µm hingga 2,323 µm (N6 hingga N7), dengan nilai terendah 1,157 µm.  Cairan synthetic dengan putaran  spindle  yang  lebih  tinggi  memberikan  hasil  permukaan  yang  lebih  halus,  dengan putaran 1200 Rpm menghasilkan kekasaran permukaan terbaik.
Gambar 2. Grafik Perbandingan Kekasaran Permukaan Metode Dry Cutting dan Wet Cutting (Emulsi dan Stnthetic)

## Grafik Perbandingan Kekasaran Permukaan Menggunakan Metode Dry Cutting dan Wet Cutting (Emulsi dan Stnthetic)
8 5,767 6 4,78 4 4,461 3,268 2 3,597 2,928 3,668 2,09
1,744 0 500 Rpm 760 Rpm 1200 Rpm Dry Cutting Cairan Emulsi Cairan Synthetic
Grafik  perbandingan  kekasaran  permukaan  ini  mengindikasikan  bahwa  metode dry cutting cenderung menghasilkan permukaan dengan kekasaran tertinggi dibandingkan metode wet cutting dengan cairan emulsi dan sintetik pada  semua kecepatan spindel. Seiring dengan peningkatan  kecepatan  spindel  dari  500  rpm  ke  1200  rpm,  kekasaran  permukaan  cenderung menurun untuk ketiga metode, namun penurunan ini lebih signifikan pada penggunaan cairan sintetik. Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan cairan sintetik pada kecepatan spindel yang lebih tinggi dapat mengurangi kekasaran permukaan secara lebih efektif dibandingkan cairan emulsi  dan dry  cutting .  Dengan  demikian,  untuk  aplikasi  yang  membutuhkan  permukaan dengan  tingkat  kekasaran  yang  rendah,  metode wet  cutting dengan  cairan  sintetik  pada kecepatan spindel yang lebih tinggi adalah pilihan yang lebih baik.
Peningkatan kekasaran permukaan pada metode wet cutting dengan cairan emulsi pada kecepatan spindel 1200 rpm, yang terlihat lebih tinggi dibandingkan dengan kekasaran pada 760 rpm, menunjukkan adanya kemungkinan terjadi keausan pahat nose radius pada spesimen 17  yang  menyebabkan  buruknya  nilai  kekasaran  permukaan.  Pada  kecepatan  spindel  tinggi, pahat mengalami gaya gesek yang lebih besar dan temperatur yang lebih tinggi selama proses pemotongan.  Keausan  pahat nose  radius menyebabkan  ketidakstabilan  selama  proses pemotongan, menghasilkan getaran yang lebih tinggi dan penurunan kemampuan pemotongan yang halus. Hal ini mengakibatkan permukaan benda kerja menjadi lebih kasar.
Gambar 3. Nose Radius Spesimen 17
Gambar 3 menunjukkan adanya keausan yang signifikan pada nose radius pahat, yang mengkonfirmasi  bahwa  pahat  telah  mengalami  keausan  berat  pada  kondisi  pemotongan  ini. Selain  itu,  perubahan  atau  ketidaksesuaian rake  angle juga  dapat  berkontribusi  pada peningkatan kekasaran permukaan. Jika rake angle tidak sesuai standar yang diinginkan, hal ini  dapat  menyebabkan  sudut  pemotongan  menjadi  tidak  optimal,  meningkatkan  gaya pemotongan,  dan  memperburuk  keausan  pahat.  Ketidaksesuaian rake  angle menyebabkan deformasi termal dan mekanis pada pahat yang menghasilkan permukaan potong yang tidak halus. Dengan kata lain, rake angle yang tidak sesuai standar mengurangi efisiensi pemotongan dan meningkatkan getaran serta kekasaran permukaan.

## KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan
Berdasarkan data yang dikumpulkan, pembuatan spesimen, serta pengujian dan diskusi yang telah dibahas pada Bab sebelumnya, penelitian ini dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Pengaruh kecepatan spindle dengan menggunakan metode dry cutting terhadap kekasaran permukaan  Baja  ST  60  dan  umur  pahat  karbida  menunjukkan  bahwa  nilai  kekasaran
permukaan  (Ra)  terendah  didapat  pada  kecepatan  putaran  spindle  1200  rpm  dengan  nilai kekasaran rata-rata 2,09 µm dan nilai kekasaran tertinggi diperoleh pada kecepatan spindle 500 rpm dengan nilai kekasaran rata-rata 5,767 µm. Hal ini menunjukkan bahwa semakin cepat putaran spindle, permukaan benda kerja akan semakin halus.
2. Pengaruh kecepatan spindle dengan menggunakan jenis pendinginan cairan emulsi terhadap kekasaran  permukaan  Baja  ST  60  dan  umur  pahat  karbida  menunjukkan  bahwa  nilai kekasaran  permukaan  (Ra)  terendah  didapat  pada  kecepatan  putaran  spindle  760  rpm dengan  nilai  kekasaran  rata-rata  2,928  µm  dan  nilai  kekasaran  tertinggi  diperoleh  pada kecepatan spindle 1200 rpm dengan nilai kekasaran rata-rata 3,668 µm. Pada pembubutan menggunakan  cairan  emulsi,  semakin  cepat  rotasi  spindle  tidak  selalu  menghasilkan kekasaran  permukaan  yang  baik.  Hal  ini  disebabkan  oleh  beberapa  faktor,  termasuk terjadinya keausan pahat pada nose radius pada spesimen 17 dan tekanan pemotongan yang tidak tepat yang menyebabkan keausan lebih cepat.
3. Pengaruh kecepatan spindle dengan menggunakan jenis pendingin cairan sintetik terhadap kekasaran  permukaan  Baja  ST  60  dan  umur  pahat  karbida  menunjukkan  bahwa  nilai kekasaran  permukaan  (Ra)  terendah  didapat  pada  kecepatan  putaran  spindle  1200  rpm dengan  nilai  kekasaran  rata-rata  1,744  µm  dan  nilai  kekasaran  tertinggi  diperoleh  pada kecepatan spindle 500 rpm dengan nilai kekasaran rata-rata 4,78 µm. Hal ini menunjukkan bahwa  semakin  cepat  rotasi  spindle,  permukaan  benda  kerja  akan  semakin  halus  dengan penggunaan cairan sintetik.

## Saran
Untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal  dalam  pemotongan  Baja  ST  60,  disarankan untuk menggunakan kecepatan spindle yang lebih tinggi, terutama saat menggunakan metode dry cutting atau pendingin cairan sintetik, karena dapat menghasilkan permukaan yang lebih halus.  Selain  itu,  perlu  dilakukan  pemantauan  yang  lebih  cermat  terhadap  kondisi  pahat, terutama pada nose radius , untuk menghindari keausan yang dapat menyebabkan peningkatan kekasaran permukaan. Penggunaan pelumas dan pendingin yang lebih efektif, serta pengaturan tekanan pemotongan yang tepat, juga dapat membantu meningkatkan umur pahat dan kualitas permukaan hasil pemotongan.
Terkait umur pahat, disarankan melakukan pengujian lebih lanjut untuk menentukan hubungan antara  kecepatan  spindle  dan  umur  pahat  secara  rinci.  Penggunaan  metode  pelumasan  dan pendinginan yang optimal dapat memperpanjang umur pahat, mengurangi biaya penggantian pahat,  dan  meningkatkan  efisiensi  proses  manufaktur.  Implementasi  sistem  pemantauan kondisi pahat yang real-time dapat membantu dalam mengidentifikasi keausan pahat lebih awal dan  memungkinkan  penggantian  pahat  yang  tepat  waktu  sebelum  terjadi  kerusakan  yang signifikan.

## REFERENSI
[1]    Husein,  S.  (2015).  Pengaruh  Sudut Potong  Terhadap  Getaran  Pahat  Dan Kekasaran Permukaan Pada Proses Bubut Mild Steel ST 42. Universitas  Jember.
[2]  Ramadhan,  R.  Panji  (2018).  Analisa  Pengaruh  Variasi  Sudut  Tatal  Dan Kecepatan Pemakanan  Terhadap  Kekasaran  Permukaan  Benda  Material  ST-42.  Universitas Nusantara PGRI Kediri.
[3]    Prasetya,  R.Bagas.  Waluyo,  J  Sidharta,  B.  Wahyu.  (2022).  Analisa  Kekasaran  Hasil Pembubutan  Dengan  Beberapa  Merk  Pahat  Pada  Baja  Aisi  4140.  Institut  Sains  dan Teknologi AKPRIND Yogyakarta.
[4] Parta.(2019). Analisa Kekasaran Hasil Proses Kerja Mesin Simulator Cnc Router Untuk Material Alumunium. Universitas Muhammadiyah Tangerang.
[5] Qamaruddin, R.Hengki Rahmanto.(2015). Analisis Kekerasan dan Keausan Pahat Bubut
HSS. Universitas Islam “45” (UNISMA) Bekasi.
[6] Adam, O., Rizianiza, I., Haryono, H. (2022). (Pengaruh Variasi Jenis Media Pendingin Terhadap Permukaan Benda Kerja ST41 Dengan Menggunakan Uji Kekasaran (Surface Roughness Tester ). Jurnal Teknik Mesin Indonesia , 17 (01), 106-112.
[7] Rochim, T. (1993). Teori dan Teknologi Proses Pemesinan. Bandung: Higher Education Development Support Project.
[8]  Yusuf,  M.  Carles,  H.  (2019).Analisa  Kekasaran  Permukaan  Terhadap  Kekerasan Material Pada Proses Milling Dengan Variasi Kecepatan Feeding. Universitas Mercu Buana
[9] Adam, Oddy (2021).Pengaruh Variasi Jenis Media  Pendingin  Terhadap  Surface Benda  Kerja  ST41 Dengan  Menggunakan  Uji  Kekasaran (Surface  Roughness  Tester). Institut Teknologi Kalimantan