## ANALISA PENGARUH KECEPATAN FEEDING TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN DRAW BAR MESIN MILLING ACIERA

## DENGAN PROSES CNC TURNING

## ISYA PRAKOSO
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta
E-mail: Isya.Prakoso@yahoo.co.id
Abstrak -- Dalam industri manufaktur terdapat banyak yang menggunakan proses pemesinan seperti: mesin milling , mesin turning, mesin frais , dan lain-lain. Di dalam mesin milling merk Aciera terdapat part yang sering rusak  yaitu Draw Bar yang berfungsi untuk memasang dan mengencangkan arbor pada kepala  mesin.  Pembuatan Draw  Bar pada  dasarnya  dilakukan  dengan  proses turning  CNC .  Untuk mendapatkan Draw  Bar sesuai  produk  yang  aslinya,  penulis  mencoba  melakukan  penelitian  untuk membuat Draw  Bar dimulai  dengan  pemilihan  material  yang  kekerasanya  sama  atau  mendekati kekerasan Draw Bar aslinya dan proses pemesinan dengan melakukan variasi perubahan feed rate (kecepatan  pemakanan)  menggunakan  mesin CNC  turning  type Tornado  100.  Dari  hasil  analisis pengaruh feed  rate terhadap  kekasaran  permukaan  pada  proses  pembubutan Draw  Bar meggunakan mesin CNC turning menunjukkan bahwa adanya pengaruh  yang signifikan antara perubahan feed rate dengan hasil kekasaran permukaan Draw Bar dari hasil pengujian (eksperimen). Nilai hasil uji kekasaran yang di dapat adalah 1.91 µm dengan putaran spindle = 2400 RPM dan feeding 240 mm/menit. Dari hasil 21  uji  coba  kekasaran  berarti  semakin  tinggi feed  rate maka  kekasaran  permukaan Draw  Bar yang dihasilkan akan semakin kasar. Hasil pengujian menggunakan surface roughness tester ,pada bagian Draw Bar menunjukkan hasil permukaan pada part original nya adalah 1.90 µm.
Kata kunci : Draw Bar , Mesin CNC Turning , Feed Rate dan Kekasaran Permukaan
Abstract --  In  manufacturing  industries,  there  are  various  machinery  processes  for  instance  milling machine, turning machine, frais machine and etc. Inside Aciera milling machine there is one part that often break called Draw Bar. Draw Bar is used to install and tightened arbor to machine heads. Draw Bar machine is built using the process of turning CNC. In order to obtain the replication, writers have done research on processing building Draw Bar from scratch by choosing materials that has identical hardness as the original Draw Bar. Later the research is continued to the machinery process of doing various feed rates using CNC different turning type of Tornado 100 machine. On the analysis result of the  feed  rate  influence  on  surface  roughness  draw  bar  turning  process  by  cnc  machine  shows  the significant  effect  between  feed  rate  changes  and  the  result  of  the  surface  roughness  from  the experiments. The result value of the roughness testing is 1.91 µm with spindle speed = 2400 Rpm and feeding  speed  =  240  mm/minute.From  the  result on  21 roughness  testing  means  that  more  high  the feed rate then roughness the surface.The test result by surface roughness tester on draw bar shows the surface roughness on its original part it’s 1.90 µm.
Keyword : Draw Bar, Mesin CNC Turning, Feed Rate dan Kekasaran Permukaan

## 1.  PENDAHULUAN
Dengan  kemajuan  teknologi  yang  berkembang tak  ubahnya  seiring  dengan  berkembangnya industri  manufaktur  selaku  pembuat  atau produsen.  Dalam  mengembangkan  teknologi yang berkualitas industri manufaktur melakukan pengembangan dalam proses produksinya. Secara  umum  mesin-mesin  yang  digunakan dalam industri manufaktur tidak banyak mengalami  perubahan  yang  sangat  signifikan dalam proses produksinya. Mesin milling adalah suatu  mesin  perkakas  yang  menghasilkan sebuah bidang datar dimana pisau berputar dan
benda bergerak melakukan langkah pemakanan.
Sedangkan  proses milling adalah  suatu  proses permesinan yang pada umumnya menghasilkan bentukan  bidang  datar  (bidang  datar  ini terbentuk  karena  pergerakan  dari  meja  mesin) dimana  proses  pengurangan  material  benda kerja  terjadi  karena  adanya  kontak  antara  alat potong  ( cutter )  yang  berputar  pada spindle dengan  benda  kerja  yang  tercekam  pada  meja mesin.  Mesin milling jika  dikolaborasikan dengan  suatu  alat  bantu  atau  alat  potong
pembentuk  khusus,  akan  dapat  menghasilkan beberapa  bentukan-bentukan  lain  yang  sesuai dengan  tuntutan  produksi,  misal:  Uliran,  Spiral, Roda  gigi,  Cam, Drum Scale ,  Poros  bintang, Poros cacing dan lain-lain.
Dalam  bagian  mesin  milling  terdapat komponen yang sering rusak yaitu pada bagian Draw  Bar . Draw  Bar merupakan  poros  untuk memasang  dan  mengencangkan arbor pada kepala mesin.
Untuk mendapatkan Draw bar tersebut dan membutuhkan waktu yang lama karena memesan  langsung  ke  pabriknya.  Oleh  karena itu  digunakan  adalah  mesin  bubut  untuk membuat Draw  Bar tersebut.  Mesin  bubut merupakan  salah  satu  mesin  yang  sangat diandalkan  oleh  industri  manufaktur  dalam membuat  berbagai  produknya.  Mesin  ini  dapat memenuhi  kebutuhan  produksi  untuk  berbagai produk  dengan  bentuk  yang  kompleks.  Seperti memproduksi  perkakas-perkakas  penting  yaitu komponen yang memiliki tuntutan kualitas yang tinggi  baik  secara  geometri  maupun  tingkat kekasaran permukaan hasil pemotongannya.
Pada  proses  pemotongan,  mesin  bubut mempunyai  tiga  gerakan  utama  yaitu  gerakan berputarnya benda kerja/ spindle ( main motion ), kecepatan  gerak  potong  ( feed  motion )  dan kedalaman  potong  ( adjusting  motion  /  depth  of cut ).

## 2.   METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini  dimaksudkan  untuk  mengetahui hubungan  antara feeding dengan  kekasaran permukaan pada proses pembubutan Draw Bar .
FLOW CHART
2.1  Penjelasan Diagram Alir Diagram alir adalah diagram yang menggambarkan  bagaimana  jalankan  program mulai dari awal hingga akhir. Setiap diagram alir harus  mempunyai  titik  awal  dan  titik  akhir. Diagram  alir  dibentuk  dengan  memanfaatkan simbol-simbol tertentu.

## 2.2  Bahan Dan Alat Penilitian
Dalam  hal  ini,  material  yang  digunakan  untuk membuat Draw  Bar sesuai  dengan  originalnya adalah  material  logam  atau  metal.  Untuk mengetahui  tingkat  kekerasan Draw  Bar tersebut  maka  perlu  dilakukan  uji hardness tester .
Gambar 2.1 Hasil Uji Hardness Tester Part Original (30.8 HRC)
Gambar 2.2 Hasil Test Material SS400 adalah 49.1 HRA
Gambar 2.3 Hasil Test Material SCM4 adalah 30.2 HRC
Mulai Data Awal Penelitian : 1.Pemilihan Materials sample objek penelitian.
2.Pengumpulan Data penelitian . 3.Pengambilan Data penelitian Kesimpula n Analisis Hasil Studi Pustaka Selesai Pengujian Parameter: 1.n = Tetap
2.Depth Of Cut = Tetap
Alat Penelitian yang digunakan sesuai kebutuhan  seperti Dial  Caliper , Hardness Tester , Profile  Projector , Surface  Roughness Tester.
1 Carbide Insert Navi
Gambar 2.4 Pahat Carbide Insert
2 Dial caliper
Dial  caliper  sering  juga  disebut  sigmat  atau jangka  sorong  adalah  sebuah  alat  ukur  yang dapat  dipakai  untuk  mengukur  diameter  luar, diameter  dalam,  ketebalan  dan  kedalaman celah.
Gambar 2.5 Dial Caliper
Uji  kekerasan (Hardness  tester )  adalah salah satu sifat mekanik ( Mechanical properties ) dari  suatu  material.  Kekerasan  suatu  material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan  (frictional  force)  dan  dinilai  dari ukuran  sifat  mekanis  material  yang  diperoleh dari deformasi plastis (deformasi yang diberikan dan setelah dilepaskan, tidak kembali ke bentuk semula  akibat  indentasi  oleh  suatu  menda sebagai alat uji.
Tabel 2.1 Uji Hardness Tester

## Beberapa Material
Material Hasil uji kekerasan (HRC) Rata- rata S45C 6.6 HRC 5.9 HRC 8.4 HRC 6.97 HRC SS400 49.1 HRA 48.1 HRA 50.9 HRA 49.37 HRA SCM4 30.2 HRC 29.4 HRC 29.1 HRC 29.57 HRC
3 Profile Projector
Profile  Projector adalah  perangkat  pengukuran optikal  yang  memperbesar  permukaan  objek kerja  dan  diproyeksikan  dalam  skala  linier/
sirkular. Profile  projector memperbesar  profil benda kerja ke dalam sebuah layar menggunakan  tipe  pencahayaan diascopic illumination. Dimension benda kerja dapat diukur langsung  dari  layar  atau  dibandingkan  dengan referensi standar perbesaran. Agar akurat, saat pengukuran  jangan  mengubah  sudut  pandang (perspektif) objek.
Gambar 2.6 Profile Projector
1.  Perhitungan Kekerasan Material
Berdasarkan rumus: Indentation depth = 100 – HRC = t units = 100 – 30.8 HRC= 69.2 units = 69.2 X 0.002 mm = 0.14 mm. Berdasarkan rumus: RHN = 100 – 500 t
= 100 – 500 X 0.14 mm
= 100 – 70 = 30 HRC 2. Perhitungan berdasarkan profile projector
Gambar 2.7 Hasil Profil Proyektor
Hasil profile projector = 0.540 mm / 2 = 0.27 mm.
90°                            30°
0.27 mm
0.27 =     X Sin 60      Sin 30 X 0.867 = 0.5 x 0.27 X 0.867 = 0.135 X = 0.16 mm.

## e.  Surface Roughness Tester
Surface  Roughness  Tester merupakan  alat pengukuran  kekasaran  permukaan.  Setiap permukaan  komponen  dari  suatu  benda mempunyai  beberapa  bentuk  yang  bervariasi menurut  struktumya  maupun  dari  hasil  proses produksinya.
Surface  Roughness  Tester didefinisikan sebagai ketidak halusan bentuk yang menyertai proses produksi yang disebabkan oleh pengerjaan  mesin.  Nilai  kekasaran  dinyatakan dalam Roughness Average (Ra).Ra merupakan parameter kekasaran  yang  paling  banyak dipakai  secara  intemasional.  Ra  didefinisikan sebagai rata-rata aritmatika dan penyimpangan mutlak  profil  kekasaran  dari  garis  tengah  rata- rata.
Gambar 2.8 Mesin Penguji kekerasan ( hardness tester )
2.3  Prosedur
2.3.1 Machining
Machining  adalah  proses  pembuatan  benda kerja dengan menghilangkan material yang tidak diinginkan dari benda kerja dalam bentuk chip.

## 2.3.2 Pengujian / Pengukuran
Pengujian  kekasaran  permukaan  pada  benda kerja  dilakukan  untuk  mengetahui    nilai kekasaran draw  bar apakah  ada  pengaruh antara  perubahan  nilai feed  rate dengan permukaan  benda  kerja  yang  dihasilkan  dari
proses  pemesinan.  Alat  untuk  mengukur  Ra adalah roughness tester.

## 2.4. Analisis Hasil
Dalam  melakukan  analisis  hasil  dari  data  yang telah  diolah,  penulis  menggunakan  metode Anova  Satu  Faktor  Untuk  membuktikan  hasil pengaruh Cutting  technology antara feeding dengan  nilai  kekasaran  permukaan  yang dihasilkan  pada  proses  pembubutan Draw  Bar mnggunakan mesin CNC turning.

## 2.5. Kesimpulan
Dari  uraian  metode  penelitian  diatas,  untuk mencapai  hasil  yang  optimal  maka  alur penelitian  tersebut  harus  dapat  berjalan  sesuai dengan urutannya.

## 3. ANALISA
Untuk mengetahui material yang sesuai dengan part original maka dilakukan pengujian sebagai berikut:
3.1 Menentukan Parameter Setting
Sebelum melakukan pengujian tingkat
kekasaran  permukaan  berdasarkan  putaran spindle ( spindle  speed )  kedalaman  potong ( depth of cut ) dan kecepatan gerak potong ( feed rate )  pada  proses  bubut,  perlu  dilakukan perhitungan parameter
setting
untuk mendapatkan  parameter  yang  sesuai.  Berikut perhitungan  untuk  putaran spindle (material specimen SCM 4 memiliki cutting speeds 140 - 320  m/min  dengan  menggunakan  alat  potong carbide jenis insert tip):

## 3.1.1 Kedalaman Potong
(Depth of Cut)
Nilai  dari  kedalaman  pemotongan  finishing ditetapkan 0.2 mm.
3.1.2 Menentukan Putaran Spindle (RPM)
Berdasarkan tabel cutting speed dapat diperoleh besar  putaran spindle ( spindle  speed )  dengan persamaan (2.1) dalam satuan rpm:
n = 2342 rpm,
dibulatkan menjadi n = 2400 rpm.
3.1.3 Menentukan Kecepatan Potong (Feeding)
Nilai fr = (0.05 – 0.24) dalam satuan mm / menit. Maka di tetapkan nilai fr  =  0.1 mm.
Feeding = 0.1 x 2400 (rpm)
= 240 mm/ menit.
Berdasarkan  perhitungan  diatas  kecepatan feeding yang  didapat  adalah  240  mm/menit, maka penulis mengambil variable feeding yaitu: 3  (tiga)  ke  atas  dan  3(tiga)  ke  bawah.  Dengan putaran spindle tetap  yaitu  2400  rpm  dan Kedalaman  pemotongan  tetap  yaitu  0.2  mm. Berdasarkan  pada  persamaan  (2.3)  dalam satuan mm / menit.
= 212 240 /

## = 0.88 mm / menit
3.1.4 Menentukan Waktu Pemotongan
Pada  proses finishing ,maka  untuk  masing- masing  nilai  f  (feeding)  diatas  dilakukan percobaan  sebanyak  3  benda  kerja,  jadi  total benda  kerja  keseluruhan  adalah  sebanyak  21 pcs, dengan rincian sebagai berikut : f 1 = 150 mm/putaran  3 benda kerja f 2 = 180 mm/putaran  3 benda kerja f 3 = 210 mm/putaran  3 benda kerja f 4 = 240 mm/putaran  3 benda kerja f 5 = 270 mm/putaran  3 benda kerja f 6 = 300 mm/putaran  3 benda kerja f 7 = 330 mm/putaran  3 benda kerja
Tabel 3.1 Level Variasi Nilai Feeding

## 3.2 MenentukanKekasaran Rata-Rata
Berdasarkan pada persamaan (2.4)
1.  Ra untuk f = 150 mm/menit
Ra         = 1.90/3 = 0.64 μm
2.  Ra untuk f = 180 mm/menit
Ra         = 3.66/3
= 1.22 μm
3.  Ra untuk f  = 210 mm/menit
Ra           = 4.73/3 = 1.58 μm
4.  Ra untuk f  = 240 mm/menit
Ra          = 5.72/3 = 1.91 μm
5.  Ra untuk f  = 270 mm/menit
Ra           = 7.29/3 = 2.43 µm.
6.   Ra untuk f  = 300 mm/menit
Ra           = 9.10/3 = 3.03 µm.
7.   Ra untuk f  = 330 mm/menit
Ra          = 12.58/3 = 4.19 μm.
Tabel 3.2 Uji Coba Variasi Kecepatan Feeding
Uji tabel kontingensi dilakukan dengan langkah- langkah sebagai berikut :
1.  Hipotesis
Ho  :  Persentasi  nilai  kekasaran  adalah sama dengan part original .
H1  :  Persentasi  nilai  kekasaran  adalah tidak sama dengan part original.
2.  X= 0,05.
Berdasarkan table.
3.  Dalam  uji  ini  yang  digunakan  adalah distribusi  probabilitas  chi-kuadrat,x². Tabel  kontingensi  di  atas  memiliki  3 baris (r=3) dan 21 kolom.
4.  (c=21),maka  df  =  v  =  (r-1)  (c-1)  =(3- 1)(21-1) = 40.
5.  Batas-batas  daerah  penolakan/  batas kritis uji. Dari table X² untuk x= 0,05; dv = 40; diperoleh X² = 55,758.
Feeding Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Level 6 Level 7
(f) (f₁) (f₂) (f₃) (f₄) (f₅) (f₆) (f₇) Satuan (mm / mnt) 150 180 210 240 270 300 330
6.  Aturan  keputusan  Tolak  Ho  dan  terima H1  jika  RUX²  >  55,758.  Jika  tidak demikian terima Ho.
7.  Rasio Uji :
Perhitungan  dilakukan  dengan  tabulasi berikut:
Tabel 3.3 Rasio Uji
Sumber:  (Prinsip-Prinsip  Statistik  Untuk  teknik Dan Sains, Harinaldi,2002,hal.201)
RUx² = X² test = Σ (O-E)²  = 39.61 Pengambilan keputusan:
Karena  RUx ₂ <  55,758  maka  Ho  diterima. Kesimpulannya adalah
Persentasi nilai kekasaran adalah sama dengan part original. Kekasaran (Ra/µm) Dengan hasil uji beberapa kecepatan pemakanan  berdasarkan  perhitungan,  maka kecepatan pemakanan yang sesuai adalah 240 mm/menit.

## 4.  KESIMPULAN
1.  Dapat menentukan material untuk membuat Draw Bar yaitu SCM 4.
2.  Mendapatkan  produk  yang  mendekati  atau sama  dengan  produk  kualitas  aslinya  yaitu dengan  hasil  kekasaran  pada part  original adalah 1.84 µm.
Setelah melakukan analisis hasil penelitian, yang  mendekati  kekasaran  dari part  original adalah 1.90 µm dengan Parameter Pemotongan sebagai berikut:
 Putaran spindle (n) = 2400 rpm
 Kedalaman pemotongan ( doc ) = 0.2 mm
 Kecepatan  pengumpanan  (F)  =  240 mm/menit
Dari penelitian didapatkan juga bahwa untuk mendapatkan hasil kekasaran yang lebih halus, maka kecepatan feed rate nya semakin rendah. Sebaliknya  apabila  kecepatan feed  rate nya semakin tinggi, maka hasilnya semakin kasar.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Donald  R.  Askeland.  The  Science  And Engineering  Of  Materials,Sixth  Edition. University Of California.
2.  Harinaldi.  Prinsip  –  Prinsip  Statistik  Untuk Teknik Dan Sains.
2002. Ciracas. Jakarta.
1.  James F. Shackelford. Materials Science For Engineers, Sixth Edition. 2000. University Of Missouri.
2.  James Madison. CNC Machining Handsbook. Industrial Press Inc.
5. Steven R. Schmid, Manufacturing Engineering And Technology, Prentice Hall International.
Gambar 3.1 Grafik Perbandingan Feeding Terhadap Kekasaran (Ra)
Benda O E O - E (O-E)² (O-E)² / E² 1 1,84 1,84 0 0 -1,84 2 1,83 2,59 -0,76 0,58 -2,01 3 1,74 3,02 -1,28 1,64 -1,38 4 2,51 4,2 -1,69 2,86 -1,34 5 2,68 1,63 1,05 1,1 -0,53 6 2,41 1,11 1,3 1,69 0,58 7 3,15 0,7 2,45 6 5,3 8 2,9 1,98 0,92 0,85 -1,13 9 2,85 0,68 2,17 4,71 4,03 10 4,17 4,29 -0,12 0,01 -4,28 11 4,04 3,1 7,14 50,98 47,88 12 4,14 1,69 2,45 6 4,31 13 1,6 1,61 -0,01 0 -1,61 14 1,77 3,18 -1,41 1,99 -1,19 15 1,42 1,01 0,41 0 -1,01 16 1,03 4,35 -3,32 11,02 6,67 17 1,23 0,57 0,66 0 -0,57 18 1,01 2,45 -1,39 17,25 14,8 19 0,67 2,03 -1,33 1,77 -0,26 20 0,7 2,41 -1,71 2,92 0,51 21 0,68 1,51 -0,83 0 -1,51 Jumlah              134.98 134,98 134,98 39,61