## PENGARUH SUDUT TWIST DRILL TERDAHAP KEKASARAN DAN KEBULATAN PADA PROSES PEMESINAN DRILLING
Arya Rudi Nasution 1* , Fauzi S Wahyudi 1 , Chandra A. Siregar 1 , Affandi 1 , Zahrul Fuadi 2 1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Sumatera Utara,
Jln. Kapten Mukhtar Basri No. 3 Medan, Sumatera Utara, 20238
2 Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas, Teknik Universitas Syiah Kuala,
Jln. Tgk. Syech Abdul Rauf No.7, Darussalam, Kota Banda Aceh, Aceh, 23111
*E-mail: arya.rudi@umsu.ac.id Diterima: 12-10-2022 Direvisi: 08-12-2022 Disetujui: 01-06-2023

## ABSTRAK
Pendingin dan sudut mata bor merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi kualitas benda kerja. Pemilihan coolant dan sudut mata bor berguna untuk menurunkan kekasaran lubang dan meningkatkan presisi lubang hasil pengeboran. Selain itu, cairan pendingin harus mudah terdegradasi di lingkungan agar lingkungan tidak tercemar. Contoh  minyak  kelapa  adalah  minyak  yang  dapat  terdegradasi  di  lingkungan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk mengetahui  pengaruh  minyak  kelapa  dan  sudut  mata  bor  terhadap  kekasaran  lubang  dan  presisi  lubang  yang diperoleh selama proses drilling . Dalam pengujian eksperimental, mesin drilling konvensional digunakan untuk pengujian pengeboran. pengujian dilakukan di bawah berbagai parameter pemesinan, yaitu kecepatan putar spindel 1100 rpm, sudut mata bor 130° dan 135°. Berdasarkan parameter tersebut, untuk kecepatan putar spindel 1100 rpm dan sudut mata bor 135° lebih kasar dibandingkan lubang hasil pengeboran untuk kecepatan putar spindel 1100 rpm dan sudut mata bor 130° . Selain itu, kebulatan lubang hasil pengeboran untuk kecepatan putar spindel 1100 rpm dan sudut mata bor 130° lebih presisi dibandingkan dengan kecepatan putar spindel 1100 rpm dan sudut mata bor 135°.
Kata kunci: twist drill; kekasaran; kebulatan; minyak kelapa

## ABSTRACT
Coolant and twist drill angle is one of the factors that affect the quality of the workpiece. Coolant selection and twist drill angle are useful for reducing hole roughness and increasing drill hole precision. In addition, the coolant must be easily degraded in the environment so that the environment is not polluted. An example of coconut oil is oil that can be degraded in the environment. This study aims to determine the effect of coconut oil and drill bit angle on the hole and hole precision obtained during the drilling process. In experimental testing, conventional drilling machines are used for test testing. the tests were carried out under various machining parameters, namely spindle  rotation  speed  of  1100  rpm,  drill  bit  angles of  130°  and  135°. Based  on  these  parameters, the  spindle rotation  speed  of  1100  rpm  and  the  drill  bit  angle  of  135°  is  rougher  than  the  drilling  results  for  the  spindle rotation speed of 1100 rpm and the drill bit angle of 130°. In addition, the roundness of the drilled holes for a spindle rotational speed of 1100 rpm and a drill bit angle of 130° is more precise than the spindle rotation speed of 1100 rpm and a drill bit angle of 135°.
Keywords : twist drill; roughness; roundness; coconut oil

## SINTEK JURNAL: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
ISSN: 2088-9038, e-ISSN: 2549-9645
Homepage: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/sintek

## 1. PENDAHULUAN
Pemesinan  merupakan  teknologi  yang masih  sering  digunakan  dalam  bidang  teknik mesin,  khususnya  dalam  bidang  teknik  mesin baik  dalam  dunia  akademik  maupun  industri. Pemesinan saat sekarang ini sudah berkembang pesat  dalam  instrumen  teknologinya.  Ini dibuktikan  dengan  bertambahnya  instrument  – instrument dari mesin pemesinan yang sekarang sering disebut dengan teknologi numeric control (NC)  [1].  Proses  pemesinan  di  industri merupakan sebuah proses yang sangat mengambil  peranan  penting,  dimana  cairan pendingin  ( collant )  adalah  salah  satu  penentu dari  kualitas  seperti  keakurasianhasil  serta efisiensi dari proses pemesinan [2].
Saat ini, minyak pendingin berbasis nabati atau  ester biodegradable semakin  meningkat. Memahami  fungsi  dan  berbagai  jenis  cairan pendingin  ( coolant )  sangat  penting  untuk memaksimalkan  kinerjanya  selama  proses pemesinan [3][4]. Coolant juga berperan dalam memperlambat  kerusakan  pada  tool  [5][6]. Keausan pahat memainkan peran penting dalam menentukan  kemampuan  mesin  dari  material apa pun.  Setiap material menyebabkan mekanisme keausan pahat yang berbeda. Dalam kasus  mesin  titanium,  chipping,  takik,  dan kegagalan bencana adalah mekanisme kegagalan utama. Keausan pahat juga disebabkan  oleh  perubahan  temperatur  akibat gesekan  antara  permukaan  pahat  dengan material benda uji yang digunakan [4][7].
Salah  satunya  proses  pemesinan  adalah proses drilling ,  proses  merupakan  salah  satu bentuk  proses  pemesinan  konvensional  yang secara sederhana dapat dikatakan sebagai proses pembuatan  lubang  bulat  dengan  menggunakan mata  bor  ( twist drill )  [8].  Pada  proses drilling pembuatan  lubang  dengan  bor  spiral  di  dalam benda kerja yang pejal merupakan suatu proses pengikisan  dengan  daya  penyerpihan  yang besar.  Serpih  hasil  proses drilling yang  biasa disebut  dengan  geram  ( chips )  harus  keluar melalui alur helix pahat drilling ke luar lubang.
Ujung  pahat menempel pada benda kerja yang terpotong, sehingga proses pendinginan menjadi relatif sulit. Hal ini sangat berpengaruh terhadap kepresisian benda kerja dan keakuratan  dimensi  dari  proses drilling itu sendiri [9][10].
Selain itu coolant juga dapat meringankan kerja mesin, penggunaan coolant juga mempengaruhi  karakteristik  geometris  yang ideal  dari  suatu  komponen,  yaitu  kekasaran permukaan.  Dalam  prakteknya  memang  tidak mungkin  untuk  mendapatkan  suatu  komponen dengan permukaan yang betul- betul halus. Hal ini  disebabkan  oleh  beberapa  faktor,  misalnya faktor manusia (operator) dan faktor-faktor dari mesinmesin yang digunakan untuk membuatnya. Kemajuan teknologi terus berusaha  membuat  peralatan  yang  mampu membentuk  permukaan  komponen  dengan tingkat  kehalusan  yang  cukup  tinggi  menurut standar  ukuran  yang  berlaku  dalam  metrologi yang  dikemukakan  oleh  para  ahli  pengukuran geometris benda melalui pengalaman penelitian. Tingkat kehalusan suatu permukaan memang  peranan  yang  sangat  penting  dalam perencanaan suatu komponen mesin khususnya yang  menyangkut  masalah  gesekan  pelumasan saat  pemberian  pendinginan,  keausan,  tahanan terhadap kelelahan dan sebagainya. Oleh karena itu,  dalam  perencanaan  dan  pembuatannya harus  dipertimbangkan  terlebih  dulu  mengenai peralatan  mesin  yang  mana  harus  digunakan untuk  membuatnya  serta  berapa  ongkos  yang harus dikeluarkan.
Hasil  dari  proses  pemesinan  sangat menjadi salah kategori penentu dalam pemesinan. Kekasaran dan ke bulatan presisian menjadi  salah  satu  fokus  dalam  penelitian  ini. Penelitian ini sesuai dengan kebaharuan dalam bidang  pemesinan  yang  menggunakan  cairan pendingin berbasis minyak tumbuhan[11].

## 2. METODE PENELITIAN
Mesin frais Emco F3  digunakan  untuk melakukan  proses  pemesinan drilling dengan menggunakan metode pendinginan menggunakan  cairan  berbasis  nabati  minyak kelapa.  Mesin frais E mco F3  juga  sering digunakan  untuk  melakukan  proses  pemesinan seperti face mill , end mill , milling perifer . Pemesinan drilling pada penelitian ini bertujuan untuk melihat hasil kekasaran yang terjadi pada lubang drilling dan  melihat symmetry dari kebulatan lubang.
Gambar 1. Frais Emco F3 Tabel 1. Spesifikasi Mesin Spesifikasi Dimensi 1,30 x 1,20 x 1 , 80 m, Berat 500 Kg, Rentang meja kerja 300 x 200 x 350 mm, spindle 80 – 2200 rpm,
Material  penelitian  menggunakan  Baja ST45  yaitu  baja  karbon  sedang  sesuai  dengan komposisi  material  yang  dilakukan,  hasil menunjukkan kandungan karbon pada material lebih  besar  dari  0,30%  dengan  dimensi  ø  100 mm dan ketebalan 15 mm. Komposisi material ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2. Komposisi Baja ST45
C Si Mn P S Cu 0,52 0,31 0,65 0,19 0,02 0,01
Material  penelitian  dalam  penelitian  ini adalah  material  baja  ST45.  Geometri  material ditunjukkan  pada  gambar  2.  Baja  ST45 memiliki sifat mekanik dan komposisi material, dimana  material  baja  ST45  termasuk  kategori baja karbon menegah karena komposisi karbon pada baja ST45 0,52%.
Gambar 2. Geometri material
Lintasan  kerja twist  drill ditunjukkan  pada gambar 3. Pengeboran setiap variabel dilakukan sebanyak 3 kali untuk mendapatkan nilai rata – rata  kekasaran  dan  kebulatan.  Geometri  mata bor ( twist drill ) yaitu 130° dan 135°.
Gambar 3. Lintasan pahat
Pegukuran  nilai  kekasaran  permukaan dilakukan  pada  setiap  hasil  pengeboran  pada material baja ST45. Pengukuran menggunakan menggunakan Surface Roughness Tester SJ-210.  Hasil  kekasaran  merujuk  pada  standar pengukuran kekasaran material. Nilai kekasaran pada  material  sesuai  dengan  pengerjaan pemesinan pada gambar 3. Terlihat pada tabel 3 untuk  nilai  kekasaran  yang  diizinkan  pada pemesinan drilling .
Gambar 4. Profil Referensi
Tabel 3. Kekasaran rata-rata permukaan menurut proses pengerjaannya [12] Proses Pengerjaan Selang (N) Harga Rₐ Flat and cylindrical lapping, superfinishing diamond turning N1- N4 N1-N6 0,025 -0,2 0,025 Flat cylindrical grinding Finishing N1-N8 N4- N8 0,025-3,2 0,1-3,2 Face and cylindrical turning, milling and reaming Drilling N5-N12 N4-N 16 0.4-50.0 1,6-12,5 Shapping,planning, horizontal milling Sandcasting and forging N6-N12 N10-N11 0,8-3,2 0,8-1,6 Extruding,cold rolling,drawing Die casting N6-N8 N6-N7 0,8-3,2 0,8-1,6 Spindel (Rpm)
Gambar 5. Surface Roughness Tester SJ-210
Variabel  pengukuran  pada  penelitian  ini ditunjukkan pada tabel 4. Pengukuran kekasaran  pada  penelitian  melihat  dari  standar nilai kekasaran N4-N16 dengan nilai kekasaran Ra 1.6 – 12.5 μm.
Tabel 4. Variabel penelitian
No Twist drill Spindel Speed ( RPM ) Kekasaran Ra ( μm ) Kebulatan
( mm ) I  II  III  I  II  III 1 130 0 1100
2 135 5 1100

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Hasil
Hasil penelitian ini dapat dilihat pada tabel 5,  menunjukkan  bahwa  nilai  kekasaran meningkat  seiring  semakin  banyak  pengerjaan yang  dilakukan.  Kekasaran  merupakan  salah satu nilai ukur dalam sebuah produk, maka nilai kekasaran sangatlah penting untuk diperhatikan dalam proses pemesinan. Pengukuran kekasaran pada material diambil 3 sampel setiap variabel sudut twist drill , lubang 1, 2 dan 3.
Tabel 5. Data hasil pengujian kekasaran
No Twist drill RPM Kekasaran (Ra) (µm) 1 2 3 1 130° 1100 3,653  3,720 4,049 2 135° 1100 2,457  3,457 4,925
Dari data tabel 5 nilai kekasaran pada material diperlihatkan bahwa kekasaran pada lubang 3 di setiap twist drill mengalami kekasaran yg besar.
Diameter lubang dari hasil drilling menunjukkan perubahan nilai seiring kenaikan nilai  kekasaran  permukaan,  ditunjukkan  pada gambar  6.  Hasil  pengamatan  pada  diameter lubang  menggunakan  mikroskop  USB  dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 6. Hasil pengukuran kebulatan No Twist drill RPM Kebulatan (mm) 1 2 3 1 130° 1100 12,56  12,70 12,76 2 135° 1100 12,30  12,36 12,38
(A) Hasil pengamatan kebulatan 130°
(B) Hasil pengamatan kebulatan 135°
Gambar 6. Hasil Pengamatan Kebulatan

## 3.2. Pembahasan
Hasil pengukuran kekasaran pada material setelah dilakukannya proses pemesinan drilling memakai twist drill 130° terlihat pada gambar 6, terlihat  perbedaan  tingkat  kekasaran  pada  tiap lubang perbedaan nya sangat jauh tampak pada lubang 1 sudut 130° Ra 3,72 µm pada lubang 2 sudut  130°  Ra  3,65  µm  pada  lubang  3  sudut 130° Ra 4,09 µm. Dapat kita lihat pada lubang 2  sudut twist  drill 130°  memiliki  tingkat kekasaran paling rendah sedangkan pada lubang
3 dengan sudut twist drill 130° memiliki tingkat kekasaran paling tinggi.
Gambar 7. Nilai Kekasan Permukaan ( µm )
Pada  gambar  7,  grafik  kebulatan  tiap lubang  hasil  pemesinan  pengeboran  dengan tingkat  kebulatan  yang  berbeda,  terlihat  hasil pengamatan pada sudut twist drill 130° dengan diameter twist  drill diameter  12mm  memiliki kebulatan  yaitu  12,56  mm  sedangkan  pada lubang      dengan  sudut twist  drill 135°  dan diameter twist  drill 12  mm  memiliki  tingkat kebulatan yaitu 12,38 mm.
Gambar 8. Nilai Kekasan Permukaan ( µm )
Terlihat  pada  gambar  8  terdapat  grafik berwarna biru dengan sudut twist drill 130° dan warna  merah  sudut twist  drill 135°  diameter twist drill 12 mm tampak pembesaran pada tiap lubang  hasil  pemesinan  pengeboran  nilai kebulatan meningkat di setiap variabel
percobaan.  Pada  hasil  pemesinan  pengeboran nilai kebulatan dan kekasaran saling mendukung,  artinya  sudut twist  drill juga menentukan nilai kekasaran dan kebulatan. Proses pemesinan menggunakan collant sangatlah  penting  dalam  melihat  hasil  dari produk pemesinan. Pada gambar 9 diperlihatkan hasil  pengeboran  tanpa  menggunakan collant, hasilnya  sangat  berbeda  dengan  penelitian
menggunakan collant . Hasil pengamatan kebulatan mencapai 13,09 mm dengan diameter twist drill 12 mm. Hasilnya mencapai selisih 1 mm pada pemesinan ini.
Gambar 9. Kebulatan tanpa collant

## 4. KESIMPULAN
Penelitian  ini  menunjukkan  kualitas  dari hasil  produk,  penentunya  adalah  pemilihan sudut twist dril , coolant yang  digunakan  dan kecepatan  putaran spindle. Dari  penelitian  ini nilai  kekasaran  dan  kebulatan  tertinggi menggunakan twist  drill 130°.  Meningkatnya nilai  kekasaran  maka  nilai  kebulatan  juga mengalami  peningkatan  serta  minyak  kelapa adalah salah satu cairan yang mampu menahan nilai  kekasaran  pada  proses  pemesinan.  Dari hasil  pengamatan  nilai  kekasaran  masih diambang  batas  dari  standar  pengukuran kesakasaran.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis mengucapkan terima kasih kepada LPPM  Universitas  Muhammadiyah  Sumatera Utara  yang  telah  mendanai  Program  hibah internal  2021-2022.  No  kontrak:  Nomor: 012/II.3-AU/UMSU-LP2M/C/2022.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  N. H. B. Ambrizal, A. Farooqi, O. I. Alsultan, and N. Bin Yusoff, “Design and Development of  CNC  Robotic  Machine  Integrate-able  with Nd-Yag  Laser  Device,” Procedia  Eng. ,  vol. 184,  no.  June,  pp.  145–155,  2017,  doi: 10.1016/j.proeng.2017.04.079.
[2]  M.  H.  Cetin,  B.  Ozcelik,  E.  Kuram,  and  E. Demirbas,  “Evaluation  of  vegetable  based cutting fluids with extreme pressure and cutting
parameters in turning of AISI 304L by Taguchi method,” J.  Clean.  Prod. ,  vol.  19,  no.  17,  pp. 2049–2056, 2011, doi:
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2011.07.013.
[3]  N.  K.  Singh et  al. ,  “Performance  of  CuO nanoparticles  as  an  additive  to  the  chemically modified  Nicotiana  Tabacum  as  a  sustainable coolant-lubricant  during  turning  EN19  steel,” Wear ,  vol.  486–487,  p.  204057,  2021,  doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.204057.
[4]  K. K. Gajrani, P. S. Suvin, S. V. Kailas, K. P. Rajurkar,  and  M.  R.  Sankar,  “Machining  of hard  materials  using  textured  tool  with minimum  quantity  nano-green  cutting  fluid,” CIRP J. Manuf. Sci. Technol. , vol. 35, pp. 410– 421, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2021.06.018.
[5]  Affandi et  al. ,  “Atmospheric  Corrosion Analysis on Low Carbon Steel Plate Profile and
Elbow in Medan Belawan District,” Key  Eng. Mater. ,  vol.  892,  pp.  142–149,  2021,  doi: 10.4028/www.scientific.net/KEM.892.142.
[6]  C.  Agrawal,  J.  Wadhwa,  A.  Pitroda,  C.  I. Pruncu,  M.  Sarikaya,  and  N.  Khanna, “Comprehensive analysis of tool wear, tool life, surface  roughness, costing  and  carbon emissions in turning Ti–6Al–4V titanium alloy: Cryogenic versus wet machining,” Tribol. Int. , vol. 153, p. 106597, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106597.
[7]  A. R. Nasution, Z. Fuadi, I. Hasanuddin, and R. Kurniawan, “Effect of vegetable oils as cutting fluid on wear of carbide cutting tool insert in a milling  process,” IOP  Conf.  Ser.  Mater.  Sci.
Eng. , vol. 796, no. 1, 2020, doi: 10.1088/1757-
899X/796/1/012001.
[8]  M.  Varatharajulu,  M.  Duraiselvam,  M.  B. Kumar, G. Jayaprakash, and N. Baskar, “Multi criteria  decision  making  through  TOPSIS  and COPRAS on drilling parameters of magnesium AZ91,” J.  Magnes.  Alloy. ,  2021,  doi: https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.05.006.
[9]  K. Mouralova, J. Bednar, L. Benes, T. Plichta, T. Prokes, and J. Fries, “Production of precision slots  in  copper  foil  using  micro  EDM,” Sci. Rep. ,  vol.  12,  no.  1,  p.  5023,  2022,  doi: 10.1038/s41598-022-08957-9.
[10]  L.  Wei  and  D.  Wang,  “Comparative  study  on drilling  effect  between  conventional  drilling and  ultrasonic-assisted  drilling  of  Ti-6Al- 4V/Al2024-T351  laminated  material,” Int.  J.
Adv. Manuf. Technol. , vol. 103, no. 1, pp. 141– 152, 2019, doi: 10.1007/s00170-019-03507-6.
[11]  L. N. López de Lacalle et al. , “Monitoring deep twist drilling for a rapid manufacturing of light high-strength  parts,” Mech.  Syst.  Signal Process. , vol. 25, no. 7, pp. 2745–2752, 2011, doi:
https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2011.02.008.
[12]  S.  Bhattacharyya,  H.  Chelladurai,  and  M.  Z. Ansari, “Effect of Micro-milling Parameters on Surface  Roughness  of  Soft  Metal  Cutting  and Their  Regression  Models  BT    -  Recent Advances  in  Manufacturing,  Automation, Design  and  Energy  Technologies,”  2022,  pp. 221–228.