Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019

## ANALISA KEKASARAN HASIL PROSES KERJA MESIN SIMULATOR CNC ROUTER UNTUK MATERIAL ALUMUNIUM

## PARTA
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang Jl. Perintis Kemerdekaan I/33 Cikokol-Tangerang
E-mail: partagumilang@yahoo.com

## Abstrak
Bentuk dan kekasaran permukaan dari sebuah produk yang dihasilkan oleh mesin perkakas seperti mesin  bubut  memegang  peranan  yang  penting.  Hal  ini  disebabkan  oleh  bentuk  dan  kekasaran  permukaan produk tersebut berkaitan dengan gesekan, keausan, sistem pelumasan dan lain-lainnya. Proses permesinan akan  menentukan  kekasaran  permukaan  pada  level  tertentu  dimana  kekasaran  permukaan  tersebut  dapat dijadikan acuan untuk evaluasi produk pemesinan. Kekasaran permukaan sebuah produk tidak harus memiliki nilai yang kecil.Dalam analisa kekasaran permukaan, tahapan yang dilakukan adalah pemilihan jenis material benda  kerja  dan  jenis  pahat  potong  yang  sering  digunakan  pada  bengkel-bengkel  produksi  di  Indonesia. Material yang dipakai yaitu alumunium untuk proses selanjutnya adalah proses pembentukan ukiran sesuai dengan  mesin  CNC  Router.Dari  pengambilan  data  yang  didapat  bahwa  Semakin  tinggi  kecepatan  makan, maka tingkat / nilai kekasaran suatu permukaan benda yang didapat semakin tinggi begitu juga sebaliknya semakin rendah kecepatan makan, maka nilai kekasaran suatu permukaan benda yang didapat akan rendah.
Kata Kunci : Kekasaran Permukaan, CNC Router, Alumunium

## 1. PENDAHULUAN
Seni  ukiran  merupakan  seni  yang  membentuk gambar pada permukaan kayu, batu, dan material lainnya.  Kayu,  batu  dan  material  lainnya  diukir dengan  cara  menoreh,  menggores  dan  memahat dengan  menggunakan  pahat.  Di  Indonesia  seni mengukir  masih  dilakukan  dengan  cara  manual. Seni  mengukir  yang  dilakukan  dengan  cara manual  memerlukan  waktu  yang  lama  dan memerlukan  biaya  yang  besar  dalam  proses pengerjaannya.  Oleh  karena  itu  untuk  mengatasi kekurangan  tersebut,  mengukir  dapat  dilakukan dengan menggunakan mesin CNC router.
Mesin CNC router adalah mesin yang digunakan untuk membuat profil kayu, alumunium dan juga akrilik pada bidang permukaan datar. Alumunium yang diukir oleh mesin CNC router menghasilkan ukiran  berkualitas baik dengan waktu pengerjaan yang singkat. Mesin CNC router dapat dipadukan dengan sebuah komputer yang memiliki pemograman  numerik.  Komputer  yang  memiiki pemograman numerik dapat mengontrol gerak alat potong  mesin  router.  Mesin  perkakas  yang dikontrol  oleh  komputer  dinamakan  mesin perkakas CNC (Computer Numerically Controlled).  Material  yang  dibuat  mesin  CNC menghasilkan produk berkualitas baik dan dibuat dengan  waktu  pengerjaan  singkat.  Pada  mesin
CNC (Computer Numerically Controlled) terdapat  beberapa  code.  Beberapa  code  yang terdapat pada mesin CNC (Computer Numerically Controlled)  yaitu  G-kode  dan  M-code.  G-kode digunakan untuk menyatakan gerakan alat potong mesin  perkakas,  sedangkan  M-kode  digunakan untuk menyatakan fungsi mesin perkakas.
Sifat  dan  bentuk  suatu  permukaan  material  yang dihasilkan  oleh  CNC  Router    juga  memegang peranan  dalam  perancangan  komponen  suatu material.  Banyak  hal  dimana  sifat  permukaan perlu  dilakukan  pengujian  kekasarannya  dan dinyatakan dengan jelas misalnya dalam kaitannya  dengan  gesekan,  keausan,  tahanan, kelelehan dan sebagainya. Bentuk dan kekasaran permukaan  dari  sebuah  produk  yang  dihasilkan oleh  mesin  perkakas  seperti  mesin  bubut memegang  peranan  yang  penting.  Hal  ini disebabkan oleh bentuk dan kekasaran permukaan produk  tersebut  berkaitan  dengan  gesekan, keausan,  sistem  pelumasan  dan  lain-lainnya. Setiap  benda  kerja  hasil  proses  permesinan  akan memiliki  bentuk  dan  kekasaran  permukaan tertentu seperti mengkilat, permukaan yang halus dan  kasar.  Proses  permesinan  akan  menentukan kekasaran permukaan pada level tertentu dimana kekasaran  permukaan  tersebut  dapat  dijadikan acuan untuk evaluasi produk pemesinan.
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019
Kekasaran permukaan sebuah produk tidak harus memiliki nilai yang kecil, tetapi terkadang sebuah produk membutuhkan nilai kekasaran permukaan yang besar sesuai dengan fungsinya.
Untuk  mendapatkan  nilai  kekasaran  permukaan yang  halus  dari  proses  ukiran  dapat  dilakukan dengan pemilihan mata pahat, penentuan feeding dan  kedalaman  potong  yang  sesuai  dengan kebutuhan.  Ketajaman  dan  kekuatan  dari  mata pahat  sangat  berpengaruh  terhadap  produk  yang dihasilkan. Dalam tugas akhir ini difokuskan pada  penggunaan  beberapa  material  pahat  dan benda  kerja  untuk  mengetahui  pengaruh  jenis pahat  dan  benda  kerja  terhadap  kekasaran permukaan  yang  dihasilkan  dan  lamanya  waktu pemotongan.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN 2.1. Persiapan Bahan Alumunium
Bahan Alumunium dipilih dengan bidang balok dengan dimensi 9 x 4 x 3 cm, dengan melakukan 5 kali percobaan. Untuk memudahkan penilaian terhadap tingakat kekasaran permukaan.

## Gambar 2.1  Bahan Alumunium

## 2.2. Observasi Material
Dalam hal ini untuk mengetahui tingkat kekasaran maka dari bahan Alumunium di lakukan penyayatan dengan sistem variabel, diantaranya :
- Perubahan kecepatan
- Perubahan tekanan
- Ketajaman pahat
- Pelumasan
Dari perubahan – perubahan yang dilakukan menghasilkan tingkat kekasaran yang berbeda.

## 2.3 Tingkat Kekasaran
Tingkat kekasaran dapat di ukur menggunakan alat
Gambar 2.2 Alat Uji Kekasaran Permukaan

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1  kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan dari bagian-bagian mesin dan juga bekas pengerjaannya merupakan faktor yang sangat  penting  untuk  menjamin  mutu  bagian-bagian, seperti  misalnya  suaian  atau  ketahanan,  maupun tampak  dari  bagian-bagian.  Penunjukan  konfigurasi permukaan  yang  mencakup  kekasaran  permukaan, arah  bekas  pengerjaan  dan  sebagainya,  diperlukan untuk menjamin tujuan-tujuan diatas.Perincian konfigurasi  permukaan  tidak  diperlukan  jika  proses pembuatan  biasa  dapat  menjamin  pengerjaan  akhir yang  dapat  diterima.Dalam  proses  pemesinan (machining  process),  kekasaran  permukaan  (surface roughness) merupakan sifat yang penting, karena sifat ini  menentukan  kualitas  produk  yang  dihasilkan. Maka dengan demikian kita dapat menentukan tingkat kekasaran yang diinginkan atau sesuai dengan aplikasi produk tersebut

## 3.2. Tingkat Kekasaran Material
Tingkat  kekasaran  kita  dapat  menggunakan variabel  kecepatan,  ketajaman  pahat  dan  tekanan  / kedalaman penyayatan, tentunya dengan mengimbangi antara kecepatan dan penyayatan benda kerja.
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019

## 1. Diagram Alur Penelitian

## 2. Hubungan  Antara  Putaran  Spindle  dan
Kecepatan Makan Terhadap Kekasaran
Permukaan.
a. Kecepatan Potong
untuk  menghitung  kecepatan  potong  dari suatu  proses  pembentukan  benda  kerja  pada  mesin dengan mengunakan persamaan.

## 1000
Dimana :
=  kecepatan potong  (mm/menit)
=  diameter pahat (mm)
=  kecepatan putar (rpm)
π = 3,14
Dengan putaran spindle 300 rpm maka:
3.14 3 300 1000 2.826 mm/menit
Dengan putaran spindle 700 rpm maka:
3.14 3 700 1000

## 6.59  mm/menit
Dengan putaran spindle 1300 rpm maka:
3.14 3 1300

## 1000
12.246 mm/menit
Jadi  dengan  ini  dapat  kita  simpulkan bahwa  semakin  besar  putaran  sepindle  maka semakin banyak pemakanan yang dilakukan begitu juga  sebaliknya,  semakin  kecil  putaran  sepindle maka semakin kecil pemakanan yang dilakukan.
b. Kecepatan makan
Kemudian  untuk  menghitung  kecepatan makan dari suatu proses pembentukan benda kerja pada mesin  mengunakan persamaan :
Dimana :
=  kecepatan makan (mm/menit)
= gerak makan (mm/r)
=  kecepatan putar (rpm)
Pengumpulan data Pemilihan Pahat Pengoperasian Mesin Uji kekasaran Tidak Ya Kekasaran sesuai yang diinginkan Hasil kerja mesin CNC Persiapan Bahan Mulai Selesai
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019

## 0.015 300
4.5 /
c. Waktu pemotongan
Kemudian untuk menghitung waktu pemotongan    dari  suatu  proses  pembentukan  benda kerja pada mesin menggunakan persamaan :
Dimana :
=  panjang pemotongan  (mm)
= waktu pemotongan  (menit)
=  kecepatan makan  (mm/menit)
70 4,5 15.55 /
d. Kecepatan Penghasil Geram
Kemudian untuk menghitung kecepatan penghasilan  geram  dari  suatu  proses  pembentukan benda  kerja  pada  mesin  bubut  menggunakan persamaan :

## 1000
Dimana  : =  kecepatan  penghasilan  geram (cm3/menit) 0.015 2.826 45
1000
0.01907 ! 3/
3. Pengaruh  Putaran  Spindle  Terhadap  Nilai Kekasaran yang dihasilkan.
a. Perhitungan statistik
Benda uji yang telah dilakukan proses dengan variasi putaran sepindle (n) dan kecepatan makan ( ) .  selanjutnya  dilakukan  uji  kekasaran  (  surface roughness  tester)  dan  didapat  data-data  yang selanjutnya diolah dengan metode statistik korelasi.
No Putaran Spindle(n) Kekasaran Permukaan (Ra) X X² Y Y² XY 1 300 90000 4.53 20.521 1359 2 300 90000 6.10 37.210 1830 3 300 90000 8.34 69.556 2502 4 700 490000 3.72 13.838 2604 5 700 490000 4.83 23.329 3381 6 700 490000 6.28 38.813 4361 7 1300  1690000 2.48 6.150 3224 8 1300  1690000 3.44 11.834 4472 9 1300  1690000 3.34 18.836 5642 ∑ 6900  6810000  44.01  240.086  29375
Tabel Variasi putaran Spindle terhadap Kekasaran permukaan
Metode statistik adalah jika variabel X dan Y dianggap  berasosiasi  atau  bekolerasi  secara  statistic jika hubungannya terdapat antar kedua batas bawah.

## "
. ∑ $% − ∑ $. ∑ %
' . ∑ $² − (∑ $)²+ . ∑ %² − (∑ %)²
Pada hakekatnya, nilai r dapat bervariasi dari -1  melalui  0  hingga  +1.  Statistik  hipotesis  t  dapat digunakan untuk menguji apakah r benar-benar beda dari  nol  secara  berarti.  Uji  hipotesis  dengan  nilai  t dapat dicari dengan:
"√ − 2 +1 − "²
Akan memiliki distribusi t dengan derajat bebas sebesar n- 2.
Variasi putaran Spindle (n)  terhadap Kekasaran permukaan (Ra).
Dimana : n = 9 df= n -2 = 9-2 = 7 (Derajat Kebebasan) taraf Signifikan = 5%
∑X = 6900 ∑X² = 6810000 ∑Y = 44.01 ∑Y² = 240.086 ∑XY = 29375 Maka koefisien (r) dapat dicari dengan rumus  :
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019

## "
. ∑ $% − ∑ $. ∑ %
' . ∑ $² − (∑ $)²+ . ∑ %² − (∑ %)²
" 9. (29375) − (6900). (44.01)
'9. (6810000) − (6900)²+9. (240.086) − (44.01)²
" 264375 − 303669 (3698.65). (14.96)
" −39294 55343.52

## "  −0.710
Berdasarkan nilai statistik nilai r adalah r < 1 dan r < -1, maka nilai r hitung = -0.710, jadi -0.710 < -1, sehingga dapat  dikatakan bahwa putaran spindle dengan  nilai  kekasaran  permukaan  suatu  benda terdapat  hubungan  linier  negatif  yang  kuat. Selanjutnya dilakukan uji hipotesis nilai t, dapat dicari dengan :
"√9 − 2
+1 − "²
0.710√ − 2 +1 − (−0.710)²
(0.710). (2.62) √1 − 0.504
−1.874 0.704 −2.662
Jadi t hitung = -2.662, >  -1 dengan demikian hipotesa  hubungan  antara  putaran  spindle  dengan tingkat  nilai  kekasaran  permukaan  benda  terdapat pengaruh yang signifikan.
4. Grafik pengaruh pemakanan benda kerja dan geometri  sudut  potong  pahat  terhadap  nilai kekasaran.
Hal  yang  sangat  penting  diperhatikan  adalah bagaimana  alat  potong  dapat  menyayat  dengan  baik, dan  untuk  dapat  menyayat  dengan  baik  alat  potong diperlukan  adanya  sudut  baji,  sudut  bebas  dan  sudut tatal sesuai ketentuan, yang semua Ini disebut dengan istilah geometris alat potong.
Berikut  merupakan  grafik    pengaruh  sudut potong  terhadap  kekasaran  permukaan  yang  didapat
setelah  melakukan  pengujian  dengan  tingkat  sudut yang berbeda.
Grafik Pengaruh Sudut Potong Terhadap Kekasaran
Dari grafik diatas maka dapat dilihat dengan kecepatan  spindel  300  rpm  dan  sudut  potong  70⁰ didapat nilai kekasaran 4.53 µm lalu dengan kecepatan spindel  300  rpm  dan  sudut  potong  80⁰  didapat  nilai kekasaran 6.10 µm lalu dengan kecepatan spindel 300 rpm dan sudut potong 90⁰ didapat nilai kekasaran 8.34 µm lalu dengan kecepatan spindel 700 rpm dan sudut potong  70⁰  didapat  nilai  kekasaran  3.72  µm  lalu dengan kecepatan spindel 700 rpm dan sudut potong 80⁰  didapat  nilai  kekasaran  4.83  µm  lalu  dengan kecepatan  spindel  700  rpm  dan  sudut  potong  90⁰ didapat nilai kekasaran 6.28 µm lalu dengan kecepatan spindel 1300 rpm dan sudut potong 70⁰ didapat nilai kekasaran  2.48  µm  lalu  dengan  kecepatan  spindel 1300 rpm dan sudut potong 80⁰ didapat nilai kekasaran 3.44 µm lalu dengan kecepatan spindel 1300 rpm dan sudut  potong  90⁰  didapat  nilai  kekasaran  3.34  µm. Dari pernyataan diatas dapat disimpulkan bahwa sudut potong pada proses bubut memiliki pengaruh terhadap kekasaran  permukaan  benda  kerja.  Yang  artinya semakin  besar  sudut  potong  makan  akan  semakin tinggi  nilai  tingkat  kekasaran  permukaan  yang  akan terjadi.

## 4. KESIMPULAN

## 0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 70 80 90 K e k as ar an P e rm u k aan ( R a) Sudut Potong ⁰ rpm 300 rpm 700 rpm 1300
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 3, No. 1, Januari – Juni, 2019
1. Nilai kekasaran permukaan lebih dipengaruhi oleh parameter  kecepatan  spindle.  Semakin  tinggi kecepatan spindle maka nilai kekasaran permukaan  yang  didapat  semakin  rendah  begitu juga sebaliknya semakin rendah putaran sepindle maka  nilai  kekasaran  permukaan  yang  didapat semakin tinggi.
2. Semakin tinggi kecepatan makan, maka tingkat / nilai  kekasaran  suatu  permukaan  benda  yang didapat  semakin  tinggi  begitu  juga  sebaliknya semakin  rendah  kecepatan  makan,  maka  nilai kekasaran  suatu  permukaan  benda  yang  didapat akan rendah.
3. Hubungan antara sudut potong pada proses bubut memiliki pengaruh terhadap
kekasaran
permukaan  benda  kerja.  Yang  artinya  semakin besar  sudut  potong  makan  akan  semakin  tinggi nilai  tingkat  kekasaran  permukaan  yang  akan terjadi.

## DAFTAR PUSTAKA
Bodig, J. and Jayne, B.A. (1982) 'Mechanics of Wood and  Wood  Composites' Van  Nostrand  Reinholt Company, New York, U.S.A. Emco,  1990. Petunjuk  Pemrograman  –  Pelayanan Emco TU – 2A.Emco Maier Ges.m.b.H, Austria.
G.  Niemann.  1999. Elemen  Mesin  jilid  1. Jakarta: Erlangga. Gadjahmada University Press. Yogyakarta. Kuspriyanto dan Seputro, Hari. Mesin CNC. Fakultas Teknologi Industri, Intitut Teknologi Bandung. Rochim,  Taufik.  1993. Teori  dan  Teknologi  Proses. ITB Bandung.
R.S.  Khurmi  and  J.K.  Gupta.  (2005).  A Textbook  of Machine  Design .  Eurasia  Publishing  House (PVT.) LTD., New Delhi, India. Sularso dan Kiyokatsu Suga (1997) Dasar Perencanaan  dan  Pemilihan  Elemen  Mesin. Jakarta : PT. Pradnya Paramitha. Syahrul,  2011, Motor  Stepper:  Teknologi,  Metoda Dan  Rangkaian  Kontrol, Majalah  Ilmiah UNIKOM,  No.2,  Vol.  6,  Halaman  187- 202,http://jurnal.unikom. ac.id/. Takeshi  Sato  dan  N.  Sugiarto  Harianto  (1999). Menggambar  Mesin  Menurut  Standar  ISO . Jakarta : PT. Pradnya Paramita. Widarto.  2008. Teknik  Pemesinan  Jilid  1. Direktorat
Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan.
Departemen Pendidikan Nasional. Jakarta.