How to cite: Sebastian,  I.,  Sobron  Yamin  Lubis,  Rosehan (2022) Optimasi  Kekasaran  Permukaan  Baja  SKD11  Pada Proses  CNC  Milling  Menggunakan  Cutting  Tool  Berbahan  Carbide  dengan  Metode  Taguchi , 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  KEKASARAN  PERMUKAAN  BAJA  SKD11  PADA  PROSES  CNC MILLING  MENGGUNAKAN  CUTTING  TOOL  BERBAHAN  CARBIDE DENGAN METODE TAGUCHI
Irvine Sebastian, Sobron Yamin Lubis, Rosehan
Program  Studi  Teknik  Mesin,  Fakultas  Teknik  Universitas  Tarumanagara  Jakarta, Indonesia Email: irvine.515180002@stu.untar.ac.id, sobronl@ft.untar.ac.id, rosehan@ft.untar.ac.id

## Abstract
Determination of variable settings in the right cnc milling machining process will get maximum results. This is done to reduce the process of repeated experiments so that  the  time  and  cost  of  the  machining  process  can  be  minimized.  SKD  11  steel material has a hardness level of 16 – 20 HRC, is one type of tool steel, namely steel material  that  is  commonly  used  as  cutting  knives,  deep  drawing  molds,  Drawing cones, Compression molding dies. Surface roughness is one of the characteristics of machining performance in the milling process. This research was conducted to find the optimal variable of surface roughness by using a combination of spindle rotation  process  variables,  feedrate  and  feeding  depth.  The  method  used  is  the taguchi  method.  The  combination  of  variables  or  process  parameters  in  the  SKD 11 milling process that can produce an optimal response value is a spindle speed of 2000 rpm, a feedrate of 256 mm/minute, and a feed depth of 0.25 mm.
Keywords: CNC milling; taguchi, SKD 1; optimization of surface roughness

## Pendahuluan
Proses  permesinan  menjadi  solusi  pengerjaan  ketika  proses  pengerjaan  tidak dapat  dilakukan  dengan  manual,  hasil  produksi  harus  diimbangi  dengan  peningkatan kualitas  hasil  produksi,  khusus  pada  proses  produksi  menggunakan  mesin     perkakas seperti  mesin  CNC milling .  Dengan  mesin  tesebut  akan  mempermudah  proses pembuatan komponen-komponen mesin dengan ketelitian yang tinggi dan efisien.
Dalam  proses  permesinan  CNC milling untuk  mendapatkan  kualitas pemotongan benda kerja yang baik diperlukan pemilihan pengaturan parameter  yang tepat.  Alat  potong milling menjadi  salah  satu  faktor  dalam  proses  permesinan  di mesin milling .  Mempertimbangkan  hal  tersebut,  maka  bahan  yang  digunakan  dalam pelaksanaan  penelitian  ini  adalah  Baja  SKD11,  dengan  kekerasan  16  –  20  HRC. Dikarenakan  sering  digunakan  dalam  komponen  mesin,  baik  komponen  transmisi, komponen konstruksi, komponen untuk membuat cetakan atau moulding .
Pada Face  Milling ,  pahat  dipasang  pada spindel yang  memiliki  sumbu  putar tegak  lurus  terhadap  permukaan  benda  kerja.  Permukaan  hasil  proses milling

## Irvine Sebastian, Sobron Yamin Lubis, Rosehan
dihasilkan  dari  hasil  penyayatan  oleh  ujung  dan  selubung  pahat.  Proses face  milling pada  prinsipnya  dapat  menghasilkan  permukaan  yang  sangat  rata.  Namun  dalam praktik,  hasil  yang  didapatkan  selalu  menunjukkan  tanda  trochoidal  yang  terlihat mengikuti gerakan titik-titik pada permukaan ujung pemotongnya.
Beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  kekasaran  permukaan  pada  pengerjaan logam  dengan  menggunakan  mesin  CNC milling antara  lain  kecepatan spindle, laju pemakanan  dan  kedalaman  pemakanan.  Pada  proses  penyelesaiain  pekerjaan,  selain dimensi produk jadi, kekasaran  permukaan ( surface roughness ) merupakan salah satu karakteristik  kualitas  yang  penting  untuk  menunjukan  kualitas  pengerjaan.  Secara khusus  kekasaran  permukaan  memegang  peran  penting  pada  kualitas  produk  dan merupakan  salah  satu  parameter  yang  penting  untuk  mengevaluasi  dari  hasil  proses keakurasian permesinan.
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  hasil  dari  parameter  yang digunakan  dalam  menggunakan  mesin cnc  milling ,  mengetahui  hasil  dari  optimasi parameter  yang  digunakan  dalam  menggunkan  mesin cnc  milling ,  dan  menganalisis pengaruh  parameter  pemotongan  terhadap  proses cnc milling material  baja  SKD11 menggunakan metode Taguchi .

## Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  adalah  menggunakan  data  primer,  hal  ini diawali  dengan  menentukan  topik  apa  yang  akan  diangkat  dan  mencari  literatur  yang dapat  digunakan  untuk  topik  penelitian.  Optimasi  kekasaaran  permukaan  permukaan baja  SKD11  dalam  proses  cnc milling .  Pengamatan  terhadap  kondisi  permukaan  baja SKD11 serta berbagai aspek parameter proses pemesinan sebagai acuan untuk membuat identifikasi  dan  batasan  masalah.    Penelitian  ini  akan  difokuskan  pada  mencari parameter terbaik agar mendapatkan kekasaran permukaan yang baik.
Penelitian  optimasi  parameter  ini  dimulai  dengan  melakukan  penentuan kombinasi  parameter  proses  pemesinan  cnc milling atau  desain  eksperimen.  Setelah peyusunan  desain  eksperimen,  maka  akan  dilakukan  analisis  terhadap  specimen  yang akan diuji.
Pengujian akan dilakukan menggunakan CNC Milling Okuma Ace Center MB- 46VAE-R.  Variasi  parameter  yang  digunakan  berupa  kecepatan spindle,  federate, dan kedalaman  pemakanan. Setelah  dilakukan  proses milling selanjutnya  permukaan  yang terkena sayatan diukur tingkat kekasarannya menggunakan surface roughness tester tipe Mitutoyo-SJ-210. Pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali pada setiap percobaan. Setelah didapatkan  data  dilakukan  pengumpulan  data.  Selanjutnya  proses  pengolahan  data menggunakan software minitab 2019 dengan menggunakan metode Taguchi. Flowchart penelitian dapat dilihat dibawah ini.

## Optimasi Kekasaran Permukaan Baja SKD11 Pada Proses CNC Milling Menggunakan Cutting Tool Berbahan Carbide dengan Metode Taguchi
Tabel 1 Parameter Pemotongan No Kecepatan Spindle Feedrate Kedalaman Pemakanan 1 1400 236 0,25 2 1600 256 0,45 3 1800 276 0,75
3.1 Mulai Identifikasi Masalah Studi Pustaka Penentuan Rumusan Masalah dan Tujuan Penelitian Merancang Desain Percobaan Persiapan Pelaksaan Percobaan Tidak Ya Pengambilan Data Analisis Data Selesai

## Irvine Sebastian, Sobron Yamin Lubis, Rosehan
Tabel 2 Variasi Parameter Pemotongan.
Gambar 1 Specimen Baja SKD11 Gambar 2
Cutting Tool Carbide Yang Digunakan
Eksperimen  Kecepatan Spindle (rpm) Feedreate (mm/menit) Kedalaman pemakanan (mm) Hasil Pengukuran 1 1 1 1 Ra1 2 1 2 2 Ra2 3 1 3 3 Ra3 4 2 1 2 Ra4 5 2 2 3 Ra5 6 2 3 1 Ra6 7 3 1 3 Ra7 8 3 2 1 Ra8 9 3 3 2 Ra9

## Optimasi Kekasaran Permukaan Baja SKD11 Pada Proses CNC Milling Menggunakan Cutting Tool Berbahan Carbide dengan Metode Taguchi
Gambar 3
Mesin CNC Milling Yang Digunakan
Gambar 4
Proses Pengukuran Menggunakan Surface Roughness Tester

## Hasil Dan Pembahasan
Proses CNC  milling dilakukan  menggunakan  beberapa  variasi  kecepatan spindle,  federate ,  kedalaman  pemakanan  yang  berbeda  pada  specimen. Surface roughness tester digunakan untuk mengukur kekasaran permukaan specimen setelah dilakukan  proses milling yang  terbuat  dari  setiap  variasi  pemotongan. Tujuan  akhir dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mencari  parameter  yang  menghasilkan  tingkat kekasaran  paling  baik  pada  jenis  baja  SKD11  menggunakan cutting  tool  endmill berbahan carbide dengan memvariasikan parameter pemotongan tersebut.

## Irvine Sebastian, Sobron Yamin Lubis, Rosehan
Gambar 5
Proses Milling Pada Specimen

## Tabel 3
Tabel Hasil Pengukuran Specimen
Berdasarkan  hasil  pengukuran  didapat  hipotesa  bahwa  pengaruh  kecepatan spindle  dan feedrate dan  kedalaman  pemakanan  terhadap  nilai  kekasaran  permukaan SKD11.  Hal  tersebut  terjadi  karena  kecepatan  spindle  yang  tinggi  akan  menghasilkan nilai  kekasaran  permukaan  yang  kecil. Feedrate yang  tinggi  akan  menghasilkan kekasaran permukaan yang besar begitu juga dengan kedalaman pemakanan yang tinggi akan  menghasilkan  nilai  kekasaran  permukaan  yang  besar  juga.  Dapat  dilihat  pada eksperimen no 5 dalam tabel 2. Dimana nilai kekasaran permukaan yang besar akibat dari kombinasi parameter yang tinggi dimana kecepatan spindle adalah 1600 rpm/menit, feedrate 256 mm/menit, dan kedalaman pemakanan 0,75mm. Menghitung Percobaan Taguchi:
1. Menghitung Nilai Mean Seluruh Percobaan
Berikut adalah hasil mean atau nilai tengah dari seluruh percobaan.
У =

## Optimasi Kekasaran Permukaan Baja SKD11 Pada Proses CNC Milling Menggunakan Cutting Tool Berbahan Carbide dengan Metode Taguchi
= 0,557
2. Berikut perhitungan untuk mencari Nilai Total Sum Of Square untuk uji surface rougness atau kekasaran permukaan :
ST = Σy 2 =    0,657 2 + 0,653 2 + 0,658
2 + 0,324
2 + 0,307
2 + 0,304
2 + 0,821 2 +
0,819 2 + 0,821 2 + 0,937 2 + 0,959
2 + 0,950
2 + 0,960
2 + 0,957
2 + 0,960 2 + 0,451 2
+ 0,453 2 + 0,449 2 + 0,333
2 + 0,284
2 + 0,280
2 + 0,304
2 + 0,278
2 + 0,269 2 + 0,278 2 + 0,280 2 + 0,283 2
ST = 10,42.
3. Merupakan nilai tengah dari Sum of Square.
Sm = nӮ 2 = 27 x 0,556 = 8,376
4. Menghitung Sum Of Square Due to Factors
Mencari nilai dari setiap faktor yaitu kecepatan spindle , federate , kedalaman pemakanan.
SA = N A1 x (A1 2 ) + N A2 x (A2 2 ) + N A3 x (A3 2 ) – Sm
= 9 x (0,5960 2 ) + 9 x (0,7862 2 ) + 9 x (0,2848 2 ) – 8,376
= 0,83
SB = N B1 x (B1 2 ) + N B2 x (B2 2 ) + N B3 x (B3 2 ) – Sm = 9 x (0,6346 2 ) + 9 x (0,5152 2 ) + 9 x (0,5152 2 ) – 8,376
= 0,026
SC = N C1 x (C1 2 ) + N C2 x (C2 2 ) + N C3 x (C3 2 ) – Sm = 9 x (0,4607 2 ) + 9 x (0,5136 2 ) + 9 x (0,6928 2 ) – 8,376
= 0,228
5. Menghitung Sum Square Due to Error.
Mencari nilai error dari sum square .
Se = ST – Sm – SA – SB – SC = 10,42 – 8,376 – 0,83 – 0,026 – 0,228 = 0,96
6. Nilai Mean Sum of due to Error
Mencari nilai tengah dari error.
Mse =   = = 0,035
7. Menentukan derajat kebebasan dari sumber variansi V A/B/C = Jumlah level – 1 = 3 – 1 = 2

## 8. Menghitung Mean Sum of Squares due to Factor
Berikut merupakan nilai tengah dari setiap faktor (kecepatan spindle, federate,
kedalaman pemakanan).
M qA = SA / V A = 0,83 /2 = 0,415 M qB = SB / V B = 0,026 /2 = 0,013 M qC = SC / V C = 0,228 /2 = 0,114

## 9. Menghitung Pure Sum of Squares
Untuk mencari nilai yang berpengaruh dari setiap faktor terhadap pengaruh
error. SA Ra = SA - V A x MS e = 0,415 – 2 x 0,0035 = 0,345 SB Ra = SB – V B x MS e = 0,013 – 2 x 0.0035 = -0,0057 SC Ra = SC – V C x MS e = 0,114– 2 x 0.0035 = 0,44 10. Menghitung Percent Contribution
Mencari nilai persen kontribusi dari faktor yang mempengaruhi hasil kekasaran.
pA = x 100 = x 100 = 76,6% pB =
x 100 = x 100 = 2,4% pC = x 100 = x 100 = 21
11. Nilai Signal to Noise Ratios (SNR) Taguchi Perhitungan  untuk  mencari  nilai signal  to  noise  ratios menggunakan  aplikasi mintiab 2019, mendapatkan hasil sebagai berikut:

## Tabel 4 Tabel Nilai Signal to Noise Ratios Taguchi
Tabel 5 Rata – Rata SNR Dari Setiap Parameter Percobaan Level Kecepatan
Spindle Feedrate Kedalaman 1 5,168 4,859 7,264 2 2,579 7,233 7,209 3 10,906 6,561 4,181 Delta 8,327 2,374 3,083 Rank 1 3 2 Percobaan SNR Rata - rata 1 3,662 5,168 2 10,123 3 1,720 4 0,457 2,579 5 0,364 6 6,916 7 10,458 10,906 8 11,212 9 11,046

## Gambar 6 Grafik Signal to Noise
Menentukan setting level optimum:
Dalam  menentukan  setting  level  optimum  untuk  mendapatkan  hasil  kekasaran permukaan  kita  dapat  mengetahui  dari  grafik  signal  to  noise  ratio  yang  tertera  diatas, dimana didapatkan hasil sebagai berikut:
Kecepatan Spindle (A) : level 3 : 1800 rpm/menit Feedrate (B) : level 2 : 256 mm/menit Kedalaman (C) : level 1 : 0,25 mm

## Kesimpulan
Berdasarkan  percobaan  yang  sudah  dilakukan  maka  dapat  disimpulkan  bahwa kombinasi  parameter  yang  optimal  dimana  kecepatan  spindle  paling  tinggi  akan menghasilkan nilai kekasaran yang rendah, kombinasi tersebut yaitu kecepatan spindle 1800  rpm/menit, feedrate 256mm/menit  dan  kedalaman  pemakanan  0,25  mm menghasilkan  nilai  kekasaran  yang  kecil  dimana  nilai  tersebut  menunjukan  kekasaran yang  baik.  Hal  tersebut  terjadi  karena  chip  atau  sisa  pemotongan  menjadi  kecil  yang disebabkan  kedalaman  pemakanan  yang  rendah  sehingga  nilai  kekasaran  permukaan baja  SKD11  menjadi  kecil  dapat  dilihat  pada  eksperimen  no  9  dalam  tabel  2,  dimana nilai pengukurannya adalah 0,304, 0,278, 0,269 dengan nilai rata-rata 0,284.

## BIBLIOGRAFI
Roy, R. (1990), A primer on Taguchi Method. American Suplier Institute. Michigan.
Ross,  Phillip  J.  (1996),  Taguchi  Techniques  for  Quality  Engineering,  Second  Edition. McGraw-Hill Professional, New York.
Daryanto. (2006). Mesin Perkakas Bengkel. Jakarta: Rineka Cipta.
Ross,  Phillip  J.  (1996),  Taguchi  Techniques  for  Quality  Engineering,  Second  Edition. McGraw-Hill Professional, New York.
Rahdiyanta, D. (2010). Proses Frais (Milling). Yogyakarta: Jurusan Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta.
Mutaqqin, M. (2018). Pengaruhgerak Makan Dan kedalaman potong terhadap kekasaran permukaan  pada  pengefraisan  Magnesium  Menggunakan  teknik  minimum quantity lubrication (MQL). Bandar Lampung.

## Standar Handbook of Machine Design
Anjar Priyatmojo, R. (2019). Pengaruh Kecepatan Spindle Dan Kedalaman Pemakanan Proses  CNC  Frais  Terhadap  Kekasaran  Permukaan  Remelting  Blok  Silinder.
Jurnal Kompetensi Teknik.
Standar ISO 1302: 1996 dan Standar DIN 4768: 1981.
Sobron  Y  Lubis.  (2014).  Pengaruh  Parameter  Pemotongan  Pada  Proses  Side  Milling Dan Face Milling Terhadap Kekasaran Permukaan Logam Baja.
Copyright holder: Irvine Sebastian, Sobron Yamin Lubis, Rosehan (2022)

## First publication right:
Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: