## Pengaruh variasi baja terhadap keausan end mill cutter HSS pada proses permesinan CNC milling
Friska Ari Yessika 1 , Heri Yudiono 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang
2 Staf Pengajar, Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang Kampus Sekaran Gunungpati, Semarang 50229 Email korespondensi: ari36102@gmail.com

## Abstrak
Kajian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi  baja  terhadap keausan Cutter End Mill HSS pada proses  permesinan  CNC  Milling.  Kajian  ini  menggunakan  desain  Pre-Eksperimental.  Design  dengan menggunakan tipe intac-group comparison, terdapat  dua kelompok pada kajian ini yaitu  kelompok eksperimen dan kelompok kontrol. Variasi bahan uji yang digunakan dalam kajian ini adalah baja ST 37, baja ST 60, dan baja ST 90, sedangkan spesimen uji menggunakan end mill cutter HSS dengan diameter 12 mm. Hasil pengujian pengaruh variasi bahan terhadap keausan end mill cutter menunjukkan bahwa semakin tinggi karbon pada bahan yang  digunakan,  maka  semakin  cepat  end  mill  cutter  mengalami  keausan.  Dalam  kajian  ini  ciri-ciri  yang menggambarkan end mill cutter mengalami  aus adalah  adanya kenaikan suhu, pengurangan berat, perbedaan nilai keausan, dan jenis keausannya, terdapat juga jenis keausan yang diperoleh pada setiap spesimennya seperti flank wear, chipping, deformasi plastis, nose wear, dan cracking. Hasil tersebut menunjukkan bahwa jenis bahan mempunyai  pengaruh  yang  sangat  besar  dalam  menentukan  jenis  produksi  yang  akan  dibuat  dalam  proses permesinan.
Kata kunci : variasi bahan, CNC milling, end mill cutter.

## Abstract
This study aims to determine the effect of variations in steel on the wear of Cutter End Mill HSS on the CNC Milling machining process. This study uses a Pre-Experimental Design using the type of intac-group comparison, there are two groups in  the study, namely the experimental group and the control group. Variations in the test material used in this study were ST 37 steel, ST 60 steel ST 90 steel, test specimens using HSS end mill cutter with a diameter of 12 mm. The results of research testing the effect of variations in the material on end mill cutter wear shows  the  high  carbon  content  of  the  material  used,  the  faster  the  end  mill  cutter  wears.  In  this  study  the characteristics  that  describe  end  mill  cutter  wear  are  the  increase  in  temperature,  weight  reduction,  and differences in wear value, and the type of wear, there are also types of wear obtained in each specimen such as flank wear, chipping, plastic deformation, nose wear, and cracking. These results indicate that the type of material has a very large influence in determining the type of production we will make in the machining process.
Keywords: material variation, CNC milling, end mill cutter.

## 1. Pendahuluan
Perkembangan  dan  kemajuan  proses  permesinan dalam industri manufaktur saat ini berlangsung sangat pesat.  Kebutuhan  manusia  yang  semakin  meningkat dan  beraneka  ragam  memicu  berkembangnya teknologi, salah satunya di bidang industri pemesinan. Salah satu cara untuk memenuhi kebutuhan  itu adalah membuat  suatu  produk  dengan  proses  permesinan sesuai dengan bentuk produk yang akan dibuat, yang salah  satu  diantaranya  menggunakan  proses milling . Hasil  pengerjaan  mesin  CNC milling sangat bergantung  pada  parameter  permesinan  yang digunakan, seperti kecepatan potong ( cutting speed ), kecepatan pemakanan ( feedrate ), kedalaman pemotongan ( depth of cut ), jenis bahan, karakteristik pahat  atau  pisau  potong,  pendinginan  dan  lainnya (kajian oleh Widiarto: 2008).
Diantara parameter–parameter tersebut yang mempunyai  peran  penting  dalam  permesinan  adalah karakteristik pahat dalam bekerja [1]. Selain itu, pahat juga  menentukan  kualitas  produk  yang  dihasilkan, seperti  tingkat  kekasaran,  ketelitian,  dan  kepresisian produk.  Penggunaan  pahat  yang  tepat  dapat meningkatkan  efektifitas  dan  efisiensi  proses permesinan  terutama  dalam  hal  waktu  dan  biaya produksi. Kajian oleh Dolinsek dan Kopac (2006: 13– 16)  tentang  mekanisme  dan  jenis  keausan  pahat, kekhasan  dalam  pemotongan  lanjutan  bahan,  bahwa kecepatan  potong  tidak  lagi  menjadi  faktor  utama yang berpengaruh pakai, tetapi lebih cenderung pada kecepatan tinggi pergerakan alat (laju umpan).
Kajian  yang  dilakukan  oleh  Jae  Lee,  dkk  (2007) sistem  pemantauan  keausan  pahat  sangat  diperlukan untuk  produktifitas  permesinan  yang  lebih  baik, dengan  jaminan  pemberian  waktu  keselamatan  yang
akan  datang  saat  proses  permesinan  [2].  Suhu didaerah  kontak  antara  pahat  dan  benda  kerja  akan meningkat  hingga  melebihi  batas  tingkat  ketahanan material pahat, karena peneliti  mempunyai tiga  jenis bahan yang berbeda komposisi karbonnya, yang akan menghasilkan peningkatan keausan kawah ( craterwear ), penyerpihan ( chipping ) pada mata sayat pahat  atau  bahkan  kerusakan  pahat.  Semakin  tinggi suhu end  mill  cutter ,  maka  akan  semakin  mudah mengalami keausan [3].
Secara  umum  mekanisme  keausan  pahat  berupa Abrasion , Diffusion , Attrition , Thermal  Fatigue , Deformasi  Plastis.  (Trent  dan  Moor:  2013).  Kajian mengenai  variasi  baja  terhadap  keausan  pahat  pada proses  permesinan milling masih  jarang  diteliti makaakandilakukan  kajian  yang  bertujuan  untuk mengetahui Pengaruh Variasi Baja Terhadap Keausan End  Mill  Cutter HSS Pada  Proses  Permesinan  CNC Milling [4].  Kajian  ini  melakukan  pengujian permesinan milling dengan  variasi  bahan  yaitu  baja ST 37, baja ST 60 dan baja ST 90. Kajian ini hanya bahan  yang  divariasikan  sedangkan  variabel  proses yang lain tetap [5].

## 2. Metode
Metode  yang  digunakan  dalam  kajian  ini  adalah metode  eksperimen,  desain  yang  digunakan  dalam kajian  ini  adalah Pre-Eksperimental  Design dengan menggunakan  tipe intac-group  comparison ,  yaitu didalamnya ada salah satu kelompok percobaan/eksperimen dibagi menjadi dua kelompok, kelompok  satu  untuk  eksperimen  (yang  diberi perlakuan)  dan  kelompok  kedua  kelompok  kontrol (yang  tidak  diberi  perlakuan).  (Sugiyono,  2014:  75) Pengambilan data nilai keausan umur pahat pada hasil benda  kerja  proses  CNC milling dengan  variasi  3 bahan yaitu baja, baja ST 37, baja ST 60 dan baja ST 90.  Untuk  melakukan  pengukuran  nilai  keausan end mill  cutter menggunakan Microscope  Metalografi Infinity  2 .  Pada  setiap  kombinasi  parameter  variasi bahan,  eksperimen  akan  dilakukan  sampai  mata end mill cutter mengalami aus.

## 3. Hasil dan Pembahasan
Metode  kuantitatif  pada  jenis  eksperimen  yang melibatkan  dua  faktor.  Data  diperoleh  dari  3 kelompok  pengujian,  masing–masing  kelompok menggunakan tiga spesimen pengujian yaitu spesimen end mill cutter HSS. Untuk mengetahui data yang  diperoleh  dalam  menentukan  keausan  yang terjadi, ditunjukkan pada Tabel 1 dan Tabel 2 berikut.
Tabel  1. Nilai  berat  end  mill  cutter  sebelum  dan  sesudah proses permesinan CNC milling.
Tabel  2. Nilai  suhu  end  mill  cutter  sebelum  dan  sesudah proses permesinan CNC milling.
Gambar  1  berikut  menunjukkan  bahwa  pada  jenis bahan baja ST 37 mempunyai jumlah selisih berat end mill cutter sebesar 0,2  gram, baja ST 60 sebesar  0,1 gram dan baja ST 90 sebesar 0,9 gram. Untuk jumlah selisih  berat end  mill  cutter yang  paling  sedikit terdapat pada spesimen uji dengan bahan baja ST 60 dan jumlah selisih yang paling banyak terdapat pada spesimen uji dengan bahan baja ST 90.
Jenis Material Spesimen Uji Berat Sebelum (gram) Berat Sesudah ( gram ) Selisih Berat End Mill Cutter 1 62,2 62,2 0 2 61,2 61,1 0,1 3 61,1 61 0,1 Jumlah 184,5 184,3 0,2 Rata - rata 61,5 61,4 0,067 1 62,6 62,6 0 2 62,6 62,5 0,1 3 63,5 63,5 0 Jumlah 188,7 188,6 0,1 Rata - rata 62,9 62,8 0,033 1 64 62 0,4 2 62,8 62,3 0,5 3 63,6 63,6 0 Jumlah 190,4 187,9 0,9 Rata - rata 63,4 62,6 0,3 Jenis Material Spesimen Uji Suhu Sebelum (C°) Suhu Sesudah (C°) Selisih Suhu End Mill Cutter (C°) 1 27,1 29 1,9 2 27 29,4 2,4 3 27,3 29,8 2,5 Jumlah 81,4 88,2 6,8 Rata - rata 27,1 29,4 2,27 1 26,9 29,3 2,4 2 26,6 29,9 3,3 3 26,3 29,5 3,2 Jumlah 79,8 88,7 8,9 Rata - rata 26,6 29,57 2,96 1 25,5 30,1 4,6 2 26 30,4 4,4 3 26,2 29,4 3,2 Jumlah 77,7 89,9 12,2 Rata - rata 25,9 29,97 4,07
Gambar 1. Grafik jumlah selisih berat end mill cutter sebelum dan sesudah proses CNC milling.
Gambar  2  berikut  menjelaskan  pada  bahan  ST  37 memiliki jumlah selisih suhu sebesar 6,8 °C, baja ST 60  sebesar  8,9  °C,  dan  baja  ST  90  sebesar  12,2  °C. Dari  Gambar  2  dapat  dilihat  bahwa  jumlah  selisih suhu terbesar pada end mill cutter yaitu terjadi pada spesimen uji Baja ST 90 dengan nilai sebesar 12,2 °C. Dan jumlah selisih suhu terkecil terjadi pada spesimen uji Baja ST 37 dengan nilai sebesar 6,8 °C.
Gambar 2. Grafik jumlah selisih suhu end mill cutter sebelum dan sesudah proses CNC milling.
Gambar  3  berikut  menunjukkan  bahwa  jumlah keseluruhan  nilai  luas  bidang  aus  terbesar  pada end mill cutter yaitu terjadi pada spesimen uji baja ST 90 dengan  nilai  sebesar  4944164  (µm²)  dan  jumlah selisih suhu terkecil terjadi pada spesimen uji baja ST 37  dengan  nilai  sebesar  1839687  (µm²).  Jadi  dapat disimpulkan  bahwa  jenis  bahan  mempengaruhi jumlah nilai aus yang telah diteliti.
Gambar 3. Grafik jumlah luas bidang aus end mill cutter.
Terdapat  beberapa  jenis keausan  yang terjadi seperti keausan  tepi  ( flank  wear ),  keausan  kawah  ( crater wear ), deformasi plastis (deformasi plastis), aus ujung pahat ( nose wear ), penyerpihan ( chipping ), dan retak ( cracking ) atau pahat mengalami patah, pada end mill cutter dengan  baja ST 37 menunjukan  jenis keausan meliputi Flank  Wear dan Chipping ,  baja  ST  60 meliputi Flank Wear , Crate Wear , Deformasi Plastis, Nose  Wear ,  baja  ST  90  meliputi Flank  Wear , Crate Wear ,  Deformasi  Plastis, Nose  Wear , Cracking . Gambar  4  berikut  merupakan  jenis end  mill  cutter yang mewakili keseluruhan mengalami keausan.
Gambar 4. Jenis keausan end mill cutter setelah proses permesinan CNC milling.
Data  di  atas  menunjukkan  bahwa end  mill  cutter mengalami keausan dengan bahan yang berbeda–beda jenisnya.  Data  di  atas  menunjukan  bahwa  yang menunjukan keausan yang paling besar adalah dengan menggunakan  bahan  yang  mempunyai  karakteristik paling keras dan  berkarbon tinggi dapat dilihat pada kenaikan suhunya. Berdasarkan kajian yang dilakukan  oleh  Waluyo  (2010)  penyebab  keausan lebih  disebabkan  oleh  proses  difusi,  oksidasi  dan deformasi plasik dalam kecepatan potong yang tinggi, sama  dengan  yang  peneliti  alami  keausan  juga disebabkan  pada  proses  pemotongan  yang  tinggi timbul  panas  akibat  gesekan  antara  pahat  dan  benda kerja.  Selain  itu  keausan  tidak  selalu  berperilaku dengan  cara  yang  sama,  juga  tidak  selalu mempengaruhi  keausan  pada  tingkat  yang  sama dalam  kondisi  pemotongan  yang  sama.  Pada  teori
0.2 0.1 0.9 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 N il ai J u m lah s el is ih b erat e n d m il l cu tt er (g ram ) Baja ST 37 Baja  ST 60 Baja ST 90 6.8 8.9 12.2 0 2 4 6 8 10 12 14 N il ai j u m lah s el is ih s u h u e n d m il l
cu tt er (C °) Baja ST 37 Baja  ST 60 Baja ST 90
1839687 4896256 4944164 0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000 6000000 N il ai ju ml ah l ua s bi da ng aus end mi ll c ut te r (µm ²) Baja ST 37 Baja  ST 60 Flank Wear Nose Wear Crater Wear Deformasi Plastis Notch Wear
yang  disampaikan  oleh  Li,  H.Z.,  dkk. (2006)  bahwa keausan sisi  yang signifikan adalah  mode kegagalan utama  yang  mempengaruhi  kinerja  pahat  dan  umur pahat. Sebagian besar  kajian  setuju bahwa  penyebab paling  penting  adalah  pemotongan  suhu,  investigasi juga telah dilakukan pada kemungkinan penyebab lain seperti  oksidasi  dan  reaksi  elektrokimia  di  zona kontak kerja alat.

## 4. Kesimpulan
Data yang telah dilakukan dengan tujuan mengetahui pengaruh variasi baja terhadap keausan end mill cutter HSS  pada  proses  permesinan  CNC milling yang mengacu  pada  rumusan  masalah  dapat  ditarik kesimpulan,  pengaruh  variasi  baja  terhadap  keausan end  mill  cutter HSS  pada  proses  permesinan  CNC milling yaitu semakin tinggi karbon pada bahan yang digunakan  maka  semakin  cepat end  mill  cutter mengalami  keausan.  Dengan  kecepatan  potong, kedalaman  pemakanan,  dan  kecepatan  pemakanan yang  sama  dalam  mengaplikasikannya  pada  bahan yang digunakan berbeda karbonnya berbeda juga jenis keausan yang terjadi dan nilai keausan yang didapat. Dalam  kajian  ini ciri–ciri  yang  menggambarkan end mill  cutter mengalami  keausan  adalah  adanya kenaikan  suhu,  pengurangan  berat,  dan  perbedaan nilai  keausan,  dan  jenis  keausannya.  Terdapat  jenis keausan end  mill  cutter yang  diperoleh  dari  9 spesimen  uji  pada  variasi  bahan  yang  berbeda, diantaranya Flank  Wear , Chipping , Crate  Wear , Deformasi Plastis, Nose Wear , Cracking .

## Daftar Pustaka
[1] Dolinsek,  S.,  dan  Kopac.  J.  2006.  Mechanism and  Types  of  Tool  Wear;  Particularities  in Advanced  Cutting  Materials. Journal  of Achievements  in  Materials  and  Manufacturing Engineering Vol. 19 issue 1.
[2] G.L Huyyet. 2014. Engginering Handbook. USA
: P.O.Box 232, Minneapolis, Kansas.
[3] Jae  Lee,Kang.,  dkk.  2007. Tool Wear Monitoring System for CNC End Milling Using a Hybrid Approach to Cutting Force Regulation. Int J Adv Manuf Technol (32) 8 : 17.
[4] Sugiyono.  2014.  Metode  Penelitian  Kuantitatif, Kualitatif,  dan  R&D . Cetakan  Keduapuluhsatu.
Bandung: CV. Alfabeta.
[5] Sivasakthivel,  V.  Vel  Murugan,  R.  Sudhakran. 2010. Prediction Of Tool Wear From Machining Parameters  By  Response  Surface  Methodology In  End  Milling. International  Journal  of
Engineering Science and Technology Vol. 2(6), 2010, 1780-1789.
[6] Svetlik Jozef, Demec Peter, Kral Jan. 2017. CNC Milling  Machine  Precision  Analysis  Through Numerical Modelling. Advances in Science and Technology Research Journal Volume 11, Issue 2, June 2017: (212–219).
[7] Trent,  Edward  Moor.  2013.  Metal  Cutting. London : Butterworth.
[8] Waluyo,  Joko.  2010.  Pengaruh  Putaran  Spindel Utama Mesin Bor Terhadap Keausan Pahat Bor dan Parameter Pengeboran Pada Proses Pengeboran  Dengan  Bahan  Baja. Jurnal Teknologi, Volume 3 Nomor 2, Desember 2010 : (138-144).
[9] Yudiono,  H.,  2009.  Karakterisasi  Ketahanan Lelah  Ulir  Metris  Akibat  Pembebanan  Puntir Lentur  Pada  Material  Baja  Karbon  Rendah. Momentum, Vol. 5, No. 2, Oktober 2009 : 37  – 40