## KARAKTERISTIK KEBULATAN TERHADAP PARAMETER PROSES PEMBUBUTAN PADA MATERIAL ST 42 MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI DAN ANOVA
Hendri Van Hoten 1* , Rijalul Rahman Hakim 1 , Helmizar 1 , Nurbaiti 1
1 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Bengkulu Jl. W.R. Supratman Bengkulu 38371
* Email: vanho8284@gmail.com

## ABSTRACT
A  cylindrical  product  requires  a  good  roundness  value  to  ensure  its  quality.  One  of  the  factors  that determine the quality of these products is the machining process parameters. In this study, optimization of  the  turning  process  parameters  using  the  Taguchi  and  ANOVA  methods  was  carried  out  on  the roundness  characteristics  of  the  workpiece.  The  workpiece  used  is  Steel  St  42.  The  lathe  used  is  the Krisbow  Precision  Gear  Head  Machine  410X1000MM.  After  data  analysis  using  the  Taguchi  method, the  parameters  with  the  optimum  roundness  value  of  7.385  µm  were  510  rpm  spindle  rotation,  1mm depth  of  cut,  and  coolant  opening  valve.  The  results  of  the  ANOVA  analysis  show  the  percent contribution of each parameter, respectively, as follows: spindle rotation 26.97%, depth of cut 24.82%, and coolant 38.63%.
Keywords: roundness, process parameters, coolant, taguchi and ANOVA

## PENDAHULUAN
Mesin  bubut  atau  dikenal  dengan  istilah turning machine merupakan  salah  satu  mesin  perkakas  dimana terjadi  gerak  memutar  pada  benda  kerja  serta menggunakan mata potong pahat atau tools sebagai alat untuk  memotong  benda  kerja  tersebut.  Pada  umumnya mesin  bubut  ini  menghasilkan  produk  setengah  jadi yang  siap  untuk diproses  lagi  menjadi produk  siap  jadi [1].  Dalam  proses turning ada  beberapa  hal  yang mempengaruhi performa kerja dari proses tersebut yaitu elemen dasar permesinan, jenis mata pahat, jenis benda kerja, cairan pendingin ( coolant ) dan operator terhadap hasil  proses  bubut.  Kualitas  dari  produk  pembubutan bisa  ditentukan  berdasarkan  parameter  seperti;  bentuk, kesesuaian  ukuran  serta  karakteristik  dari  permukaan benda kerja berupa kebulatan.
Penelitian terdahulu dilakukan untuk mendapatkan hasil yang optimal pada proses pembubutan benda kerja Baja St 37  melalui analisis laju penghasilan geram [2]. Hasil  penelitian  tersebut  menunjukkan  kombinasi parameter  untuk  mendapatkan  hasil  yang  optimal adalah  putaran  spindel  515  rpm,  gerak  makan  0,25 mm/putaran,  kedalaman  potong  1,1  mm  dengan  laju penghasilan  geram  sebesar  3,47  g/sec  [2].  Dalam penelitian  selanjutnya  material  S45C  dilakukan  proses pembubutan  internal  [3].  Analisis  hasil  penelitian dengan  menggunakan  metode Taguchi mendapatkan parameter optimal adalah kecepatan potong sebesar 200 m/min,  gerak  makan  sebesar  0,05  mm/putaran  serta kedalaman  potong  sebesar  0,25  mm  [3].  Pada  proses pembubutan material S45C ini faktor yang berpengaruh paling  signifikan  terhadap  kebulatan  hasil  pembubutan internal  adalah  kedalaman  potong  dengan  tingkat kepercayaan  90%,  kemudian  kecepatan  potong  serta faktor  yang  tidak  berkontribusi  terhadap  kebulatan dalam penelitian ini yaitu gerak makan [3].
Dalam  hal  ini  untuk  mengetahui  optimasi parameter  proses  pembubutan  dan  pengaruh  cairan pendingin  terhadap  kualitas  geometrik  produk. Penelitian  yang  akan  dilakukan  dengan  metoda Taghuci dan ANOVA menggunakan cairan pendingin dromus, dan menggunakan pahat Karbida serta menggunakan  Baja  St 42 sebagai benda kerja. Penelitian  yang  dilakukan  adalah  mencari  optimasi parameter  proses  pembubutan  dengan  metoda Taghuci dan ANOVA menggunakan media pendingin dan tanpa media pendingin terhadap nilai kualitas geometrik kebulatan pada benda kerja.
Coolant (cairan  pendingin)  pada  proses  bubut berfungsi  untuk  memperpanjang  umur  pahat, menurunkan  gaya  pemotongan  serta  meningkatkan kualitas  permukaan  produk  hasil  pemesinans.  Jadi, kegunaan  yang  paling  penting  dari coolant yaitu untuk menurunkan temperatur (mendinginkan) serta melumasi permukaan benda bergesekan antara pahat dan  benda  kerja.  Dalam  hal  ini coolant dapat mengurangi  temperatur  tinggi  yang  terjadi  pada lapisan  luar  benda  kerja,  hal  ini  tidak  mngubah struktur  mikro  dari  benda  kerja  tersebut.  Cairan pendingin mempunyai kegunaan yang khusus dalam proses  bubut.  Proses  pemberian coolant ini dilakukan  dengan  menyemprotkan  cairan  pada pahat.  Cairan  pendingin  juga  mempengaruhi kebulatan dari suatu benda kerja [4][5][6][7].
Metode Taguchi merupakan tool yang  ampuh untuk  merancang  parameter  karakteristik  kualitas. Metode  ini  bisa  digunakan  untuk  mendapatkan parameter  pemesinan  yang  optimal.  Pada  penelitian tentang  proses  pembubutan  dapat  dilakukan  jumlah eksperimen yang lebih sedikit sehingga kegiatannya menjadi  lebih  efisien.  Pada  metode Taguchi untuk memperoleh data karakteristik dengan menggunakan matriks  ortogonal array serta  untuk  menganalisis
performa  kualitas  dari  data  guna  mendapatkan parameter proses yang optimal [8].
Metode Taguchi ini  menggunakan  desain  khusus matriks  ortogonal  untuk  mempelajari  semua  parameter dengan  sedikit  percobaan.  Terdapat  tiga  kategori karakteristik  kualitas  dalam  analisis Signal  to  Noise ratio ( S/N  ratio )  yaitu  semakin  kecil  semakin  baik, semakin  besar  semakin  baik,  serta  tertuju  pada  nilai tertentu [9][10][11].

## METODOLOGI PENELITIAN
Alat  dan  bahan  yang  di  gunakan  pada  proses penelitian  ini  diantaranya  yaitu  :  Mesin  bubut Krisbow Precision  Gear  Head  Machine  410X1000MM ,  Pahat karbida,  Gerinda  potong, Stopwatch ,  jangka  sorong, busur bilah, dial indicator , Blok V, Baja St 42. Langkah pertama penelitian ini yaitu pemilihan  matrik orthogonal  array dengan  faktor  dan  level  yang  dapat dilihat pada Tabel 1.
Mesin  bubut Krisbow  Precision  Gear  Head Machine  410X1000MM mempunyai  dimensi  (1940  X 850  X  1320)  mm,  daya  yang  dimilki  sebesar  3,3  kW, putaran  spindelnya  paling  kecil  45  rpm  serta  paling maksimal 1800 rpm dan beratnya 1350 kg, selengkapnya dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Mesin bubut Krisbow Precision Gear Head Machine 410X1000MM .
Pahat  karbida  yang  digunakan  dari  jenis  WIDIA, bentuknya  dapat  dilihat  pada  Gambar  2  serta spesifikasinya dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi pahat bubut pada penelitian ini
No Angle Value 1 Side Rake Angle 10 º 2 Back rake Angle 13 º 3 Side Clearance Angle 5 º 4 Side Cutting Edge Angle 90 º 5 Front Cutting Edge Angle 6 º 6 End Clearance Angle 8 º
Benda  kerja  yang  digunakan  dari  Baja  St  42. Bentuk dari benda kerja dapat dilihat pada Gambar 3 serta komposisi dan spesifikasinya pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Gambar 3. Bentuk Baja St 42. Tabel 2. Komposisi kimia dari Baja St 42. C P S Mn Si Cu Al Fe 0.25 1.04  0.05  0.80  0.30  0.10  0.02  Sisa Tabel 3 . Mechanical Properties baja St 42 Parameter Nilai Ultimate Tensile Strength (kg/ ) 42 Yield Strength ((kg/ ) 29 Hardness, Brinell 123 BHN Hardness, Rockwell B 69 HRB Tabel 4. Faktor dan level No Faktor Level 1 2 3 1. Kecepatan spindle (A) 108 510 900 2 Kedalaman makan (B) 2.0 1.5 1.0 3 Cairan pendingin (C) Tanpa cairan Cairan dromus bukaan 1/2 Cairan dromus bukaan full
Proses  pembubutan  dilakukan  dengan  variasi parameter  potong  yaitu  putaran  spindel,  kedalaman potong  dan  cairan  pendingin.penggunaan  cairan pendingin  dilakukan  dengan  3  metode  yaitu  tanpa cairan  pendingin,  cairan  pendingin  dengan  bukaan setengah katup dan cairan pendingin dengan bukaan katup secara penuh sesuai dengan data pada Tabel 4.
Pengambilan data kebulatan dilakukan  dengan titik  pengukuran  yaitu  sebanyak  20  titik  atau  setiap
jarak 18 o , pengukuran dilakukan pada 2 simpangan dan pada  setiap  titik  dilakukan  dengan  pengambilan  data sebanyak  3 kali  pengulangan.  Pada  3  kali  pengulangan tersebut  dilakukan  dengan  2  arah  yaitu  searah  jarum jam  dan  berlawanan  jarum  jam.  Nilai  kebulatan  dicari menggunakan  metode  lingkaran  referensi  dimana lingkaran  referensi  yang  dipakai  untuk  mencari  nilai kebulatan  pada  penelitian  ini  yaitu:  Lingkaran  daerah Minimum  ( Minimum  Zone  Circle ).  Dibuat  terlebih dahulu  suatu  grafik  profil  kebulatan  pada  setiap simpangan,  selanjutnya  dibuatlah  dua  buah  lingkaran konsentris  yang  melingkupi  profil  kebulatan.  Bentuk dari  profil  lingkaran  referensi  kebulatan  dapat  dilihat pada gambar 4 [12].
Gambar 4. Bentuk lingkaran referensi kebulatan.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Setelah dilakukan
perhitungan kebulatan permukaan  menggunakan  metode  lingkaran  referensi jenis minimum  zone  circle  (MZC) ,  maka  didapatkan nilai kebulatan seperti pada Tabel 5.
Tabel 5.  Hasil perhitungan kebulatan
NO  Putaran Spindel (rpm) Kedalaman Potong (mm) Cairan Pendingin ( coolant ) Nilai kebulatan (µm) 1 108 2 Tanpa cairan 57.625 2 510 1 Tanpa cairan 17.095 3 900 1.5 Tanpa cairan 19.220 4 108 1.5 Cairan bukaan 1/2 13.550 5 510 2 Cairan bukaan 1/2 7.915 6 900 1 Cairan bukaan 1/2 7.515 7 108 1 Cairan bukaan penuh 18.660 8 510 1.5 Cairan bukaan penuh 12.210 9 900 2 Cairan bukaan penuh 23.970
Tabel 6. Tabel respon Faktor terhadap level Faktor Level1  Level 2 Level 3 Range Nilai Kebulatan Rang- king A 29.95 12.41 16.9 17.54 2 B 29.84 14.99 14.4 14.84 3 C 31.31 9.66 18.3 21.65 1
Pada  Tabel  6  dapat  dilihat  hasil  perhitungan dengan  menggunakan response  table. Hasil di  atas menunjukkan  faktor  yang  paling  berpengaruh terhadap  nilai  kebulatan  yaitu  cairan  pendingin ( coolant ).
Adapun grafik yang didapatkan dalam perhitungan  dan  analisis  menggunakan  metode Taghuci adalah  grafik  pengaruh  nilai  kebulatan terhadap  level  putaran  spindel,  kedalaman  potong dan  cairan  pendingin.  Selengkapnya  dapat  dilihat pada Gambar 3, Gambar 4 dan Gambar 5.
Gambar 5. Grafik nilai kebulatan terhadap putaran spindel.
Pada  Gambar  5  dapat  dilihat  level  putaran spindel  yang  paling  bagus  untuk  mendapatkan  nilai kebulatan  yaitu  level  2  atau  putaran  spindel  510 rpm.
Gambar 6. Grafik nilai kebulatan terhadap kedalaman potong.
Pada  Gambar  6  dapat  dilihat  level  kedalaman potong  yang  paling  bagus  untuk  mendapatkan  nilai kebulatan  yaitu  level  3  atau  kedalaman  potong  1 mm.
Gambar 7. Grafik nilai kebulatan terhadap Coolant .
Pada  Gambar  7  dapat  dilihat  level  cairan pendingin  yang  paling  bagus  untuk  mendapatkan  nilai kebulatan  yaitu  level  2  atau  cairan  pendingin  bukaan katup 1/2.
Hasil ANOVA dapat  dilihat  pada  Tabel  7.  Hasil Percent  Contribution pada  faktor  putaran  spindel  yaitu 26.97%,  kedalaman  potong  yaitu  24.82%  dan  cairan pendingin  yaitu  38.63%. Error yang  dihasilkan  pada analisis  ini  yaitu  sebesar  9.57%. Percent  Contribution dari Analysis  Of  Variance ( ANOVA )  ini  dapat  juga dilihat pada Gambar 8.
Tabel 7. Hasil ANOVA No Faktor  Dof S V P(%) 1 A 2 497.93 248.96 26.97% 2 B 2 458.22 229.11 24.82% 3 C 2 713.04 356.52 38.63% 4 Error 9.57% TOTAL 100% Gambar 8. Grafik Analysis of Variance ( ANOVA )

## Pembahasan
Dalam  rangka  untuk  mengetahui  pengaruh  cairan pendingin dan parameter pemotongan terhadap kebulatan permukaan baja St 42 pada hasil bubut maka dilakukan  analisa  dengan  metode Taguchi dan ANOVA serta  grafik  perbandingan  hasil  pengukuran  kebulatan permukaan.  Selain  itu  juga  dapat  diketahui pada  cairan pendingin dan parameter potong mana yang menghasilkan  kebulatan  yang  paling  optimal  pada proses  pembubutan  baja  St  42.  Semakin  tinggi  nilai penyimpangan  kebulatan  maka  kualitas  hasil  bubut akan  semakin  buruk,  sebaliknya  semakin  rendah  nilai penyimpangan  kebulatan  maka  kualitas  hasil  bubut akan semakin baik. Grafik pada Gambar 7
menunjukkan  bahwa  bukaan  katup  pada  cairan pendingin berpengaruh signifikan terhadap
kebulatan  permukaan.  Diketahui  bahwa  cairan pendingin bukaan katup setengah yang mendapatkan nilai kebulatan yang paling optimal.
Untuk mengetahui pengaruh parameter potong terhadap  kebulatan  permukaan  yaitu  dengan menggunakan  metode Taguchi dan ANOVA .  Dari analisa  menggunakan  metode Taguchi ,  parameter potong  yang  paling  mempengaruhi  nilai  kebulatan permukaan  adalah  putaran  spindel.  Parameter potong  yang  paling  kecil  pengaruhnya  yaitu kedalaman potong.
Selanjutnya  dari  perhitungan  dengan  metode ANOVA diketahui  bahwa  parameter  potong  yang berpengaruh  signifikan  terhadap  kebulatan  adalah putaran  spindel  dan coolant .  Kemudian  dari  hasil perhitungan  persentase  kontribusi  diketahui  besar pengaruh  dari  masing-masing  parameter  potong seperti  yang  di  tunjukkan  pada  Gambar  8. Persentase  kontribusi  tertinggi  adalah coolant yaitu sebesar 38.63%, putaran spindel sebesar 26.97% dan kedalaman  potong  sebesar  24.82%  dan  persentase error yaitu  sebesar  9.57%.  Jadi  hasil  penelitian  ini menunjukkan  bahwa  untuk  mendapatkan  hasil kebulatan  yang  baik  sangat  bergantung  pada kuantitas cairan pendingin, khususnya pada material St  42  serta  proses  pemesinannya  menggunakan Mesin  bubut Krisbow  Precision  Gear  Head Machine 410X1000MM.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  analisa  dengan  menggunakan metode Taguchi dan ANOVA dapat  disimpulkan bahwa  parameter  pemotongan  yang  optimum didapat pada putaran spindel 510 kedalaman potong 1mm,  dan coolant bukaan  ½  katup  dengan  nilai kebulatan sebesar 7.385 µm.  Parameter yang paling berpengaruh  adalah  cairan  pendingin,  putaran spindel,  kedalaman  potong  dengan  persentase kontribusi  berturut-turut  38.63%,  26.97%,  24.82% dan error sebesar 9.57%.

## SARAN
Penelitian  selanjutnya  pada  saat  pengukuran kebulatan  memakai v-block yang  sudah  sistem penguncian  magnet.  Hal  ini  bertujuan  agar  hasil pengukuran lebih baik lagi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Rochim,  T.,  2007,  Klasifikasi  Proses,  Gaya  & Daya Permesinan, ITB, Bandung.
[2]  Hoten,  H.,  V.,  Nanda,  A.,  R.  2017.  Optimasi Parameter Proses Untuk Meningkatkan Produktivitas Pembubutan Dengan Menggunakan  Metode  Taguchi  Dan  ANOVA.
Jurnal Mekanikal , Vol 8 (1) pp. 704–708.
[3]  J. S. Pribadi, Y. Yulianto, and B. A. Girawan. 2020. Optimasi Parameter Pemesinan Menggunakan Metode Taguchi Untuk Meningkatkan Kualitas Kebulatan Pada Pembubutan Internal Material S45C. Infotekmesin , Vol. 11 (1) pp. 31–36.
[4]  Jirapattarasilp, K., Kuptanawin, C. 2012. Effect of Turning  Parameters  on  Roundness  and  Hardness of Stainless Steel: SUS 303. AASRI Procedia , Vol. 3 pp. 160-165.
[5]  Jerold, B., D. 2011. Experimental investigation of turning  AISI  1045  steel  using  cryogenic  carbon dioxide  as  the  cutting  fluid. Journal  of Manufacturing  Processes ,  Vol.  13  (2)  pp.  113- 119.
[6]  Velan, M., V., G., Shree, M., S., Muthuswamv, P. 2021.  Effect  of  cutting  parameters  and  high- pressure  coolant  on  forces,  surface  roughness  and tool  life  in  turning  AISI  1045  steel. Materials Today: Proceedings , Vol. 43 (1) pp. 482-489.
[7]  Jebaraj, M., Kumar, P., M., and Anburaj, R. 2020. Effect  of  LN2  and  CO2  coolants  in  milling  of 55NiCrMoV7  steel. Journal  of  Manufacturing Processes , Vol. 53, May 2020, pp. 318-327.
[8]  Kondo,  M.,  Y.,  etc.  2018.  Optimizing  cutting parameters  for  cutting  power  and  roughness  in VAT  32®  turning  with  an  experimental  Al2O3- MgO  ceramic  tool  using  Taguchi’s  method. Procedia CIRP , Vol. 77 Pages 610-613.
[9]  Ravuri, M., etc. 2021. Parametric optimization of  face  turning  parameters  for  surface roughness  on  EN  31  material  using  RSM  and
Taguchi method. Materials Today:
Proceedings , Vol. 37 (2) pp. 769-774.
[10]  Kishore,  D.,  S.,  C.  2015.  Optimization  of machining  parameters  for  improving  cutting force  and  surface  roughness  in  turning  of Al6061-TiC in-situ metal matrix composites by using  Taguchi  method. Materials  Today: Proceedings , vol. 2 (4-5) pp. 3075-3083.
[11]  Kawin,  N.,  etc.  2020.  Optimization  of  turning parameters in sugarcane bagasse ash reinforced with Al-Si10-Mg alloy composites by Taguchi method. Materials Today: Proceedings , vol. 21 (1) pp. 474-476.
[12]  Rochim,  T.,  2016,  Spesifikasi,  Metrologi,  dan Kontrol  Kualitas  Geometrik  1st  ed.,  ITB, Bandung.