## PENINGKATAN KEMAMPUAN MESIN BUBUT UNTUK PEMESINAN PROSES FREIS DENGAN MENAMBAHKAN ALAT BANTU CEKAM
Dimas Wicaksono (1) , Muhammad Yanis (1*) dan M. A. Ade Saputra (1)
(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
(*) E-mail Corresponding Author : yanis@unsri.ac.id

## Abstrak
Alat bantu cekam dibuat dan dirancang khusus guna membantu proses manufaktur. Fungsi alat bantu ini  untuk  menghemat  biaya,  menjamin  kualitas  produk  teliti,  mengurangi  waktu  tunggu  dan meningkatkan  hasil  produksi.  Pada  penelitian  ini  dilakukan  upaya  peningkatan  kemampuan produktivitas mesin bubut dengan penambahan alat bantu cekam. Alat tersebut untuk melakukan pemesinan proses face milling dan gurdi pada benda kerja permukaan rata. Peralatan tambahan ini dipasang pada mesin bubut menggantikan toolpost dan fungsinya untuk mencekam benda kerja yang akan  dimesin.  Pahat  dicekam  pada  spindel  mesin  bubut  secara  langsung  maupun  menggunakan poros khusus. Dengan kondisi ini dimana benda kerja mengalami gerak pemakanan dan sementara itu gerak pemotongan oleh pahat maka prosesnya seperti halnya pada mesin freis. Alat bantu cekam yang  dibuat  sesuai  yang  diharapkan,  dimana  berdasarkan  pengujian  ketelitian  dan  uji  jalan menunjukkan hasil kesalahan pemesinan dan penyimpangan berada dalam range yang distandarkan 0,4 s.d 25 µm.
Kata Kunci: Alat bantu cekam, proses bubut, proses freis, peningkatan produktivitas.

## Abstract
Fixtures are made and designed specifically to help the manufacturing process. The function of this fixture  is  to  save  costs,  ensure  thorough  product  quality,  reduce  waiting  time  and  increase production results. In this research, efforts were made to increase the productivity capabilities of lathe  machines  by  adding  a  fixture.  This  fixture  is  used  to  carry  out  face  milling  and  drilling processes on flat surface workpieces. This additional equipment is installed on the lathe to replace the tool post and its function is to grip the workpiece to be machined. The cutting tool is held on the lathe  spindle  directly  or  using  a  special  spindle  shaft.  With  this  condition,  where  the  workpiece experiences a feed motion and meanwhile a cutting motion by the cutting tool, the process is the same as on a milling machine. The fixture made is as expected, which based on accuracy testing and running tests shows that machining errors and deviations are within the standardized range of 0.4 to 25 µm.
Keywords: Clamp tool, lathe process, freis process, increased productivity

## 1 PENDAHULUAN
Salah satu cara meningkatkan kemampuan pemesinan  suatu  mesin  perkakas  adalah  dengan menambahkan  alat  bantu  tuntun  ( Jig )  ataupun  alat bantu cekam ( Fixture ) [1]. Jig & Fixture merupakan peralatan  yang  dirancang  khusus  untuk  perangkat penahan  kerja  ( work  holding  device ),  sebagai penumpuh  ( support )  dan  penempatan  ( locating ) benda kerja, ataupun sebagai pengarah ( guide ) pahat untuk pemesinan tertentu [2][3]. Peralatan tambahkan ini  bertujuan  menghemat  biaya,  menjamin  kualitas produk  teliti,  mengurangi  waktu  tunggu  serta meningkatkan hasil produksi[4][5][6].
Mesin perkakas mempunyai kemampuan pemesinan tertentu  dan  memiliki  peralatan  tertentu  pula  dalam dalam membuat suatu komponen. Dengan perkembangan  konsep  manufaktur  inovatif  pada
suatu  mesin  perkakas  dapat  menopang  pemesinan yang  selama  ini  tidak  mampu  dilakukannya  yaitu membuat peralatan bantu khusus. Peralatan bantu ini sudah tentu disesuaikan dengan kebutuhan dan sistem kerja  mesin  perkakas  yang  akan  digunakan  [7][8]. Perkakas  bantu  dibuat  untuk  menyelesaikan  suatu rancangan ataupun perakitan dan untuk peningkatan kemampuan atau produktifitas suatu mesin [9][10].
Pada  bengkel  mesin  perkakas  sebagian  besar memiliki mesin bubut. Hal ini terutama pada bengkel industri  kecil  mesin  perkakas  [11].  Mesin  bubut sebagaimana diketahui berfungsi untuk menghasilkan komponen dengan profil silindris, konis dan lubang. Mesin  bubut  dapat  dimanfaatkan  untuk  pemesinan lainnya  seperti  proses  freis,  dengan  menambahkan alat bantu cekam [12].
Untuk  meningkatkan  produktivitas  mesin  bubut sehingga  mampu  juga  melakukan  pemesinan  freis maka  dirancang  dan  dibuat  alat  bantu  tambahan ( fixture ).  Alat  tambahan  ini  dirancang  berdasarkan mesin  bubut  yang  ada  di  Laboratorium  Produksi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Namun  struktur  tumpuhannya  pada  mesin  dibuat fleksibel, sehingga bila alat ini diterapkan pada mesin bubut lainnya seperti di bengkel industri kecil mesin perkakas  dapat  dengan  mudah  disesuaikan.  Jenis proses  yang  dapat  dikerjakan  adalah  proses  freis muka ( face milling ) terutama untuk komponen yang berukuran tidak terlalu besar.

## 2 METODOLOGI
Langkah perancangan dan pembuatan alat bantu pada mesin  bubut  untuk  pemesinan  freis  mengikuti prosedur seperti ditunjukkan pada Gambar 1.
Mulai Perancangan alat (Gambar lengkap rancangan) Studi pustaka Data spesifikasi mesin bubut
Pembuatan komponen alat dan perakitan (Produk awal) Pengujian kinerja alat Ya
Tidak Produk akhir
(Alat bantu cekam)
Selesai
Gambar 1 Prosedur perancangan, pembuatan dan pengujian alat bantu cekam
Pembuatan alat bantu cekam harus memiliki kriteria, yaitu konstruksi sederhana, mudah dalam pengoperasian dan perawatan, serta dapat menghasilkan produk yang teliti. Rancangan gambar menggunakan  perangkat  lunak solidwork .  Langkah awal  pembuatan  perkakas  bantu  cekam  ini  adalah mengukur ruang gerak pemesinan pada mesin bubut yang  digunakan.  Berdasarkan  data  tersebut  dan kondisi kerja serta posisi dari pemegang rumah pahat, maka mulai dibuat konsep perkakas bantu. Pemesinan yang dilakukan adalah proses freis, ini berarti ruang gerak berada pada tiga arah sumbu koordinat. Kalau
pada mesin bubut hanya  terdapat dua arah gerakkan yaitu  arah  memanjang  mendekati  atau  menjauhi spindel.  Dan  arah  kedua  gerakkan  melintang  yaitu posisi ke arah depan dan ke belakang mesin. Dengan demikian  berarti  perlu  satu  sumbu  lagi  untuk menyamai  gerakkan  pada  proses  atau  mesin  freis, yaitu gerakkan naik dan turun. Pada alat bantu yang dibuat  gerakkan  naik-turun  ini  dilakukan  pada  alat bantu yang dibuat menggunakan transmisi ulir daya.
Fungsi alat bantu yang dibuat untuk mencekam benda kerja.  Prinsip  pencekamannya  ini  baik  langsung ditumpuh  dan  diikatkan  menggunakan  baut  atau menggunakan  ragum  tambahan.  Sementara  itu spindel  mesin  bubut  sebagai  tumpuhan  pahat.  Pahat ini dapat langsung dicekam pada ragum ( chuck ) pada spindel ataupun menggunakan poros pencekam pahat yang dibuat khusus lalu poros tersebut dicekam pada ragum. Mesin bubut yang dibuat alat bantu cekam ini adalah Bench  lathe JET  BD-1336T.  Skematik  alat bantu cekam yang dibuat serta poros untuk dudukan pahat  freis  ( freis rata  dan endmilling )  seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2 Skematik alat bantu cekam yang dibuat
Alat  bantu  dibuat  menggunakan  komponen  yang tidak  standar  yaitu  dibuat  khusus  seperti  pelat landasan  benda  kerja.  Kedua  adalah  komponen standar yang langsung dibeli di pasaran  seperti baut ulir daya, ragum, bearing dan baut pengikat lainnya. Material  komponen  dari  alat  bantu  dibuat  dari  baja karbon lunak. Pengujian kemampuan alat bantu yang dibuat  terdiri  dari  uji  ke  sejajaran,  ketegaklurusan gerak,  kerataan,  kehalusan  permukaan  serta  uji pembuatan benda profil.

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil rancangan dan perakitan alat bantu cekam yang dibuat  ditunjukkan  pada  Gambar  3  di  bawah  ini. Pemasangannya  di  mesin  bubut  dilakukan  dengan menggantikan komponen pemegang pahat ( tool post ) dan  dikatkan  ( holding )  dudukan  pahat  ( carriage ). Pahat dicekamkan pada spindel baik secara langsung maupun  menggunakan  poros  yang  dibuat  khusus terutama  untuk  pahat  perataan.  Pada  seperti  ini layaknya mesin freis vertikal yang dapat melakukan proses  freis  muka  ( surface  milling ),  dimana  benda kerja  dicekam  pada  alat  bantu  cekam  dan  putaran spindel  oleh  pahat.  Pahat  yang  digunakan  dapat berupa pahat perataan, endmill , dan pahat gurdi.
Untuk  mengetahui  alat  bantu  yang  dibuat  berfungsi dengan baik maka dilakukan pengujian geometri dan uji  jalan  ( running ).  Pengujian  kekasaran  permukaan dan ketelitian geometri pada landasan benda kerja.
Pahat perataan
Pahat endmill dan gurdi (a) (b)
Gambar 3 Alat bantu cekam yang dibuat  (a) dan pemasangannya di mesin bubut (b)
Ketelitian geometri yang dilakukan adalah ketegaklurusan  permukaan  landasan  (penumpuh) benda  kerja  terhadap  lintasan  luncur  ( guide  ways ) mesin  bubut  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  4. Pengujian  ketegaklurusan  dilakukan  setelah  alat bantu cekam di setting pada dudukan pahat. Alat ukur dial  stand sebagai  pemegang dial  indicator ditumpuhkan pada lintasan luncur. Posisi yang diukur seperti di tunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 4 Set-up alat bantu cekam pada dudukan pahat di mesin bubut yang digunakan
Pengukuran pada pengujian ketegaklurusan landasan dilakukan  pada  beberapa  posisi  yang  ditandai  garis putus-putus  (posisi  1  s.d  4)  seperti  ditunjukkan Gambar  5.  Pengujian  ketegaklurusan  ini  mengacu pada  standar  ISO  1701  (pengujian  mesin  freis).
Berdasarkan standar tersebut penyimpangan maksimum diperbolehkan adalah 25 µm. Uji ketegak lurusan  pada  posisi  1,  3,  6  dan  8  didapatkan  nilai sebagai berikut, posisi-1 = 0  µm (titik referensi kiri), posisi-3  =  0  µm  (titik  referensi  kanan),  posis-6  =  - 0.050  µm  dan  posisi-8  =  0.15  µm.  Dari  hasil  ini menunjukkan  bahwa  nilai  ketelitian  geometri  yang diuji  masih  berada  dalam range yang  distandarkan yaitu dibawah 25 µm.
Gambar 5 Pengujian kekasaran permukaan dan ketegaklurusan permukaan terhadap landasan penumpuh benda kerja
Pengujian kekasaran permukaan ( R a ) dilakukan pada posisi-1  sampai  dengan  posisi-10  Hasilnya  seperti ditunjukkan  dalam  Tabel  1.  Hasil  menunjukkan bahwa kekasaran permukaan landasan rata-rata 1,882 µm.  Berdasarkan  Hasil  ini  menunjukkan  kekasaran pada  permukaan  landasan  berada  pada  kondisi  baik [13].
Tabel 1.  Hasil  uji  kekasaran  permukaan  pada landasan alat bantu cekam Posisi Nilai R a Rata-Rata (µm) Posisi Nilai R a Rata-Rata (µm) 1 2,00 6 2,30 2 1,92 7 2,15 3 1,67 8 2,00 4 1,76 9 1,55 5 1,87 10 1,60
Pengujian  lain  yang  dilakukan  adalah  uji  jalan melakukan  proses  freis.  Pemesinan  yang  dilakukan adalah freis permukaan ( face milling ) menggunakan pahat endmill dan  proses  pembuatan  lubang  (gurdi) dengan diameter pahat adalah 10 mm. Pemesinan ini
10 4 8 1 3 6 9 5 2 7
dilakukan  menggunakan  alat  bantu  yang  dibuat  dan menggunakan mesin freis vertikal sebagai pembanding hasil pengujian. Profil Hasil pemesinan yang dibuat seperti ditunjukkan pada Gambar 6. Nilai kekasaran  permukaan end  milling yang  didapat  dari kedua jenis pengujian ditunjukkan dalam Gambar 7. Untuk  prose  gurdi,  penyimpangan  diameter  lubang bagi kedua proses di tunjukkan pada Gambar 8.
(a) (b)
Gambar 6 Pengujian proses face milling dan pembuatan lubang menggunakan mesin bubut yang dibantu alat cekam (a) dan pemesinan di mesin freis vertikal (b)
Gambar 7 Nilai kekasaran permukaan proses face milling menggunakan mesin bubut yang dibantu alat cekam dan pemesinan di mesin freis vertikal
Gambar 8 Penyimpangan diameter lubang dari proses gurdi menggunakan mesin bubut yang dibantu alat cekam dan pemesinan di mesin freis vertikal
Hasil kinerja uji jalan menunjukkan bahwa proses end milling dan  pembuatan  lubang  yang  dilakukan  di mesin bubut menggunakan alat bantu cekam ketidak telitian lebih besar daripada pembuatan di mesin freis. Hal  ini  wajar  terjadi  karena  kekakuan  komponen
pencekaman  dari  masing-masing  proses.  Posisi  dan kondisi  pemesinan  di  mesin  bubut,  pencekaman ditumpuh  pada  dudukan  pahat  ( carriage )  dan  diikat oleh  dua  baut  diameter  12  m.  Selain  itu  posisi  alat bantu  cekam  juga  pada  keadaan  vertikal  seperti tumpuan  jepit-bebas  ( kantilever )  bila  ada  gaya  dari pahat  bekerja.  Hal  ini  menyebabkan  kurangnya kekakuan pada struktur. Berbeda bila pemesinan pada mesin  freis  vertikal,  dimana  benda  kerja  dicekam pada  ragum  yang  ditumpuh  pada  meja  ( bad )  dan kondisi strukturnya jauh lebih kaku dari kondisi yang pertama.
Nilai rata-rat kekasaran permukaan pada proses face milling pada  mesin  freis  adalah  1,735  µm  dan menggunakan mesin bubut adalah 3,125 µm. Terjadi perbedaan kesalahan lebih besar 44,48 % hasil mesin bubut terhadap pemesinan menggunakan mesin freis. Namun  kedua  jenis  pemesinan  ini  nilai  kekasaran terjadi masih dalam range yang diperbolehkan untuk proses freis yaitu 0,4 s.d 25 µm [13]. Demikian juga pada  pembuatan  lubang,  penyimpangan  rata-rata pemesinan  menggunakan  mesin  freis  adalah  0,087 mm dan penyimpangan rata-rata menggunakan mesin bubut  adalah  0,1425  mm.  Penyimpangan  pada pemesinan  menggunakan  mesin  bubut  adalah  38,95 % lebih besar daripada menggunakan mesin freis.

## 4 KESIMPULAN
Pembuatan  alat  bantu  cekam  pada  mesin  bubut konvensional telah dilakukan, dan dapat kesimpulan bahwa:
1. Alat  bantu  cekam  yang  dibuat  dapat  membuat produk yang memerlukan pengerjaan proses freis yaitu face milling dan proses gurdi. Keterbatasan ruang  gerak  pada  mesin  bubut  yang  digunakan, menyebabkan  alat  bantu  cekam  terbatas  untuk pemesinan benda kerja yang berukuran kecil dan memungkinkan  mendekati ukuran sedang.
2. Berdasarkan  pengujian  pada  alat  bantu  cekam, didapat:
(a) Ketidaktelitian  geometri  (ketegaklurusan) antara  landasan  (meja)  alat  bantu  cekam terhadap  lintasan  luncur  sebagai  lintasan pergerakkan  rumah  pahat  berada  dalam range  standar  yaitu  25  µm.  Dan  kekasaran permukaan  rata-rata  landasan  adalah  1,882 µm.
(b) Pada  pengujian  uji  jalan,  nilai  kekasaran proses face milling menggunakan alat bantu cekam yang dibuat dipasang di mesin bubut menunjukkan  nilai  lebih  kasar  44,48% daripada dibuat pada mesin freis.
Juga  pada  penyimpangan  pada  pembuatan  lubang, menggunakan alat bantu cekam yang dibuat dipasang di  mesin  bubut  lebih  besar  38,95%  daripada  dibuat pada mesin freis.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  C. Lane, Jig and fixture handbook , Third Edit.
St. Louis, USA: Carr Lane Manufacturing Co., 2016.
[2]  T.  Mahesh,  L.  S.  Kumar,  and  K.  Chandra,
“Design and Ansylsis of A Multipurpose Jig in Machine Tool,” Int. J. Res. Advent Technol. , no. March, 2019.
[3]  R.  Siva,  B.  Siddardha,  S.  Yuvaraja,  and  P. Karthikeyan,  “Improving  the  productivity  and tool  life  by  fixture  modification  and  renishaw probe technique,” Mater. Today Proc. , vol. 24, pp. 782–787, 2020.
[4]  B. C. Tjiptady, R. Z. Rahman, R. F. Meditama, and G. Widayana, “Jig and Fixture Redesign for Making  Reamer  on  Head  Cylinder,” J. Pendidik. Tek. Mesin Undiksha , vol. 9, no. 1, pp. 32–41, 2021.
[5]  C.  Chikwendu  Okpala,  “The Design  and  Need for  Jigs  and  Fixtures  in  Manufacturing,” Sci. Res. , vol. 3, no. 4, p. 213, 2015.
[6]  H.  Chandrakant  Pandit,  “Jigs  and  Fixtures  in Manufacturing  Article  in,” Harshwardhan Chandrakant  Pandit.  Int.  J.  Eng.  Res.  Appl. www.ijera.com , vol. 12, no. October, pp. 50–55, 2022.
[7]  H. C. Pandit and K. R. Pandit, “Advances in Jig Manufacturing:  A  Comprehensive  Review  of Techniques,  Technologies,  and  Applications,”
Harshwardhan Chandrakant Pandit. Int. J. Eng.
Res. Appl. www.ijera.com , vol. 13, no. July, pp. 1–10, 2023.
[8]  E. G. Hoffman, Jix and Fixture Design , 1st ed., vol.  1.  Clifton  Park-New  York:  Delmar  - Learning Drafting Series, 2011.
[9]  D.  A.  Stephenson  and  J.  S.  Agapiou, Metal Cutting  Theory  and  Practice ,  Third  Edit.  New York: CRC Pres-Taylor & Francis Group, 2016.
[10]  K. Venkataraman, Design of Jigs, Fixtures and Press Tools , 1st ed. London, U.K.: John Wily & Sons Ltd, 2015.
[11]  M.  Yanis,  A.  antoni  Akhmad,  Barlin,  and  A. Firdaus,  “Penerapan  Alat  untuk  Pemberian Cairan  Pemotongan  dengan  Sistem  Minimum Quantity  Lubricant  (MQL)  untuk  Pemesinan Ramah Lingkungan Di Bengkel Las dan Bubut
Tris Palembang,” Lembaga Pengabdian kepada Masyarakat  Universitas  Sriwijaya,  Palembang, 2021.
[12]  W. Grzesik, Advanced Machining Processes of Metallic  Materials  -  Theory,  Modelling,  and Applications ,  Second  Edi.  Amsterdam:  Joe Hayton, 2017.
[13]  M.  P.  Groover, Fundamentals  of  Modern Manufacturing:  Materials,  Processes,  and
Systems , no. Chapter 3. 2013.