How to cite: Michael  Setiawan.  et  al  (2022) Pengaruh  Parameter  Permesinan  Milling  terhadap  Kekasaran  Permukaan Material Stainless Steel 304 pada Bracket Caliper Sepeda Motor Menggunakan 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

## PENGARUH PARAMETER PERMESINAN MILLING
TERHADAP

## KEKASARAN  PERMUKAAN  MATERIAL  STAINLESS  STEEL  304  PADA BRACKET CALIPER SEPEDA MOTOR MENGGUNAKAN METODE TAGUCHI
Michael Setiawan, M. Sobron Y. Lubis, Rosehan Fakultas Teknik Universitas Tarumanagara, Indonesia Email: michael.515180035@stu.untar.ac.id, sobronl@ftuntar.ac.id, rosehan@ft.untar.ac.id

## Abstrak
Dalam  proses  penggilingan,  parameter  cutting  tool  dan  machining  seperti  spindle speed,  feed  rate,  depth  of  cut  dan  cutting  speed  akan  mempengaruhi  kualitas kekasaran permukaan. Parameter yang tepat dan optimal akan memberikan kualitas permukaan yang merupakan kekasaran permukaan sesuai rencana. Oleh karena itu untuk meningkatkan efektivitas pemesinan, diperlukan metode untuk menghasilkan kualitas  permukaan  yang  diinginkan. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui kecepatan spindel yang optimal, laju umpan, kedalaman cut and cutting speed pada Stainless Steel 304 dengan proses CNC untuk mendapatkan kekasaran permukaan  terendah  yang  diukur  dengan  surface  roughness  tester. Metode optimasi  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  metode  taguchi  dibantu dengan  software  Minitab  19  untuk  mendapatkan  parameter  pemesinan  yang optimal . Kecepatan spindel, laju umpan, kedalaman pemotongan, kecepatan potong dan  kekasaran  permukaan  merupakan  data  yang  sangat  penting  dalam  penelitian ini.  Eksperimen  dilakukan  dengan  parameter  yang  telah  ditentukan.  Penelitian dilakukan  dengan  mengamati  perubahan  nilai  kekasaran  permukaan  pada  tiga variasi 550 rpm, 500 rpm dan 450 rpm pada kecepatan Spindle, 180 mm/menit, 160 mm/menit  dan  140  mm/menit  pada  laju  umpan,  0,5,  0,4  dan  0,3  pada  kedalaman pemotongan dan 150 m/menit, 140 m/menit, 130 m/menit pada kecepatan potong. Hasil  penelitian  menemukan  bahwa  pada  kecepatan  spindel  550  rpm,  kecepatan kecepatan  160  mm/menit,  dan  kedalaman  pemotongan  0,4  menghasilkan  nilai  Ra terbaik pada 0.978 μm.
Kata Kunci: kekasaran permukaan, taguchi, kecepatan spindel, laju umpan, kedalaman pemotongan, kecepatan potong

## Abstract
In a milling process, cutting tool and machining parameters such as spindle speed, feed  rate,  depth  of  cut  and  cutting  speed  will  affect  the  quality  of  the  surface roughness.  The right and optimum parameters  will  give the quality of  the surface which  is  the  surface  roughness  as  planned.  Therefore  in  order  to  increase  the effectiveness of the machining, a method to generate the desired surface quality is needed. The purpose of this study was to determine the optimum spindle speed, feed
rate, depth of cut and cutting speed on the Stainless Steel 304 with CNC process to obtain  the  lowest  surface  roughness  that  measured  with  surface  roughness  tester. Optimization  methods  used  in  this  study  was  the  taguchi  method  aided  with software  Minitab  19  to  get  optimum  machining  parameters .  Spindle  speed,  feed rate, depth of cut, cutting speed and surface roughness are very important data in this study. Experiments are carried out with predetermined parameters. The study was  conducted  by  observing  changes  on  the  value  of  surface  roughness  at  three variation  550  rpm,  500  rpm  and  450  rpm  on  Spindle  speed,  180  mm/min,  160 mm/min  and  140  mm/min  on  feed  rate,  0,5,  0,4  and  0,3  on  depth  of  cut  and  150 m/min, 140 m/min, 130 m/min on cutting speed. The result of the study found that at 550 rpm spindle speed, 160 mm/min speed rate and 0.4 depth of cut delivered the best Ra value at 0,978 μm.
Keywords: surface roughness, taguchi, spindle speed, feed rate, depth of cut, cutting speed

## Pendahuluan
Pada  proses  pemesinan milling juga  terdapat  beberapa  parameter  pemesinan yang dapat mempengaruhi hasil akhir dari benda kerja, beberapa parameter permesinan yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah spindle speed, feed rate dan depth of cut .
Parameter  permesinan  dalam  proses  pemesinan  dapat  mempengaruhi  kekasaran permukaan pada benda kerja serta geram yang dihasilkan.  Parameter pemesinan harus ditentukan  terlebih  dahulu  untuk  mendapatkan  tingkat  kekasaran  yang  diinginkan  dan efisiensi waktu dapat dicapai (Estriyanto, Sutrisno, & Saputra, 2021) .
Dalam  proses  produksi  terutama  di  industri  diperlukan  parameter  permesinan yang  optimal  menjadi  peranan  penting  untuk  mendapatkan  tingkat  kekasaran permukaan  yang  sesuai  dan  efisiensi  waktu  dapat  dilakukan  dengan  metode  Taguchi dan dilakukan kajian ulang untuk mendapatkan hasil yang paling optimal.
Stainless  steel  304 secara  umum  digunakan  dalam  industri  yaitu  untuk penyeduhan, pemrosesan susu, pembuatan anggur, jalur pipa, panci, proses fermentasi, tempat  penyimpanan  bahan  baku,  dan  sparepart  otomotif.  Kemampuannya  antara  lain dapat  menahan  korosi  yang  disebabkan  oleh  berbagai  macam  zat  kimia  dari  buah- buahan, daging, susu dan debu selain itu juga umum digunakan sebagai wastafel, meja, tempat  minum,  kulkas,  kompor  dan  berbagai  jenis  alat  perkakas  serta  peralatan memasak (Ritonga & Idris, 2017) . Proses milling adalah  suatu  proses  permesinan  yang  pada  umumnya  menghasilkan bentukan bidang datar, bidang datar yang terbentuk dari pergerakan kerja mesin dimana proses  pengurangan  material  benda  kerja  terjadi  karena  adanya  kontak  antara  alat potong yang berputar pada spindle dengan benda kerja yang tercekam pada meja mesin (Milling, 2022) .

## Metode Penelitian
Metode  penelitian  yang  digunakan  dalam  penelitian  kali  ini  adalah  metode eksperimental.  Untuk  mencapai  objektif  penelitian  maka  dilakukan  proses  pemesinan menggunakan mesin milling CNC yang bisa dilihat pada Gambar 1.

## 1. Mesin CNC Milling OKUMA MB-46VAE-R

## Gambar 1. Mesin CNC Milling OKUMA MB-46VAE-R
2. Material benda kerja yang digunakan adalah Stainless Steel 304.
Gambar 2. Material Stainless Steel 304
3. Mata pahat yang digunakan dalam penelitian ini adalah pahat Carbide Tai Ya Hsin Dia 10x40x100x10x4 Flute .
Gambar 3. Pahat Carbide Tai Ya Hsin Dia 10x40x100x10x4 Flute

## Tabel  1 Komposisi Kimia Stainless Steel 304 [4]
Chemical Composition % (≤) ASTM AISI (UNS) C Si  Mn P S Cr Ni N Product ASTMA240 304 (UNS S30400) 0.07 0.75  2.00  0.045 0.03 17.5- 19.5 8.- 10.5 0.10 Plate, Sheet, and Strip ASTM A276 0.08 1.00  2.00  0.045  0.030 18.0- 20.0 8.0- 11.0 - Bars and Shapes Tabel  2 Sifat Mekanis Stainless Steel 304 [4] Mechanical Properties ASTM Type AISI (UNS) Tensile Strength (MPa) ≥ Yield Strength ≥(MPa) at 0.2% Offset
Elongation in 50 mm (%,≥) Reduction of area, %, ≥ Brinell Hardness (HBW) ≤ Rockwell Hardness (HRBW) ≤ Produc t Condition ASTM A240/ A240
M 304
(UNS S30400) 515
205 40 -
201 92 Plate, Sheet, and Strip - ASTM A276 A/276
M
515 205 40
50 - - Bars and Shapes Hot finished 620 310 30 40 - - Cold finished, Dia ≤ 12.7mm 515 205 30 40 - - Cold finished, Dia ≤ 12.7mm
Tabel 3

## Sifat Fisik Stainless Steel 304 [4]
Physical Properties Density, g/cm 3 7.93 Melting point 1398-1454 °C (2550-2650 °F) Magnetic in annealed condition No Magnetic permeability 1.02 (Approximate) Specific heat capacity, J/(Kg.K) 500 (0-100 ° C) Electrical resistivity,  Ω.m 0,73 (20 °C) Modulus of elasticity (Elastic modulus), GPa (psi) 193 (28x ) Thermal diffusivity, mm 2 /s 3.84 (20-100 °C) Thermal conductivity (W/m.K) 16.3 (100 °C) (212 °F) 21.5 (500 °C) (932 °F) Mean coefficient of thermal expansion, (10 -6 /K) 17.2 (0-100 °C) (32-212 °F) 17.8 (0-315 °C) (32-600 °F) 18.4 (0-538 °C) (32-1000 °F)
4. Surface Roughness Tester Mitutoyo SJ-210
Gambar 4 Surface Roughness Tester Mitutoyo SJ-210
5. Jangka Sorong untuk pengukuran dimensi benda kerja.

## Gambar 5. Jangka Sorong
6. Metode  yang  digunakan  untuk  melakukan  analisis  parameter  permesinan  adalah dengan  menggunakan  metode  Taguchi,  metode  Taguchi  merupakan  usaha peningkatan kualitas yang berfokus pada peningkatan rancangan produk dan proses. Sasaran metode tersebut adalah menjadikan produk tidak sensitif terhadap variabel gangguan  ( noise ),  sehingga  disebut  sebagai robust  design .  Desain  eksperimen orthogonal  array merupakan  modifikasi  dari  desain fractional  factorial yang
kemudian dilengkapi transformasi respon dalam bentuk Rasio signal terhadap noise (S/N ratio )  Taguchi  ini  tetap  memiki  risiko  kesalahan  pengambilan  kesimpulan karena banyaknya eksperimen yang terpangkas (Halimah & Ekawati, 2020) .
7. Orthogonal Array merupakan sebuah matriks dari sejumlah baris dan kolom matriks faktor  dan  level  yang  tidak  membawa  pengaruh  dari  faktor  atau level yang  lain. Setiap kolom merepresentasikan faktor atau kondisi tertentu yang dapat berubah dari suatu percobaan ke percobaan lainnya. Array disebut orthogonal karena setiap level dari  masing-masing  faktor  adalah  seimbang  ( balance )  dan  dapat  dipisahkan  dari pengaruh faktor yang lain dalam percobaan (Andriani, 2014) .

## Flowchart Penelitian
Berikut ini merupakan diagram alir dari metode eksperimen yang akan dilakukan:

## Gambar 6 Flowchart Proses Eksperimen
Nilai  kekasaran  permukaan  dalam  proses  bubut  harus  sesuai  dengan  toleransi kekasaran permukaan N5–N8 yang digunakan pada proses bubut, milling dan reaming. Sementara  itu  variasi spindle  speed yang  digunakan  550  rpm,  500  rpm,  dan  450  rpm, variasi feed rate yang digunakan 180 mm/min, 160 mm/min dan 140 mm/min, Variasi Depth of Cut 0,5 mm, 0,4 mm dan 0,3 mm, variasi cutting speed yang digunakan adalah 150  m/min,  140  m/min  dan  130  m/minserta  mengunakan  satu  mata  potong  agar menghindari keausan sebagai faktor eksternal yang dapat mempengaruhi nilai kekasaran permukaan.  Setelah  hasil  proses  pemesinan  didapatkan  akan  diambil  nilai  kekasaran permukaan dengan surface roughness tester.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil data dari penelitian diolah dalam bentuk tabel serta dianalisis dalam bentuk grafik.

## Tabel 4
Orthogonal array L 9 dan Tabel Hasil Experimen
Tabel 5
Pengaruh dari setiap level Tabel ranking parameter paling berpengaruh berdasrkan SNR
Gambar 7. Pengaruh nilai (SNR) parameter permesinan kepada kekasaran permukaan (semakin kecil semakin baik )
Dapat  disimpulkan  dari  grafik  diatas  yang  dihasilkan  dari software MINITAB diperoleh nilai parameter yang paling optimal yaitu Spindle Speed (550 rpm), Feed Rate (160  mm/min)  dan Depth  of  Cut (0,4  mm),  berdasarkan  hasil  parameter  yang  paling optimal  menurut software didapatkan  nilai  kekasaran  permukaan  (R a )  terkecil  sebesar 0,978 μm.
Putaran Spindle (rpm) Feed Rate (mm/min) Depth of Cut (mm) Ra1 ( μm) Ra2 ( μm) Ra3 ( μm) Cutting Speed (m/min) SNRA1 550 180 0,5 1,37 1,371 1,374 150 -2,745 550 160 0,4 0,978  1,032 1,018 150 -0,0829 550 140 0,3 1,136  1,333 1,127 150 -1,6012 500 180 0,4 1,408  1,329 1,393 140 -2,7793 500 160 0,3 1,333  1,329 1,331 140 -2,4836 500 140 0,5 1,754  1,774 1,781 140 -4,958 450 180 0,3 1,781  1,821 1,815 130 -5,1332 450 160 0,5 2,461 2,46 2,453 130 -7,8116 450 140 0,4 1,992 2,0 2,003 130 -6,0134 Level Putaran Spindle Feed Rate Depth Of Cut 1 -6,319 -4,191 -3,073 2 -3,407 -3,459 -2,959 3 -1,476 -3,552 -5,172 Delta 4,843 0,731 2,213 Rank 1 3 2
Tabel 6
Pengaruh dari setiap level Tabel ranking parameter paling berpengaruh
Tabel 7
Tabel rata rata Signal to Noise Ratios (SNR) dari setiap percobaan
Percobaan SNR1 Rata - rata 1 -2,745 -1,476 2 -0,083 3 -1,601 4 -2,779 -3,407 5 -2,484 6 -4,958 7 -5,133 -6,319 8 -7,812 9 -6,013

## Menentukan Setting Level Optimum
Dalam  menentukan setting  level optimum  dapat  diketahui  dari  grafik signal  to noise  ratio yang  tertera  pada  grafik  4.2,  dimana  hasil  parameter  yang  paling  optimum terhadap  kekasaran  permukaan  berdasarkan  hasil  grafik signal  to  noise dapat  dilihat dibawa ini: Putaran Spindle (A) : level 3 : 550 mm/s Feedrate (B) : level 2 : 140 mm/min Depth Of Cut (C) : level 2 : 0,4 mm Tabel 8
Hasil Rata-rata Total Surface Roughness R a ( μm) SUS 304 tiap level Cutting Speed (m/min) Putaran Spindle (rpm) Feed Rate (mm/min) Depth of Cut (mm) Rata-rata Total Surface Roughness R a ( μm) 150 550 180 0,5 1,372 150 550 160 0,4 1,009 150 550 140 0,3 1,199 140 500 180 0,4 1,376 140 500 160 0,3 1,331 140 500 140 0,5 1,770 130 450 180 0,3 1,806 130 450 160 0,5 2,458 130 450 140 0,4 1,998 Level Putaran Spindle Feed Rate Depth Of Cut 1 -6,319 -4,191 -3,073 2 -3,407 -3,459 -2,959 3 -1,476 -3,552 -5,172 Delta 4,843 0,731 2,213 Rank 1 3 2
Gambar 7. Spindle Speed (n) terhadap Kekasaran Permukaan (R a ) sus 304
Berdasarkan hasil rata-rata total nilai kekasaran permukaan tiap pemesinan pada Tabel  4.  nilai  perbandingan Spindle  Speed (n)  terhadap  kekasaran  permukaan  dapat didefinisikan  pada  gambar  7.  Dari  data  tersebut  dapat  diketahui  bahwa  nilai R a yang didapatkan  berbanding  terbalik  dengan  nilai  n.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dari  data dimana  saat Spindle Speed  (n)  550  rpm,  nilai R a rata-rata  yang  dihasilkan  merupakan yang  terendah  sebesar  1,372 μm ,  1,009 μm serta  1,199 μm dan  semakin  nilai  n diturunkan,  hasil R a yang  didapatkan  semakin  meningkat,  seperti  pada  saat Spindle Speed  (n)  450  rpm  didapatkan  nilai R a rata-rata  yang  dihasilkan  merupakan  yang tetyinggi yaitu sebesar 1,806 μm , 2,458 μm serta 1,998 μm .
Dari  hasil  data  tersebut,  dapat  dikatakan  bahwa  semakin  tinggi  nilai  n  yang digunakan  dalam  penelitian  maka  semakin  rendah  nilai R a yang  bisa  didapatkan  atau semakin halus  permukaan benda kerja yang dihasilkan dari proses pemesinan.  Dengan begitu  jika  ingin  mendapatkan  permukaan  dari  spesimen  atau  benda  kerja  yang  lebih halus dan nilai R a (kekasaran permukaan) yang lebih rendah maka dapat menggunakan nilai n yang tinggi.
Hal ini dapat disebabkan kecepatan spindle yang lebih tinggi yang menyebabkan pahat  berputar  pada  kecepatan  yang  lebih  tinggi  dan  menghasilkan  pergerakan  yang lebih  stabil  serta  peningkatan  intenstias  penyayatan  terhadap  permukaan  benda  kerja (Sunyapa, 2016) .
Terdapat  perbedaan  dalam  hasil  akhir  dari  kekasaran  permukaan  yang tergantung dari variasi dari cutting speed. Semakin tinggi cutting speed yang digunakan, semakin  kecil  nilai  kekasaran  permukaan  yang  didapatkan  dengan  kata  lain,  kualitas permukaan  benda  kerja  lebi  baik.  Jika  putaran spindle tinggi  maka cutting  speed juga tinggi,  dan alat potong  bergerak dengan cepat  untuk  menyayat  permukaan benda kerja (Lubis, Siahaan, Darmawan, Adianto, & Ronald, 2019) .

## Kesimpulan
Dari  hasil  penelitian  secara  experimental  dengan  judul  Pengaruh  Parameter Permesinan  Milling  terhadap  Kekasaran  Permukaan  Material  Stainless  Steel  304  pada Bracket  Caliper  Sepeda  Motor  Menggunakan  Metode  Taguchi  dapat  disimpulkan bahwa:  1).  Berdasarkan  hasil  optimasi  Parameter  dari software MINITAB  diperoleh nilai  parameter  yang  paling  optimal  yaitu Spindle  Speed (550  rpm), Feed  Rate (160 mm/min) dan Depth of Cut (0,4 mm), berdasarkan hasil parameter yang paling optimal menurut software didapatkan nilai kekasaran permukaan (R a ) terkecil sebesar 0,978 μm.
2).  Berdasarkan  hasil  rata-rata  total  nilai  kekasaran  permukaan  tiap  pemesinan  pada Tabel  7  nilai  perbandingan Spindle  Speed (n)  terhadap  kekasaran  permukaan  dapat didefinisikan  pada  gambar  7.  Dari  data  tersebut  dapat  diketahui  bahwa  nilai R a yang didapatkan  berbanding  terbalik  dengan  nilai  n.  Hal  ini  dapat  dibuktikan  dari  data dimana  saat Spindle Speed  (n)  550  rpm,  nilai R a rata-rata  yang  dihasilkan  merupakan yang  terendah  sebesar  1,372 μm ,  1,009 μm serta  1,199 μm dan  semakin  nilai  n diturunkan,  hasil R a yang  didapatkan  semakin  meningkat,  seperti  pada  saat Spindle Speed  (n)  450  rpm  didapatkan  nilai R a rata-rata  yang  dihasilkan  merupakan  yang tetyinggi  yaitu  sebesar  1,806 μm ,  2,458 μm serta  1,998 μm .  3).  Berdasarkan  hasil  data pada gambar 7, dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi nilai n yang digunakan dalam penelitian  maka  semakin  rendah  nilai R a yang  bisa  didapatkan  atau  semakin  halus permukaan benda kerja yang dihasilkan dari proses pemesinan. Dengan begitu jika ingin mendapatkan permukaan dari spesimen atau benda kerja yang lebih halus  dan nilai R a (kekasaran permukaan) yang lebih rendah maka dapat menggunakan nilai n yang tinggi.

## BIBLIOGRAFI
Andriani,  Debrina  Puspita.  (2014).  “Metode  Taguchi  Pengendalian  Kualitas.” Teknik Industri Universitas Brawijaya , 19–21.
Estriyanto, Yuyun, Sutrisno, Valiant Lukad Perdana, & Saputra, Taufik Wisnu. (2021). Studi  Keselarasan  Pembelajaran  CNC/CAM  Pada  LPTK,  SMK,  Dan  Industri Menyongsong  Era  Revolusi  Industri  4.0  Bidang  Manufaktur. Jurnal  Pendidikan Teknologi Dan Kejuruan , 18 (1), 111–120. Google Scholar
Halimah,  Putri,  &  Ekawati,  Yurida.  (2020).  Penerapan  Metode  Taguchi  untuk Meningkatkan  Kualitas  Bata  Ringan  pada  UD.  XY  Malang. JIEMS  (Journal  of Industrial Engineering and Management Systems) , 13 (1). Google Scholar
Lubis,  M.  Sobron  Yamin,  Siahaan,  Erwin,  Darmawan,  Steven,  Adianto,  Adianto,  & Ronald, Ronald. (2019). Variation of Cutting Parameters in the Process of Turning AISI  4340  Steel  on  Surface  Roughness. Sinergi:  Jurnal  Teknik  Mercu  Buana , 23 (2), 139–144. Google Scholar
Milling. (2022). Mesin Milling Adalah? [online] .
Ritonga, D. A., &  Idris, M.  (2017). Karakteristik Bahan Steel  304 Terhadap Kekuatan Impak Benda Jatuh Bebas. Wahana Inovasi Volume 6 No , 2 , 208–215.
Sunyapa,  Bijak.  (2016). Analisis  Variasi  Proses  Milling  CNC  Terhadap  Kekasaran Permukaan Baja ST41 dengan Metode Taguchi . Google Scholar

## Copyright holder:
Michael Setiawan, M. Sobron Y. Lubis, Rosehan (2022)
First publication right: Syntax Literate: Jurnal Ilmiah Indonesia
This article is licensed under: