BUKU 2 PROSES BUBUT(TURNING)
Dr. Dwi Rahdiyanta
JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2!
1
Proses bubut adalah proses pemesinan untuk menghasilkan bagian-bagian mesin berbentuk silindris yang dikerjakan dengan menggun menggunaka akan n Mesin Mesin Bubut. Bubut. Bentuk Bentuk dasarny dasarnyaa dapat dapat didefi didefinis nisika ikan n sebagai proses pemesinan permukaan luar benda silindris atau bubut rata : Dengan benda kerja yang berputar • Dengan satu pahat bermata potong tunggal (with (with a single-point • cutting tool ) Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja • pada jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan luar benda kerja (lihat ambar !.1 no. 1)
ambar !.1. Proses bubut rata# bubut permukaan# dan bubut tirus Proses bubut permukaan" permukaan" surface surface turning ( ambar !.1 no.! ) adalah proses bubut yang identik dengan proses bubut rata #tetapi arah
!
Proses bubut adalah proses pemesinan untuk menghasilkan bagian-bagian mesin berbentuk silindris yang dikerjakan dengan menggun menggunaka akan n Mesin Mesin Bubut. Bubut. Bentuk Bentuk dasarny dasarnyaa dapat dapat didefi didefinis nisika ikan n sebagai proses pemesinan permukaan luar benda silindris atau bubut rata : Dengan benda kerja yang berputar • Dengan satu pahat bermata potong tunggal (with (with a single-point • cutting tool ) Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja • pada jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan luar benda kerja (lihat ambar !.1 no. 1)
ambar !.1. Proses bubut rata# bubut permukaan# dan bubut tirus Proses bubut permukaan" permukaan" surface surface turning ( ambar !.1 no.! ) adalah proses bubut yang identik dengan proses bubut rata #tetapi arah
!
gerakan pemakanan tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. Proses bubut tirus"ta tirus"tape perr turn turnin ing g (amba (ambarr !.1 no. $) sebena sebenarny rnyaa identi identik k dengan proses bubut rata di atas# hanya jalannya pahat membentuk sudut sudut terten tertentu tu terhada terhadap p sumbu sumbu benda benda kerja. kerja. Demiki Demikian an juga juga proses proses bubut kontur# dilakukan dengan %ara mem&ariasi kedalaman potong sehingga menghasilkan bentuk yang diinginkan. 'alaupu 'alaupun n proses proses bubut bubut se%ara se%ara khusus khusus menggun menggunakan akan pahat pahat bermata potong tunggal# tetapi proses bubut bermata potong jamak tetap termasuk proses bubut juga# karena pada dasarnya setiap pahat bekerja sendiri-sendiri. elain itu proses pengaturannya (seting (seting ) pahatnya tetap dilakukan satu persatu. ambar skematis mesin bubut dan bagian-bagiannya dijelaskan pada ambar !.!.
ambar !.!. ambar skematis Mesin Bubut dan nama bagian bagiannya A. Para"#t#r Para"#t#r yan$ yan$ da%at da%at diat&r diat&r %ada %r'(#( )&)&t
$
*iga *iga para parame mete terr utam utamaa pada pada seti setiap ap pros proses es bubu bubutt adal adalah ah ke%epatan putar spindel ( speed speed )# )# gerak makan ( feed feed ) dan kedalaman potong (depth of cut ). ). +aktor yang lain seperti seperti bahan benda kerja dan jenis pahat sebenarnya juga memiliki pengaruh yang %ukup besar# tetapi tetapi tiga tiga parame parameter ter di atas atas adalah adalah bagian bagian yang yang bisa bisa diatur diatur oleh operator langsung pada mesin bubut. K#*#%at K#* #%atan an %&tar %&tar n ( speed speed ) sela selalu lu dihub dihubun ungka gkan n denga dengan n spindel spindel (sumbu (sumbu utama) utama) dan benda benda kerja. kerja. ,arena ,arena ke%epat ke%epatan an putar putar dieksp diekspres resika ikan n sebaga sebagaii putara putaran n per menit menit (revolutions revolutions per minute minute# rpm)# hal ini menggambarkan ke%epatan putarannya. kan tetapi yang diutamakan diutamakan dalam proses proses bubut bubut adalah ke%epat ke%epatan an potong (Cutting (Cutting speed atau atau ) atau ke%epatan benda kerja dilalui oleh pahat" keliling benda kerja (lihat ambar !.$). e%ara sederhana ke%epatan potong dapat dapat digamb digambark arkan an sebaga sebagaii kelil keliling ing benda benda kerja kerja dikali dikalikan kan dengan dengan ke%epatan putar atau :
ambar !.$ Panjang permukaan benda kerja yang dilalui pahat setiap putaran V
dn
π =
1
.........................( !.1)
Dimana : / ke%epatan potong0 m"menit d / diameter benda kerja 0mm n / putaran benda kerja0 putaran"menit Dengan demikian ke%epatan potong ditentukan oleh diamater benda kerja. elain ke%epatan potong ditentukan oleh diameter benda kerja
faktor bahan benda kerja dan bahan pahat sangat menentukan harga ke%epatan potong. Pada dasarnya pada 2aktu proses bubut ke%epatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja dan pahat. 3arga ke%epatan potong sudah tertentu# misalnya untuk benda kerja Mild Steel dengan pahat dari 3# ke%epatan potongnya antara ! sampai $ m"menit. G#ra+ "a+an, f ( feed ) # adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali (lihat ambar 4.)# sehingga satuan f adalah mm"putaran. erak makan ditentukan berdasarkan kekuatan mesin# material benda kerja# material pahat# bentuk pahat# dan terutama kehalusan permukaan yang diinginkan. erak makan biasanya ditentukan dalam hubungannya dengan kedalaman potong a. erak makan tersebut berharga sekitar 1"$ sampai 1"! a# atau sesuai dengan kehaluasan permukaan yang dikehendaki. a
a
f
f
ambar !.. erak makan (f) dan kedalaman potong (a) K#da-a"an %'t'n$ a (depth of cut), adalah tebal bagian benda kerja yang dibuang dari benda kerja# atau jarak antara permukaan yang dipotong terhadap permukaan yang belum terpotong (lihat ambar !.). ,etika pahat memotong sedalam a # maka diameter benda kerja akan berkurung !a# karena bagian permukaan benda kerja yang dipotong ada di dua sisi# akibat dari benda kerja yang berputar. Beberapa proses pemesinan selain proses bubut pada ambar !.1 dapat dilakukan juga di mesin bubut proses pemesinan yang lain# yaitu bubut dalam (internal turning )# proses pembuatan lubang dengan mata bor (drilling )# proses memperbesar lubang (boring )#
5
pembuatan ulir (thread cutting ) # dan pembuatan alur (groo&ing" parting-off ). Proses tersebut dilakukan di mesin bubut dengan bantuan peralatan bantu agar proses pemesinan bisa dilakukan (lihat ambar 1).
Gambar 2.5. Proses pemesinan yang dapat dilakukan pada mesin bubut : (a) pembubutan champer ( chamfering ), (b) pembubutan alur ( parting-off ), (c) pembubutan ulir (threading ), (d) pembubutan lubang ( boring ), (e) pembuatan lubang ( drilling ), (f) pembuatan kartel ( knurling )
6
. G#'"#tri Pahat &)&t
eometri pahat bubut terutama tergantung pada material benda kerja dan material pahat. *erminologi standar ditunjukkan pada ambar !.6. 7ntuk pahat bubut bermata potong tunggal# sudut pahat yang paling pokok adalah sudut beram (rake angle)# sudut bebas (clearance angle)# dan sudut sisi potong (cutting edge angle). udutsudut pahat 3 yang diasah dengan menggunakan mesin gerinda pahat (Tool rinder Machine). edangkan bila pahat tersebut adalah pahat sisipan yang dipasang pada tempat pahatnya# geometri pahat dapat dilihat pada ambar !.8. elain geometri pahat tersebut pahat bubut bisa juga diidentifikasikan berdasarkan letak sisi potong (cutting edge) yaitu pahat tangan kanan ( !ight- hand tools) dan pahat tangan kiri ( "eft-hand tools)# lihat ambar !.9.
ambar !.6. eometri pahat bubut 3 (Pahat diasah dengan mesin gerinda pahat).
8
ambar !.8. eometri pahat bubut sisipan (insert )
ambar !.9. Pahat tangan kanan dan pahat tangan kiri Pahat bubut di atas apabila digunakan untuk proses membubut biasanya dipasang pada pemegang pahat (Tool holder ). Pemegang pahat tersebut digunakan untuk memegang pahat dari 3 dengan ujung pahat diusahakan sependek mungkin agar tidak terjadi getaran pada 2aktu digunakan untuk membubut (lihat ambar !.4). elain 9
bentuk pahat seperti di ambar 15# ada juga pahat yang berbentuk sisipan"inserts (lihat ambar 16)
ambar !.4. Pemegang pahat 3 : (a) pahat alur# (b) pahat dalam# (%) pahat rata kanan# (d) pahat rata kiri# (e) pahat ulir
ambar !.1. Pahat bubut sisipan (inserts)# dan pahat sisipan yang dipasang pada pemegang pahat (tool holders) Pahat berbentuk sisipan tersebut harus dipasang pada pemegang pahat yang sesuai. Bentuk pahat sisipan sudah distandarkan oleh ; (lihat ambar !.11). tandar ; untuk pemegang pahat dapat dilihat pada
4
ambar !.11. tandar ; untuk pahat sisipan
1
/. P#r#n*anaan dan %#rhit&n$an %r'(#( )&)&t
=lemen dasar proses bubut dapat dihitung dengan menggunakan rumus-rumus dan ambar !.1! berikut : lt
do
dm > r a f# put"men
ambar !.1!. Proses bubut ,eterangan : #nda +#r0a : do / diameter mula 0 mm dm / diameter akhir0 mm lt / panjang pemotongan0 mm Pahat : > r / sudut potong utama M#(in &)&t : a / kedalaman potong# mm f / gerak makan0 mm"putaran n / putaran poros utama0 putaran"menit
11
1) ,e%epatan potong : v
dn
π =
1
0 m " menit .........................(!.!)
d / diameter rata-rata benda kerja ( (do?dm)"! 0 mm n / putaran poros utama 0 put"menit @ / $#1 !) ,e%epatan makan " menit .......... .......... .......... .......... .......... ........( !.$) $) v f f .n0 mm =
'aktu pemotongan
t c
=
l t v f
0 menit .....................................................................( !.)
) ,e%epatan penghasilan beram $
#.v0 cm $ " menit .......... .......... .......... .......... .......... .........( !.5)
=
di mana : / a.f mm! Peren%anaan proses bubut tidak hanya menghitung elemen dasar proses bubut# tetapi juga meliputi penentuan"pemilihan material pahat berdasarkan material benda kerja# pemilihan mesin# penentuan %ara pen%ekaman# penentuan langkah kerja" langkah penyayatan dari a2al benda kerja sampai terbentuk benda kerja jadi# penentuan %ara pengukuran dan alat ukur yang digunakan. !. Mat#ria- %ahat
Pahat yang baik harus memiliki sifat-sifat tertentu# sehingga nantinya dapat menghasilkan produk yang berkualitas baik dan ekonomis. ,ekerasan dan kekuatan dari pahat harus tetap ada pada temperatur tinggi# sifat ini dinamakan %ot %ardness. ,etangguhan
1!
(Toughness) dari pahat diperlukan# sehingga pahat tidak akan pe%ah atau retak terutama pada saat melakukan pemotongan dengan beban kejut. ,etahanan aus sangat dibutuhkan yaitu ketahanan pahat melakukan pemotongan tanda terjadi keausan yang %epat. Penentuan material pahat didasarkan pada jenis material benda kerja dan kondisi pemotongan (pengasaran# adanya beban kejut# penghalusan). Material pahat yang ada ialah baja karbon sampai dengan keramik dan intan. ifat dari beberapa material pahat ditunjukkan pada ambar !.1$ .
ambar !.1$. (a) ,ekerasan dari beberapa ma%am material pahat sebagi fungsi dari temperatur# (b) jangkauan sifat material pahat Material pahat dari baja karbon (baja dengan kandungan karbon 1#5A) pada saat ini sudah jarang digunakan untuk proses pemesinan# karena bahan ini tidak tahan panas (melunak pada suhu $- 5 +). Baja karbon ini sekarang hanya digunakan untuk kikir# bilah gergaji# dan pahat tangan. Material pahat dari 3 ( %igh Speed Steel ) dapat dipilih jenis M atau *. enis M berarti pahat 3 yang mengandung unsur
1$
Molibdenum# dan jenis * berarti pahat 3 yang mengandung unsur Tungsten. Beberapa jenis 3 dapat dilihat pada *abel !.1. *abel !.1. enis Pahat 3 J#ni( 1SS
Standart AISI
1SS K'n#n(i'na•
•
Molibdenum 3
M1# M!# M8# M1
Tungsten 3
*1# *!
1SS S%#(ia-
Cobald added 3
M$$# M$6# *# *5# *6
•
%igh Vanadium 3
M$-1# M$-!# M# *15
•
%igh %ardness Co 3
M1# M!# M$# M# M5# M6
•
•
•
•
Cast 3 &owdered 3 Coated 3
Pahat dari 3 biasanya dipilih jika pada proses pemesinan sering terjadi beban kejut# atau proses pemesinan yang sering dilakukan interupsi (terputus-putus). 3al tersebut misalnya membubut benda segi empat menjadi silinder# membubut bahan benda kerja hasil proses penuangan# membubut eksentris (proses pengasarannya). Pahat dari karbida dibagi dalam dua kelompok tergantung penggunaannya. Bila digunakan untuk benda kerja besi tuang yang tidak liat dinamakan cast iron cutting grade . Pahat jenis ini diberi kode huruf , dan kode 2arna merah. pabila digunakan untuk menyayat baja yang liat dinamakan steel cutting grade. Pahat jenis ini diberi kode huruf P dan kode 2arna biru. elain kedua jenis tersebut ada pahat karbida yang diberi kode huruf M# dan kode 2arna kuning. Pahat karbida ini digunakan untuk menyayat berbagai jenis baja# besi tuang dan non ferro yang mempunyai sifat ketermesinan yang baik.
1
Contoh pahat karbida untuk menyayat berbagai bahan dapat dilihat pada *abel !.!. *abel
!.!. Contoh penggolongan penggunaannya
15
pahat
jenis
karbida
dan
2. P#"i-ihan "#(in
Pertimbangan pemilihan mesin pada proses bubut adalah berdasarkan dimensi benda kerja yang yang akan dikerjakan. ,etika memilih mesin perlu dipertimbangkan kapasitas kerja mesin yang meliputi diameter maksimal benda kerja yang bisa dikerjakan oleh mesin# dan panjang benda kerja yang bisa dikerjakan. 7kuran mesin bubut diketahui dari diameter benda kerja maksimal yang bisa dikerjakan (Swing over the bed ) # dan panjang meja mesin bubut ( "ength of the bed ). Panjang meja mesin bubut bukan berarti panjang maksimal benda kerja yang dikerjakan diantara dua senter. Panjang maksimal benda kerja maksimal adalah panjang meja dikurangi jarak yang digunakan kepala tetap dan kepala lepas. Beberapa jenis mesin bubut dari mesin bubut manual dengan satu pahat sampai dengan mesin bubut CC dapat dipilih untuk proses pemesinan (
16
%. *#+a" rahan$ ti$a (untuk benda silindris). lat pen%ekam ini tiga buah rahangnya bergerak bersama-sama menuju sumbu %ekam apabila salah satu rahangnya digerakkan. d. Fa*# P-at## digunakan untuk menjepit benda kerja pada suatu permukaan plat dengan baut pengikat yang dipasang pada alur *. Pemilihan %ara pen%ekaman tersebut di atas# sangat menentukan hasil proses bubut. Pemilihan alat pen%ekam yang tepat akan menghasilkan produk yang sesuai dengan kualitas geometris yang dituntut oleh gambar kerja. Misalnya apabila memilih %ekam rahang tiga ntuk men%ekam benda kerja silindris yang relatif panjang# hendaknya digunakan juga senter jalan yang dipasang pada kepala lepas# agar benda kerja tidak tertekan (ambar !.16).
ambar !.1. Benda kerja dipasang diantara dua senter
18
pindel mesin bubut
collet
Cekam rahang empat
Cekam rahang tiga
'ace plate
ambar !.15. lat pen%ekam benda kerja
19
ambar !.16. Benda kerja yang relatif panjang dipegang oleh %ekam rahang tiga dan didukung oleh senter putar Penggunaan %ekam rahang tiga atau %ekam rahang empat# apabila kurang hati-hati# akan menyebabkan permukaan benda kerja terluka. 3al tersebut terjadi misalnya pada 2aktu proses bubut dengan kedalaman potong yang besar# karena gaya pen%ekaman tidak mampu menahan beban yang tinggi# sehingga benda kerja tergelin%ir atau selip. 3al ini perlu diperhatikan terutama pada 2aktu proses finishing # proses pemotongan ulir# dan proses pembuatan alur. Beberapa %ontoh proses bubut# dengan %ara pen%ekaman yang berbeda-beda dapat dilihat pada ambar !.18. 3. P#n#nt&an -an$+ah +#r0a
14
ambar !.18. Beberapa %ontoh proses bubut dengan %ara pen%ekam-an"pemegangan benda kerja yang berbe da-beda Bahan benda kerja yang dipilih biasanya sudah ditentukan pada gambar kerja baik material maupun dimensi a2al benda kerja. eting" penyiapan mesin dilakukan dengan %ara memeriksa semua eretan mesin# putaran spindel# posisi kepala lepas# alat pen%ekam benda kerja# pemegangan pahat# dan posisi kepala lepas. 7sahakan posisi sumbu kerja kepala tetap (spindel) dengan kepala lepas pada satu garis untuk pembubutan lurus# sehingga hasil pembubutan tidak tirus. Pemasangan pahat dilakukan dengan %ara menjepit pahat pada rumah pahat (tool post ). 7sahakan bagian pahat yang menonjol tidak terlalu panjang# supaya tidak terjadi getaran pada pahat ketika proses pemotongan dilakukan. Posisi ujung pahat harus pada sumbu kerja mesin bubut# atau pada sumbu benda kerja yang dikerjakan. Posisi
!
ujung pahat yang terlalu rendah tidak direkomendasi# karena menyebabkan benda kerja terangkat# dan proses pemotongan tidak efektif (lihat ambar !.19)
ambar !.19. Cara pemasangan pahat bubut : 1) Posisi ujung pahat pada sumbu benda kerja# !) panjang pahat diusahakan sependek mungkin
!1
Pahat bubut bisa dipasang pada tempat pahat tunggal# atau pada tempat pahat yang berisi empat buah pahat (Euick change indeing suare turret ) . pabila pengerjaan pembubutan hanya memerlukan satu ma%am pahat lebih baik digunakan tempat pahat tunggal. pabila pahat yang digunakan dalam proses pemesinan lebih dari satu# misalnya pahat rata# pahat alur# pahat ulir# maka sebaiknya digunakan tempat pahat yang bisa dipasang sampai empat pahat. Pengaturannya sekaligus sebelum proses pembubutan# sehingga proses penggantian pahat bisa dilakukan dengan %epat (uick change).
ambar !.14. *empat pahat (tool post ) : (a) untuk pahat tunggal# (b) untuk empat pahat 4. P#r#n*anaan Pr'(#( "#")&)&t -&r&(
Proses membubut lurus adalah menyayat benda kerja dengan gerak pahat sejajar dengan sumbu benda kerja. Peren%anaan proses penyayatan benda kerja dilakukan dengan %ara menentukan arah gerakan pahat # kemudian menghitung elemen dasar proses bubut sesuai dengan rumus !.! sampai dengan rumus !.5. Contoh : kan dibuat benda kerja dari bahan Mild teel (*$8) seperti ambar !.! berikut.
!!
6 ) ! $ I I
1 $ I
$5 85
ambar !.!. ambar benda kerja yang akan dibuat Peren%anaan proses bubut : a. Material benda kerja : Mild Steel ( * $8)# diameter $ mm F 85 mm b. Material Pahat : 3 atau Pahat ,arbida jenis P1 # pahat kanan. Dengan geometri pahat dan kondisi pemotongan dipilih dari *abel !.$. ( *abel yang direkomendasikan oleh produsen mesin bubut) : a. G /9o# H/1o# & / $ m"menit (3) b. G /5o# H/o# & / 18 m"menit (Pahat karbida sisipan) %. Mesin yang digunakan: Mesin Bubut dengan ,apasitas diameter lebih dari 1 in%hi d. Pen%ekam benda kerja : Cekam rahang tiga. Benda kerja dikerjakan Bagian terlebih dulu# kemudian dibalik untuk mengerjakan Bagian ( ambar !.!1)
!$
*abel !.$. Penentuan jenis pahat# geometri pahat# &# dan f ( =MC;)
!
e. Pemasangan pahat : menggunakan tool post (tempat pahat tunggal) yang tersedia di mesin# panjang ujung pahat dari tool post sekitar 1 sampai dengan 15 mm# > r / 4$o. f. Data untuk elemen dasar : 1) untuk pahat 3 : & / $ m"menit0 f / #1 mm"putaran# a / ! mm. !) untuk pahat karbida : & / 18 m"menit0 f / #1 mm"putaran0 a / ! mm. g. Bahan benda kerja telah disiapkan (panjang bahan sudah sesuai dengan gambar)# kedua permukaan telah dihaluskan. h. Perhitungan elemen dasar berdasarkan rumus !.! J !.5 dan gambar ren%ana jalannya pahat adalah sebagai berikut (perhitungan dilakukan dengan software spreadshheet ) :
a1
5
a!
5
ambar !.!1. ambar ren%ana pen%ekaman# penyayatan# dan lintasan pahat
!5
,eterangan : 1) Benda kerja di%ekam pada Bagian # sehingga bagian yang menonjol sekitar 5 mm. !) Penyayatan dilakukan ! kali dengan kedalaman potong a1 / ! mm dan a! / ! mm. Pemotongan pertama sebagai pemotongan pengasaran (roughing ) dan pemotongan kedua sebagai pemotongan finishing . $) Panjang pemotongan total adalah panjang benda kerja yang dipotong ditambah panjang a2alan (sekitar 5 mm) dan panjang lintasan keluar pahat ( sama dengan kedalaman potong) . erakan pahat dijelaskan seperti ambar !. !! : a) erakan pahat dari titik ke titik 1 adalah gerak maju dengan %epat (rapid ) b) erakan pahat dari titik 1 ke titik ! adalah gerakan penyayatan dengan f / #1 mm"putaran %) erakan pahat dari titik ! ke titik $ adalah gerakan penyayatan dengan f / #1 mm"putaran d) erakan pahat dari titik $ ke titik adalah gerakan %epat ( dikerjakan dengan memutar eretan memanjang) !
1
$
!6
ambar !.!!. ambar ren%ana gerakan dan lintasan pahat etelah ren%ana jalannya pahat tersebut di atas kemudian dilakukan perhitungan elemen dasar pemesinannya. 3asil perhitungan dapat dilihat pada *abel !.. *abel !.. 3asil perhitungan elemen dasar pemesinan Bagian a. Perhitungan elemen dasar proses bubut ( untuk pahat HSS) v !" mm#menit f $,% mm#putaran a " mm a% 2 mm a2 2 mm a! .. mm do !" mm dm% !$ mm dm2 2& mm lt "2 mm Proses ubut rata a% ubut rata a2
n (rpm) !!*,!* !*&,+2
'f (mm#menit) !!,*" !*,&+
tc(menit) %,2" %,$
(cm!#menit) &,*$ &,*$
b. Perhitungan elemen dasar proses bubut ( untuk pahat Karbida P10) v %+$ mm#menit f $,% mm#putaran a " mm a% 2 mm a2 2 mm a! .. mm do !" mm dm% !$ mm dm2 2& mm lt "2 mm
!8
Proses ubut rata a% ubut rata a2
n (rpm) %&%,** %!!,5*
'f (mm#menit) %&,% %!,!&
tc(menit) $,25 $,22
(cm!#menit) !",$$ !",$$
Bagian : Benda kerja dibalik# sehingga bagian menjadi bagian yang di%ekam seperti terlihat pada ambar !.!$.
a$
6
5
ambar !.!$. ambar ren%ana pen%ekaman# penyayatan# dan lintasan pahat
3asil perhitungan elemen dasar pemesinan dapat dilihat pada *abel !.5 di ba2ah :
!9
*abel !.5. 3asil perhitungan eleman dasar pemesinan Bagian Perhitungan elemen dasar proses bubut ( untuk pahat HSS) v !" mm#menit f $,% mm#putaran a 2 mm a% .. mm a2 .. mm a! 2 mm do !" mm dm% !$ mm dm2 .. mm lt 5+ mm
Proses ubut rata a!
n (rpm) !!*,!*
'f (mm#menit) !!,*"
tc(menit) %,&*
(cm!#menit) &,*$
Perhitungan elemen dasar proses bubut ( untuk pahat Karbida) v %+$ mm#menit f $,% mm#putaran a 2 mm a% .. mm a2 .. mm a! 2 mm do !" mm dm% !$ mm dm2 .. mm lt 5+ mm
Proses ubut rata a!
n (rpm) %&%,**
'f (mm#menit) %&,%
!4
tc(menit) $,!"
(cm!#menit) !",$$
Catatan : 1) Pada prakteknya parameter pemotongan terutama putaran spindel (n) dipilih dari putaran spindel yang tersedia di mesin bubut tidak seperti hasil perhitungan dengan rumus di atas. ,alau putaran spindel hasil perhitungan tidak ada yang sama (hampir sama) dengan tabel putaran spindel di mesin sebaiknya dipilih putaran spindel di ba2ah putaran spindel hasil perhitungan. !) pabila parameter pemotongan n diubah# maka elemen dasar pemesinan yang lain berubah juga. $) 'aktu yang diperlukan untuk membuat benda kerja jadi bukanlah jumlah 2aktu pemotongan (t%) keseluruhan dari tabel perhitungan di atas (*abel !. dan *abel !.5). 'aktu pembuatan benda kerja harus ditambah 2aktu non produktif yaitu : a) 2aktu penyiapan mesin" pahat b) 2aktu penyiapan bahan benda kerja (dengan mesin gergaji# dan mesin bubut yang disetel khusus untuk membuat bahan benda kerja) %)
2aktu pemasangan benda kerja
d) 2aktu penge%ekan ukuran benda kerja e)
2aktu yang diperlukan pahat untuk mundur (retract )
$
f)
2aktu yang diperlukan untuk melepas benda kerja
g)
2aktu yang diperlukan untuk mengantarkan benda kerja (dari bagian penyiapan benda kerja ke mesin).
) *idak ada rumus baku untuk menentukan 2aktu non produktif. 'aktu non produktif diperoleh dengan men%atat 2aktu yang diperlukan untuk masing-masing 2aktu non produktif tersebut. 5) 7ntuk benda kerja tunggal 2aktu penyelesaian suatu benda kerja lebih banyak dari pada pembuatan massal (ukuran benda kerja sama dalam jumlah banyak)# karena 2aktu penyiapan mesin tidak dilakukan untuk setiap benda kerja yang dikerjakan. 6) 7ntuk proses bubut rata dalam# perhitungan elemen dasar pada prinsipnya sama dengan bubut luar # tetapi pada bubut dalam diameter a2al (do) lebih ke%il dari pada diameter akhir (dm). 8) pabila diinginkan pen%ekaman hanya sekali tanpa membalik benda kerja# maka bahan benda kerja dibuat lebih panjang sekitar $ mm. kan tetapi hal tersebut akan menyebabkan pemborosan bahan benda kerja jika membuat benda kerja dalam jumlah banyak. 9) pabila benda kerja dikerjakan dengan dua senter ( seting seperti ambar !.1)# maka benda kerja harus diberi lubang senter pada kedua ujungnya. Dengan demikian 2aktu ditambah dengan 2aktu pembuatan lubang senter. 4) Pahat karbida lebih produktif dari pada pahat 3. 5. P#r#n*anaan Pr'(#( "#")&)&t tir&(
$1
Benda kerja berbentuk tirus (taper ) dihasilkan pada proses bubut apabila gerakan pahat membentuk sudut tertentu terhadap sumbu benda kerja. Cara membuat benda tirus ada beberapa ma%am : a. Dengan memiringkan eretan atas pada sudut tertentu (ambar !.!)# gerakan pahat (pemakanan) dilakukan se%ara manual (memutar handel eretan atas). Pengerjaan dengan %ara ini memakan 2aktu %ukup lama# karena gerakan pahat kembali relatif lama (ulir eretan atas kisarnya lebih ke%il dari pada ulir transportir). b. Dengan alat bantu tirus (taper attachment )# pembuatan tirus dengan alat ini adalah untuk benda yang memiliki sudut tirus relatif ke%il (sudut sampai dengan K4o). Pembuatan tirus lebih %epat karena gerakan pemakanan (feeding ) bisa dilakukan otomatis (ambar !.!5).
ambar !.!. Proses membubut tirus luar dan tirus dalam dengan memiringkan eretan atas# gerakan penyayatan ditunjukkan oleh anak panah
$!
ambar !.!5. Proses membubut tirus luar dengan bantuan alat bantu tirus ( Taper attachment )
%. Dengan menggeser kepala lepas (tail stock ) # dengan %ara ini proses pembubutan tirus dilakukan sama dengan proses membubut lurus dengan bantuan dua senter. Benda kerja tirus terbentuk karena sumbu kepala lepas tidak sejajar dengan sumbu kepala tetap (ambar !.!6). 7ntuk %ara ini sebaiknya hanya untuk sudut tirus yang sangat ke%il# karena apabila sudut tirus besar bisa merusak senter jalan yang dipasang pada kepala lepas.
ambar !.!6. Bagian kepala lepas yang bisa digeser# dan pembubutan tirus dengan kepala lepas yang digeser
$$
Perhitungan pergeseran kepala lepas pada pembubutan tirus dijelaskan dengan gambar dan rumus berikut.
ambar !.!8. ambar benda kerja tirus dan notasi yang digunakan Pergeseran kepala lepas (&) pada ambar !.!8 di atas dapat dihitung dengan rumus : v
=
*
d
−
!l
(".....................................................(!.6)
Dimana : D / diameter mayor (terbesar) 0 mm d / diameter minor (terke%il)0 mm l / panjang bagian tirus 0 mm < / panjang benda kerja seluruhnya0 mm Penentuan pahat# perhitungan elemen pemesinan# dan penentuan langkah kerja"jalannya pahat untuk pembuatan benda kerja tirus analog dengan peren%anaan proses bubut lurus. Perbedaannya ada pada perhitungan 2aktu pemesinan untuk pembuatan tirus dengan %ara menggeser sudut eretan atas. 3al ini terjadi karena gerakan pahat dilakukan se%ara manual sehingga rumus 2aktu pemesinan (t%) tidak dapat digunakan.
$
6. P#r#n*anaan Pr'(#( "#")&)&t &-ir
Proses pembuatan ulir bisa dilakukan pada mesin bubut. Pada mesin bubut kon&ensional (manual) proses pembuatan ulir kurang efisien# karena pengulangan pemotongan harus dikendalikan se%ara manual# sehingga proses pembubutan lama dan hasilnya kurang presisi. Dengan mesin bubut yang dikendalikan CC proses pembubutan ulir menjadi sangat efisien dan efektif# karena sangat memungkin membuat ulir dengan kisar ( pitch) yang sangat be&ariasi dalam 2aktu relatif %epat dan hasilnya presisi. ama- nama bagian ulir segi tiga dapat dilihat pada ambar !.!9.
ambar !.!9. ama- nama bagian ulir 7lir segi tiga tersebut bisa berupa ulir tunggal atau ulir ganda. Pahat yang digunakan untuk membuat ulir segi tiga ini adalah pahat ulir yang sudut ujung pahatnya sama dengan sudut ulir atau setengah sudut ulir. 7ntuk ulir metris sudut ulir adalah 6 o# sedangkan ulir 'hit2oth sudut ulir 55o. dentifikasi ulir biasanya ditentukan berdasarkan diameter mayor dan kisar ulir ( *abel !.6). Misalnya ulir M5F#9 berarti ulir metris dengan diameter mayor 5 mm dan kisar ( pitch) #9 mm. $5
*abel !.6. Dimensi ulir Metris
elain ulir metris pada mesin bubut bisa juga dibuat ulir +hitworth ( sudut ulir 55o). dentifikasi ulir ini ditentukan oleh diamater mayor ulir dan jumlah ulir tiap in%hi ( *abel !.8). Misalnya untuk ulir 'hit2oth $"9L jumlah ulir tiap in%hi adalah 16 (kisarnya
$6
#6!5L). 7lir ini biasanya digunakan untuk membuat ulir pada pipa (men%egah kebo%oran fluida). *abel !.8. Dimensi ulir +hitworth
elain ulir segi tiga# pada mesin bubut bisa juga dibuat ulir segi empat ( ambar !.!4). 7lir segi empat ini biasanya digunakan untuk ulir daya. Dimensi utama dari ulir segi empat pada dasarnya sama dengan ulir segi tiga yaitu : diameter mayor# diameter minor# kisar ( pitch)# dan sudut heliF ( ambar !.!4). Pahat yang digunakan untuk membuat ulir segi empat adalah pahat yang dibentuk ( diasah) menyesuaikan bentuk alur ulir segi empat dengan pertimbangan sudut heliF ulir ( ambar !.!4). Pahat ini biasanya dibuat dari 3 atau pahat sisipan dari bahan karbida.
$8
ambar !.!4. 7lir segi empat a. Pahat &-ir
Pada proses pembuatan ulir dengan menggunakan mesin bubut manual pertama-tama yang harus diperhatikan adalah sudut pahat. ambar !.$ ditunjukkan bentuk pahat ulir metris dan alat untuk menge%ek besarnya sudut tersebut (6o) . Pahat ulir pada gambar tersebut adalah pahat ulir luar dan pahat ulir dalam. elain pahat terbuat dari 3 pahat ulir yang berupa sisipan ada yang terbuat dari bahan karbida ( ambar !.$1).
ambar !.$. Pahat ulir metris untuk ulir luar dan ulir dalam
$9
ambar !.$1. Proses pembuatan ulir luar dengan pahat sisipan etelah pahat dipilih# kemudian dilakukan setting posisi pahat terhadap benda kerja. etting ini dilakukan terutama untuk menge%ek posisi ujung pahat bubut terhadap sumbu mesin bubut" sumbu benda kerja. etelah itu di%ek posisi pahat terhadap permukaan benda kerja # supaya diperoleh sudut ulir yang simetris terhadap sumbu yang tegak lurus terhadap sumbu benda kerja (ambar !.$!).
ambar !.$!. etting pahat bubut untuk proses pembuatan ulir luar
$4
Parameter pemesinan untuk proses bubut ulir berbeda dengan bubut rata. 3al tersebut terjadi karena pada proses pembuatan ulir gerak makan (f) adalah kisar ( pitch) ulir tersebut# sehingga putaran spindel tidak terlalu tinggi ( se%ara kasar sekitar setengah dari putaran spindel untuk proses bubut rata). Perbandingan harga ke%epatan potong untuk proses bubut rata (Stright turning ) dan proses bubut ulit (threading ) dapat dilihat pada *abel !.9. *abel !.9. ,e%epatan potong proses bubut rata dan proses bubut ulir untuk pahat 3
). Lan$+ah %#nyayatan &-ir
upaya dihasilkan ulir yang halus permukaannya perlu dihindari kedalaman potong yang relatif besar. 'alaupun kedalaman ulir ke%il ( misalnya untuk ulir M1F1#5 # dalamnya ulir #4$ mm) proses penyayatan tidak dilakukan sekali potong# biasanya dilakukan penyayatan antara 5 sampai 1 kali penyayatan ditambah sekitar $ kali penyayatan kosong (penyayatan pada diameter terdalam). 3al tersebut karena pahat ulir melakukan penyayatan berbentuk . gar diperoleh hasil yang presisi dengan proses yang tidak membahayakan operator mesin# maka sebaiknya pahat hanya menyayat pada satu sisi saja (sisi
ambar !.$$. =retan atas diatur menyudut terhadap sumbu tegak lurus benda kerja dan arah pemakanan pahat bubut potong pahat sebelah kiri untuk ulir kanan# atau sisi potong pahat sebelah kanan untuk ulir kiri) . Proses tersebut dilakukan dengan %ara memiringkan eretan atas dengan sudut !4o( ambar !.$$) untuk ulir metris. edang untuk ulir %me dan ulir %a%ing dengan sudut !4o# eretan atas dimiringkan 1#5 o. Proses penambahan kedalaman potong (dept of cut ) dilakukan oleh eretan atas . Proses bubut ulir dilakukan dengan %ara : 1) Memajukan pahat pada diameter luar ulir !) etting ukuran pada eretan atas menjadi mm. $) *arik pahat ke luar benda kerja# sehingga pahat di luar benda kerja dengan jarak bebas sekitar 1 mm
1
) tur handel kisar menurut tabel kisar yang ada di mesin bubut# geser handel gerakan eretan ba2ah untuk pembuatan ulir 5) Masukkan pahat dengan kedalaman potong sekitar #1 mm 6) alankan mesin sampai panjang ulir yang dibuat terdapat goresan pahat# kemudian hentikan mesin dan tarik pahat keluar 8) Periksa kisar ulir yang dibuat ( ambar !.$) dengan menggunakan kaliber ulir ( screw pitch gage). pabila sudah sesuai maka proses pembuatan ulir dilanjutkan. ,alau kisar belum sesuai periksa posisi handel pilihan kisar pada mesin bubut.
ambar !.$. Penge%ekan kisar ulir dengan kaliber ulir
9) erakkan pahat mundur dengan %ara memutar spindel arah kebalikan# hentikan setelah posisi pahat di depan benda kerja (erakan seperti gerakan pahat untuk membuat poros lurus pada ambar !.!!). 4) Majukan pahat untuk kedalaman potong berikutnya dengan memajukan eretan atas. 1)
!
11) Pada kedalaman ulir maksimal proses penyayatan perlu dilakukan berulang-ulang agar beram yang tersisa terpotong semuanya. 1!) etelah selesai proses pembuatan ulir# hasil yang diperoleh di%ek ukuranya ( Diameter mayor# kisar# diameter minor# sudut).
*. P#")&atan &-ir $anda
Pembuatan ulir di atas adalah untuk ulir tunggal. elain ulir tunggal ada tipe ulir ganda (ganda dua dan ganda tiga). Pada dasarnya ulir ganda dan ulir tunggal dimensinya sama# perbedaanya ada pada pitch dan kisar (ambar !.$5). Pada ulir tunggal pitch dan kisar (lead ) sama. Pengertian kisar adalah jarak memanjang sejajar sumbu yang ditempuh batang berulir (baut) bila diputar $6; (satu putaran). Pengertian pitch adalah jarak dua pun%ak profil ulir. Pada ulir kanan tunggal bila sebuah baut diputar satu putaran maka baut akan bergerak ke kiri sejauh kisar ( ambar !.$5). pabila baut tersebut memiliki ulir kanan ganda dua# maka bila baut tersebut diputar satu putaran akan bergerak ke kiri sejauh kisar (dua kali pitch).
$
ambar !.$5. 7lir tunggal# ulir ganda dua dan ulir ganda tiga
Bentuk-bentuk profil ulir yang telah distandarkan ada banyak. Proses pembuatannya pada prinsipnya sama dengan yang telah diuraikan di atas. ambar !.$6 berikut ditunjukkan gambar bentuk profil ulir dan dimensinya.
ambar !.$6. Beberapa jenis bentuk profil ulir
ambar !.$6. Beberapa jenis bentuk profil ulir (lanjutan)
5
i.
M#")&)&t A-&r
lur ( grooving ) pada benda kerja dibuat dengan tujuan untuk memberi kelonggaran ketika memasangkan dua buah elemen mesin # membuat baut dapat bergerak penuh# dan memberi jarak bebas pada proses gerinda terhadap suatu poros ( ambar !.$8). Dimensi alur ditentukan berdasarkan dimensi benda kerja dan fungsi dari alur
ambar !.$8. lur untuk : (a) pasangan poros dan lubang# (b) pergerakan baut agar penuh# (%) jarak bebas proses penggerindaan poros tersebut. Bentuk alur ada tiga ma%am yaitu kotak# melingkar# dan (ambar !.$9). 7ntuk bentuk-bentuk alur tersebut pahat yang digunakan diasah dengan mesin gerinda disesuaikan dengan bentuk alur yang akan dibuat. ,e%epatan potong yang digunakan ketika membuat alur sebaiknya setengah dari ke%epatan potong bubut rata. 3al tersebut dilakukan karena bidang potong proses pengaluran relatif lebar. Proses yang identik dengan pembuatan alur adalah proses pemotongan benda kerja ( parting ). Proses pemotongan ini dilakukan
6
ketika benda kerja selesai dikerjakan dengan bahan benda kerja yang relatif panjang ( ambar !.$4).
ambar !.$9. Bentuk alur kotak# melingkar# dan
ambar !.$4. Proses pemotongan benda kerja
8
Beberapa petunjuk penting yang harus diperhatikan ketika melakukan pembuatan alur atau proses pemotongan benda kerja adalah : 1) Cairan pendingin diberikan sebanyak mungkin. !) 7jung pahat diatur pada sumbu benda kerja $) Posisi pahat atau pemegang pahat tepat 4o terhadap sumbu benda kerja ) Panjang pemegang pahat atau pahat yang menonjol ke arah benda kerja sependek mungkin agar pahat atau benda kerja tidak bergetar 5) Dipilih batang pahat yang terbesar 6) ,e%epatan potong dikurangi (5A dari ke%epatan potong bubut rata) 8) erak makan dikurangi (!A dari gerak makan bubut rata) 9) 7ntuk alur aksial# penyayatan pertama dimulai dari diameter terbesar untuk men%egah berhentinya pembuangan beram.
0.
M#")&)&t7 M#")&at Kart#-
9
