ISSN 2580-2810
JUS TEKNO
Jurnal Sains & Teknologi Pengaruh kecepatan makan dan Cutting force terhadap Bending Stress dan Defleksi pada Holder Pahat Bubut Untuk Proses Bubut Kasar pada Baja Tempa S48C berongga.
Sigit Widiyanto Teknik Mesin.
STT Duta Bangsa.
Bekasi ABSTRAK Dalam proses pembubutan benda kerja dengan bentuk berongga, pahat bubut mendapatkan gaya-gaya pemakanan yang tidak seragam yaitu disaat penyayatan dan tanpa Hal ini membuat dasar dari penelitian ini untuk menganalisa sejauh mana efek dari ronga-rongga benda kerja saat di sayat akan berpengaruh terhadap bending stress dan defleksi pahat bubut yang akan mempengaruhi hasil pembubutan pada pemakaian pahat carbide dengan menggunakan mesin cnc lathe takisawa TCC2100 L2 terhadap material tempa S48C.
Metode penelitian yang digunakan adalah menghitung gaya potong dan bending stress dan defleksi yang diterima oleh pahat dan dudukan pahat.
Pengujian dilakukan pada pahat tipe TNMG160408 dengan variasi kecepatan makan dan kedalaman potong yang berbeda.
Hasil penelitian ini didapat dengan variable 1 yaitu kecepatan makan 0,2 mm/rev dan Cutting force 548 N didapat bending stress 12 MPa dengan Defleksi 0,0058 mm.
yaitu kecepatan makan 0,25 mm/rev dan Cutting force 686 N didapat bending stress 15,8 MPa dengan Defleksi 0,0072 mm.
variable 3 yaitu kecepatan makan 0,28 mm/rev dan Cutting force 768 N didapat bending stress 17,7 MPa dengan Defleksi 0,008 mm.
dari hasil penelitian ini didapati dengan semakin besar kecepatan makan dengan cutting force yang besar mengakibatkan bending stress dan defleksi pada pahat bubut semakin besar yang dapat menjadi efek terhadap kekasaran permukaan.
Kata kunci : Cutting force.
Bending stress.
Defleksi.
1 LATAR BELAKANG
Dalam proses pembubutan benda kerja dengan bentuk berongga, pahat bubut mendapatkan gaya-gaya pemakanan yang tidak seragam yaitu disaat penyayatan dan tanpa Hal ini membuat dasar dari penelitian ini untuk menganalisa sejauh mana efek dari ronga-rongga benda kerja saat di sayat akan berpengaruh terhadap bending stress dan defleksi pahat bubut yang akan mempengaruhi hasil pembubutan pada pemakaian pahat carbide dengan menggunakan mesin cnc lathe takisawa TCC2100 L2 terhadap material tempa S48C.
2 IDENTIFIKASI MASALAH
Atas dasar latar belakang diatas peneliti mengidentifikasi masalah dirumuskan sebagai berikut Apakah ada pengaruh kecepatan makan .
dan cutting force terhadap bending stress dan defleksi pada holder pahat bubut.
3 RUMUSAN MASALAH
ISSN 2580-2810
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana melakukan penentuan pada pada kecepatan makan dan menghitung cutting force sehingga di prediksi akan mempunyai pengaruh terhadap bending stress dan defleksi pada holder pahat bubut.
4 BATASAN MASALAH
Batasan masalah untuk diteliti adalah pada holder pahat carbide model TNMG160408 untuk proses bubut kasar baja berongga pada material tempa S48C di mesin cnc lathe type TCC 2100 L2.
LANDASAN TEORI
Steel ( Baja ) Baja karbon merupakan salah satu jenis baja paduan yang terdiri dari unsur besi (F.
dan karbon (C).
Dalam proses pembuatan baja biasanya akan ada penambahan kandungan kadar unsur kimia lain seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (S.
, mangan (M.
dan kadar unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat baja yang diinginkan.
Baja karbon sedang selanjutnya kelompok baja karbon sedang yaitu baja yang mengandung karbon 0.
20 % hingga 0.
60 % kemudian baja ini sangat umum digunakan disektor manufaktur karena memiliki sifat ketangguhan dan keuletan yang tinggi sangat cocok digunakan pada komponen mekanis seperti mesin kendaraan roda dua maupun roda empat.
Gambar 2.
1 Wheel Starter Motor ABC Sumber : PT.
XYZ
Forging ( Tempa ) Forging process atau proses penempaan adalah isitlah yang diterapkan pada proses yang menginduksi deformasi plastis melalui gaya tekan lokal yang diterapkan melalui cetakan.
Perlengkapan penempaan sendiri dapat berupa palu, mesin tekan ( press ) atau mesin tempa Deformasi dapat dilakukan disemua variasi suhu ( panas, dingin, hangat atau isotermal ).
Sebagian besar proses penempaan dilakukan dengan benda kerja di atas suhu rekristalisasi.
Proses forging ini terbagi menjadi dua yaitu Hot forging dan Cold forging.
Machining ( Permesina.
Machining atau permesinan adalah proses menghilangkan atau memotong bahan yang tidak diinginkan dari benda kerja dalam benduk chip.
Dalam proses memotong bahan, dibedakan menjadi dua kategori yaitu pemotongan kasar atau bubut kasar ( roughing cutting ) dan pemotongan akhir atau bubut akhir ( finish cutting ).
Didalam proses pembubutan akan banyak digunakan istilah-istilah sebagai berikut :
Kecepatan potong (V.
adalah gerakan pemotongan utama yang menghubungkan kecepatan alat potong ( cutting tool ) terhadap benda kerja.
ISSN 2580-2810
Kecepatan makan atau Kecepatan makan .
adalah jumlah material yang dibubut per putaran atau per lintasan pahat di atas benda kerja.
Kedalaman pemotongan atau Depth of Cut ( DOC or ap ) adalah ketebalan material yang dibubut hingga bentuk yang diinginkan.
Proses pembubutan atau turning adalah proses permesinan yang dimana alat titik tunggal ( single-point tool ) untuk memotong material dari permukaan benda kerja yang Gambar 2.
2 Ilustrasi proses bubut Sumber :buku berjudul Aumaterial and processes in manufacturingAy Gambar 2.
3 Diagram gaya pada proses bubut Sumber :buku berjudul Aumaterial and processes in manufacturingAy Gaya potong atau Cutting force (F.
Gaya yang muncul ketika pahat bergerak ke arah geometri yang sudah Rumus yang digunakan adalah :
Fc = Kc.
= Nilai spesifikasi gaya potong pada material tertentu = Kedalaman potong yang diinginkan = Kecepatan makan yang sudah ditentukan Untuk menentukan spesifikasi gaya potong dapat dilihat gambar tabel berikut :
ISSN 2580-2810
Gambar 2.
9 Tabel nilai dari spesifikasi gaya potong Sumber : Catalog tungaloy 2020 - 2021 Selain diagram gaya diatas, masih ada beberapa perhitungan rumus yang ada pada proses permesinan diantaranya :
Perhitungan kecepatan potong atau Cutting Speed (V.
Vc = (A x EID x .
/ 1000 = Kecepatan potong .
/mi.
EID = Diameter benda kerja .
= Jumlah putaran Perhitungan waktu potong atau Cutting Time (T) T = Ee / .
r x .
T = Waktu potong .
Ee = Panjang potong .
fr = Kecepatan makan .
m/re.
Pahat tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran untuk situasi pemotongan yang dibutuhkan untuk proses bubut.
Gambar 2.
12 Bentuk alat pahat Sumber : buku berjudul Aufundamental of modern manufacturingAy Dari gambar di atas, gambar .
bulat, .
persegi, .
belah ketupan dengan kedua sudut 80 derajat, .
segienam dengan 3 sudut 80 derajat, .
segitiga, .
belah ketupan dengan dua titik sudut 55 derajat, .
belah ketupat dengan kedua sudut 35 Dibutuhkan kekuatan, kebutuhan daya dan kecenderungan getaran meningkat saat pahat bergerak ke kiri, sedangkan aksesbilitas cenderung lebih baik dengan geometri di sebelah kanan.
ISSN 2580-2810
Alat potong atau pahat buut harus terbuat dari material yang dapat menahan tekanan dan suhu tinggi yang dihasilkan selama proses pembentukan serpihan .
Idealnya material pahat potong harus memiliki sifat berikut :
Memiliki kekerasan yang tinggi dan tahan terhadap suhu tinggi.
Memiliki daya tahan aus yang tinggi.
Memiliki ketangguhan untuk menahan chipping .
terutama pada proses potong yang terputus .
nterrupted cuttin.
Memiliki daya tahan tinggi untuk menjaga nilai akurasi.
Tool Holder ( Dudukan alat potong atau paha.
Tool holder atau dudukan pahat potong dirancang dengan baik dan sangat penting untuk mencapai kinerja yang tinggi dan hasil jumlah yang banyak.
Setiap produsen pembuat tool holder, akan sangat memperhatikan dari segi kualitas, toleransi dimensi dan penyelarasan poros sangat bervariasi.
Tool holder digunakan satu bagian pada mesin bubut sebagai sistem yang terhubung secara mekanis terdiri dari alat untuk benda pahat potong .
utting too.
Desain tool holder dibagi menjadi 2 bagian :
A Tool holder External Tool holder external digunakan untuk membubut sisi permukaan bagian luar dari benda kerja.
Gambar 2.
13 Bentuk tool holder external Sumber : Catalog insert tungaloy 2021-2022 A Tool holder internal.
Tool holder internal digunakan untuk membubut sisi permukaan bagian dalam.
Umumnya digunakan pada proses bor.
Gambar 2.
14 Bentuk tool holder internal Sumber : Catalog insert tungaloy 2021-2022 Gaya yang akan diterima oleh tool holder diantaranya :
Bending stress ( kekuatan melengkung ) ISSN 2580-2810 Bending stress atau kekuatan melengkung adalah kekuatan maksimal yang dapat ditahan oleh dudukan pahat potong.
Bending stress tersebut dipengaruhi oleh kekuatan potong (F.
, jarak dari ujung alat potong dengan tempat dudukan holder (L) dan ukuran dari holder itu sendiri ( panjang .
dan lebar .
6 ycu yayca ycu ya ycI.
cAycyyc.
= yca ycu Ea2 Tools Deflection ( Defleksi alat ) Tool deflection atau defleksi alat dihitung berdasarkan defleksi dari dudukan pahat potong akibat dari ketidakseimbangan daya dan gaya.
4 ycu yayca ycu ya3 yu.
= ya ycu yca ycu Ea3 Gambar 2.
15 Simulai perhitungan bending stress dan tool deflection Sumber : Catalog insert tungaloy 2021-2022 Gambar 2.
16 Nilai E untuk perhitungan gaya bending stress dan tool deflection Sumber : Catalog insert tungaloy 2021-2022
METODOLOGI PENELITIAN
Langkah-langkah penelitian dimulai dengan persiapan mesin, pahat potong, dengan parameter kecepatan makan.
Setelah itu dihitung cutting force dan bending stress dan defleksi pada pahat bubut.
HASIL DAN PEMBAHASAN
1 Data dan spesifikasi material Spesifikasi material yang akan digunakan pada penelitian ini adalah :
Pembuat material : Asahi Forging Kandungan material : S48C Kekuatan tarik : 785 N/mm2 Proses material : Forging .
Kekerasan material : 212 Ae 277 HB
Jumlah lubang material : 6 lubang
ISSN 2580-2810
Panjang lintasan proses : A40 mm Volume material dibubut : A41cm2 Gambar 4.
1 Area arsiran warna hijau yang akan di proses Sumber : PT.
XYZ
Data dan spesifikasi alat pahat atau cutting tool Material benda kerja : Steel.
Stainless dan Cast Iron.
Material pahat potong : Carbide Kekuatan tarik
: 785 N/mm2 Jenis pahat potong
: TNMG 160408 TM
Level pahat potong
: T9215
Sudut radius (RE) : 0,8 mm Pembuat pahat potong : Tungaloy Gambar 4.
2 Ukuran dimensi pahat potong
Sumber : Catalog tungaloy 2020 - 2021
ISSN 2580-2810
Data dan spesifikasi tool holder atau dudukan pahat
Pembuat dudukan pahat
: Sandvik
Jenis dudukan pahat
: Bubut permukaan luar Nomor dudukan pahat
: MTJNR2525M 16M1
Sudut potong
: 93A
Panjang tool ke pahat (L) : 60 mm Ukuran dudukan pahat : lebar .
= 25 mm tinggi .
= 25 mm Gambar 4.
3 Holder atau dudukan pahat Sumber : PT.
XYZ
Perhitungan proses bubut dan grafik Data yang akan digunakan untuk parameter kecepatan potong 250 m/min, dan kedalaman potong 0,8 mm serta variasi kecepatan makan sebagai berikut :
Nose Radius (RE) : 0,8 mm Panjang tools ke pahat (L) : 60 mm Kecepatan makan .
: 0,20 mm/rev.
Kecepatan makan .
: 0,25 mm/rev.
Kecepatan makan .
: 0,28 mm/rev.
Specific cutting force (K.
: 3430 N/mm2 Panjang Lintasan bubut (L.
: 40 mm Rake angle () : 6A Shear angle (A) : 6A Friction angle () : 59A Pada persiapan di atas dapat dianalisa sebagai berikut :
Analisa gaya potong atau Cutting force (F.
dibagi menjadi 3 variasi kecepatan Menggunakan kecepatan makan 0,20 mm/rev.
Fc = Kc x ap x fr1 Fc = 3430 x 0,8 x 0,2 Fc = 548,8 N Menggunakan kecepatan makan 0,25 mm/rev.
Fc = Kc x ap x fr2 Fc = 3430 x 0,8 x 0,25 Fc = 686 N Menggunakan kecepatan makan 0,28 mm/rev.
Fc = Kc x ap x fr3
ISSN 2580-2810
Fc = 3430 x 0,8 x 0,28 Fc = 768,32 N Specify Cutting Force (K.
Depth of Cut .
Kecepatan Gaya potong makan .
(F.
0,20 mm/rev 548,8 N 0,8 mm 0,25 mm/rev 0,28 mm/rev 768,32 N Tabel 4.
1 Hasil dari perhitungan gaya potong 3430 N/mm2 Gaya Potong (N) Grafik gaya potong Kecepatan makan .
m/re.
Kecepatan makan Gaya Potong Grafik 4.
1 Gaya potong terhadap kecepatan makan Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa, apabila kecepatan makan semakin cepat, maka gaya potong pun akan semakin besar dan apabila kecepatan semakin melambat maka gaya potong pun semakin kecil.
Analisa tegangan lentur atau Bending Stress (S) dibagi menjadi 3 variasi kecepatan Menggunakan kecepatan makan 0,20 mm/rev.
ycI= ycI= ycI= yca ycu Ea2 6 ycu 548,8 ycu 60 25 ycu 252 = 12,6 MPa Menggunakan kecepatan makan 0,25 mm/rev.
ycI= ycI= ycI= 6 ycu yayca ycu ya 6 ycu yayca ycu ya yca ycu Ea2 6 ycu 686 ycu 60 25 ycu 252 = 15,8 MPa Menggunakan kecepatan makan 0,28 mm/rev.
ycI= 6 ycu yayca ycu ya yca ycu Ea2
ISSN 2580-2810
ycI= ycI= 6 ycu 768,32ycu 60 25 ycu 252 = 17,7 MPa Kecepatan makan Gaya potong (F.
Tegangan lentur (S) .
0,20 mm/rev 548,8 N 12,6 Mpa 0,25 mm/rev 15,8 Mpa 0,28 mm/rev 768,32 N 17,7 Mpa Tabel 4.
2 Hasil perhitungan tegangan lentur Tegangan Lentur (N) Grafik tegangan lentur Kecepatan makan .
m/re.
Tegangan Lentur Grafik 4.
2 Tegangan lentur terhadap kecepatan makan Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa apabila kecepatan makan di naikkan maka tegangan lentur pun akan semakin naik dan sebaliknya apabila kecepatan makan diturunkan maka tegangan lentur yang diterima pun akan berkurang.
Analisa defleksi alat atau Tool Deflection (A) dibagi menjadi 3 variasi kecepatan Menggunakan kecepatan makan 0,20 mm/rev.
yu= yu= yu= 4 ycu yayca ycu ya3 ya ycu yca ycu Ea3 4 ycu 548,8 ycu 603 000 ycu 25 ycu 253 = 0,0058 mm atau 5,8 AAm Menggunakan kecepatan makan 0,25 mm/rev.
yu= yu= 4 ycu yayca ycu ya3
ya ycu yca ycu Ea3
4 ycu 686 ycu 603
000 ycu 25 ycu 253
ISSN 2580-2810
yu= = 0,0072 mm atau 7,2 AAm Menggunakan kecepatan makan 0,28 mm/rev.
yu= yu= yu= 4 ycu yayca ycu ya3 ya ycu yca ycu Ea3 4 ycu 768,32 ycu 603 000 ycu 25 ycu 253 Kecepatan makan 0,20 mm/rev 0,25 mm/rev 0,28 mm/rev = 0,008 mm atau 8,0 AAm Gaya potong (F.
Defleksi alat .
548,8 N 5,8 AAm
7,2 AAm
768,32 N
8,0 AAm Tabel 4.
3 hasil perhitungan defleksi alat Defleksi alat (AA.
Grafik defleksi alat Kecepatan makan .
m/re.
Defleksi alat Grafik 4.
3 Defleksi alat terhadap kecepatan makan.
Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa apabila kecepatan semakin cepat maka defleksi alat yang terjadi semakin besar dan apabila kecepatan makan semakin lambat maka defleksi alat akan semakin kecil.
Kesimpulan Berdasarkan hasil perhitungan dan pembahasan analisis pengaruh kecepatan makan .
eeding spee.
, dan gaya potong .
utting forc.
terhadap Bending stress dan defleksi pahat atau insert type TNMG160408 pada mesin CNC Lathe TCC-2100 L2 dengan menggunakan material tempa S48C di PT.
XYZ, adalah kesimpulan yang dapat diambil Apabila kecepatan makan semakin cepat dan gaya potong yang diterima semakin besar, maka bending stress dan defleksi yang diterima oleh pahat semakin besar.
ISSN 2580-2810
DAFTAR PUSTAKA