< Previous 255 Teknologi Dasar Otomotif Kegiatan Belajar 10 : Pembentukan dengan mesin bubut, frais dan sekrap a. Tujuan Kegiatan Belajar 10 Setelah mempelajari topik ini diharapkan siswa mampu : 1). Memahami cara pembentukan logam dengan proses bubur, frais dan sekrap 2). Menjelaskan proses pembubutan 3). Menjelaskan proses pengefraisan 4). Menjelaskan proses penyekrapan b. Uraian Materi 10 PROSES MESIN BUBUT,FRAIS DAN SEKRAP Logam merupakan bahan baku yang digunakan secara luas untuk membuat mesin-mesin hingga kebutuhan rumah tangga sehingga perkembangan dalam pengolahannya terjadi secara kontiniu. perkembangan industri pengolahan logam menjadi perhatian yang perlu disikapi secara positif dalam kegiatan akademis. Sehingga setiap ahli Teknik Industri perlu membekali diri dengan pengetahuan pada proses pembentukan logam, pengoperasian mesin dan perangkat lunak sehigga para praktikan memiliki pengetahuan dengan dasar-dasar manufaktur logam. Proses pemesinan merupakan proses lanjutan dalam pembentukan benda kerja atau mungkin juga merupakan proses akhir setelah pembentukan logam menjadi bahan baku berupa besi tempa atau baja paduan atau dibentuk melalui proses pengecoran yang dipersiapkan dengan bentuk yang mendekati kepada bentuk benda yang sebenarnya. Proses pemesinan yang berhubungan dengan pembentukan produk pengecoran memerlukan kecakapan khusus yang berbeda dengan proses pemesinan pada baja dengan bentuk tertentu seperti bulat; segi empat atau segi enam, terutama dalam memegang benda kerja itu sendiri pada mesin perkakas selama proses pemotongan itu berlanjut dimana benda hasil pengecoran memiliki bentuk yang tidak beraturan, serta khusus dalam pekerjaan pembubutan dimana benda kerja akan berputar, keseimbangan putaran juga perlu diperhatikan jika 256 Teknologi Dasar Otomotif benda tidak berada sesumbu dengan sumbu mesin itu sendiri (Counter balance). Pembentukan benda kerja dengan mesin bubut Pembubutan adalah proses pemesinan yang menggunakan perkakas mata tunggal memotong bagian dari bendakerja bentuk silinder yang berputar. Pembubutan secara tradisional dikerjakan dengan mesin perkakas yang disebut bubut, dilengkapi dengan daya putar dengan kecepatan yang sesuai dan perkakas dihantarkan dengan kecepatan dan kedalaman potong tertentu. Berbagai jenis operasi mesin bubut (a). Pembubutan muka (facing); perkakas dihantarkan secara radial ke bendakerja yang berputar untuk mendapatkan permukaan yang datar. (b). Pembubutan tirus (taper turning); perkakas dihantarkan dengan membentuk sudut tertentu terhadap sumbu putar sehingga diperoleh bentuk konis. (c). Pembubutan kontour (contour turning); perkakas dihantarkan dengan mengikuti garis bentuk tertentu sehingga diperoleh benda dengan kontour yang sesuai dengan garis bentuk tersebut. (d). Pembubutan bentuk (form turning); menggunakan perkakas yang memiliki bentuk tertentu dan dihantarkan dengan cara menekankan perkakas tersebut secara radial ke bendakerja. (e). Pembubutan tepi (chamfering); tepi perkakas potong digunakan untuk memotong tepi ujung silinder dengan sudut potong tetentu. (f). Pemotongan (cutoff); perkakas dihantarkan secara radial ke bendakerja yang berputar pada suatu lokasi tertentu sehingga memotong bendakerja tersebut. (g). Penguliran (threading); perkakas yang runcing dihantarkan secara linear memotong permukaan luar bendakerja yang berputar dalam arah yang sejajar dengan sumbu putar dengan kecepatan hantaran tertentu sehingga terbentuk ulir pada silinder. (h). Pengeboran (boring); perkakas mata tunggal dihantarkan secara linear, sejajar dengan sumbu putar, pada diameter dalam suatu lubang bendakerja yang telah dibuat sebelumnya. (i). Penggurdian (drilling); penggurdian dapat dilakukan dengan mesin bubut, dengan menghantarkan gurdi ke bendakerja yang berputar sepanjang sumbu putarnya. Perluasan lubang (reaming) dapat juga dilakukan dengan 257 Teknologi Dasar Otomotif cara yang sama. (j). Knurling, merupakan operasi pembentukan logam untuk menghasilkan pola lubang palka menyilang pada permukaan luar bendakerja. Jadi mesin bubut adalah salah satu mesin perkakas yang paling banyak digunakan dibengkel-bengkel karena memiliki fungsi yang bervariasi dalam pengerjaan berbagai bentuk benda kerja. Hampir semua aspek bentuk benda kerja dapat dikerjakan dengan mesin bubut, bahkan dari benda-benda yang tidak beraturan bentuk bentuk tersebut dapat tercapai melalui berbagai metoda pemasangan benda kerja pada mesin bubut. Setiap mesin memiliki prosedur pengoperasian yang berbeda-beda walaupun bagian-bagian utama dari mesin dihampir semua merek mesin bubut memiliki bagian yang sama, setiap pabrik pembuat mesin berusaha memberikan kemudahan dalam pengoperasian dari mesin yang dibuatnya, sistem palayanan dan pengendalian proses kerja mesin ditempatkan sedapat mungkin ditempat yang mudah dijangkau. Perhatikan salah satu konstruksi dan bagian- bagian utama dari mesin bubut pada gambar berikut. Gamabar 10.1. Mesin bubut 258 Teknologi Dasar Otomotif Keterangan: 1. Headstock 2. Knob pengatur kecepatan putaran 3 Handle pengatur putaran 4. Chuck 5. Benda kerja 6. Pahat (tool) 7. Tool post dan eretan atas 8. Eretan lintang 9 Bed Mesin 10. Senter jalan 11. Tail stock 12 Pengunci barel 13. Lead screw 14. Feeding shaft 15. Roda pemutar/penggerak eretan memanjang 16. Rem mesin 17. Main switch 18. Coolant motor switch 19. Tabel mesin 20. Pengatur arah feeding shaft 21.Handle lead screw Proses bubut adalah proses pemesinan untuk menghasilkan bagian-bagian mesin berbentuk silindris yang dikerjakan dengan menggunakan Mesin Bubut. Prinsip dasarnya dapat didefinisikan sebagai proses pemesinan permukaan luar benda silindris atau bubut rata : 1. Dengan benda kerja yang berputar 2. Dengan satu pahat bermata potong tunggal (with a single-point cutting tool) 3. Dengan gerakan pahat sejajar terhadap sumbu benda kerja pada jarak tertentu sehingga akan membuang permukaan luar benda kerja. 259 Teknologi Dasar Otomotif Proses bubut permukaan adalah proses bubut yang identik dengan proses bubut rata, tetapi arah gerakan pemakanan tegak lurus terhadap sumbu benda kerja. Proses bubut tirus (taper turning) sebenarnya identik dengan proses bubut rata di atas, hanya jalannya pahat membentuk sudut tertentu terhadap sumbu benda kerja. Demikian juga proses bubut kontur, dilakukan dengan cara memvariasi kedalaman potong, sehingga mengha-silkan bentuk yang diinginkan. Walaupun proses bubut secara khusus menggunakan pahat bermata potong tunggal, tetapi proses bubut bermata potong jamak tetap termasuk proses bubut juga, karena pada dasarnya setiap pahat bekerja sendiri-sendiri. Selain itu proses pengaturan (setting) pahatnya tetap dilakukan satu persatu. a. Parameter Pada Mesin Bubut Tiga parameter utama pada setiap proses bubut adalah kecepatan putar spindel (speed), gerak makan (feed) dan kedalaman potong (depth of cut). Faktor yang lain seperti bahan benda kerja dan jenis pahat sebenarnya juga memiliki pengaruh yang cukup besar, tetapi tiga parameter di atas adalah bagian yang bisa diatur oleh operator langsung pada Mesin Bubut. Kecepatan putar, n (speed), selalu dihubungkan dengan sumbu utama (spindel) dan benda kerja. Kecepatan putar dinotasikan sebagai putaran per menit (rotations per minute, rpm). Akan tetapi yang diutamakan dalam proses bubut adalah kecepatan potong (cutting speed atau v) atau kecepatan benda kerja dilalui oleh pahat/keliling benda kerja. Secara sederhana kecepatan potong dapat digambarkan sebagai keliling benda kerja dikalikan dengan kecepatan putar atau : πdn V = 1000 Di mana: v = kecepatan potong (m/menit) d = diameter benda kerja (mm) n = putaran benda kerja (putaran/menit) 260 Teknologi Dasar Otomotif Dengan demikian kecepatan potong ditentukan oleh diameter benda kerja. Selain kecepatan potong ditentukan oleh diameter benda kerja faktor bahan benda kerja dan bahan pahat sangat menentukan harga kecepatan potong. Pada dasarnya pada waktu proses bubut kecepatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja dan pahat. Harga kecepatan potong sudah tertentu, misalnya untuk benda kerja Mild Steel dengan pahat dari HSS, kecepatan potongnya antara 20 sampai 30 m/menit. Gerak makan, f (feed), adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali , sehingga satuan f adalah mm/putaran. Gerak makan ditentukan berdasarkan kekuatan mesin, material benda kerja, material pahat, bentuk pahat, dan terutama kehalusan permukaan yang diinginkan. Gerak makan biasanya ditentukan dalam hubungannya dengan kedalaman potong a. Gerak makan tersebut berharga sekitar 1/3 sampai 1/20 a, atau sesuai dengan kehalusan permukaan yang dikehendaki. Gambar Gerak makan (f) dan kedalaman potong (a). Kedalaman potong 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. Ketika pahat memotong sedalam a, maka diameter benda kerja akan Panjang permukaan benda kerja yang dilalui pahat setiap putaran. berkurang 2a, karena bagian permukaan benda kerja yang dipotong ada di dua sisi, akibat dari benda kerja yang berputar. b.Metoda pemegangan benda kerja pada mesin bubut Pemasangan benda kerja pada mesin bubut dapat dilakukan dengan berbagai cara sesuai dengan bentuk benda serta tujuan pembentukan yang dihasilkan melalui proses pembubutan tersebut. Fasilitas pencekaman benda kerja pada mesin bubut disediakan baik untuk kegunaan mencekam benda kerja dengan bentuk-bentuk yang umum maupun yang khusus, namun jika Gambar 10.2. Gerak makan & kedalaman potong 261 Teknologi Dasar Otomotif benda kerja dengan bentuk yang berbeda dari peralatan yang tersedia, maka dimungkinkan untuk membuat bentuk pemegang benda kerja tersebut sesuai dengan kebutuhan. Terdapat empat metode pemegangan bendakerja dalam pembubutan. Metode pemegangan ini ditunjukkan dalam gambar, yaitu : (a).Pemegangan benda kerja diantara pusat, satu di kepala tetap dan yang lain di ekor tetap; digunakan untuk pemegangan bendakerja yang memiliki rasio panjang terhadap diameter besar. Pada pusat kepala tetap, dipasang peralatan yang disebut dog, digunakan untuk memegang bagian luar bendakerja sehingga bendakerja tersebut berputar mengikuti putaran spindel. Pusat ekor tetap dapat berupa pusat hidup atau pusat mati. Pusat hidup berputar dalam bantalan (bearing) yang dipasang pada ekor tetap, sehingga tidak terjadi gesekan karena tidak ada perbedaan putaran antara bendakerja dengan pusat hidup tersebut. Sebaliknya pusat mati dipasang tetap pada ekor tetap, jadi tidak ikut berputar sehingga terjadi gesekan antara bendakerja dengan pusat mati tersebut yang dapat menimbulkan panas. Pusat mati biasanya digunakan untuk putaran yang rendah, sedang pusat hidup dapat digunakan untuk putaran yang tinggi. (b). Pencekam/chuck; dengan tiga atau empat ragum (jaw) untuk memegang bendakerja silinder pada diameter luarnya. Ragum sering didesain sedemikianrupa sehingga dapat juga memegang diameter dalam bendakerja tabular. Pencekam pemusatan sendiri (self-centering chuck) memiliki mekanisme yang dapat menggerakkan ragum masuk atau keluar secara serentak. Pencekam yang lain, ragum dapat digerakkan sendiri-sendiri. Gamabr 10.3. Metode pemegangan pahat 262 Teknologi Dasar Otomotif Pencekam dapat digunakan dengan atau tanpa ekor tetap, untuk bendakerja dengan rasio panjang terhadap diameter rendah, maka dipasang tanpa ekor tetap, tetapi bila rasio panjang terhadap diameternya besar diperlukan ekor tetap agar dapat menyangga bendakerja dengan kokoh. (c). Leher/collet, terdiri dari bantalan tabular (tabular bushing) dengan belahan longitudinal sepanjang setengah dari panjang leher. Diameter dalam dari leher digunakan untuk memegang bendakerja bentuk silinder, seperti batang logam. Salah satu ujung dapat dimampatkan karena adanya belahan, jadi diameternya dapat diperkecil sehingga dapat memegang bendakerja dengan erat. Karena pengecilan diameter terbatas, maka peralatan pemegang ini harus dibuat dalam berbagai ukuran yang sesuai dengan diameter bendakerja. (d). Pelat muka/face plate, adalah peralatan pemegang yang dipasang pada spindel mesin bubut dan digunakan untuk memegang bendakerja yang memiliki bentuk tidak teratur. Karena bentuk tidak teratur, maka bendakerja tidak dapat dipegang dengan metode yang lain. Pelat muka dilengkapi dengan pengapit, baut, atau yang lain dalam peralatan tetap atau alat pemegang yang dipasangkan kepadanya sehingga dapat memegang bendakerja yang memiliki bentuk tidak teratur. a. Alat-alat potong pada mesin bubut dan pembentukannya Sebelum kita bahas lebih jauh tentang proses pemesinan melalui pekerjaan bubut, sebaiknya kita melihat terlebih dahulu salah satu alat potong utama yang digunakan pada mesin bubut yakni pahat bubut, karena sebagaimana fungsi mesin bubut dalam pembentukan benda kerja tersebut sangat komplek dan bervariasi, tentu saja untuk melakukan fungsi-fungsi tersebut diperlukan alat potong yang bervaiasi pula, namun pahat bubut ini merupakan alat potong utama dalam pekerjaan bubut, misalnya pekerjaan mengebor dapat dikerjakan pada mesin bor walaupun dikerjakan dengan mesin bubut akan lebih baik. 263 Teknologi Dasar Otomotif a. Jenis dan tipe pahat bubut. Secara umum tipe pahat bubut dapat dibedakan menjadi dua tipe yakni : Solid tool,dan Tool bits. Solid tool ialah pahat bubut yang berukuran besar dibuat dari baja perkakas paduan (alloy tool steel) atau High Speed Steel (HSS). Seperti pada gambar . Pahat dari jenis ini digunakan dalam pekerjaan penyayatan bahan-bahan lunak (seperti baja lunak /Mild Steel). Pemasangannya langsung dijepit pada tool post, namun terdapat pula ukuran yang kecil (1/4 ―) ini dipasang pada tool holder, pahat ini termasuk solid tool Tool bit ialah pahat yang hanya terdiri atas mata potongnya dan harus menggunakan tool holder, dengan spesifikasi khusus sesuai dengan bentuk tool bit itu sendiri, atau di brazing pada tangkainya lihat gambar Gambar 10.4 pahat bubut Macam macam pahat bubut Gambar 10.4a) Tool bit Gambar 10.4b) Pahat potong 264 Teknologi Dasar Otomotif Kemiringan pada Pahat bubut Pengendalian kemiringan pahat dilakukan untuk mengendalikan aliran chip serta permukaan benda kerja hasil pebubutan, untuk itu maka perlu untuk melakukan identifikasi berikut: Periksa kebenaran sisi potong, lihat 90° dari sisi potong beberapa gerakan menyudut dari sumbu pahat apakah kemiringannya posisitif atau negative Kemiringan pahat bubut Pahat terpasang pada tool holder dengan kemiringan mendekati 15, sehinga dengan bentuk pahat yang diasah pada zero inclination (pahat dengan kemiringan 0) dalam pemakaiannya menjadi ―positive incli-nation‖ (pahat positif) Gambar disamping memperlihatkan hubungan antara kemiringan sisi sayat serta berbagai dimensi dari pahat bubut dalam pemasangannya pada mesin bubut, Ketinggian pahat terhadap sumbu benda kerja. Gambar 10.5 Kemiringan pahat Next >