3.4 dan 4.4 Menganalisis/ menggunakan kecepatan putar mesin bubut untuk berbagai kecepatan potong bahan

Parameter Pemotongan Pada Mesin Bubut

Yang dimaksud dengan parameter pemotongan pada proses pembubutan adalah, informasi berupa dasar-dasar perhitungan, rumus dan tabel-tabel yang mendasari teknologi proses pemotongan/penyayatan pada mesin bubut diantaranya. Parameter pemotongan pada proses pembubutan meliputi; kecepatan potong (Cutting speed - Cs), kecepatan putaran mesin (Revolotion Permenit – Rpm), kecepatan pemakanan  (Feed – F ) dan waktu proses pemesinannya.

1.      Kecepatan potong (Cutting speed – Cs )

Yang dimaksud dengan kecepatan potong (Cs) adalah kemampuan alat potong menyayat bahan dengan aman dan menghasilkan tatal dalam satuan panjang/waktu (meter/menit atau feet/ menit).

Pada gerak putar seperti mesin bubut, kecepatan potongnya (Cs) adalah: Keliling lingkaran benda kerja (π.d) dikalikan dengan putaran atau : Cs = π.d.n Meter/menit.

Keterangan:
d : diameter benda kerja (mm)

n : putaran mesin/benda kerja (putaran/menit - Rpm)

π : nilai konstanta = 3,14

Kecepatan potong untuk berbagai macam bahan teknik yang umum dikerjakan pada proses pemesinan, sudah diteliti/diselidiki para ahli dan sudah dipatenkan kecepatan potong. Sehingga dalam penggunaannya tinggal menyesuaikan antara jenis bahan yang akan dibubut dan jenis alat potong yang digunakan. Sedangkan untuk bahan-bahan khusus/spesial, tabel Cs-nya dikeluarkan oleh pabrik pembuat bahan tersebut.
Pada tabel kecepatan potong (Cs) juga disertakan jenis bahan alat potongnya. Yang pada umumnya, bahan alat potong dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu HSS (High Speed Steel) dan karbida (carbide). Pada tabel tersebut menunjukkan bahwa dengan alat potong yang bahannya karbida, kecepatan potongnya lebih besar jika dibandingkan dengan alat   potong HSS (Tabel 4.1).

 

 

 

 

 

 

                                                                               

 

 

 

 

 

                                                                               

 

2.      Kecepatan potong ditentutkan oleh :

a.       Bahan Benda Kerja

Bahan benda kerja berpengaruh pada harga kecepatan potong semakin keras benda kerja semakin rendah kecepatan potongnya dan berlaku sebaliknya semakin lunak benda kerja semakin besar kecepatan potongnya.

b.      Jenis Alat Potong

Alat potong yang memiliki kekerasan yang tinggi, maka kecepatan potongnya juga akan semakin besar demikian pula sebaliknya.

c.       Besar Asutan

Besar asutan adalah besar jarak pemakanan pahat dalam arah longitudinal atau membujur, semakin besar jarak pemakanan dalam arah membujur maka kecepatan  potong akan semakin kecil, dan semakin kecil  jarak pemakanan maka semakin besar kecepatan potongnya.

d.      Kedalaman Pemotongan

Kedalaman penyayatan adalah besar jarak pemakan pahat dalam arah melintang, semakin besar jarak pemakanan pahat dalam arah melintang semakin kecil kecepatan potongnya, dan semakin kecil  jarak pemakanan pahat dalam arah melintang semakin besar kecepatan potongnya.

3.      Kecepatan Putaran Mesin Bubut (Revolution Per Menit - Rpm)

Yang dimaksud kecepatan putaran mesin bubut adalah, kemampuan kecepatan putar mesin bubut untuk melakukan pemotongan atau penyayatan dalam satuan putaran/menit. Maka dari itu untuk mencari besarnya putaran mesin sangat dipengaruhi oleh seberapa besar kecepatan potong dan keliling benda kerjanya. Mengingat nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku, maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/benda kerjanya. Dengan demikian rumus dasar untuk menghitung putaran mesin bubut adalah: 

 

 

                                                    Cs = π.d.n Meter/menit

Karena satuan kecepatan potong (Cs) dalam meter/menit sedangkan satuan diameter benda kerja dalam milimeter, maka satuannya harus disamakan terlebih dahulu yaitu dengan mengalikan nilai kecepatan potongnya dengan angka 1000 mm. Maka rumus untuk putaran mesin menjadi;

 

 

Keterangan :

d    : diameter benda kerja (mm)

Cs  : kecepatan potong (meter/menit)

π    : nilai konstanta = 3,14

Contoh 1 :

Sebuah baja lunak berdiameter 62 mm, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 25 meter/menit. Pertanyaannya adalah: Berapa besar putaran mesinnya ?

Jawaban :

 

 

 

           

          Jadi kecepatan putaran mesinnya adalah sebesar 128,415 putaran per-menit

          Contoh 2 :

Sebuah baja lunak berdiameter 2,5 inchi, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 20 meter/menit. Pertanyaannya adalah;  Berapa besar putaran  mesinnya ?

Jawaban :

Satuan inchi bila dijadikan satuan mm harus dikalikan 25,4 mm. Dengan demikian diamter 2 inchi = 2,5 x 25,4 = 63,5 mm.

Maka putaran mesinnya adalah;

 

 

 

 

 

                Jadi putaran mesinnya adalah sebesar 100,305 putaran per-menit

Hasil perhitungan di atas pada dasarnya sebagai acuan dalam menyetel    putaran mesin. Agar sesuai dengan putaran mesin yang tertulis pada tabel yang ditempel di mesin tersebut. Artinya, putaran mesin aktualnya dipilih   dalam tabel pada mesin, yang nilainya paling dekat dengan hasil   perhitungan di atas. Untuk menentukan besaran putaran mesin bubut, juga dapat menggunakan tabel yang sudah ditentukan berdasarkan perhitungan empiris.

4.      Kecepatan Pemakanan (Feed - F)

Kecepatan pemakanan atau ingsutan ditentukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya: kekerasan bahan, kedalaman penyayatan,sudut-sudut sayat alat potong, bahan alat potong, ketajaman alat potong dan kesiapan mesin yang akan digunakan. Kesiapan mesin ini dapat diartikan, seberapa besar kemampuan mesin dalam mendukung tercapainya kecepatan pemakanan yang optimal. Disamping beberapa pertimbangan tersebut, kecepatan pemakanan pada umumnya untuk proses pengasaran ditentukan pada kecepatan pemakanan tinggi karena tidak memerlukan hasil pemukaan yang halus (waktu pembubutan lebih cepat), dan pada proses penyelesaiannya/finising digunakan kecepatan pemakanan rendah dengan tujuan mendapatkan kualitas hasil penyayatan yang lebih baik sehingga hasilnya halus (waktu pembubutan lebih cepat). Besarnya kecepatan pemakanan (F) pada mesin bubut ditentukan oleh seberapa besar bergesernya pahat bubut  (f) dalam satuan mm/putaran dikalikan seberapa besar putaran mesinnya dalam satuan putaran. Maka rumus untuk mencari kecepatan pemakanan (F) adalah ;

F = f x n (mm/menit).

Keterangan:
f  = besar pemakanan atau bergesernya pahat (mm/putaran)

n = putaran mesin (putaran/menit)

Contoh  1:

Sebuah benda kerja akan dibubut dengan putaran mesinnya 750 putaran/menit dan besar pemakanan (f) 0,2 mm/putaran. Pertanyaannya adalah; Berapa besar kecepatan pemakanannya ?

Jawaban :

F = f x n

F =  0,2 x 750 = 150 mm/menit.

Pengertiannya adalah; pahat bergeser sejauh 150 mm, selama satu menit.

Contoh  2:

Sebuah benda kerja berdiameter 40 mm, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 25 meter/menit dan besar pemakanan (f) 0,15 mm/ putaran. Pertanyaannya adalah: Berapa besar kecepatan pemakanannya ?

Jawaban :

                                                                                                                                                           

F = f x n

F =  0,15 x 199 = 29,85 mm/menit.

Pengertiannya adalah, pahat bergeser sejauh 29,85 mm, selama satu menit.

5.      Waktu Pemesinan Bubut (tm)

Dalam membuat suatu produk atau komponen pada mesin bubut, lamanya waktu proses pemesinannya perlu diketahui/dihitung. Hal ini penting karena dengan mengetahui kebutuhan waktu yang diperlukan, perencanaan dan kegiatan produksi dapat berjalan lancar. Apabila diameter benda kerja, kecepatan potong dan kecepatan penyayatan/ penggeseran pahatnya diketahui, waktu pembubutan dapat dihitung.

 

a)      Waktu Pemesinan Bubut Rata

Faktor-faktor yang mempengaruhi waktu pemesinan bubut adalah, seberapa besar panjang atau jarak tempuh pembubutan (L) dalam satuan mm dan kecepatan  pemakanan (F) dalam satuan mm/menit. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pembubutan (L) adalah panjang pembubutan rata ditambah star awal pahat (ℓa), atau: L total= ℓa+ ℓ (mm). Untuk nilai kecepatan pemakanan (F), dengan berpedoman pada uraian sebelumnya F= f.n (mm/putaran).

                                           

Gambar 4.1. Panjang pembubutan rata.

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pemesinan bubut rata (tm) dapat dihitung dengan rumus:

                                     

L = ℓa+ ℓ (mm)

F = f.n (mm/menit)

Keterangan:
f   = pemakanan dalam satau putaran (mm/put)

n  = putaran benda kerja (Rpm)

ℓ  = panjang pembubutan rata (mm)

la = jarak star pahat (mm)

L  = panjang total pembubutan rata (mm)

F  = kecepatan pemakanan mm/menit

Contoh soal 1:

Sebuah benda kerja dengan diameter terbesar (D) = 40 mm akan dibubut rata menjadi (d) = 30 mm sepanjang (ℓ) = 65, dengan jarak star pahat (la) = 4 mm. Data-data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut;

Putaran mesin = 500 putaran/menit, dan pemakanan mesin dalam satu putaran (f) = 0,05 mm/putaran.
Pertanyaannya adalah: Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan rata sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/ proses?.

Jawaban soal 1:        

           L = ℓa+ ℓ = 65+4 = 69 mm           F = f.n = 0,05 x 500 = 25 mm/menit

                                    

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan rata sesuai data diatas adalah  selama 2,76 menit.

Contoh soal 2 :

Sebuah benda kerja  dengan diameter  terbesar (D) = 30 mm akan  dibubut rata menjadi (d) = 30 mm sepanjang (ℓ) = 70, dengan jarak star pahat (ℓa) = 4 mm. Data-data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut: Kecepatan potong (Cs) = 25 meter/menit, dan pemakanan mesin dalam satu putaran   (f) = 0,03 mm/putaran.

Pertanyaannya adalah;

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan rata sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses?

Jawaban soal 2 :

            

L = ℓa + ℓ = 70+4 = 74 mm     F = f.n = 0,03 x 265 = 7,95 mm/menit

            

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan rata sesuai data diatas adalah selama 9,308 menit.

b)     Waktu Pemesinan Bubut Muka (Facing)

Perhitungan waktu pemesinan bubut muka pada prinsipnya sama dengan menghitung waktu pemesinan bubut rata, perbedaannya hanya terletak pada arah pemakanan yaitu melintang. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pembubutan (L) adalah panjang pembubutan muka ditambah star awal pahat (ℓa), sehingga;

                    

Untuk nilai kecepatan pemakanan (F), dengan mengacu pada uraian sebelumnya  F= f.n (mm/putaran).

                                                  

Gambar 4.2. Panjang langkah pembubutan muka (facing)

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pemesinan bubut muka (tm) dapat dihitung dengan rumus:

                    

Keterangan:
d   = diameter benda kerja

f    = pemakanan dalam satu putaran (mm/putaran)

n   = putaran benda kerja (Rpm)

ℓ   = panjang pembubutan muka (mm)

la  =  jarak star pahat (mm)    

L   =  panjang total pembubutan muka (mm)

F   =  kecepatan pemakanan setiap (mm/menit)

 

Contoh soal 1:

Sebuah benda kerja dengan diameter terbesar (D) = 50 mm akan dibubut muka dengan jarak star pahat (ℓa) = 3 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut: Putaran mesin = 500 putaran/menit, dan pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,05 mm/putaran. Pertanyaannya adalah: Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan muka sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses ?

Jawaban soal 1:

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan muka sesuai data diatas adalah selama 1,12 menit.

Contoh soal 2:

Sebuah benda kerja dengan diameter terbesar (D)= 60 mm akan dibubut muka dengan jarak star pahat (ℓa) = 3 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut: Kecepatan potong  (Cs) = 35 meter/menit, dan pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,06 mm/putaran. Pertanyaannya adalah;

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan muka sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses?

Jawaban soal 2:

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan muka sesuai data diatas adalah selama 3,405 menit

c)      Waktu Pengeboran Pada Mesin Bubut

Perhitungan waktu pengeboran pada mesin bubut, pada prinsipnya sama dengan menghitung waktu pemesinan bubut rata dan bubut muka. Perbedaannya hanya terletak pada jarak star ujung mata bornya. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pengeboran (L) adalah panjang pengeboran (ℓ) ditambah star awal mata bor (ℓa = 0,3 d), sehingga: L = ℓ + 0,3d (mm). Untuk nilai kecepatan pemakanan (F) mengacu pada uraian sebelumnya F = f.n (mm/putaran)

Gambar 4.3 .  Panjang langkah pengeboran

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pengeboran (tm) dapat dihitung dengan rumus:

Keterangan :
ℓ = panjang pengeboran

L = panjang total pengeboran 

d = diameter mata bor

n = putaran mata bor (Rpm)

f = pemakanan (mm/putaran)

Contoh soal 1:

Sebuah benda kerja akan dilakukan pengeboran sepanjang 28 mm dengan mata bor berdiameter 10 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut; Putaran mesin = 700 putaran/menit, dan pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,04 mm/putaran. Pertanyaannya adalah; Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan pengeboran pada mesin bubut sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses ?

Jawab soal 1 :

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pengeboran sesuai data diatas adalah selama 1,107 menit.

Contoh soal 2:

Sebuah benda kerja akan dilakukan pengeboran sepanjang 40 mm dengan mata bor berdiameter 10 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut: Kecepatan potong (Cs) = 25 meter/menit, dan pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,03 mm/putaran.
Pertanyaannya adalah ;

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan pengeboran pada mesin bubut sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses ?

Jawab soal 2 :

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pengeboran sesuai data diatas adalah selama 1,298 menit.

d)     Kecepatan Menghasilkan Geram/ Chips

Setiap pemakanan pada mesin bubut, mesin bor atau mesin frais dan mesin lainya, pasti menimbulkan sampah. Sampah itu biasa disebut dengan tatal, geram maupun chips. Seorang teknisi akan selalu memperhitungkan sekecil apapun apabila itu mempengaruhi hasil suatu pekerjaanya. Dalam kaitanya ini masalah hasil bubut (geram) juga memiliki rumus, yang nantinya akan berkorelasi dengan hasil bubutanya. Jadinya ketika akan membubut sudah tahu dulu hasil sampahnya berapa jumlahnya. Berdasarkan prinsipnya geram/ chips memiliki rumus tersendiri di mana yang di cari adalah volume dari hasil pembubutan

Rumus Mencari Hasil Geram (Z)

Z = f. a. Cs Cm³/ Menit

Keterangan :

f  : Gerak Pemakanan ( mm/ putaran )

a   : Kedalaman Pemakanan (mm)

Cs : Kecepatan Pemakanan (m/ menit

Contoh 1 :

Sebuah baja lunak berdiameter 40 mm, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 25 meter/menit. Apabila dalam proses pembubutan tersebut gerak pahat sebesar (f) 0,056 mm/ putaran dan kedalaman pemakanan pahat (a) 0,5 mm. Pertanyaannya adalah: Berapa jumlah geram/ chips yang di hasilkan ?

Jawaban :

Z = f. a. Cs Cm³/menit

   = 0,056. 0,5. 25

   = 0,7 Cm³/ menit

Jadi hasil beram yang di hasilkan dalam proses pembubutan adalah sebesar 0,7 Cm³/ menit

Contoh 2 :

Sebuah baja lunak berdiameter 2 inchi, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 30 meter/menit. Apabila dalam proses pembubutan tersebut gerak pahat sebesar (f) 0,08 mm/ putaran dan kedalaman pemakanan pahat (a) 0,1 mm. Pertanyaannya adalah: Berapa jumlah geram/ chips yang di hasilkan ?

Jawaban :

Satuan inchi bila dijadikan satuan mm harus dikalikan 25,4 mm. Dengan demikian diameter 2 inchi = 2 x 25,4 = 50,8 mm.

Maka geram/ chips yang di hasilkan adalah;

Z = f. a. Cs Cm³/menit

   = 0,08. 0,1. 30

   = 0,24 Cm³/ menit

Jadi hasil beram yang di hasilkan dalam proses pembubutan adalah sebesar 0,24 Cm³/ menit

Hasil perhitungan di atas pada dasarnya sebagai acuan dalam proses pebubutan pada mesin Di mana hasil geram/ chips itu bisa di hitung, yang biasanya tidak pernah terfikirkan sama sekali. Artinya seorang teknisi harus bisa memperhitugkan sedetail mungkin kemungkinan apa yang bisa terjadi. Perhitungan diatas sudah ditentukan berdasarkan perhitungan empiris.