i

PENGARUH FEEDRATE DAN JUMLAH MATA

SAYAT PISAU FRAIS TERHADAP NILAI

KEKASARAN PERMUKAAN BAJA EMS 45

SKRIPSI

diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi

Pendidikan Teknik Mesin

oleh

Sandy Pratama

NIM.5201413006

PENDIDIKAN TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

ii

iii

iv

v

ABSTRAK

Pratama, Sandy. 2017. PengaruhFeedrate dan Jumlah Mata Sayat Pisau Frais Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45. Skripsi. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Drs. Pramono, M.Pd., Dr. Murdani, M.Pd.

Kata kunci: feedrate,jumlah mata sayat pisau frais, nilai kekasaran

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran baja EMS 45.Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen. Pada penelitian ini, perlakuan yang diberikan adalah variasi feedrate yaitu 20 mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, dan 277 mm/menit. Sedangkan variasi endmill yang digunakan adalah endmill dengan mata sayat 2 dan 4. Setelah difrais, selanjutnya dilakukan uji kekasaran. Analisis data yang digunakan adalah statistik deskriptif.

Hasil uji kekasaran pada variasi feedrate mengalami kenaikan dengan menggunakan endmill dengan mata sayat 2 maupun 4. Pada endmill dengan mata sayat 2 didapatkan hasil paling tinggi adalah 4,13 μm pada feedrate 277 mm/menit dan hasil yang paling rendah adalah 2,32 μm pada feedrate 20 mm/menit. Sedangkan pada endmill dengan mata sayat 4 didapatkan hasil paling tinggi adalah 3,30 μm pada feedrate 277 mm/menit dan hasil yang paling rendah adalah 1,69 μm pada feedrate 20 mm/menit.

vi

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto

� Jika anda tidak bisa mengatakan suatu kebaikan dari seseorang, jangan

pernah katakan keburukannya sekalipun.

� Terlihat baik dimata Tuhan itu lebih baik daripada berpura-pura terlihat

baik terhadap sesama manusia.

Persembahan

Karya ini dipersembahkan untuk:

� Ibu Suharti dan Bapak Sutandi,orang tua yang

selalu memberikaan kasih sayang,doa, dan

semangat tanpa batas.

� Mbak Betty Yuliana dan adik Bunga Citra

Febriani, dan Keluarga Besar dirumah yang

menjadi motivator kedua setelah orang tua.

vii

PRAKATA

Segala Puji bagi Allah, Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat dan

hidayah-Nya serta doa dari orang kedua tua sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi dengan judul “Pengaruh Feedrate dan Jumlah Mata

Sayat Pisau Frais Terhadap Nilai Kekasaran Baja EMS 45”. Skripsi ini disusun

dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1 sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik

Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari

sepenuhnya bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, serta penyusunan

skripsi ini tidak luput dari bantuan dan partisipasi dari semua pihak. Pada

kesempatan ini dengan segala hormat penulis ingin menyampaikan terimakasih

kepada:

1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum, Rektor Universitas Negeri Semarang

atas kesempatan yang diberikan kepada penulis untuk menempuh studi di

Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Nur Qudus, M.T., Dekan Fakultas Teknik, Rusiyanto, S.Pd., M.T.,

Ketua Jurusan Teknik Mesin dan Koordinator Program Studi Pendidikan

Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang atas fasilitas yang disediakan

bagi mahasiswa.

3. Drs. Pramono, M.Pd., dan Dr. Murdani, M.Pd., Pembimbing I dan II yang

penuh perhatian dan atas perkenaan memberi bimbingan dan dapat

dihubungi sewaktu-waktu disertai kemudahan menunjukkan sumber-

sumber yang relevan dengan penulisan karya ini.

4. Dr. Wirawan Sumbodo, M.T., Penguji yang telah memberikan masukan

berupa saran, ralat, perbaikan, pertanyaan, komentar, tanggapan,

menambah bobot dan kualitas karya tulis ini.

5. Kedua orang tua dan keluarga yang selalu mendoakan serta memberikan

motivasi.

6. Teman-teman organisasi HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES, terutama

HIMPRO TEKNIK MESIN UNNES angkatan 2015.

viii

7. Teman-teman dan adek-adek Pasukan Inti Generasi Industri (PATIGENI)

SMK N 1 Magelang, terutama PATIGENI angkatan 2010.

8. Teman-teman Pendidikan Teknik Mesin angkatan 2013 yang sudah

berjuang bersama.

9. Teman-teman yang sudah banyak membantu, yang tidak bisa disebutkan

satu per satu.

Penulis mengharapkan segala bentuk kritik dan saran yang bersifat

membangun demi sempurnanya skripsi ini. Semoga skripsi inidapat

bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas

Negeri Semarang.

Semarang, Agustus 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ................................................................................... i

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................. ii

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................... iii

HALAMAN PERNYATAAN ..................................................................... iv

ABSTRAK .................................................................................................... v

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ............................................................... vi

PRAKATA .................................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................. ix

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN ................................................... x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiv

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................ 1

A. Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah .......................................................................... 2

C. Pembatasan Masalah ......................................................................... 3

D. Rumusan Masalah ............................................................................. 3

E. Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

F. Manfaat Penelitian ............................................................................ 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA ...................................................................... 4

A. Kajian Teori ...................................................................................... 4

B. Kajian Penelitian Yang Relevan ....................................................... 15

C. Kerangka Berpikir Penelitian ............................................................ 17

BAB III METODE PENELITIAN ............................................................ 20

A. Bahan Penelitian................................................................................ 20

B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ................................................ 20

C. Prosedur Penelitian............................................................................ 21

x

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 27

A. Hasil Penelitian ................................................................................. 27

B. Pembahasan ....................................................................................... 44

C. Keterbatasan Penelitian ..................................................................... 46

BAB V PENUTUP ....................................................................................... 47

A. Kesimpulan ....................................................................................... 47

B. Saran .................................................................................................. 48

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 49

LAMPIRAN ................................................................................................. 50

xi

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

Simbol Arti

μ Mikro

C Carbon

Cu Tembaga

Fe Ferrous

Mn Mangan

P Fosfor

S Sulfur

Si Silikon

Singkatan

HSS High Speed Steel

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Tabel Jenis-Jenis Pisau Frais........................................................ 10

Tabel 2.2. Kandungan Baja AISI 1045 Atau EMS 45 .................................. 14

Tabel3.1.Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan jumlah feedrateyang digunakan ............. 24

Tabel 3.2. Lembar pengumpulan data uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan jumlah mata sayat yang digunakan ........ 24

Tabel 4.1. Hasil uji kekasaran sebelum perlakuan pemesinan frais .............. 27

Tabel 4.2. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan feedrate20 mm/menit ............................................... 28

Tabel 4.3. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan feedrate100 mm/menit. ............................................ 30

Tabel 4.4. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan feedrate178 mm/menit. ............................................ 32

Tabel 4.5. Hasiluji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan feedrate277 mm/menit. ............................................ 34

Tabel 4.6. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 2 ........................ 36

Tabel 4.7. Hasil uji kekasaran setelah perlakuan pemesinan frais berdasarkan endmill dengan jumlah mata sayat 4 ........................ 38

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Mesin frais horisontal ............................................................... 5

Gambar 2.2. Mesin frais vertikal................................................................... 5

Gambar 2.3. Mesin frais universal ................................................................ 6

Gambar 2.4. Rumus kecepatan potong ......................................................... 7

Gambar 2.5. Tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan ...... 8

Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ....................................................... 9

Gambar 2.7. Rumus feedrate ........................................................................ 12

Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter .................................... 13

Gambar 2.9. Kerangka berpikir ..................................................................... 18

Gambar 3.1. Diagram alir pelaksanaan penelitian ........................................ 21

Gambar 3.2. Gambar raw material ............................................................... 22

Gambar 3.3. Spesimen hasil pengefraisan .................................................... 26

Gambar 4.1. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Feedrate20 mm/menit .............................................................. 29

Gambar 4.2. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Feedrate100 mm/menit ............................................................ 31

Gambar 4.3. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Feedrate178 mm/menit ............................................................ 33

Gambar 4.4. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Feedrate277 mm/menit ............................................................ 35

Gambar 4.5. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Endmill mata sayat 2 ................................................................ 37

Gambar 4.6. Grafik hasil uji kekasaran setelah dikerjakan berdasarkan Endmill mata sayat 4 ................................................................ 39

Gambar 4.7. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan yang dipengaruhi oleh feedrate yang digunakan ..................... 41

Gambar 4.8. Grafik perbandingan tingkat kekasaran permukaan yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat pisau frais .............. 43

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Surat Penetapan Dosen Pembimbing ........................................ 51

Lampiran 2. Surat Tugas Seminar Proposal Skripsi ..................................... 52

Lampiran 3. Surat Ijin Penelitian kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES . 53

Lampiran 4. Surat peminjaman kepada Ka. Lab. Teknik Mesin UNNES .... 54

Lampiran 5. Surat Peminjaman Alat kepada Ketua BP TC UNDIP ............. 55

Lampiran 6. Lembar Uji Komposisi Bahan Baja EMS 45 ........................... 56

Lampiran 7. Hasil Uji Kekasaran .................................................................. 57

Lampiran 8. Surat Tugas Ujian Skripsi ......................................................... 58

Lampiran 9. Dokumentasi ............................................................................ 59

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Dalam perjalanan perkembangan teknik produksi, didapatkan tuntutan-

tuntutan produk hasil produksi harus benar-benar sesuai dengan standar yang

diberlakukan di pasaran internasional, baik itu dilihat dari bentuk profilnya,

kepresisian ukuran, kekasaran permukaan, kekerasan, kelenturan bahan, dan

banyak hal yang lain yang harus sesuai dengan standar internasional yang

diberlakukan. Hal ini menuntut perlunya dikembangkan ilmu produksi yang

berkaitan dengan ilmu merancang, ilmu bahan, ilmu pemesinan, yang itu semua

membutuhkan terobosan baru untuk mengejar produk yang laku di pasaran dunia.

Proses pengerjaan logam adalah salah satu proses tertua dan yang paling

penting dalam teknologi manufaktur. Berawal dari zaman prasejarah dan

kemudian berkembang pesat selama Revolusi Industri, ketika pembuatan baja dan

logam beroperasi dalam skala besar dan menjadi menjadi luas (S.L. Semiatin,

2005 : iii).

Di dalam dunia Teknik Mesin di bidang pengerjaan logam, mesin frais

telah dikenal fungsi dan perannya untuk membuat komponen dari bermacam-

macam mesin. Pada dasarnya setiap pekerjaan mesin mempunyai persyaratan

kualitas (kekasaran permukaan) yang berbeda-beda, tergantung dari fungsinya.

Kualitas permukaan hasil frais dapat dilihat dari kekasaran permukaannya. Makin

halus permukaannya makin baik pula kualitasnya, kekasaran permukaan juga

2

berpengaruh terhadap usia komponen, karena komponen yang tidak halus lebih

mudah terjadi perubahan struktur.

Laju pemakanan (feedrate) juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran

benda kerja pada pengerjaan frais, semakin cepat laju pemakanan semakin besar

juga tingkat kekasaran yang akan dihasilkan. Jumlah mata sayat pada pisau frais

juga berpengaruh terhadap hasil kekasaran pada pengerjaan frais.

Sehingga cukup beralasan juga apabila kekasaran permukaan hasil frais

perlu diperhatikan dan dicari solusi untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang

sehalus mungkin. Karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi kekasaran

permukaan pada pengerjaan logam dengan menggunakan mesin frais, antara lain,

sudut penyayatan, kecepatan spindel, kedalaman pemakanan, kondisi mesin,

bahan benda kerja, bentuk pahat potong, dan operator, dan di dalam peneletian ini

adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.

B. Identifikasi Masalah

Dalam uraian latar belakang masalah dapat diketahui terdapat masalah

yang mempengaruhi kekasaran permukaan dengan menggunakan mesin frais,

masalah yang berhubungan dengan penelitian ini adalah:

1. Adanya permintaan produk dengan kualitas produk yang tinggi.

2. Penggunaan mesin frais konvensional yang perlu memperhatikan parameter-

parameter yang terdapat dalam penggunaan mesin frais.

3. Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh feedrate pada mesin

frais.

3

4. Seberapa besar tingkat kekasaran yang dipengaruhi oleh jumlah mata sayat

pada endmill yang digunakan.

5. Pengaturan kecepatan spindle yang harus sesuai dengan pahat yang

digunakan.

C. Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:

1. Mesin Frais yang akan digunakan adalah mesin frais universal

2. Material yang akandigunakan adalah Baja EMS 45.

3. Pahat yang akan digunakan adalah pahat HSS mata 2 dan 4 diameter 12 mm.

4. Kedalaman pemakanan yang akan digunakan adalah 0,2 mm.

5. Faktor yang mempengaruhi kekasaran permukaan yang akan digunakan

adalah feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais.

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan pembatasan masalah , maka permasalahan yang akan dibahas

adalah :

1. Apakah terdapat pengaruh feedrate terhadap nilai kekasaran permukaan baja

EMS 45?

2. Apakah terdapat pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai

kekasaran permukaan baja EMS 45?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan yang akan dicapai adalah :

1. Untuk mengetahui pengaruh feedrate nilai kekasaran permukaan baja EMS

45.

4

2. Untuk mengetahui pengaruh jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai

kekasaran permukaan baja EMS 45.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dalam penelitian ini adalah:

1. Memberi pengetahuan mengenai pengaruh feedrate dan jumlah mata sayat

pisiau frais pada mesin frais.

2. Memberi pengetahuan bahwa feedrate pada mesin frais dapat diubah sesuai

dengan kebutuhan pada jenis mesin frais tertentu.

3. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan sebagai bahan penelitian lebih lanjut.

5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Mesin Frais

Mesin frais adalah suatu alat yang secara prinsip merupakan proses

penerjaan datar, melengkung dengan pisau yang bergerak menyayat benda kerja

(HEADQUARTERS DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1). Proses pemesinan

mesin frais dibagi menjadi tiga, yaitu slab milling, face milling dan end milling.

Mekanisme pemotongan pada mesin milling ditentukan berdasarkan arah

relativegerak makan meja mesin terhadap putaranpisau, yaitu conventional

milling dan climb milling. Up Milling (Conventional milling), yaitu proses

pemakanan yang arah gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak

makan meja mesin. Down Milling (Climb milling), yaitu proses pemakanan yang

arah gerak gigi pahat searah dengan arah pemakanan (feed) saat pemotongan.

a. Beberapa macam mesin frais

1) Mesin frais horisontal

Mesin ini mempunyai sumbu horisontal, dan umumnya proses penyayatan

dilakukan pada bagian diameter pisau frais / selimut. alat potong mesin frais

horisontal umumbya berbentuk diameter besat dan berlubang untuk dipasangkan

pada arbor.

6

Gambar 2.1 Mesin frais Horisontal (Widarto, 2008 : 195)

2) Mesin frais Vertikal

Pada mesin ini spindel mesin terdapat pada posisi vertikal, biasanya

digunakan juga untuk proses pengeboran. Prinsip pemotongan pada mesin ini

adalah pada bagian muka pisau frais. Pada mesin ini biasanya alat potongnya

berbentuk batang atau disebut pisau frais jari dan pisau berbentuk Keong / pisau

frais muka.

Gambar 2.2 Mesin Frais Vertikal (Widarto, 2008 : 195)

7

3) Mesin frais Universal

Mesin ini merupakan gabungan dari mesin frais horisontal dan vertikal,

akan tetapi tidak dapat digunakan secara bersamaan. mesin jenis ini adalah mesin

yang cukup banyak digunakan.

Gambar 2.3 Mesin Frais Universal (Widarto, 2008 : 196)

2. Parameter yang Dapat Diatur pada Mesin Frais

Maksud dari parameter yang dapat diatur adalah parameter yang dapat

langsung diatur oleh operator mesin ketika sedang mengoperasikan Mesin Frais.

Seperti pada Mesin Bubut, maka parameter yang dimaksud adalah putaran spindel

(n), gerak makan (f), dan kedalaman potong (a). Putaran spindel bisa langsung

diatur dengan cara mengubah posisi handle pengatur putaran mesin. Gerak makan

bisa diatur dengan cara mengatur handle gerak makan sesuai dengan tabel f yang

ada di mesin. Gerak makan ini pada proses frais ada dua macam yaitu gerak

makan per gigi (mm/gigi), dan gerak makan per putaran (mm/putaran).

8

Kedalaman potong diatur dengan cara menaikkan benda kerja, atau dengan cara

menurunkan pisau.

Putaran spindel (n) ditentukan berdasarkan kecepatan potong. Kecepatan

potong ditentukan oleh kombinasi material pisau dan material benda kerja.

Kecepatan potong adalah hal yang paling penting, dan dalam banyak kasus

Kecepatan potong adalah parameter yang paling penting dalam operasi

permesinan (E. Budak, 2005 : 1478). Kecepatan potong adalah suatu harga yang

diperlukan dalam menentukan kecepatan pada saat proses penyayatan atau

pemotongan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis alat

potong dan jenis benda kerja yang dipotong. Kecepatan potong juga tergantung

kepada besar dan jenis alat potongnya (Basim A. Khidhir and Bashir Mohamed,

2010 : 1054)

Adapun rumus dasar untuk menentukan kecepatan potong sebagai berikut.

Gambar 2.4.Rumus kecepatan potong

Keterangan :

n : putaran spindle (putaran/menit)

CS : cutting speed (m/menit)

D : diameter pisau frais (mm)

Berikut adalah gambar tabel cutting speed sesuai dengan material yang

digunakan.

9

Gambar 2.5. tabel cutting speed berdasarkan material yang digunakan

Pada penelitian ini cutting speed yang akan digunakan adalah:

3. Endmill

Pisau jari (endmill) merupakan salah satu jenis cutter mesin milling

yang banyak digunakan. Biasanya cutter ini terbuat dari baja kecepatan tinggi

10

(HSS) atau karbida, d an memiliki satu atau lebih alur (flute). Cutter ini dipakai

untuk membuat alur pada bidang datar atau pasak dan umumnya dipasang pada

posisi tegak (vertical), namun pada kondisi tertentu dapat juga dipasang pada

posisi horizontal.Pahat end mill memiliki berbagai macam bentuk berdasarkan

jumlah mata pahat atau alur (flute) yaitu mata 1 sampai mata 8.

Endmill adalah alat potong pada mesin frais yang digunakan untuk

menyayat benda kerja dan mempunyai bentuk mata pahat yang lurus dan spiral

dan memiliki jumlah mata pahat dari 1 sampai 8 mata pahat (HEADQUARTERS

DEPT. OF THE ARMY, 1996 : 8-1).

Gambar 2.6. Macam-macam pisau frais ( Widarto, 2005 : 199)

Pemilihan pisau frais berdasarkan pada bentuk benda kerja, serta mudah

atau kompleksnya benda kerja yang akan dibuat. Adapun jenis-jenis pisau frais,

antara lain (Wirawan dkk, 2008:285-290):

11

Tabel 2.1. Tabel jenis jenis pisau frais No Jenis Pisau Kegunaan

1 Pisau Mantel (Helical milling cutter)

Pisau jenis ini dipakai pada mesin frais horizontal. Biasanya digunakan untuk pemakanan permukaan kasar (Roughing) dan lebar.

2 Pisau Alur (slot milling cutter)

Pisau alur berfungsi untuk membuat alur pada bidang permukaan benda kerja. Jenis pisau ini ada beberapa macam yang penggunaanya disesuaikan dengan kebutuhan.

3 Pisau frais gigi Pisau frais gigi ini digunakan untuk membuat roda gigi sesuai jenis dan jumlah gigi yang dinginkan.

4 Pisau frais radius cekung (Convex cutter)

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius dalam (cekung)

5 Pisau frais Radius Cembung (Concave Cutter)

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat benda kerja yang bentuknya memiliki radius luar (cembung)

6 Pisau frais alur T (T Slot Cutter)

Pisau jenis ini hanya digunakan untuk untuk membuat alur berbentuk “T” seperti halnya pada meja mesin frais.

7 Pisau frais sudut

Pisau jenis ini digunakan untuk membuat alur berbentuk sudut yang hasilnya sesuai dengan sudut pisau yang digunakan. Pisau jenis ini memilki sudut-sudut yang berbeda diantaranya: 30°, 45°, 50°, 60°, 70° dan 80°.

8 Pisau Jari (Endmill Cutter)

Ukuran pisau jenis ini sangat bervariasi mulai ukuran kecil sampai ukuran besar. Cutter ini biasanya dipakai untuk membuat alur pada bidng datar atau pasak dan jenis pisau ini pada umumnya dipasang pada posisi tegak (mesin frais vertical), namun pada kondisi tertentu dapat juga dipasang posisi horizontal yaitu langsung dipasang

12

pada spindle mesin frais

9 Pisau frais muka dan sisi (Shell endmill cutter)

Jenis pisau ini memilki mata sayat dimuka dan disisi, dapat digunakan untuk mengefrais bidang rata dan bertingkat.

10 Pisau frais Pengasaran (Heavy Duty Endmill Cutter)

Pisau jenis ini mempunyai satu ciri khas yang berbeda dengan cutter yang lain. Pada sisinya berbentuk alur helik yang dapat digunakan untuk menyayat benda kerja dari sisi potong cutter, Sehingga cutter ini mampu melakukan penyayatan yang cukup besar

11 Pisau frais gergaji (Slitting saw)

Pisau frais jenis ini digunakan untuk memotong atau membelah benda kerja. Selain itu juga dapat digunakan untuk membuat alur yang memilki ukuran lebar kecil.

4. Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang disebabkan

oleh kondisi potongan dari proses permesinan. Oleh karena itu, untuk

memperoleh produk bermutu berupa tingkat kepresisian yang tinggi serta

kekasaran permukaan yang baik, perlu didukung oleh proses permesinan yang

tepat.

Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai kualitas sesuatu

yang belum diketahui dengan cara membandingkan, dengan acuan standar atau

menguji dengan suatu alat. Pada dasarnya ada dua metode pokok pengukuran

yaitu pengukuran langsung dan pengukuran tidak langsung. Pengukuran langsung

adalah pengukuran yang dilakukan secara langsung dengan membandingkan

sesuatu atau benda dengan besaran atau ukuran standar. Pada pengukuran

13

langsung hasil pengukurannya dapat dibaca langsung pada alat ukur yang

digunakan, beberapa alat ukur tersebut adalah surface taster dan dial indikator.

Pengukuran tidak langsung adalah pengukuran yang menggunakan sistem

kalibrasi dimana tidak digunakan standar ukuran secara langsung namun

melibatkan beberapa komponen pengukuran yang merupakan satu sistem

pengukuran.

5. Feedrate (Laju Pemakanan)

Feedrate atau laju pemakanan adalah kecepatan mesin dalam menyayat

benda kerja. Feedrate dapat ditentukan sesuai dengan material yang digunakan.

Semakin kecil Feedrate pada cutting speed yang sama, maka semakin kecil

nilai kekasarannya, berarti semakin halus permukaannya.

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.

Feedrate dalam proses frais adalah jarak penyayatan dalam satu menit

yang dihitung dengan rumus.

Gambar 2.7. rumus feedrate

Keterangan :

S : feedrate (mm/menit)

Sz : sayatan pergigi (mm/gigi)

Z : jumlah gigi

14

N : putaran pisau frais (putaran/menit)

Berikut adalah gambar tabel sayatan pergigi dalam milimeter.

Gambar 2.8. Tabel sayatan pergigi dalam milimeter

Feedrate yang sebenarnya digunakan jika menggunakan pisau frais dengan

mata sayat 2 dan 4 dengan diameter 12 mm adalah :

Mata sayat 2 :

Mata sayat 4 :

15

6. Baja Karbon

Baja karbon adalah baja yang memiliki sifat sebagian besar terdiri dari

unsur karbon, dan yang bergantung pada kandungan karbon untuk struktur (G.L.

Huyett, 2000 : 13).

Menurut Callister (2006: 360) baja karbon merupakan golongan dari

logam campuran. Logam campuran tersebut dibagi menjadi dua jenis, yaitu baja

dan besi tuang. Baja digolongkan menjadi dua jenis yaitu logam campuran

rendah dan logam campuran tinggi. Sedangkan besi tuang digolongkan menjadi

lima jenis yaitu besi tuang kelabu, besi tuang nodular, besi tuang putih, besi tuang

tempa dan besi tuang grafit padat. Baja karbon termasuk logam campuran rendah

yang terdiri dari baja karbon rendah, baja karbon sedang dan baja karbon tinggi.

7. Baja Karbon Sedang

Baja karbon sedang mengandung karbon antara 0,25-0,60% (30-60 point

dan setiap 1 ton baja karbon ini mengandung karbon antara 60-120 pound (30-

60 kg) (Callister, 2006: 362).

Baja EMS 45 merupakan golongan baja karbon sedang karena memiliki

kandungan karbon 0,45% (Glyn.et.al, 2001). Berdasarkan sertifikat baja AISI

1045, kekerasan brinell baja ini adalah ≤190 BHN. Unsur-unsur yang terkandung

pada baja AISI 1045 adalah sebagai berikut:

Tabel 2.2. Kandungan baja AISI 1045 atau EMS 45 PT. BHINEKA NAJANAS

C Si Mn P S CR Ni Mo V Al Cu

0,52 0,31 0,65 0,19 0,02 - - - - - 0,01

16

B. Kajian Penelitian yang Relevan

Penelitian yang relevan dengan penelitian pengembangan ini adalah

penlitian yang dilakukan oleh :

1. Mathew A. Kuttolamado, Sina Hamzehlouia, M. Laine Mears,” Effect of

Machining Feed on Surface Roughness in Cutting 6061 Aluminum” yang

menghasilkan dari penelitian tersebut didapat bahwa meskipun kekasaran

permukaan umumnya meningkat dengan kecepatan potong. Hal ini

menunjukkan bahwa ada beberapa kekasaran permukaan berergantung pada

kecepatan potong.

2. K. V. Santha Kumari, Dipak Ranjan Jana and Anjani Kumar “Effects Of Tool

Setting On Tool Cutting Angle On Turning Operation”yang menghasilkan

bahwa untuk pekerjan pemesinan, posisi alat ketika diatur, maka perubahan

sudut alat harus ditetapkan untuk mendapatkan hasil yang diinginkan, di

mana efek buruk pada alat pada benda kerja tidak akan terjadi. Dengan

demikian kita bisa mendapatkan pekerjaan dengan akurasi yang lebih besar.

3. Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto ”Pengaruh Sudut

Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat

Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro

Kontrol Gsk 983 Ma-H” yang menghasilkan bahwa semakin banyak mata

pahat yang ada dapat menyebabkan kekasaran permukaan benda kerja

semakin bagus, sudut penyayatan endmill yang terlalu kecil tidak tajam

17

tetapi mempunyai kekuatan, sedangkan sudut penyayatan yang terlalu besar

mudah mengalami keausan tetapi mempunyai ketajaman.

4. Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo

”Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja

Karbon Fasa Ganda” yang menghasilkan Depth of Cut dapat mempengaruhui

defleksi, semakin naik Depth of Cut maka semakin besar defleksinya

sehingga hasilnya didapatkan tingkat kekasaran permukaan meningkat yaitu

pada Depth of Cut 0.4 mm dengan Feedrate 0.16 mm/put didapatkan nilai

kekasaran rata-rata Ra 0,64 μm termasuk kelompok kekasaran N6 bila

dibandingkan dengan Depth of Cut 0,8 mm dengan Feedrate yang sama nilai

kekasaran rata-rata Ra 1,08 μm termasuk N7. Feedrate semakin meningkat

dapat mempengaruhi kekasaran permukaan yaitu pada Feedrate 0,12 mm/put

dan 0,16 mm/put, 0,2 mm/put dan 0,6 mm/put karena jarak puncak kekasaran

dari hasil pemotongan semakin meningkat, sehingga kekasaran semakin

kasar. Hasil proses pemotongan finishing pada baja karbon fasa ganda lebih

halus jika dibandingkan pada baja karbon tanpa perlakuan dengan parameter

pemotongan yang sama sedangkan hasil proses pemotongan roughing

meningkat kekasarannnya untuk baja karbon fasa ganda meskipun parameter

pemotongannya sama.

5. Bambang Sugiantoro dan Khanif Setiyawan “Pengaruh Parameter

Permesinan Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold

Natural Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42” yang

menghasilkan Dari hasil pengujian dan investigasi permesinan Milling pada

18

baja ST 42, cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon

kekasaran permukaan daerah hasil proses milling, ini berarti bahwa cutting

condition memiliki pengaruh paling besar terhadap hasil kekasaran

permukaan hasil proses milling. Dari ekperiman yang dilakukan dapat

dihasilkan bahwa dengan desain penelitian dengan variasi tiga pendingin nilai

kekasaran terndah adalah 0,9568 ra dan tertinggi 2,6883 ra, menunjukkan

cutting condition menempati peringkat pertama untuk respon temperatur

pahat, ini berarti bahwa cutting condition memiliki pengaruh paling besar

terhadap hasil temperatur pahat.

C. Kerangka Pikir Penelitian

Berdasarkan penelitian yang akan dilakukan, maka ada beberapa variabel

yang berkaitan pada penelitian ini, yaitu feedrate dan jumlah mata sayat pisau

frais sebagai variabel independen dan kekasaran permukaan baja EMS 45 pada

proses pengefraisan sebagai variabel dependen. Suatu komponen membutuhkan

kekasaran permukaan agar memiliki usia yang lama dan kualitas yang baik.

Kekasaran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya dipengaruhi

oleh feedrate dan jumlah mata sayat pisau frais. feedrate dapat ditentukan

sesuai material yang digunakan, sehingga kekasaran permukaan yang dihasilkan

sesuai keinginan. feedrate juga merupakan salah satu parameter pemotongan

yang harus tersedia. Besar kecil feedrate untuk proses pemotongan dapat

mempengaruhi kekasaran permukaan, karena semakin besar feedrate yang

digunakan semakin besar pula gaya potong yang terjadi pada proses frais. Jumlah

mata sayat pisau fraisjuga mempengaruhi tingkat kekasaran permukaan. Semakin

19

banyak jumlah mata sayat pisau frais maka dapat menghasilkan tingkat kekasaran

permukaan semakin halus.Secara sistematis kerangka pikir dapat ditunjukkan

sebagai berikut.

Gambar 2.9. Kerangka Berpikir

Dari uraian di atas, maka diduga terdapat hubungan antar variabel, yaitu

adanya pengaruh variasi feedratedan jumlah mata sayat pisau frais pada mesin

frais terhada nilai kekasaran baja EMS 45.

(Y)

Kekasaran Permukaan baja

EMS 45

(X)

Feedrate dan Jumlah mata sayat

pisau frais

47

BAB V

PENUTUP

A. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan pada pengaruh feedrate dan

jumlah mata sayat pisau frais terhadap nilai kekasaran permukaan baja EMS 45

pada proses pemesinan frais, dapat disimpulkan bahwa:

1. Feedrate yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS 45,

feedrate merupakan salah satu paramater pada mesin frais. Nilai kekasaran

dengan feedrate 20 mm/menit, 100 mm/menit, 178 mm/menit, 277

mm/menit. Mengalami peningkatan yang sangat signifikan, berdasarkan nilai

kekasaran yang didapat semakin rendah feedrate yang digunakan, semakin

rendah tingkat kesaran yang didapat,sedangkan semakin tinggi nilai

kekasaran yang yang digunakan, semakin tinggi pula nilai kekasaran yang

didapat.

2. Jumlah mata sayat yang digunakan mempengaruhi nilai kekasaran baja EMS

45. Semakin banyak mata sayat yang digunakan akan semakain rendah

tingkat kekasaran yang dihasilkan. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil yang

didapat pada penelitian. Dengan menggunakan endmill dengan mata sayat 2

tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 2,32 μm.sedangkan endmill

dengan mata sayat 4 tingkat kekasaran terendah didapatkan hasil 1,69 μm.

Jadi endmill dengan mata sayat 4 menghasilkan tingkat nilai kekasaran yang

paling baik.

48

B. Saran

Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, maka pada penelitian

selanjutnya sebaiknya memperhatikan beberapa saran berikut ini:

1. Untuk mendapat nilai kekasaran yang optimum gunakan feedrate 20

mm/menit dan jumlah mata sayat pisau frais 4.

2. Untuk peneletian selanjutnya dapat menggunakan perbandingan antara

penggunaan endmill yang baru dan endmill yang bekas untuk mengetahui

perbandingan tingkat kekasaran permukaan dengan menggunakan kedua

endmill tersebut.

3. Pemberian coolant secara konstan sangat penting pada proses pengefraisan

untuk menjaga tingkat keausan endmill dan hasil dari permukaan yang

difrais.

49

DAFTAR PUSTAKA

Bambang Sugiantoro dan Khanif Setiyawan.Pengaruh Parameter Permesinan Pada Proses Milling Dengan Pendinginan Fluida Alami ( Cold Natural Fluid ) Terhadap Kekasaran Permukaan Baja St 42.Purwokerto : STT Wiworotomo Purwokerto.

Budak, E. 2005. Analytical Models For High Performance Milling. Part I:

Cutting Forces, Structural Deformations And Tolerance Integrity. Science Direct.

Callister, William D. 2006. Material Science and Engineering. USA: John Wiley

& Sons, Inc. Glyn, et.al.2001. Physical Metallurgy of Steel. Class Notes and lecture material.

For MSE 651.01 Headquarters Dept. Of The Army. 1996. Fudamentals of machine tools ( Chapter

8 ). Washington DC. U.S Army. Huyett G.L. 2000. Engineering Handbook Tecnichal Information. New York.

Industrial Press. Khidhir, Basim A, Mohamed, Bashir.2010. Study Of Cutting Speed On Surface

Roughness And Chip Formation When Machining Nickel-Based Alloy. www.springerlink.com/content/1738-494x.

Kurniawan Suharyad dan Moch. Arif Irfa’i. 2014. Pengaruh Jumlah Mata Sayat

End Mill Cutter Menggunakan Kode Program G 02 Dan G 03 Terhadap Kerataan Alumunium 6061 Pada Mesin Cnc Tu-3a. Surabaya. Universitas Negeri Surabaya.

Kuttolamadom, Mathew A. Dkk. 2010. Effect of Machining Feed on Surface Roughness in Cutting 6061 Aluminum. Clemson. SAE International.

Nur Mohammad Arifin, Achmad As’ad Sonief, Winarno Yahdi Atmodjo.

Pengaruh Parameter Proses Freis Terhadap Kekasaran Permukaan Baja Karbon Fasa Ganda. Malang : Universitas Brawijaya Malang.

Santha Kumari,K. V.dkk. 2010. Effects Of Tool Setting On Tool Cutting Angle On

Turning Operation. Asian Research Publishing Network (ARPN). Semiatin, S.L. 2005. ASM HANDBOOK (Volume 14A Metalworking : Bulk

Forming). Ohio. ASM International.

50

Sugiyono. 2013. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung: Alfabeta.

Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 1

Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Sumbodo, W. et al. 2008. Teknik Produksi Mesin Industri untuk SMK Jilid 2

Jakarta: Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Widarto. 2008. Teknik Pemesinan Jilid 2 untuk SMK . Jakarta: Direktorat

Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan. Wijayanto, Dwi. 2016. Pengaruh Tool Path Dan Feed Rate Pada Proses Mesin

Cnc Milling Router 3 Axis Dengan Material Acrylic. Surakarta. Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Yopi Rahmad Firmansyah dan Budihardjo Achmadi Hasyim. 2014. Pengaruh Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter, Kedalaman Pemakanan Dan Kecepatan Pemakanan (Feeding) Terhadap Tingkat Kekasaran Permukaan Benda Kerja Pada Mesin Miling Cnc Tu-3a Dengan Program G01. Surabaya. Universitas Negeri Surabaya.

Zainuddin, Budi Harjanto, dan Danar Susilo Wijayanto. Pengaruh Sudut Penyayatan Dan Jumlah Mata Sayat Endmill Cutter Terhadap Tingkat Kekasaran Permukaan Baja St 40 Hasil Pemesinan Cnc Milling Tosuro Kontrol Gsk 983 Ma-H. Surakarta. Universitas Negeri Surakarta.