PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR …/Pengaruh...PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR TERHADAP

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

i

PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR

TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING

CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI

SKRIPSI

Oleh :

ARIF BUDI HERMAWAN

K2508044

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli 2012


commit to user

ii

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Arif Budi Hermawan

NIM : K2508044

Jurusan/Program Studi : PTK/ Pendidikan Teknik Mesin

Menyatakan bahwaskripsi saya berjudul :” PENGARUH KECEPATAN

PEMAKANAN DAN KADAR AIR TERHADAP KEKASARAN

PERMUKAAN PADA PROSES MILLING CNC 3 AXIS DENGAN

MATERIAL KAYU JATI” ini benar-benar merupakan hasil karya saya sendiri.

Selain itu, sumber informasi yang saya kutip dari penulis lain telah disebutkan

dalam teks dan tercantum dalam daftar pustaka.

Apabila pada kemudian hari terbukti atau dapat dibuktikan skripsi ini hasil

jiplakan, saya bersedia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, 12 Juli 2012

Yang membuat pernyataan

Arif Budi Hermawan


commit to user

iii

PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR


CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI

Oleh :

ARIF BUDI HERMAWAN

K2508044

Skripsi

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapat gelar

Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

Juli 2012


commit to user

iv

PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan Tim Penguji

Skripsi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Surakarta, 12 Juli 2012

Pembimbing I,

Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.

NIP. 19790124 200212 1 002

Pembimbing II,

Herman Saputro,S.Pd., M.T., M.Pd.

NIP. 19820811 200604 1 001


commit to user

v

PENGESAHAN

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji Skripsi Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta dan diterima

untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Pendidikan.

Hari : Kamis

Tanggal : 19 Juli 2012

Tim Penguji Skripsi :

Nama Terang Tanda Tangan

Ketua : Drs. Suwachid, M. Pd., M. T.

Sekretaris : Suharno, S.T., M.T.

Anggota I : Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng.

Anggota II : Herman Saputro,S.Pd., M.T., M.Pd.

Disahkan oleh


commit to user

vi

ABSTRACT

Arif Budi Hermawan. THE INFLUENCE OF FEEDRATE AND MOISTURE CONTENT TO SURFACE ROUGHNESS OF 3 AXIS CNC MILLING PROCESS WITH TEAK WOOD MATERIAL. Skripsi : Faculty of Teacher Training and Education. Sebelas Maret University, July 2012.

The purpose of this Research is to know: (1) Influence of feedrate variation towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material. (2) Influence of moisture content variation towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material. (3) Interaction between feedrate and moisture content towards surface roughness of 3 axis CNC milling process with teak wood material.

The Research was done in SMK Sakti Gemolong, Sragen for machinery teak wood material, with 3 Axis CNC milling SIEMENS SINUMERIK 802S control. The testing of moisture content was done in material laboratory, Civil Engineering, Engineering Faculty, Sebelas Maret University. Surface roughness test was done in metrology laboratory, Mechanical Engineering Diploma Program, Vocational School, Gadjah Mada University. The Research method that used in this Research is analytical descriptive method.

The results of this research was: (1) Reduction of feedrate of 3 axis CNC milling process with teak wood material, would be resulted the smllest surface roughness. (2) Reduction of moisture content of 3 axis CNC milling process with teak wood material, would be resulted the smallest surface roughness. (3) The surface roughness of 3 axis CNC milling processes with feedrate variation 0.2, 0.4 and 0.6 mm / rev and the moisture content 0%, 17% and 67% would be produce a level surface roughness between N7 to N11. The smallest surface roughness occurs in interaction feedrate 0.2 mm / rev with a moisture content 0% at 5.54 µm, whereas the rate of degradation surface roughness occurs interaction feedrate 0.6 mm / rev with moisture content 67% at 16.10 µm . The surface appearance of 3 axis CNC milling proceses a fuzzy grain, loosened grains, chipped grains and chip mark.

Key words: feedrate, moisture content, CNC milling, surface roughness.


commit to user

vii

ABSTRAK

Arif Budi Hermawan. PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN (FEEDRATE) DAN KADAR AIR TERHADAP KEKASARAN PERMUKAAN PADA PROSES MILLING CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Juli 2012.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui : (1) Pengaruh variasi kecepatan pemakanan (federate) terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati. (2) Pengaruh variasi kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati. (3) Pengaruh interaksi antara kecepatan pemakanan (federate) dan kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan datar hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati.

Penelitian ini dilaksanakan di SMK SAKTI Gemolong, Sragen untuk proses pemesinan kayu jati, menggunakan mesin CNC milling 3 axis dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S. Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan, Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret. Pengujian kekasaran permukaan dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen dengan teknik analitis deskriptif analitik.

Hasil penelitian ini adalah: (1) Semakin rendah kecepatan pemakanan (federate) yang digunakan dalam proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati, akan menghasilkan kekasaran permukaan yang semakin rendah. (2) Semakin rendah kadar air yang digunakan dalam proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati, akan menghasilkan kekarasaran permukaan yang semakin rendah. (3) Tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC milling 3 axis material kayu jati dengan variasi kecepatan pemakanan (federate) 0,2, 0,4 dan 0,6 mm/rev dan kadar air 0%, 17% dan 67% akan menghasilkan tingkat kekasaran permukaan antara N7 sampai dengan N11. Tingkat kekasaran permukaan paling rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air 0% sebesar 5,54 µm, sedangkan kekasaran permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kadar air 67% sebesar 16,10 µm. Tampilan permukaan yang dihasilkan oleh pemesinan CNC milling 3 axis dalam penelitian ini berupa serat berbulu (fuzzy grain), serat terlepas (loosened grain), serat tersepih (chipped grain) tanda serpih (chip mark). Kata kunci: kecepatan pemakanan( feedrate), kadar air, CNC milling, kekasaran.


commit to user

viii

MOTTO

v Sesungguhnya sesudah kesulitan akan datang kemudahan. Maka

kerjakanlah urusanmu dengan sungguh-sungguh, dan hanya kepada Allah

kamu berharap.

(Q.S Al Insyiro : 6 - 8)

v Harga kebaikan manusia adalah diukur menurut apa yang telah

dilaksanakan / diperbuatnya.

(Ali Bin Abi Thalib)

v Syukuri apa yang ada, hidup adalah anugrah. Tetap jalani hidup ini,

melakukan yang terbaik. Tuhan pasti ’kan Menunjukkan Kebesaran dan

KuasaNya. Bagi hambaNya yang sabar dan tak kenal putus asa. JANGAN

MENYERAH!!

(Ryan D’Masive)

v Sabar dalam mengatasi kesulitan dan bertindak bijaksana dalam

mengatasinya adalah sesuatu yang utama.

(Prista Ayu)

v Pendidikan merupakan perlengkapan paling baik untuk hari tua.

(Aristoteles)


commit to user

ix

PERSEMBAHAN

Ku persembahkan karya sederhana ini

dengan penuh kasih dan sayang kepada :

1. Allah SWT atas anugerah dan

keagungan-Nya

2. Ayah dan Bundaku tercinta atas

segala kasih sayang, dukungan dan

do’a restunya

3. Adik-adikku tersayang terima kasih

atas perhatian, support dan

ketulusannya

4. Semua kerabat yang telah banyak

memberi semangat

5. Teman-teman PTM angkatan 2008

semuanya.

6. Teman-teman PTK

7. Almamaterku


commit to user

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang memberi

kenikmatan dan karunia-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi ini. Dalam menyusun skripsi ini penulis mendapat bantuan

dari banyak pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada yang

terhormat :

1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan

Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ketua Progam Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik

dan Kejuruan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

4. Prof. Dr. M. Akhyar, M.Pd. selaku Penasehat Akedemik.

5. Budi Harjanto S.T., M.Eng. selaku koordinator skripsi Progam Studi

Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

6. Danar Susilo Wijayanto, S.T., M.Eng. selaku Dosen Pembimbing I, yang

telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

7. Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., M.T. selaku Dosen Pembimbing II, yang

telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyusun skripsi.

8. Teman-teman mahasiswa Program Studi Teknik Mesin, JPTK FKIP UNS

angkatan tahun 2008 dan semua pihak yang ikut membantu dalam

penyusunan skripsi.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, sehingga

skripsi ini belum sempurna. Untuk itu penulis berharap adanya kritik dan saran

yang sifatnya membangun demi kebaikan laporan ini.

Surakarta, Juli 2012

Penulis


commit to user

xi

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN PERNYATAAN ............................................................................. ii

HALAMAN PENGAJUAN................................................................................. iii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................ iv

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................. v

HALAMAN ABSTRAK...................................................................................... vi

HALAMAN MOTTO .......................................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................................... ix

KATA PENGANTAR.......................................................................................... x

DAFTAR ISI......................................................................................................... xi

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

DAFTAR TABEL ................................................................................................ xvi

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

C. Batasan Masalah .......................................................................... 3

D. Perumusan Masalah ..................................................................... 4

E. Tujuan Penelitian ......................................................................... 4

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

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan ....................... 6

1. Kajian Teori .............................................................................. 6

a. Mesin CNC ........................................................................ 6

b. Bahasa Pemrograman NC ................................................. 7

c. Sistem Persumbuan ........................................................... 8

d. CNC Milling 3 Axis ........................................................... 8

e. CNC Router ....................................................................... 9

f. Parameter Pemesinan ......................................................... 9


commit to user

xii

g. Kayu .................................................................................... 10

h. Pengeringan Kayu .............................................................. 18

i. Alat Potong (Pahat) ............................................................ 19

j. Kekasaran Permukaan........................................................ 20

2. Hasil Penelitian yang Relevan ................................................. 24

B. Kerangka Berfikir ......................................................................... 27

C. Hipotesis ........................................................................................ 28

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ..................................................... 29

B. Rancangan Penelitian................................................................... 30

C. Pengumpulan Data ....................................................................... 31

D. Instrumen Penelitian ................................................................... 33

1. Bahan Penelitian ..................................................................... 33

2. Peralatan Penelitian ................................................................. 33

E. Teknik Analisis Data .................................................................. 39

F. Prosedur Penelitian ..................................................................... 41

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Kadar Air .................................................................... 47

B. Studi Temperatur Pahat ............................................................... 51

C. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Temperatur

Pahat ............................................................................................. 53

D. Studi Kekasaran Permukaan........................................................ 56

E. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Kekasaran

Permukaan Material Kayu Jati .................................................... 68

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan................................................................................... 71

B. Implikasi ....................................................................................... 72

C. Saran ............................................................................................. 73

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 74


commit to user

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Mesin CNC Milling .......................................................................................... 8

2. CNC Router ..................................................................................................... 9

3. Bagian-bagian Kayu ......................................................................................... 11

4. Pohon Jati .......................................................................................................... 17

5. Bagian Batang Kayu Jati .................................................................................. 17

6. Pahat Flat .......................................................................................................... 19

7. Pahat Toroid...................................................................................................... 20

8. Pahat Ball Nose................................................................................................. 20

9. Tekstur Permukaan Benda Kerja ..................................................................... 20

10. SURFCODER SE-1700 ................................................................................. 22

11. Kerangka Pemikiran ....................................................................................... 28

12. Kayu Setelah Dibelah..................................................................................... 33

13. Gergaji Kayu................................................................................................... 33

14. Rol Meter ........................................................................................................ 34

15. Mesin Gergaji Sabuk ...................................................................................... 34

16. Dial Caliper .................................................................................................... 35

17. Pensil .............................................................................................................. 35

18. Timbangan Digital ......................................................................................... 36

19. Oven .............................................................................................................. 36

20. Komputer ........................................................................................................ 37

21. Pahat End Mill Cutter HSS 4 ......................................................................... 37

22. Mesin CNC Milling ........................................................................................ 37

23. Thermometer Infrared .................................................................................... 38

24. SURFCORDER SE-1700 .............................................................................. 38

25. Kamera Digital ............................................................................................... 39

26. Tahapan Penelitian ......................................................................................... 41

27. Benda Uji Kadar Air ...................................................................................... 42

28. Bahan untuk Proses Pemesinan ..................................................................... 42


commit to user

xiv

29. Pengerjaan pada MasterCAM 9 ..................................................................... 43

30. Benda Hasil Pemesinan CNC ........................................................................ 45

31. SURFCORDER SE-1700 ............................................................................... 45

32. Timbangan Digital ......................................................................................... 47

33. Spesimen Pengujian Kadar Air ..................................................................... 48

34. Pengaruh Feedrate terdahap Temperatur Pahat ........................................... 54

35. Pengaruh Kadar Air terdahap Temperatur Pahat ......................................... 55

36. Pengujian Kekasaran Permukaan dengan Surfcorder SE-1700 .................. 56

37. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC

Milling Type ZK 7040 pada Feedrate 0,2 mm/rev dan Kondisi Kayu

Setelah Penebangan (Kadar Air 67%) ......................................................... 59









Kering Udara (Kadar Air 17%) .................................................................... 62









Kering Tanur (Kadar Air 0%) ...................................................................... 65


commit to user

xv







46. Pengaruh Feedrate terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati

Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040 ............................................ 69

47. Pengaruh Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati

Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040 ............................................ 70


commit to user

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Struktur Program CNC .................................................................................... 7

2. Tahap Evaporasi Kayu ..................................................................................... 14

3. Kelas Kuat Kayu .............................................................................................. 16

4. Ketidakteraturan Suatu Profil Permukaan ...................................................... 21

5. Angka Kekasaran Permukaan Menurut ISO atau DIN 4763:1981 ............... 23

6. Nilai Bebas Cacat dan Klasifikasi Mutu Sifat Pemesinan ............................. 24

7. Desain Eksperimen Faktorial Kecepatan Pemakanan dan Kadar Air ........... 31

8. Data Hasil Pengukuran Temperatur (0C) Pahat Proses Machining CNC

Material Kayu Jati ........................................................................................... 52

9. Rerata Hasil Pengukuran Temperatur Pahat (0C) ........................................... 53

10. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekasaran Permukaan .............................. 57

11. Rerata Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati (µm) 68


commit to user

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ............................................................. 77

2. Ijin Penyusunan Skripsi ................................................................................ 78

3. Permohonan Ijin Research Kepada Rektor ................................................. 79

4. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Laboratorium Ilmu Bahan,

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta ....... 80

5. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Bengkel Pemesinan SMK

Sakti Gemolong, Sragen ............................................................................... 81

6. Permohonan Ijin Research Kepada Kepala Laboratorium Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada ................................................ 82

7. Surat Keterangan Pengujian Kadar Air di Laboratorium Bahan Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret ........................ 83

8. Surat Keterangan Research SMK SAKTI Gemolong, Sragen ................... 84

9. Surat Keterangan Pengujian Kekasaran Permukaan di Laboratorium

Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi,

Universitas Gadjah Mada ............................................................................. 86

10. Petunjuk Penggunaan Surface Roughness (Surfcorder SE 1700) .............. 87

11. Hasil pengujian kekasaran permukaan dengan menggunakan Surfcorder

SE 1700 pada interaksi 0,2 mm/rev dan kadar air 0% ................................ 91






SE 1700 pada interaksi 0,2 mm/rev dan kadar air 17% .............................. 94






commit to user

xviii







20. Hasil Pengujian Temperatur Pahat ............................................................... 100


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Kayu merupakan salah satu jenis komoditi hasil hutan yang banyak

dimanfaatkan oleh manusia untuk berbagai keperluan, mulai dari yang sederhana

(korek api, peti sabun) sampai kepada bahan lux/mewah (furniture, bahan interior

kapal dan bangunan, ukiran, dll) serta bahan bangunan (Damanik, 2005: 1).

Jati (Tectona grandis Linn F.) sampai sekarang masih menjadi komoditas

mewah yang banyak diminati masyarakat walaupun harga jualnya mahal (Siregar,

2005: 1). Banyak sekali orang yang menyukai kayu jati karena kekuatannya,

selain sudah dipandang masyarakat sebagai fancy wood (kayu indah) dan mewah

(Handrian, 2007: 1).

Menurut pernyataan Darmawan (1997) pengerjaan kayu (wood working)

bertujuan untuk mengkonversi kayu solid maupun panel kayu menjadi produk

berdaya guna, bernilai, dan berestetika tinggi lewat serangkaian proses. Bidang

teknik mesin tepatnya pada pengecoran logam juga membutuhkan kayu untuk

digunakan sebagai model pengecoran. Model pengecoran disesuaikan dengan

bentuk asli benda hasil coran sehingga dalam pembuatan model perlu

memperhatikan toleransi ukuran dan kekasaran permukaan. Toleransi ukuran

dibutuhkan karena sifat dari logam yang akan susut ketika mengeras. Model

pengecoran tidak hanya terbatas pada bentuk yang sederhana tetapi juga bentuk

seperti dalam ukiran. Kekasaran permukaan turut mempengaruhi hasil pengecoran

logam.

Seiring dengan meningkatnya nilai ekonomi kayu, perhatian para

pengguna kayu sangat kurang, terutama pada tingkat kekeringan kayu. Berkaitan

dengan kadar air kayu banyak timbul permasalah kayu. Tingkat kekeringan kayu

di Indonesia masih jarang dan cenderung diabaikan, dari kayu bulat hasil

penebangan langsung dikerjakan menjadi produk setengah jadi maupun produk

akhir. Perilaku tersebut menimbulkan cacat-cacat kayu pada produk akhir dan

mempengaruhi kualitas kayu. Pengolahan kayu untuk menjadi barang yang


commit to user

2

berguna dipengaruhi oleh kadar air. Terdapatnya cacat pada model pengecoran

akan mempengaruhi hasil pengecoran sehingga toleransi yang diharapkan tidak

tercapai. Kadar air yang terdapat di dalam kayu (model pengecoran logam) akan

turut mempengaruhi kadar air cetakan pasir, akibatnya terdapat cacat pada hasil

pengecoran.

Proses manufaktur terus berinovasi agar mesin perkakas mempunyai

performansi tinggi sehingga dalam proses pemotongan dapat mencapai spesifikasi

geometri yang diharapkan seperti dimensi, kekasaran permukaan (surface

roughness), kepresisian tinggi, keseragaman dan lain sebagainya. Proses

pembuatan kerajinan ukir dan furniture mengalami perkembangan yang pesat

yakni penggunaan mesin CNC milling. Penggunaan CNC milling pada pembuatan

model pengecoran diharapkan dapat menghasilkan bentuk yang seragam, ukuran

presisi, dan kekasaran permukaan yang rendah. Mesin CNC yang digunakan

untuk pengerjaan kayu berupa ukiran adalah CNC router.

Penentuan kecepatan pemakanan yang kurang tepat akan meningkatkan

cacat pemesinan kayu (kekasaran permukaan). Diduga kadar air di dalam kayu

mempengaruhi hasil pengolahan kayu.

Berdasarkan latar belakang di atas, maka perlu diadakan penelitian yang

membahas tentang variasi kecepatan pemakanan dan kadar air terhadap tingkat

kekasaran hasil proses CNC milling, sehingga judul yang di ambil pada penelitian

ini adalah “PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR


CNC 3 AXIS DENGAN MATERIAL KAYU JATI”

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah tersebut, terdapat beberapa

permasalahan utama yang berhubungan dengan kekasaran permukaan kayu pada

proses pemesinan CNC milling. Masalah-masalah tersebut antara lain:

1. Pemanfaatkan kayu oleh manusia untuk berbagai keperluan sederhana

sampai barang mewah.


commit to user

3

2. Pembuatan model pengecoran dari kayu perlu memperhatikan toleransi

ukuran dan kekasaran permukaan.

3. Perhatian terhadap tingkat kekeringan kayu masih kurang.

4. Pengaruh kadar air terhadap hasil olahan kayu.

5. Spesifikasi geometri dalam proses manufaktur yang diharapkan seperti

dimensi, kekasaran permukaan (surface roughness), kepresisian tinggi,

keseragaman produk.

6. Penentuan kecepatan pemakanan yang kurang tepat akan meningkatkan

cacat pemesinan kayu (kekasaran permukaan).

C. Batasan Masalah

Pembahasan dalam penulisan penelitian ini diperlukan adanya beberapa

batasan agar tidak menyimpang dari permasalahan, sehingga dapat dijawab dan

dikaji secara mendalam. Adapun batasan-batasan masalah yaitu :

1. Material yang diuji adalah kayu jati yang berumur ± 10 tahun.

2. Kadar air kayu yang digunakan dengan kondisi kering udara, kering tanur,

dan segar/ penebangan.

3. Pahat/ alat potong yang digunakan adalah end mill cutter.

4. Pengukuran kekasaran permukaan dilakukan pada permukaan datar (flat).

5. Pemakanan yang dilakukan adalah searah dengan serat kayu.

6. Kayu yang digunakan sebagai material tidak memiliki mata kayu.

7. Parameter pemotongan yaitu kecepatan pemakanan (feedrate) pada proses

pemesinan CNC Milling.

8. Proses pemesinan tanpa menggunakan cairan pendingin (coolant).


commit to user

4

D. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, maka dapat dirumuskan pokok permasalahan

dari penelitian yang akan dilakukan yaitu :

1. Apakah ada pengaruh kecepatan pemakanan terhadap tingkat kekasaran

permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling pada material kayu jati?

2. Apakah ada pengaruh kadar air pada kayu terhadap tingkat kekasaran

permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling pada material kayu jati?

3. Apakah ada interaksi antara kecepatan pemakanan dan kandungan kadar air

terhadap tingkat kekasaran permukaan datar (flat) hasil proses pemesinan

CNC milling pada material kayu jati?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, tujuan penelitian ini yaitu :

1. Mengetahui pengaruh variasi kecepatan pemakanan terhadap tingkat

kekasaran permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada

material kayu jati.

2. Mengetahui pengaruh variasi kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan

datar (flat) hasil pemesinan CNC milling 3 axis pada material kayu jati.

3. Mengetahui pengaruh interaksi antara kecepatan pemakanan dan kadar air

terhadap tingkat kekasaran permukaan datar (flat) hasil pemesinan CNC

milling 3 axis pada material kayu jati.

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat, sebagai berikut :

1. Manfaaat Teoritis

a. Menambah khasanah ilmu pengetahuan khususnya dalam bidang studi

yang berkaitan dengan penelitian ini.

b. Sebagai referensi dan pengembangan teori penelitian sejenis di masa yang

akan datang.

c. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta

khususnya di program studi Pendidikan Teknik Mesin.


commit to user

5

2. Manfaat Praktis

a. Mendorong industri furniture dan pengrajin kayu agar meningkatkan

produktivitas dan keseragaman produk.

b. Dapat digunakan sebagai salah satu referensi dalam menentukan kecepatan

pemakanan dan kadar air untuk mendapatkan kekasaran yang diinginkan

dalam proses pemesinan CNC milling pada material kayu jati.

c. Sebagai bahan masukan, informasi dan bahan pertimbangan bagi program

studi Pendidikan Teknik Mesin JPTK FKIP Universitas Sebelas Maret

Surakarta untuk lebih meningkatkan kualitas lulusannya.


commit to user

6

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian yang Relevan

1. Kajian Teori

a. Mesin CNC

CNC singkatan dari Computer Numerical Control adalah

perangkat yang mampu menjadikan suatu mesin perkakas maupun mesin

produksi lainnya dapat beroperasi secara otomatis dengan komputer

sebagai pengendali. Numerical Control (NC) karena program yang

digunakan adalah kode alfanumeric (terdiri alfabet/huruf dan numerik)

yang digunakan untuk instruksi tool dan posisi tool sesuai dengan benda

kerjanya. Pada mesin CNC untuk pengerjaan suatu produk cukup dengan

memasukkan program gerakan tool selanjutnya mesin CNC akan

beroperasi secara otomatis. Pada pengerjaan produk yang sama bentuknya

hanya diperlukan satu program saja dan apabila dilanjutkan dengan produk

yang lain maka dilakukan penggantian program. Sistem CNC ini

digunakan untuk mengendalikan mesin dengan jumlah produk massal,

ketelitian tinggi, dan kecepatan yang tinggi pula. Semakin lama kebutuhan

mesin CNC akan semakin meningkat seiring dengan perkembangan

industri manufaktur.

Contoh nama-nama pengendali (controller) yang bisa dijumpai,

sebagai berikut :

a) Emcotronic : Austria

b) Maho : Jerman

c) Sinumeric : Jerman

d) Fanuc : Jepang

e) Cincinnati : Amerika


commit to user

7

b. Bahasa Pemrograman NC

Bahasa program NC adalah format perintah dalam satu baris blok

dengan menggunakan kode huruf, angka dan simbol. Mesin CNC

mempunyai perangkat komputer yang disebut Machine Control Unit

(MCU) yakni suatu perangkat yang berfungsi menterjemahkan bahasa

kode kedalam bentuk gerakan persumbuan sesuai bentuk benda kerja.

Kode-kode bahasa dalam mesin CNC dikenal dengan kode G dan M, kode

ini telah distandarkan dalam ISO 1056, DIN 66025, BS 3635 dan RS

274D. Struktur program CNC terdiri dari blok yang berurutan. Setiap blok

merupakan langkah pemesinan. Struktur program CNC dapat dilihat pada

Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Struktur Program CNC

(Sumber: Wijanarka, 2012: 83)

Metode pemrograman bertujuan untuk membuat uraian yang

sangat sederhana dalam melaksanakan jalannya gerakan-gerakan. Metode

pemrograman terdiri atas sebagai berikut :

1) Pemrograman Harga Absolut (G 90 dan G 92)

Pemrograman harga absolut adalah suatu metode pemrograman dengan

titik referensi tetap, yaitu satu titik sebagai tempat referensi (patokan)

untuk semua ukuran berikutnya (Darmanto, 2007: 52).

2) Pemrograman Harga Inkremental (G 91)

Pemrograman harga inkremental adalah suatu metode pemrograman

dengan titik referensinya selalu berubah, yakni titik akhir yang dituju

menjadi referensi baru untuk pengukuran berikutnya (Darmanto, 2007:

53).


commit to user

8

c. Sistem Persumbuan

Sistem persumbuan pada mesin CNC diatur berdasarkan standar

ISO 841 dan DIN 66217. Untuk mesin yang bermacam-macam, sistem

penentuan sumbunya mengikuti kaidah tangan kanan. Telapak tangan

kanan pada posisi menghadap ke atas, jari tengah diatur arahnya tegak

lurus bidang telapak tangan, jari telunjuk searah dengan telapak tangan,

sedangkan ibu jari diatur tegak lurus dengan telunjuk dan sebidang dengan

telapak tangan.

Apabila tiga jari tangan kanan diatur sedemikian rupa letaknya

seolah-olah saling tegak lurus, jari tengah menunjukkan sumbu Z, telunjuk

menunjukkan sumbu Y, dan ibu jari menunjukkan sumbu X.

Sumbu Z adalah sumbu referensi dan selalu diorentasikan sebagai

sumbu poros utama. Untuk mesin frais vertikal, arah sumbu Z adalah

tegak, arah sumbu Y adalah melintang dari meja, dan arah sumbu X adalah

arah memanjang meja.

d. CNC Milling 3 Axis

Mesin CNC 3 Axis merupakan mesin perkakas dengan gerak

utama berputar dilakukan oleh alat potong atau cutter, gerak makannya

dilakukan terhadap benda kerja yang terpasang pada meja kerja. Mesin

CNC milling didesign untuk jenis pekerjaan-pekerjaan yang menggunakan

material logam. CNC milling kontruksinya dibuat kuat serta mampu

menahan daya dan tekanan tinggi sesuai dengan faktor keamanannya.

Gambar 1. Mesin CNC Milling (Telelepta, 2012:1021)


commit to user

9

e. CNC Router

Computer Numerical Controlled (CNC) router merupakan mesin

yang banyak digunakan dalam industri non logam seperti fiber, stereo

foam, acrilic, dan kayu. CNC router tidak membutuhkan kontruksi yang

terlalu kuat, karena daya dan tekannya telah diperhitungkan dengan bahan

yang akan dikerjakan. Pahat yang digunakan dalam proses pemesinan

tidak membutuhkan kekekrasan yang tinggi.

Gambar 2. CNC Router (HiCow, 2011).

f. Parameter Pemesinan

1) Kecepatan Putar Spindel

Gerak utama mesin CNC 3 axis adalah gerak berputar oleh pisau atau

pahat. Putaran spindle merupakan putaran dari spindle utama mesin

yang juga merupakan putaran pisau atau pahat dalam satuan rpm.

Jumlah kecepatan putaran mesin yang digunakan tergantung dari

kecepatan potong dan diameter pisau.

æ = � 铺 ǖiii气铺聘 (rpm)

Keterangan: Vc = kecepatan potong, mm/menit

d = diameter pisau, mm

N = kecepatan spindle, rpm


commit to user

10

2) Kecepatan potong

Kecepatan potong adalah jarak yang ditempuh oleh salah satu gigi

dalam mm/menit. Kecepatan potong merupakan suatu harga yang

diperlukan dalam menentukan kecepatan pada proses penyayatan atau

pemakanan benda kerja. Harga kecepatan potong ditentukan oleh jenis

alat potong dan jenis benda kerja yang dipotong : 惯 = 气铺聘铺屁ǖiii mm/menit

3) Pemakanan (Feed)

Pemakanan atau penyayatan pada mesin CNC 3 axis dapat dilakukan

searah jarum jam atau berlawanan dengan jarum jam. Proses

penyayatan pada mesin CNC 3 axis memiliki kesamaan pada proses

bubut, rumus empiris gaya dan momen puntir dalam proses milling juga

ditentukan oleh tebal geram yang terpotong. Geram yang terjadi pada

proses pemakanan di mesin CNC milling 3 axis adalah berbentuk koma

(Subagio, 2008:51). Ukuran pemakanan (feed) dapat dihitung dengan

satuan feed tiap putaran, ini tergantung bahan apa yang akan disayat

oleh tiap gigi pisau.

Kecepatan makan (Vf) = 归柜× æ ( mm/mnt)

Kecepatan makan pergigi (fz) = �撒莆 × æ ( mm/gigi)

Keterangan: fn = Gerak makan (mm/put)

z = Jumlah mata potong

g. Kayu

1) Pengertian Kayu

Kayu merupakan hasil hutan dari sumber kekayaan alam, merupakan

bahan mentah yang mudah diproses untuk dijadikan barang sesuai

kemajuan teknologi (Dumanauw, 1990:1). Sri Sumarni (2010:1)

menyatakan bila dibandingkan dengan material struktur lain, material

kayu mempunyai berat jenis yang ringan dan proses pengerjaannya


commit to user

11

dapat dilakukan dengan peralatan yang sederhana dan ringan. Bagian-

bagian kayu dapat dilihat pada Gambar 3 berikut:

Gambar 3. Bagian-bagian Kayu (Dumanauw, 1990: 3)

a) Kayu Gubal

Bagian kayu yang masih muda terdiri dari sel-sel yang masih hidup.

Tebal lapisan kayu gubal bervariasi menurut jenis pohon. Umumnya

jenis kayu tumbuh cepat mempunyai lapisan kayu gubal lebih tebal

dibandingkan dengan kayu teras dan berwarna lebih terang.

b) Kayu Teras

Kayu teras terdiri dari sel-sel yang dibentuk melalui perubahan-

perubahan sel hidup pada lingkaran kayu gubal bagian dalam,

disebabkan terhentinya fungsi sebagai penyalur cairan dan proses

kehidupan. Pada beberapa jenis, kayu teras banyak mengandung

bahan-bahan ekstraktif yang memberi keawetan pada kayu tersebut,

lebih berat dan lebih awet.

c) Lingkaran Tahun

Batas antara kayu yang terbentuk pada permulaan dan akhir suatu

musim. Melalui lingkaran tahun ini dapat diketahui umur pohon.


commit to user

12

2) Sifat Fisis Kayu

a) Berat Jenis

Berat jenis diperoleh dari perbandingan antara berat suatu volume

kayu tertentu dengan volume air yang sama pada suhu standar.

Umumnya berat jenis kayu ditentukan berdasarkan berat kayu kering

tanur atau kering udara dan volume kayu pada posisi kadar air

tersebut (Dumanauw, 1990:15).

Ada dua faktor yang mempengaruhi specific gravity atau berat jenis

kayu, yakni density (kepadatan kayu) dan moisture content

(kandungan kelembaban kayu). Kepadatan masing-masing kayu

kering sangat bervariasi. Untuk membuat standarisasi yang dapat

membedakan kayu-kayu digunakan istilah berat jenis (Iensufiie,

2008:8 ).

Berat jenis Gm = 迄[ ǖiii足ǖ嫩三łƼƼ卒 ]

Keterangan : Gm = berat jenis kayu pada m%

ρ = Kerapatan

m = Kadar Air

Kerapatan ρ (kg/m3) pada kondisi basah dihitung dengan mengikuti

prosedur baku. Berat dan volume diukur pada kondisi basah, tetapi

kadar airnya lebih kecil dari 30% (Sumarni, 2010: 50)

Kerapatan ρ = 票苹�苹

Keterangan : Wg = Berat Kayu Basah

Vg = Volume basah kayu

b) Modulus Elastisitas

Hukum Hooke’s menyatakan bahwa kekuatan bahan merupakan

perbandingan antara teganga dan regangan pada sebuah kayu di

dalam batas elastis yang bernilai konstan. Tegangan didefinisikan

sebagai distribusi gaya per unit luas, sedangkan regangan adalah

perubahan panjang per unit panjang bahan semula. Rasio ini biasa

disingkat ‘MOE’ atau secara sederhana ‘E’.


commit to user

13

Modulus elastisitas merupakan ukuran kemampuan kayu untuk

menahan perubahan bentuk atau lentur yang terjadi sampai dengan

batas proporsi. Semakin besar beban yang bekerja, semakin tinggi

tegangan yang timbul dan semakin besar perubahan bentuk yang

terjadi sampai batas proporsi. Batas proporsi itu adalah bila beban

yang bekerja dilepaskan, benda akan kembali ke bentuk semula,

tetapi apabila beban melewati batas ini, benda tidak akan ke bentuk

asal meskipun beban telah dilepaskan (Iswanto, 2008:10).

c) Kadar Air

Kemampuan kayu untuk menghisap atau mengeluarkan air

tergantung pada suhu dan kelembaban udara sekelilingnya. Jumlah

air dalam kayu selalu berubah-ubah menurut keadaan udara/atmosfer

sekelilingnya (Dumanauw. 1990: 30).

Moisture content kayu atau kelembaban yang dikandung kayu adalah

jumlah berat kadar air yang terdapat pada pori-pori kayu

dibandingkan dengan berat kayu dalam kondisi kering 100%.

Iswanto (2008:7) menyatakan bahwa kadar air merupakan

banyaknya air yang terdapat dalam kayu yang dinyatakan dalam

persen terhadap berat kering tanur.

Kadar air yang terkandung di dalam kayu berpengaruh terhadap sifat

mekanis kayu. Jika kadar air kayu turun kekuatan kayu naik. Ini

disebabkan karena perubahan-perubahan dalam dinding sel yang

menjadi lebih padat (Sumarni, 2010: 15). Cara menghitung

kepadatan kayu dengan membandingkan antara berat kering kayu

dengan volume basah. Berat kering kayu dapat diperoleh dengan

cara menimbang spesimen kayu yang telah disimpan dalam oven

pada suhu 1050C, selama 24 hingga 48 jam atau hingga berat

spesimen tetap (Sumarni, 2010: 26-27).


commit to user

14

Perhitungan kadar air sebagai berikut :

Kadar air ( m ) = 票苹能票聘票聘 x 100%

Keterangan : Wg = Berat awal sebelum dioven

Wd = Berat kering tanur (setelah dioven)

(J.F. Dumanauw. 1990:31) Keadaan air yang terdapat di dalam kayu

terdiri atas 2 macam yaitu:

(1) Air Bebas

Air bebas adalah air yang terdapat dalam rongga-rongga sel,

paling mudah dan terdahulu keluar.

(2) Air Terikat

Air terikat adalah air yang berada dalam dinding-dinding sel

kayu, sangat sulit untuk dilepaskan.

Tabel 2. Tahap Evaporasi Kayu

No. Tahap Evaporasi Keterangan

1 Kayu Basah Semua rongga pori dan dinding sel kayu penuh dengan kandungan air. Kadar air dapat mencapai 200%.

2 Kayu Setelah Penebangan

Setelah kayu ditebang, zat air tidak dapat masuk lagi. Dinding sel kayu tetap penuh dengan air, sedangkan air dalam rongga sel sebagian berkurang. Besarnya kandungan air masih berkisar di atas 35% s/d 70%.

3 Titik Jenuh Serat Air bebas pada rongga pori-pori kayu telah keluar semuanya. Kandungan air pada dinding sel tetap. kadar air berkisar antara 25% s/d 30%.

4

Kering Udara / Titik Keseimbangan Kadar Air

Pada saat ini, kayu menyesuaikan diri dengan udara sekitarnya, sehingga kandungan air dalam dinding sel mulai terevaporasi keluar. Bentuk dimensi kayu mulai berubah, kadar air kayu antara 12% s/d 20%

5 Kering Tanur Pada rongga pori dan dinding sel tidak mengandung air lagi. Berat kayu tidak dapat turun lebih lanjut. Kadar air kayu 0%.

(Sumber: Martono. dkk, 2008:52)


commit to user

15

3) Cacat Mata Kayu

Dumanauw (1990: 36-37) Mata kayu adalah lembaga atau bagian

cabang yang berada di dalam kayu. Mata kayu dapat dibedakan atas :

a) Mata Kayu Sehat

Mata kayu yang tidak busuk, berpenampang keras, tumbuh kukuh

dan rapat pada kayu, berwarna sama atau lebih gelap dibandingkan

dengan kayu sekitarnya.

b) Mata Kayu Lepas

Mata kayu yang tidak tumbuh rapat pada kayu, biasanya pada proses

pengerjaan, mata kayu ini akan lepas dan tidak ada gejala busuk.

Pengaruh mata kayu:

(1) Mengurangi sifat keteguhan kayu. Hal ini terjadi karena serat

mata kayu relatif tegak lurus serat batang pohon dan serat-serat di

sekeliling mata kayu tidak teratur.

(2) Menyulitkan pengerjaan karena kerasnya penampang mata kayu

(mata kayu sehat).

(3) Mengurangi keindahan permukaan kayu.

4) Sifat Mekanik Kayu

Sri Sumarni (2010: 6) menyatakan bahwa sifat-sifat mekanis atau

kekuatan kayu untuk mengukur kemampuan kayu dalam menahan

gaya-gaya atau beban dari luar yang mengenainya. Ungkapan senada

oleh Dumanauw (1990: 21) bahwa sifat mekanik atau kekuatan kayu

ialah kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar.

a) Keteguhan Tekan

Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan kayu untuk

menahan muatan jika kayu dipergunakan untuk penggunaan tertentu.

Keteguhan tekan dibedakan dua macam kompresi yaitu kompresi

tegak lurus arah serat dan kompresi sejajar arah serat (J.F.

Dumanauw, 1990: 21). Iensufiie (2008: 14) menyatakan bahwa

keteguhan tekan/kompresi adalah kekuatan kayu untuk menahan

beban atau tekanan pada suatu titik.


commit to user

16

b) Keteguhan Geser

Dumanauw (1990: 24) menyatakan keteguhan geser ialah suatu

ukuran kekuatan kayu dalan hal kemampuannya menahan gaya-gaya

yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelingsir

dari bagian lain di dekatnya. Iensufiie (2008: 14) menyatakan

kemampuan kayu untuk menahan gaya yang membuat suatu bagian

kayu tersebut bergeser dari bagian lain di dekatnya.

c) Keuletan

Sumarni (2010: 12) menyatakan keuletan atau energi dalam lentur

dinamis adalah ketahanan kayu terhadap beban kejut (tiba-tiba) yang

bertentangan dengan lentur statis dimana beban naik berangsur-

angsur. Iensufiie (2008: 15) menyatakan keuletan kayu adalah

kemampuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga yang relatif

besar.

d) Kekerasan

Iensufiie (2008: 15) menyatakan kekerasan adalah kekuatan struktur

kayu terhadap abrasi. Kekerasan merupakan ketahanan kayu

terhadap masuknya benda asing ke dalam massa kayu (Sumarni,

2010: 12). Di dalam Vademecum Kehutanan Indonesia, kelas

kekuatan kayu didasarkan pada berat jenis, keteguhan lengkung

mutlak (klm) dan keteguhan tekan mutlak (ktm), dan dapat dilihat

pada Tabel 3 berikut :

Tabel 3. Kelas Kuat Kayu

Kelas kayu Berat Jenis Klm (Kg/cm2) Ktm (Kg/cm2)

I 0,90 1.100 650 II 0,60 s/d <0,90 725 s/d <1.100 425 s/d <650 III 0,40 s/d <0,60 500 s/d <725 300 s/d <425 IV 0,30 s/d <0,40 300 s/d <500 215 s/d <300 V <0,30 <300 <215

(Sumber: Damanik, 2005: 2)


commit to user

17

5) Kayu Jati (Tectona grandis)

Kayu jati (Tectona grandis L.f.) telah dikenal sebagai bahan baku

mebel dan konstruksi dengan kualitas tinggi (Krisdianto & Ginuk

Sumarni, hal. 2. Jati dikenal dunia dengan nama teak (bahasa Inggris).

Nama ini berasal dari kata Nama ilmiah jati adalah Tectona grandis L.f.

(Ipasar, 2010: 2)

Kayu jati meskipun keras dan kuat namun mudah dipotong dan

dikerjakan, sehingga disukai untuk membuat furniture dan ukir-ukiran.

Pola-pola lingkaran tahun pada kayu teras nampak jelas, sehingga

menghasilkan gambaran yang indah (PT. iPASAR INDONESIA, 2010:

2). Kayu jati memiliki berat jenis 0,65-0,70 dan kelas kuat II.

Gambar 4. Pohon Jati (Ipasar, 2010:2)

Gambar 5. Bagian Batang Kayu Jati ( Krisdianto & Sumarni, hal. 10)


commit to user

18

h. Pengeringan Kayu

Iensufiie (2008: 28) mengungkapkan bahwa prinsip pengeringan

kayu adalah merangsang kelembaban dari dalam kayu agar bisa keluar

melalui pori-pori kayu, dengan cara meniupkan udara panas dan kering ke

permukaan kayu seluas mungkin.

1) Tahap Pengeringan Kayu

Kayu membutuhkan waktu untuk melepaskan moisture atau

kelembaban yang ada di dalamnya secara bertahap. Tahap-tahap

pengeringan kayu terbagi menjadi:

a) Tahap Pre-Heating

Tahap pre-heating adalah tahap persiapan, dimana kayu akan

dikeringkan dengan kadar kelembaban 30%. Tahapan ini penting

agar sel-sel kayu mencapai tegangan permukaan yang sama dengan

tegangan di dalam kayu.

b) Tahap Titik Jenuh Serat

Tahap titik jenuh serat adalah tahap pengeringan kayu mencapai

kering udara seimbang. Pada tahapan ini diperkirakan kadar

kelembaban kayu berkisar antara 20% s/d 30%.

2) Pengeringan Kayu Secara Alami

Pengeringan kayu secara alami sangat mengandalkan matahari dan

kelembaban lingkungan di sekitar tempat pengeringan.

a) Pengeringan Radiasi

Pengeringan radiasi adalah cara pengeringan langsung di bawah

sinar matahari. Kekeringan kayu tidak mencapai tahap maksimal,

hanya sekitar 14 s/d 20%.

b) Pengeringan Konveksi

Pengeringan konveksi sama-sama menggunakan sinar matahari,

kayu diletakkan pada suatu tempat yang terlindung.


commit to user

19

3) Pengeringan Buatan

Pengering buatan yaitu proses pengeringan kayu yang berlangsung

dapat dikontrol dan diatur sedemikian rupa sehingga menyesuaikan

keinginan manusia. Beberapa jenis pengeringan kayu buatan :

a) Pengeringan Sistem Konvensional

Prinsip kerja pengeringan sistem konvensional adalah dengan

memanaskan kayu yang berada di dalam rungan. Pengeringan sistem

konvensional dapat menggunakan tenaga listrik dan boiler.

b) Pengeringan Sistem Udara Kering (Dehumidifer)

Prinsip kerja pengeringan udara kering adalah dengan memanaskan

kayu yang berada di dalam rungan tertutup, udara kering ditiupkan

ke dalam ruangan.

c) Pengeringan Sistem Vacum

Prinsip kerja pengeringan sistem vakum adalah menggunakan tangki

preservasi yang kedap udara. Udara di keluarkan dari tangki dengan

menggunakan pompa, sehingga tekanan udara di tangki menjadi

rendah.

i. Alat Potong (Pahat)

Untuk melakukan proses pemesinan milling berupa kontur

biasanya diawali dengan proses roughing secara 3-axis dengan kedalaman

pemakanan dan ketinggian scallop tertentu. Ada beberapa tipe pahat yang

bisa digunakan, yakni:

1) Pahat Flat

Cutter yang digunakan untuk proses finishing dengan depth of cut lebih

sedikit dibandingkan proses roughing, biasanya menghasilkan

permukaan yang lebih halus.

Gambar 6. Pahat Flat (Zulhendri. dkk, 2007: 17)


commit to user

20

2) Pahat Toroidal

Pahat Toroidal mempunyai permukaan yang datar dan pada bagian sisi

tepinya terdapat radius. Pahat ini dapat digunakan untuk proses

roughing dan dapat digunakan untuk proses semi finishing.

Gambar 7. Pahat Toroid (Zulhendri. dkk, 2007: 17)

3) Pahat Ball Nose

Pahat Ball Nose memiliki bentuk permukaan berupa radius mulai dari

ujung hingga sisi tepinya. Pahat ini digunakan untuk proses finishing

pada permukaan benda 3D, hal ini dilakukan untuk memperoleh hasil

yang halus dan rata pada permukaan cekung dan cembung.

Gambar 8. Pahat Ball Nose (Zulhendri. dkk, 2007: 17)

j. Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan adalah salah satu penyimpangan yang

disebabkan oleh kondisi pemotongan dari proses pemesinan.

Gambar 9. Tekstur Permukaan Benda Kerja (Nur, Safril &Wahyudi, 2008: 84)


commit to user

21

Kekasaran (roughness) merupakan ketidakteraturan konfigurasi

suatu permukaan ditinjau dari profilnya. Ketidakteraturan suatu profil

dapat dilihat pada Tabel 4 berikut:

Tabel 4. Ketidakteraturan Suatu Profil Permukaan

Kesalahan bentuk (form eror). Penyebab pencekaman benda kerja, lenturan mesin

Profil permukaan berbentuk gelombang (waviness). Penyebab kesalahan bentuk perkakas, penyenteran perkakas, getaran.

Profil alur (grooves). Penyebab bekas pemotongan (bentuk ujung pahat, gerak makan)

Profil serpihan (flakes). Penyebab pembentukan geram, pembentukan modul pada electroplating.

Kombinasi ketidakteraturan profil.

(Sumber: Rochim, 2001: 55)

Jarak kekasaran (roughness width) adalah jarak paralel pada

permukaan yang nominal antara punggung bukit/bubungan atau puncak

berurutan terhadap pola ajuan utama dari kekasaran permukaan.

Penggalan jarak kekasaran (roughness width off cut) adalah

pengukuran rata-rata tingginya kekasaran yang menandakan pengaturan

jarak yang terbesar dari ketidakteraturan permukaan berulang.

Waviness yaitu meliputi semua ketidakteraturan yang terjadi pada

permukaan. Waviness height adalah jarak puncak tertinggi terhadap

lembah. Waviness width adalah pengaturan jarak dari gelombang/lambaian

berurutan mencapai puncak atau lembah gelombang/lambaian berurutan

lain.

Flaws adalah kesalahan tak disengaja, tak diduga, dan gangguan

tak dikehendaki di dalam topografi yang khas dari suatu permukaan benda.

Lay adalah arah dari pola acuan permukaan utama, secara normal

ditentukan oleh metode produksi.


commit to user

22

Parameter yang biasa dipakai untuk mengukur kekasaran

permukaan dalam proses produksi adalah kekasaran rata-rata (Ra).

Kekasaran rata-rata aritmetik (Mean Roughness Index/Center Line

Average, CLA), Ra (µm) adalah harga rata-rata aritmetik bagi harga

absolutnya jarak antara profil terukur dengan profil tengah. Adapun

persamaan matematiknya sebagai berikut : 观频= ǖ痞董|裹(2)|圭2 µm痞i

Dimana : Ra = Simpangan rerata perhitungan dari rata-rata garis

L = Panjangnya sampling

y = Ordinat dari kurva profil

Pengukuran adalah suatu proses mengukur atau menilai sesuatu

yang belum diketahui dengan cara membandingkan dengan acuan suatu

standar.

1) Pengukuran Kekasaran dengan Surftest

Surfcorder adalah alat pengetes kehalusan permukaan logam yang

ringkas dan mudah dibawa. Dengan surftest, pengukuran dapat

dilakukan dalam berbagai posisi baik vertikal, horisontal, atas bawah

dan lain-lain.

Penelitian ini menggunakan alat ukur Surface Roughness Tester.

Bekerjanya alat ukur ini karena adanya detector yang berupa jarum

untuk meraba permukaan yang diukur.

Gambar 10. SURFCORDER SE-1700


commit to user

23

Angka kekasaran permukaan dapat dilihat pada Tabel 5 berikut:

Tabel 5. Angka Kekasaran Permukaan Menurut ISO atau DIN 4763:1981

Harga kekasaran,

Ra (µm) Angka kelas kekasaran

Panjang sampel (mm)

50 25

N12 N11 8

12,5 6,3

N10 N9

2,5

3,2 1,6 0,8 0,4

N8 N7 N6 N5

0,8

0,2 0,1

0,005

N4 N3 N2

0,25

0,025 N1 0,08 (Sumber: Rochim, 2001: 62)

ASTM D 1666 merupakan standart pemesinan kayu yang didasarkan

pada pengamatan secara visual hasil proses pemesinan berupa bentuk

cacat yang timbul akibat proses pengerjaan pada kayu. Pemesinan kayu

(wood machining) adalah proses pembentukan atau pemotongan kayu

dengan menggunakan mesin yang di dalamnya terdapat mata pisau

(cutting tool). Menurut Darmawan dalam Tito Sucipto, (2009: 5) jenis

cacat dalam proses pemesinan adalah:

a) Serat terangkat (raised grain)

Kekasaran permukaan papan disebabkan oleh terangkatnya kayu

akhir sehingga lebih tinggi daripada kayu awal. Umumnya terjadi

pada kayu dari daerah beriklim sedang dengan perbedaan kayu awal

dan akhir yang jelas. Penyebabnya adalah kayu akhir lebih keras dari

pada kayu awal, serta mata pisau tumpul.


commit to user

24

b) Serat terlepas (loosened grain)

Terpisahnya kayu akhir dari kayu awal tapi masih ada bagian yang

bersatu. Hal ini disebabkan pada bagian raised grain kayu akhir

menyusut lebih besar dari pada kayu awal.

c) Serat tersepih (chipped grain)

Tersepihnya/tercabiknya sekelompok serabut kayu karena proses

penyerutan, sehingga serat kayu terlepas dan terbentuk lekukan pada

permukaan kayu. Hal ini disebabkan oleh mata pisau tumpul, sudut

potong pisau terlalu besar serta serat kayu miring.

d) Serat berbulu (fuzzy grain)

Kekasaran permukaan kayu karena adanya sekelompok serabut yang

berdiri (tidak terpotong sempurna). Hal ini disebabkan oleh adanya

kayu reaksi, kekuatan geser rendah serta sudut potong kayu kecil.

e) Tanda serpih (chip mark)

Lekukan dangkal pada permukaan kayu yang disebabkan oleh

adanya kayu yang menempel pada ujung pisau. Bisa disebabkan juga

karena kadar resin kayu tinggi.

Nilai bebas cacat dan klasifikasi mutu sifat pemesinan dapat dilihat

pada Tabel 6 berikut:

Tabel 6. Nilai Bebas Cacat dan Klasifikasi Mutu Sifat Pemesinan

Nilai Bebas Cacat (Defect Free Values), %

Kelas (Class)

Mutu Pemesinan (Machining Quality)

0 s/d 20 V Sangat buruk (very poor) 21 s/d 40 IV Buruk (poor) 41 s/d 60 III Sedang (fair/medium) 61 s/d 80 II Baik (good) 81 s/d 100 I Sangat baik (very good)

(Sumber: Ginoga dalam Tito Sucipto, 2009:4)

2. Penelitian yang Relevan

Daniel (2009) melakukan penelitian tentang optimasi parameter

pemesinan proses CNC freis terhadap hasil kekasaran permukaan dan

keausan pahat menggunakan metode Taguchi. Variabel penelitian yang


commit to user

25

dilakukan adalah kecepatan putaran spindle, kecepatan pemakanan,

kedalaman pemakanan, dan kondisi pemotongan. Dari hasil optimasi yang

telah dilakukan diperoleh bahwa untuk hasil kekasaran yang optimal adalah

0,72 ± 0,18 µm dengan kecepatan putaran spindle 2500 rpm, kecepatan

pemakanan 0,12 mm/rev, kedalaman pemotongan 1 mm, dengan pendingin

minyak, sedangkan untuk keausan pahat adalah 3,3 ± 0,2 µm dengan

kecepatan putaran spindle 2500 rpm, kecepatan pemakanan 0,12 mm/rev,

kedalaman pemotongan 1 mm, dan dengan pendingin minyak.

Ardiansyah (2011) melakukan penelitian tentang pengaruh

parameter permesinan pada kayu terhadap kekasaran permukaan. Metode

yang digunakan adalah Taguchi untuk menganalisis faktor yang paling

berpengaruh dan kondisi parameter untuk menghasilkan kekasaran

permukaan dan keausan pahat. Variabel yang digunakan adalah kecepatan

potong (cutting speed), laju pemakanan (feedrate), kedalaman pemakanan

(depth of cut) dan arah pemakanan. Kondisi parameter pemesinan paling baik

untuk kayu nangka diperoleh pada kecepatan potong rendah, kecepatan

makan rendah, kedalaman tinggi dan arah pemakanan 0° dengan prediksi

nilai kekasaran 3,55±0,29 µm dan kekasaran permukaan eksperimen

konfirmasi 3,56±0,21 µm. Kondisi parameter pemesinan paling baik untuk

kayu mahoni diperoleh pada kecepatan potong tinggi, kecepatan makan

rendah, kedalaman sedang dan arah pemakanan 0° dengan prediksi nilai

kekasaran 2,99±0,11 µm dan kekasaran permukaan eksperimen konfirmasi

3,07±0,15 µm.

Wagiyanto (2012) melakukan penelitian tentang pengaruh kecepatan

spindel dan kecepatan pemakanan pada material kayu jati terhadap kekasaran

permukaan. Metode yang digunakan adalah deskriptif analitis untuk

menganalisa kekasaran permukaan. Variabel yang digunakan adalah

kecepatan spindel dan kecepatan pemakanan (feedrate). Dari hasil penelitian

yang dilakukan menunjukan bahwa semakin tinggi keceptan spindel maka

kekasaran permukaan kayu jati akan semakin rendah dan semakin rendah

kecepatan pemakanan maka kekasaran permukaan akan semakin rendah.


commit to user

26

Lakshmi & Subbaiah (2012) melakukan penelitian tentang optimasi

parameter pemesinan terhadap nilai kekasaran pada baja dengan kekerasan

260 BHN. Metode yang digunakan adalah analisis varians. Variabel yang

digunakan dalam penelitian adalah kecepatan potong, gerak pemakanan dan

kedalaman pemakanan. Dari hasil penelitian yang dilakukan ditemukan

bahwa yang paling berpengaruh adalah pemakanan dan kekasaran menurun

dengan menurunya pemakanan.

Salim Hiziroglu, dkk (2008) melakukan penelitian mengenai kualitas

permukaan papan panel yang diproduksi indonesia. Metode yang digunakan

dalam penelitian ini adalah metode diskriptif analitis. Hasil penelitian

menyimpulkan panel tipe-D memiliki kekasaran permukaan tertinggi dengan

nilai Ra rata-rata 14,20 µm sementara panel tipe A memiliki kekasaran

permukaan rendah dengan nilai Ra rata-rata 6,13 µm. Panel jenis C dan D

memiliki permukaan yang relatif kasar dibandingkan dengan permukaan

papan panel yang diproduksi Indonesia, karena memiliki kekasaran yang

besar pada lapisan permukaan.

Farahnakian, dkk. (2012) penelitian tentang optimasi kekasaran

permukaan pada proses milling dengan bahan silicon stainless steel. Variabel

yang digunakan adalah spindle speed, feedrate, depth of cut. Dari hasil tabel

penelitian diperoleh bahwa yang berpengaruh adalah feedrate, spindle dan

depth. Kekasaran terendah adalah 0,43 µm dengan feedrate 0,033 spindle 250

rpm dan depth 0,4 mm.

Berdasarkan penelitian-penelitian di atas menunjukkan bahwa

tingkat kekasaran permukaan dipengaruhi oleh beberapa faktor salah satunya

adalah kecepatan pemakanan (feedrate). Penentuan kecepatan pemakanan

turut dipengaruhi oleh material benda kerja yang akan diproses. Pada

penelitian ini memvariasikan tiga kecepatan pemakanan (feedrate) dan juga

tiga kadar air pada material kayu jati. Pemilihan variabel ini dianggap

berpengaruh terhadap tingkat kekasaran permukaan pada pemesinan CNC

milling dengan material kayu jati.


commit to user

27

B. Kerangka Berfikir

Penggunaan mesin CNC dapat meningkatkan produktivitas dan

menghasilkan keseragaman produk. Adanya ketidakseragaman produk dengan

jumlah massal dari pengerjaan secara konvensional dapat diatasi dengan

penggunaan mesin CNC. Program yang dibuat untuk menghasilkan produk dapat

digunakan kembali untuk menghasilkan produk selanjutnya.

Kekasaran permukaan hasil pemesinan merupakan syarat mutlak yang

harus diperhitungkan dalam proses produksi untuk dapat meningkatkan kualitas

produk. Pengerjaan kayu secara konvensional membutuhkan proses tambahan

untuk memperbaiki kekasaran permukaan seperti pengampelasan. Pengerjaan

dengan pemesinan yang tepat dapat mengurangi biaya produksi dan meningkatkan

jumlah produk. Tingkat kekasaran produk dari CNC 3 Axis dengan benda kerja

dari kayu jati dapat dipengaruhi oleh feedrate dan kadar air. Kayu jati merupakan

bahan baku pembuatan kerajinan dan furniture yang paling diminati oleh

konsumen.

Tingkat kekasaran permukaan produk CNC milling dengan material kayu

jati ditentukan oleh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air dalam kayu.

Penelitian ini digunakan material kayu jati dengan umur ± 10 tahun. Kecepatan

pemakanan (feedrate) dalam penelitian ini akan divariasikan, yaitu 0,2 mm/rev,

0,4 mm/rev, dan 0,6 mm/rev. Kadar air dalam kayu jati juga divariasikan, yaitu

0%, 12% s/d 20%, 35% s/d 70%.

Untuk mengetahui secara pasti ada tidaknya pengaruh feedrate dan

kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan hasil proses pemesinan CNC 3

axis dengan material kayu jati, maka dilakukan pengukuran tingkat kehalusan

dengan Surfcoder SE-1700 Roughness Tester.

Untuk lebih jelasnya, kerangka pemikiran ini dapat digambarkan dalam

paradigma berikut :


commit to user

28

Keterangan : X1 = variasi kecepatan pemakanan

X2 = variasi kadar air

Y = tingkat kekasaran permukaan

Gambar 11. Kerangka Pemikiran

C. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah dan kerangka pemikiran di atas dapat

diambil hipotesis sebagai berikut :

1. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate), maka nilai kekasaran

permukaan datar kayu jati hasil pemesinan CNC milling akan menurun.

2. Semakin rendah kadar air, maka nilai kekasaran permukaan datar kayu jati

hasil pemesinan CNC milling akan menurun.

3. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air , maka

nilai kekasaran permukaan datar kayu jati hasil pemesinan CNC milling

akan menurun.

X1

X11

X12

X13

Y

X2

X21

X22

X23


commit to user

29

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Tempat penelitian merupakan lokasi dimana informasi diperoleh

untuk menyatakan kebenaran penelitian. Penelitian dilaksanakan di:

a. Laboratorium Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas

Maret Surakarta untuk menguji kadar air.

b. Advance Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK SAKTI Gemolong,

Sragen untuk melakukan proses pemesinan dengan milling CNC.

c. Laboratorium Bahan Teknik, Program Diploma Teknik Mesin,

Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada untuk proses pengukuran

tingkat kekasaran permukaan.

2. Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan kurang lebih 6 bulan, dari bulan

Februari 2012 sampai bulan Juli 2012. Adapun jadwal pelaksanaan

kegiatan sebagai berikut :

a. Pengajuan judul: 6 Februari 2012.

b. Pembuatan proposal: 7 Februari 2012 sampai 24 April 2012.

c. Seminar proposal: 25 April 2012.

d. Revisi proposal: 26 April 2012 sampai 4 Mei 2012.

e. Perijinan: 7 Mei 2012 sampai 6 Juni 2012.

f. Penelitian: 7 Juni 2012 sampai 21 Juni 2012.

g. Analisis data: 22 Juni 2012 sampai 25 Juni 2012.

h. Penulisan laporan: 26 Juni 2012 sampai 30 Juli 2012.


commit to user

30

B. Rancangan Penelitian

Rancangan/desain eksperimen adalah berupa gambaran atau rancangan

prosedur penelitian yang boleh dianggap sebagai pola kerja peneliti dalam

melakukan penelitian (Subana & Sudrajat, 2009: 50).

Pada penelitian ini digunakan desain eksperimen faktorial 3 x 3.

Penelitian menggunakan dua variabel bebas pada desain eksperimen ini disebut

faktor. Faktor X1 kecepatan pemakanan (feedrate), terdiri dari tiga buah taraf yaitu

0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev, dan 0,6 mm/rev (Wagiyanto, 2012). Faktor X2

mempunyai tiga taraf yaitu kadar air 35% s/d 70%, kadar air 12% s/d 20%, dan

kadar air 0% (Martono, dkk. 2008: 52). Dengan demikian diperlukan 9 kombinasi

perlakuan yang berbeda-beda. Pada masing-masing perlakuan dilakukan tiga kali

replikasi, sehingga tiap perlakuan diperoleh tiga data, maka eksperimen faktorial

3x3 ini akan diperoleh data sebanyak 27 data. Desain eksperimen pada penelitian

ini selengkapnya dapat dilihat pada tabel berikut ini:


commit to user

31

Tabel 7. Desain Eksperimen Faktorial Kecepatan Pemakanan dan Kadar Air

Taraf

Factor X1 (Feedrate) Jumlah keseluruhan

Rata-rata keseluruhan

0,2 mm/rev 0,4 mm/rev 0,6 mm/rev

Fact

or X

2 (K

adar

Air)

35%-70%

X111 X121 X131

X112 X122 X132

X113 X123 X133

Jumlah J110 J120 J130 J100

Rata-rata �呻110 �呻120 �呻130 �呻100

12%-20%

X211 X221 X231

X212 X222 X232

X213 X223 X233

Jumlah J210 J220 J230 J200

Rata-rata �呻210 �呻220 �呻230 �呻200

0%

X311 X321 X331

X312 X322 X332

X313 X323 X333

Jumlah J310 J320 J330 J300

Rata-rata �呻310 �呻320 �呻330 �呻300

Jumlah keseluruhan J010 J020 J030 J000

Rata-rata keseluruhan �呻010 �呻320 �呻330 �呻000

C. Pengumpulan Data

1. Identifikasi Variabel

Variabel penelitian adalah segala sesuatu yang berbentuk apa

saja yang ditetapkan oleh peneliti untuk dipelajari, sehingga diperoleh

informasi tentang hal tersebut, kemudian ditarik kesimpulannya

(Sugiyono, 2011: 2).


commit to user

32

a. Variabel Bebas

Variabel bebas merupakan variabel yang mempengaruhi atau

yang menjadi sebab perubahannya atau timbulnya variabel dependen

(terikat) (Sugiyono, 2011: 4). Variabel bebas dalam penelitian ini :

1) Variasi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev,

dan 0,6 mm/rev.

2) Variasi kadar air kayu jati 35% s/d 70% , 12% s/d 20% , dan 0%

b. Variabel Terikat

Variabel terikat merupakan variabel yang dipengaruhi atau

yang menjadi akibat karena adanya variabel bebas (Sugiyono, 2011: 4).

Variabel terikat pada penelitian ini adalah kekasaran permukaan

(surface roughness) kayu jati hasil pemesinan CNC milling.

c. Varibel Kontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat

konstan, sehingga hubungan variabel independen terhadap dependen

tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti (Sugiyono, 2011:

6). Dalam penelitian ini variabel kontrolnya adalah:

1) Material yang digunakan adalah kayu jati yang berumur ± 10

tahun.

2) Kayu jati yang digunakan tidak cacat kayu.

3) Proses pemesinan tidak menggunakan cairan pendingin.

4) Jenis mesin CNC milling type ZK 7040 dengan control SIEMENS

SINUMERIK 802S

5) Putaran spindle 2000 rpm

6) Ukuran spesimen yang digunakan adalah panjang = 60 mm, lebar =

60 mm, dan tinggi = 40 mm.

7) Ketebalan pemakanan yang digunakan 10 mm.

8) Pahat yang digunakan adalah End Milling Cutter dengan spesifikasi

HSS Four Flute lenght 8 x 20 x 33 x 58 merek ALLWIN


commit to user

33

D. Instrumen Penelitian

1. Bahan Penelitian

Material yang digunakan dalam penelitian ini adalah kayu jati

dengan umur ± 10 tahun. Kayu jati diambil dari kebun yang dipotong

dengan menggunakan gergaji kayu dalam keadaan segar/ penebangan

kemudian dibelah menjadi ukuran 120 x 60 x 40 mm.

Gambar 12. Kayu Setelah Dibelah

Kayu yang telah dibelah kemudian dipisahkan untuk

mendapatkan perlakuan lanjutan, hal ini bertujuan untuk mendapatkan

kadar air yang dikehendaki.

2. Peralatan Penelitian

Peralatan penelitian merupakan semua alat yang digunakan dalam

proses penelitian. Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a. Gergaji Kayu

Gergaji kayu merupakan alat yang digunakan untuk

memotong kayu. Dalam penelitian ini gergaji kayu digunakan untuk

menebang kayu dan juga digunakan untuk memotong kayu menjadi

spesimen uji.

Gambar 13. Gergaji Kayu


commit to user

34

b. Rol Meter

Rol meter merupakan alat yang digunakan untuk mengukur

panjang suatu benda. Dalam penelitian ini rol meter digunakan untuk

mengukur panjang kayu gelondong menjadi ukuran 120 mm.

Gambar 14. Rol Meter

c. Mesin Gergaji Sabuk

Mesin gergaji sabuk merupakan mesin yang digunakan untuk

membelah kayu gelondong (bundar) menjadi kayu belahan dengan

ukuran tertentu. Dalam penelitian ini mesin gergaji sabuk digunakan

untuk membelah kayu gelondong menjadi ukuran 1200 x 60 x 40 mm.

Gambar 15. Mesin Gergaji Sabuk


commit to user

35

d. Dial Caliper

Dial Caliper merupakan alat ukur yang dapat digunakan

untuk mengukur diameter luar, diameter dalam, ketebalan dan panjang

suatu benda. Dalam penelitian ini dial caliper digunakan untuk

mengukur panjang kayu sebelum dipotong dengan menggunakan

gergaji kayu. Dial Caliper yang digunakan mempunyai ketelitian 0,05

mm.

Gambar 16. Dial Caliper

e. Pensil

Pensil merupakan alat tulis yang terbuat dari grafit. Dalam

penelitian ini pensil digunakan untuk memberi tanda pada benda kerja

sebelum dilakukan pemotongan.

Gambar 17. Pensil

f. Timbangan Digital

Timbangan digital merupakan alat yang digunakan untuk

mengukur berat benda. Pembacaan berat benda cukup dengan melihat

angka pada layar timbangan. Dalam penelitian ini timbangan digital

digunakan untuk mengukur berat kayu dalam pengukuran kadar air.

Timbangan digital yang digunakan mempunyai ketelitian 1 gram.


commit to user

36

Gambar 18. Timbangan Digital

g. Oven

Oven merupakan alat yang digunakan untuk memanaskan

atau mengeringkan. Dalam penelitian ini oven digunakan untuk

mengeringkan kayu pada pengujian kadar air, sehingga kayu pada

kondisi kering tanur.

Gambar 19. Oven

h. Komputer

Komputer merupakan peralatan elektronik yang dapat

mentransfer data, mengolah data, memberikan informasi data,

digunakan untuk membuat program serta bekerja secara otomatis.

Dalam penelitian ini komputer digunakan untuk membuat desain

eksperimen, mengubah gambar desain menjadi bahasa pemrograman

CNC (G-Code) dengan menggunakan aplikasi MasterCAM dan

mentransfer data ke mesin CNC.


commit to user

37

Gambar 20. Komputer

i. Pahat

Pahat merupakan alat potong yang digunakan untuk

menyayat benda kerja. Dalam penelitian ini pahat yang digunakan

adalah end mill cutter dengan spesifikasi HSS four flute lenght 8 x 20

x 33 x 58 merek ALLWIN

Gambar 21. Pahat End Mill Cutter HSS 4F

j. Mesin CNC Milling

Mesin CNC Milling merupakan mesin produksi yang mampu

berkerja secara otomatis dengan bahasa NC (Numerical Control).

Dalam penelitian ini menggunakan mesin CNC 3 axis untuk membuat

spesimen sesuai desain.

Gambar 22. Mesin CNC Milling


commit to user

38

k. Infrared Thermometer

Thermometer merupakan alat yang digunakan untuk

mengukur temperatur suatu benda. Dalam penelitian ini alat yang

digunakan untuk mengukur temperatur pahat adalah infrared

thermometer.

Gambar 23. Infrared Thermometer

l. Alat Uji Kekasaran Permukaan

Alat uji kekasaran permukaan yang digunakan adalah

SURFCORDER SE-1700. SURFCORDER SE-1700 produksi

Mitutoyo memiliki ketelitian ukur 0,01µm.


m. Kamera Digital

Kamera digital merupakan alat yang digunakan untuk

merekam gambar. Dalam penelitian ini menggunakan kamera digital

dengan merek BENQ AE100 14 MP dilengkapi dengan kualitas foto

supermakro.


commit to user

39

Gambar 25. Kamera Digital

E. Teknik Analisis Data

Pada penelitian ini metode penyelidikan data hasil pengukuran yang

digunakan untuk analisis data yaitu metode penyelidikan deskriptif. Metode

penyelidikan deskriptif menurut Subana & Sudrajat (2009: 26) adalah menuturkan

dan menafsirkan data yang berkenaan dengan situasi yang terjadi dan dialami

sekarang, sikap dan pandangan yang menggejala saat sekarang, hubungan

antarvariabel, pertentangan dua kondisi atau lebih, pengaruh terhadap suatu

kondisi, perbedaan-perbedaan antarfakta, dan lain-lain. Tahapan dalam

menganalisis data:

1. Tahap I: Pengujian Kadar Air pada Material Kayu Jati.

Dari data hasil pengujian kadar air pada material kayu jati diperoleh:

prosentase air yang terkandung dalam kayu jati yang digunakan sebagai

material, data yang diperoleh dianalisis menggunakan metode deskriptif

analisis. Berdasarkan analisis tersebut didapatkan definisi kadar air pada kayu

yang digunakan sebagai material.

2. Tahap II : Pengukuran Kekasaran Permukaan

Dari data hasil pengujian kekasaran permukaan material kayu jati

diperoleh: Rata-rata aritmetik (Ra) kekasaran permukaan kayu yang

digunakan sebagai material, data yang diperoleh dianalisis dengan metode

deskriptif analisis. Berdasarkan analisis tersebut didapatkan kelas kekasaran

permukaan minimum dan maksimum dari proses pemesinan kayu.


commit to user

40

3. Tahap III : Studi Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) dan

Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Kayu Jati.

Dari data hasil pengujian kekasaran permukaan material kayu jati

diperoleh: Rata-rata aritmetik (Ra) kekasaran permukaan kayu yang

digunakan sebagai material. Data Ra dari bahan tersebut kemudian dibuat

grafik pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air pada

kekasaran permukaan material kayu jati. Grafik yang diperoleh dianalisis

dengan metode deskriptif analisis. Berdasarkan grafik tersebut didapatkan

pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap kekasaran

permukaan material kayu jati.


commit to user

41

F. Prosedur Penelitian

Tahap eksperimen dalam penelitian ini dapat digambarkan dengan proses

eksperimen sebagai berikut :

Gambar 26. Tahapan Penelitian

Kayu jati

kadar air

Machining

Eksperimen

Feedrate 0,2 mm/rev

Feedrate 0,6 mm/rev

Feedrate 0,4 mm/rev

Kad

ar A

ir 0

%

Kad

ar A

ir 1

2% s

/d 2

0%

Kad

ar A

ir 3

5% s

/d 7

0%

Kad

ar A

ir 0

%

Kad

ar A

ir 1

2% s

/d 2

0%

Kad

ar A

ir 3

5% s

/d 7

0%

Kad

ar A

ir 0

%

Kad

ar A

ir 1

2% s

/d 2

0%

Kad

ar A

ir 3

5% s

/d 7

0%

Kekasaran Permukaan

Kekasaran Permukaan

Kekasaran

Analisis Data

Kesimpulan

Mulai

Selesai


commit to user

42

1. Persiapan Bahan

Kayu jati yang telah dibelah kemudian dikelompokkan untuk

mendapatkan perlakuan yang berbeda agar didapatkan kadar air tertentu.

a. Pemotongan Bahan untuk Pengujian Kadar Air

Pemotongan bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran

spesimen yang akan digunakan dalam pengujian kadar air.

Gambar 27. Benda Uji Kadar Air

b. Pemotongan Bahan untuk Proses Pemesinan

Pemotongan bahan bertujuan untuk mendapatkan ukuran

benda kerja yang seragam, sehingga diharapkan perlakuan yang

diterima oleh benda kerja akan sama saat proses pemesinan. Benda

kerja berupa balok dengan dimensi p = 60 mm l = 60 mm dan t = 40

mm.

Gambar 28. Bahan untuk Proses Pemesinan


commit to user

43

2. Pengujian Kayu Jati

a. Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan untuk mengetahui prosentase

kandungan kadar air yang terdapat dalam kayu jati sebagai material

pemesinan.

Pengujian kadar air dilaksanakan di Laboratorium Bahan, Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Pengujian kadar air dilakukan dengan menyiapkan sampel berukuran

100 x 40 x 30 mm, 40 x 40 x 40 mm dan 30 x 30 x 30 mm yang diambil

dari masing-masing kelompok perlakuan. Benda uji ditimbang dengan

menggunakan timbangan digital untuk mendapatkan berat kayu

sebelum dioven dan setelah dioven. Proses pengeringan menggunakan

oven dengan temperatur 103 ± 2 °C selama 24 jam.

3. Pembuatan Program

Desain benda kerja dibuat dengan menggunakan software AutoCad.

Proses pembuatan program menggunakan software MasterCAM 9 dengan

cara mengkonversi gambar dari AutoCAD ke dalam MasterCAM 9. Gambar

benda kerja tersebut kemudian diproses melalui operationts manager

menggunakan spesifikasi variabel control pada menu Toolpath. Operasi

yang telah dipilih lalu diferifikasi untuk memastikan program telah siap,

gambar benda kerja pada MasterCAM dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 29. Pengerjaan pada MasterCAM 9


commit to user

44

Editing yang telah siap diubah ke dalam bentuk program pada

menu Post, pada kotak dialog Post Processing pilih Save NC File dan

centang Edit. Program yang telah dibuat diedit dengan memasukkan

program pembuka, program penutup dan perintah pembacaan data pada

mesin CNC Siemens.

4. Proses Pemesinan

Proses pemesinan dilakukan menggunakan mesin CNC Milling

type ZK 7040 dengan control SIEMENS SINUMERIK 802S dengan pisau

end mill cutter spesifikasi HSS Four Flute lenght 8 x 20 x 33 x 58 merek

ALLWIN. Langkah-langkah dalam proses pemesinan dapat dijelaskan

sebagai berikut:

a. Mempersiapkan alat dan perlengkapan yang diperlukan untuk pengerjaan

pemesinan yaitu:

1) Kunci ragum

2) Pahat freis yang digunakan

3) Collet dan arbor yang akan digunakan

4) Kunci collet

5) Memasang pahat pada collet dan arbor lalu dikuatkan.

6) Memasang kabel RS 232 pada mesin CNC dihubungkan pada

komputer yang akan digunakan untuk mentransfer data.

b. Menghidupkan mesin CNC Milling ZK 7040

c. Menyeting Referent Point pada mesin CNC.

d. Mentransfer program dari komputer ke mesin CNC.

Program CNC untuk gambar 26 sebagai berikut:

%_N_ARIF_MPF ;$PATH=/_N_MPF_DIR G54 G90G94 T1D1 M3S2000 G0X0.Y0 Z50. G1Z-5F100 G1Z-10

X20.F... X20.023Z-9.525 ... dan seterusnya X40.Z-10. X60. G1Z-5. G0Z50. M5 M30


commit to user

45

e. Memasang benda kerja pada cekam.

f. Menyeting Zero Offset dan parameter pada mesin

g. Melakukan eksekusi program.

Benda kerja akhir yang akan diuji kekasaran yaitu:

Gambar 30. Benda Hasil Pemesinan CNC

5. Pengujian Kekasaran Permukaan

Spesimen yang telah mendapat perlakuan berbeda-beda diuji

dengan menggunakan surface roughness tester sehingga didapatkan hasil

kekasaran. Tahap awal dalam pengujian kekasaran adalah menyiapkan

benda uji, kemudian menyiapkan alat uji kekasaran dan dikalibarasi terlebih

dahulu sesuai dengan kebutuhan. Alat uji kekasaran yang digunakan adalah

Surfcorder SE-1700. Hasil uji kekasaran ditampilkan di layar Surfcorder

SE-1700 dan dicetak pada kertas.



commit to user

46

6. Analisis Data

Analisis data dilakukan setelah mendapatkan data tingkat

kekasaran permukaan hasil pemesinan. Berdasarkan analisis tersebut

didapatkan kelas kekasaran permukaan minimum dan maksimum dari

proses pemesinan kayu. Analisis data dengan menggunakan deskriptif yakni

menuturkan dan menafsirkan data yang berkenaan dengan situasi yang

terjadi dan dialami.

7. Kesimpulan

Penarikan kesimpulan dilakukan setelah mendapatkan deskripsi

data dari hasil analisis. Tujuan penarikan kesimpulan adalah untuk

mengetahui kekasaran hasil pemesinan dengan material kayu jati yang

dipengaruhi oleh beberapa faktor.


commit to user

47

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian dan pembahasan pada penelitian ini meliputi:

karakteristik kayu jati berupa kadar air, identifikasi kualitas permukaan kayu jati

hasil pemesinan, dan studi pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar

air kayu jati terhadap kekasaran permukaan hasil pemesinan CNC.

A. Pengujian Kadar Air

Pengujian kadar air dilakukan di Laboratorium Bahan, Jurusan Teknik

Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Tahap awal yang

dilakukan adalah menyiapkan benda uji berukuran 100 x 40 x 30 mm, 40 x 40 x

40 mm dan 30 x 30 x 30 mm yang diambil dari masing-masing contoh uji. Tahap

selanjutnya menimbang berat awal kayu jati (Wg) dengan menggunakan

timbangan digital.

Gambar 32. Timbangan Digital

Benda kerja yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam oven dengan

suhu 103 ± 2 °C selama 24 jam. Benda kerja yang telah dioven selama 24 jam

selanjutnya ditimbang kembali untuk mengetahui berat akhir kering oven/tanur

(Wd).


commit to user

48

Gambar 33. Spesimen Pengujian Kadar Air

Keterangan :

1 = spesimen uji kadar air dengan dimensi 30 x 30 x 30 mm



Dari hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Bahan, Jurusan

Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta didapatkan

data sebagai berikut:

1. Kayu dengan Kondisi setelah Penebangan

Kayu sebelum dioven:

Berat kayu1 = 30 gram



Kayu setelah dioven:




1

3

2


commit to user

49

Kadar air yang dikandung di dalam kayu:

m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%

= Ƽ难�馁�馁 x 100%

= 66 %

m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%

= 淖挠Ƽ呢Ƽ呢 x 100%

= 67 %

m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%

= �ƼƼ呢内呢内 x 100%

= 68 %

m t = 屏前嫩屏潜嫩屏遣Ƽ

= 淖淖嫩淖呢嫩淖馁Ƽ

= 67 %

Kadar air kayu dengan kondisi setelah penebangan adalah 67%.

2. Kayu dengan Kondisi Kering Udara










commit to user

50

Kadar air yang dikandung di dalam kayu:

m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%

= �淖�9�9 x 100%

= 14 %

m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%

= 9�Ƽ闹Ƽ闹 x 100%

= 17 %

m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%

= 呢9淖挠淖挠 x 100%

= 19 %


= �9嫩�呢嫩�内Ƽ

= 16 %

Kadar air pada kayu dengan kondisi kering udara adalah 17%.

3. Kayu dengan Kondisi Kering Tanur/Oven










commit to user

51

Kadar air yang dikandung didalam kayu:

m 1 = ą ą聘ą聘 x 100%

= �闹�闹�闹 x 100%

= 0 %

m 2 = ą ą聘ą聘 x 100%

= Ƽ呢Ƽ呢Ƽ呢 x 100%

= 0 %

m 3 = ą ą聘ą聘 x 100%

= 淖闹淖闹淖闹 x 100%

= 0 %


= 难嫩难嫩难Ƽ

= 0 %

Kadar air pada kayu dengan kondisi kering tanur adalah 0%.

Berdasarkan data hasil penelitian kadar air kayu di Laboratorium

Bahan, Jurusan Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret

Surakarta, maka besar kadar air yang terkandung dalam kayu sesuai dengan

Tabel 2 (Martono, dkk. 2008: 52).

B. Studi Temperatur Pahat

Pengujian menggunakan thermometer infrared yang dilakukan di

Advance Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK Sakti Gemolong Sragen.

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui temperatur pahat pada saat proses

pemesinan dengan material kayu jati menggunakan pahat tipe end mill diameter 8

mm merek ALLWIN dengan jarak pengukuran ± 30 cm. Data hasil pengukuran

temperatur pahat dapat dilihat pada Tabel 8 berikut:


commit to user

52

Tabel 8. Data Hasil Pengukuran Temperatur (0C) Pahat Proses Machining CNC Material Kayu Jati

Taraf Feedrate

Jumlah keseluruhan

Rata-rata keseluruhan 0,2

mm/rev 0,4

mm/rev 0,6

mm/rev

Kad

ar A

ir

Kayu penebangan

(67%)

35 39 37

38 36 40

37 40 40

Jumlah 110 115 117 342

Rata-rata 36,7 38,3 39 38

Kayu kering udara (17%)

39 41 39

40 38 40

37 40 41

Jumlah 116 119 120 355

Rata-rata 38,7 39,7 40 39,5

Kayu kering tanur (0%)

39 42 43

43 43 41

39 40 44

Jumlah 121 125 128 374

Rata-rata 40,3 41,7 42,7 41,6

Jumlah keseluruhan 347 359 365

1071

Rata-rata keseluruhan

38,5 39,9 40,5 39,6

Berdasarkan Tabel 8 tersebut dapat dijelaskan bahwa temperatur rerata

pahat saat proses pemesinan berlangsung dengan material kayu jati yang paling

rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan

kondisi kayu penebangan (67%) yaitu sebesar 36,70C. Temperatur rerata pahat

paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev

dengan kondisi kayu kering tanur (0%) yaitu sebesar 42,70C.


commit to user

53

C. Studi Pengaruh Feedrate dan Kadar Air terhadap Temperatur Pahat

Pengujian menggunakan thermometer infrared yang dilakukan di Advance

Workshop, Jurusan Teknik Mesin, SMK Sakti Gemolong Sragen (tabel 8),

menunjukkan adanya perbedaan yang timbul dari kondisi bahan dan proses

machining. Untuk mengetahui bagaimana pengaruhnya, maka dari tabel hasil

pengukuran temperatur pahat tersebut dibuat grafik untuk memperjelas pengaruh

antara perbedaan kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap

temperatur pahat.

Berdasarkan Tabel 8 terlihat bahwa pengaruh kecepatan pemakanan

(feedrate) terhadap temperatur pahat ditunjukkan oleh kolom, dan pengaruh kadar

air terhadap temperatur pahat ditunjukkan oleh baris.

Tabel 9. Rerata Hasil Pengukuran Temperatur Pahat (0C)

Kadar Air Feedrate (mm/rev)

0,2 0,4 0,6 67% 36,7 38,3 39 17% 38,7 39,7 40 0% 40,3 41,7 42,7

Untuk melihat pengaruh masing-masing variasi kecepatan pemakanan

(feedrate) dan variasi kadar air terhadap kekasaran permukaan dapat dilihat pada

grafik berikut:


commit to user

54

Gambar 34. Pengaruh Feedrate terhadap Temperatur Pahat

Berdasarkan Gambar 34 semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate)

yang digunakan dalam machining maka mengakibatkan temperatur pahat menjadi

tinggi, sebaliknya semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) yang

digunakan dalam machining mengakibatkan temperatur pahat menjadi rendah.

Pernyataan berikut berlaku untuk kadar air 0%, 17% dan 67%. Temperatur pahat

yang paling tinggi dihasilkan dari interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate)

0,6 mm/rev dengan kadar air kayu jati kondisi kering tanur (0%).

Temperatur pahat tersebut dipengaruhi oleh faktor pemakanan pada

pahat, semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate) yang digunakan maka

temperatur pahat dalam pomotongan juga akan meningkat karena hampir seluruh

energi pemotongan diubah menjadi panas melalui gesekan.

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

0.2 0.4 0.6

kering tanur

kering udara

penebanganTem

pera

tur(0

C)

Feedrate (mm/rev)


commit to user

55

Gambar 35. Pengaruh Kadar Air terhadap Temperatur Pahat

Berdasarkan Gambar 35 semakin tinggi kadar air kayu jati yang

digunakan dalam machining maka menghasilkan temperatur pahat yang rendah,

sebaliknya semakin rendah kadar air kayu jati yang digunakan dalam machining

akan menghasilkan temperatur pahat yang tinggi. Pernyataan berikut berlaku

untuk kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev.

Temperatur pahat yang paling rendah dihasilkan dari interaksi antara kecepatan

pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air kayu jati kondisi penebangan

(67%).

Temperatur pahat tersebut dipengaruhi oleh faktor kadar air yang

terdapat didalam kayu, semakin tinggi kadar air menyebabkan terserapnya panas

yang dihasilkan dari pahat yang bergesekan dengan kayu.

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

0 17 67

0,2 mm/rev

0,4 mm/rev

0,6 mm/revTem

pera

tur(0

C)

Kadar Air (%)


commit to user

56

D. Studi Kekasaran Permukaan

Pengujian Kekasaran Permukaan dilaksanakan di Laboratorium Bahan

Teknik, Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah

Mada. Pengujian kekasaran permukaan menggunakan Surfcorder SE-1700 dengan

material kayu jati hasil dari pemesinan CNC milling type ZK 7040 di SMK

SAKTI Gemolong, Sragen.

Gambar 36. Pengujian Kekasaran Permukaan dengan Surfcorder SE-1700

Pada bab III telah diuraikan bahwa penelitian ini merupakan penelitian

eksperimen yang melibatkan dua faktor. Faktor X1 kecepatan pemakanan

(feedrate), terdiri dari tiga buah taraf yaitu 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev, dan 0,6

mm/rev (Wagiyanto, 2012). Faktor X2 mempunyai tiga taraf yaitu kadar air 35%

s/d 70%, kadar air 12% s/d 20%, dan kadar air 0% (Martono, dkk. 2008:52),

faktor X1 dan faktor X2 merupakan variabel bebas. Variabel terikat dalam

penelitian ini adalah tingkat kekasaran permukaan kayu jati hasil pemesinan CNC

milling type ZK 7040. Data hasil penelitian dapat dilihat pada tabel berikut:


commit to user

57

Tabel 10. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekasaran Permukaan

Taraf Feedrate Jumlah

keseluruhan Rata-rata

keseluruhan 0,2 mm/rev 0,4 mm/rev 0,6 mm/rev

Kad

ar A

ir

Kayu penebangan

(67%)

8,47 9,08 7,68

7,00 12,88 16,10

10,99 7,63 9,09

Jumlah 26,46 29,59 32,87 88,92

Rata-rata 8,82 9,86 10,95 9,87

Kayu kering udara (17%)

8,21 9,52 11,71

8,67 8,81 11,08

8,01 9,61 10,73

Jumlah 24,89 27,94 33,52 86,35

Rata-rata 8,29 9,31 11,17 9,59

Kayu kering tanur (0%)

5,69 7,20 7,13

6,07 6,64 7,18

5,54 6,08 11,11

Jumlah 17,3 19,92 25,42 62,64

Rata-rata 5,76 6,64 8,47 6,95

Jumlah keseluruhan 68,65 77,45 91,81 237,91

Rata-rata keseluruhan 7,62 8,60 10,19 8,80

Berdasarkan tabel 10 tersebut dapat dijelaskan bahwa tingkat kekasaran

permukaan paling rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate)

0,2 mm/rev dengan kondisi kayu kering tanur (0%) dengan rerata sebesar 5,76 µm

dan terjadi pada spesimen uji kekasaran sebesar 5,54. µm. Tingkat kekasaran

permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate)

0,6 mm/rev dengan kondisi kayu kering udara (17%) dengan rata-rata sebesar

11,17 µm, sedangkan untuk kekasaran paling tinggi terjadi pada interaksi

kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kondisi kayu penebangan

(67%) sebesar 16,10 µm.


commit to user

58

Jadi tingkat kekasaran permukaan proses pemesinan CNC 3 axis dengan

material kayu jati menggunakan kecepatan pemakanan (feedrate) antara 0,2

mm/rev sampai dengan 0,6 mm/rev dan kadar air kayu antara 0% sampai dengan

70% memiliki kelas kekasaran permukaan antara N7 sampai dengan N11.

Kesimpulan ini sesuai dengan tabel 4 mengenai angka kekasaran permukaan

menurut ISO atau DIN 4763:1981 yang bersumber dari Taufiq Rochim, 2001:62.

Untuk menampilkan hasil pemesinan dalam penelitian ini, maka

dilaksanakan pengambilan foto spesimen dengan perbesaran makro pada

permukaan material kayu jati proses pemesinan CNC milling type ZK 7040.

Pengambilan foto spesimen secara makroskopis menggunakan camera digital

BenQ AE100. Berdasarakan hasil foto spesimen secara makroskopis diambil

kesimpulan menggunakan metode deskriptif analisis yang berdasarkan pada

standart pemesinan kayu menurut ASTM 1666-99 tahun 2004.

Pengambilan gambar dilakukan dengan jarak 5 cm dari permukaan datar

kayu jati ke lensa camera. Hasil foto dapat dilihat pada gambar berikut ini:


commit to user

59

Replika 1 Replika 2

Replika 3

Gambar 37. Hasil Foto Makro Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan

CNC Milling Type ZK 7040 pada Kecepatan Pemakanan (Feedrate) 0,2 mm/rev

dan Kondisi Kayu Setelah Penebangan (Kadar Air 67%)

Berdasarkan pengamatan dari hasil foto makro pada material kayu jati

hasil proses pemesinan CNC milling type ZK 7040 dengan kecepatan pemakanan

(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu kering penebangan (kadar air 67%)

terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium),

serat terlepas (loosened grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda

serpih (chip mark) dengan kualitas sedang (fair/medium).

Serat berbulu

Serat terlepas

Tanda serpih

Serat berbulu Tanda serpih


commit to user

60

Replika 1 Replika 2

Replika 3






(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 67%)

terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium),

serat terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor) dan tanda serpih

(chip mark) dengan kualitas buruk (fair/medium).

Serat berbulu Tanda serpih

Tanda serpih Serat terlepas

Serat terlepas


commit to user

61

Replika 1 Replika 2

Replika 3







terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas buruk (poor), serat

terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor), serat tersepih (chipped

grain) dengan kualitas sangat buruk (very poor) dan tanda serpih (chip mark)

dengan kualitas sangat buruk (very poor).

Serat berbulu Serat tersepih Serat terlepas

Serat terlepas Serat tersepih

Tanda serpih


commit to user

62

Replika 1 Replika 2

Replika 3



dan Kondisi Kayu Kering Udara (Kadar Air 17%)



(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu kering udara (kadar air 17%) terlihat

adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas baik (good) dan serat terlepas

(loosened grain) dengan kualitas sedang (fair/medium).

Serat berbulu Serat terlepas



commit to user

63

Replika 1 Replika 2

Replika 3






(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu kering udara (kadar air 17%) terlihat

adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan serat

terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor).


Serat berbulu


commit to user

64

Replika 1 Replika 2

Replika 3







terlihat adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas buruk (poor), serat

terlepas (loosened grain) dengan kualitas buruk (poor) dan serat tersepih (chipped

grain) dengan kualitas buruk (poor).

Serat berbulu Serat terlepas Serat tersepih


Serat tersepih


commit to user

65

Replika 1 Replika 2

Replika 3



dan Kondisi Kayu Kering Tanur (Kadar Air 0%)



(feedrate) 0,2 mm/rev dan kondisi kayu setelah penebangan (kadar air 0%) terlihat

adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sangat baik ( very good).

Serat berbulu

Serat berbulu


commit to user

66

Replika 1 Replika 2

Replika 3






(feedrate) 0,4 mm/rev dan kondisi kayu kering tanur (kadar air 0%) terlihat

adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas sangat baik (very good), serat

tersepih (chipped grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda serpih

(chip mark) dengan kualitas baik (good).

Tanda serpih

Serat tersepih

Serat berbulu


commit to user

67

Replika 1 Replika 2

Replika 3






(feedrate) 0,6 mm/rev dan kondisi kayu kering tanur (kadar air 0%) terlihat

adanya serat berbulu (fuzzy grain) dengan kualitas baik (good), serat tersepih

(chipped grain) dengan kualitas sedang (fair/medium) dan tanda serpih (chip

mark) dengan kualitas sedang (fair/medium).

Serat berbulu Tanda serpih Serat tersepih

Serat tersepih Tanda serpih


commit to user

68

E. Studi Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) dan Kadar Air

terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati

Hasil pengujian kekasaran permukaan di Laboratorium Bahan Teknik,

Program Diploma Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada

(Tabel 9), menunjukkan adanya perbedaan yang timbul dari kondisi bahan dan

proses machining. Untuk mengetahui bagaimana pengaruhnya, maka dari tabel

hasil kekasaran permukaan tersebut dibuat grafik untuk memperjelas pengaruh

antara perbedaan kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air terhadap

kekasaran permukaan kayu jati.

Berdasarkan Tabel 10 terlihat bahwa pengaruh kecepatan pemakanan

(feedrate) terhadap kekasaran permukaan kayu jati ditunjukkan oleh kolom, dan

pengaruh kadar air terhadap kekasaran permukaan kayu jati ditunjukkan oleh

baris.

Tabel 11. Rerata Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan Material Kayu Jati (µm)

Kadar Air Feedrate (mm/rev)

0,2 0,4 0,6 67% 8,82 9,86 10,95 17% 8,29 9,31 11,17 0% 5,76 6,64 8,47

Untuk melihat pengaruh masing-masing variasi kecepatan pemakanan

(feedrate) dan variasi kadar air terhadap kekasaran permukaan dapat dilihat pada

grafik berikut:


commit to user

69

Gambar 46. Pengaruh Kecepatan Pemakanan (Feedrate) terhadap Kekasaran

Permukaan Material Kayu Jati Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040

Berdasarkan Gambar 46 maka semakin tinggi kecepatan pemakanan

(feedrate) yang digunakan dalam machining maka akan menghasilkan kekasaran

permukaan yang semakin tinggi, sebaliknya semakin rendah kecepatan

pemakanan (feedrate) yang digunakan dalam machining akan menghasilkan

kekasaran permukaan yang semakin rendah. Pernyataan berikut berlaku untuk

kadar air 0%, 17% dan 67%. Kekasaran permukaan yang paling rendah dihasilkan

dari interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air

kayu jati dengan kondisi kering tanur (0%).

Kekasaran permukaan tersebut dipengaruhi oleh faktor pemakanan pada

pahat, semakin tinggi kecepatan pemakanan (feedrate) maka pergeseran pahat

untuk menyayat benda kerja akan semakin cepat, akibatnya pada benda kerja

terdapat bagian yang tidak tersayat secara sempurna. Tanda serpih (chip mark)

pada permukaan kayu disebabkan oleh adanya kayu yang menempel pada ujung

pisau/pahat.

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0.2 0.4 0.6

kering tanur

kering udara

penebangan

Surf

ace

Rou

ghne

s

Feedrate (mm/rev)


commit to user

70

Gambar 47. Pengaruh Kadar Air terhadap Kekasaran Permukaan Material Kayu

Jati Hasil Pemesinan CNC Milling Type ZK 7040

Berdasarkan Gambar 47 semakin tinggi kadar air dalam kayu jati yang

digunakan sebagai material pemesinan maka menghasilkan kekasaran permukaan

yang tinggi, sebaliknya semakin rendah kadar air dalam kayu jati yang digunakan

sebagai material pemesinan maka menghasilkan kekasaran permukaan yang

rendah. Pernyataan berikut berlaku untuk kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2

mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev. Kekasaran permukaan yang paling rendah

dihasilkan dari interaksi kadar air 0% dengan kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2

mm/rev.

Kekasaran permukaan tersebut dipengaruhi oleh faktor kadar air yang

terdapat didalam kayu, semakin rendah kadar air akan mengakibatkan serat-serat

kayu menjadi lebih rapat. Kayu yang memiliki kerapatan tinggi memiliki

kerapatan sel-sel juga semakin tinggi sehingga cenderung lebih tahan terhadap

kemungkinan cacat akibat pemesinan.

0

2

4

6

8

10

12

0% 17 67

0,2 mm/rev

0,4 mm/rev

0,6 mm/revSurf

ace

Rou

ghne

s

Kadar Air (%)


commit to user

71

BAB V

KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilaksanakan dapat diambil kesimpulan

sebagai berikut:

1. Ada pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) terhadap kekasaran

permukaan. Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate) yang

digunakan dalam pemesinan CNC 3 axis material kayu jati berumur ±10

tahun pada kondisi bebas dari cacat kayu (mata kayu) akan menghasilkan

angka kekasaran permukaan yang rendah, sebaliknya semakin tinggi

kecepatan pemakanan (feedrate) yang digunakan akan menghasilkan

angka kekasaran permukaan yang semakin tinggi. Pernyataan ini berlaku

untuk kadar air kayu jati yang digunakan sebagai material (0%, 17% dan

67%).

2. Ada pengaruh kadar air terhadap kekasaran permukaan. Semakin rendah

kadar air kayu jati yang digunakan sebagai material dalam pemesinan

CNC 3 axis berumur ±10 tahun pada kondisi bebas dari cacat kayu (mata

kayu) akan menghasilkan angka kekasaran permukaan yang rendah,

sebaliknya semakin tinggi kadar air kayu jati yang digunakan akan

menghasilkan angka kekasaran permukaan yang semakin tinggi.

Pernyataan ini berlaku untuk kecepatan pemakanan (feedrate) yang

digunakan dalam pemesinan (0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev).

3. Ada interaksi antara kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air

terhadap kekasaran permukaan. Tingkat kekasaran permukaan hasil

pemesinan CNC 3 axis material kayu jati berumur ±10 tahun pada

kondisi bebas cacat kayu (mata kayu) dengan variasi kecepatan

pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev, 0,4 mm/rev dan 0,6 mm/rev dan kadar

air kayu jati 0%, 17% dan 67% akan menghasilkan variasi kekasaran

permukaan antara N7 sampai dengan N11. Kekasaran permukaan paling


commit to user

72

rendah terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev

dengan kondisi kayu kering tanur (0%) dengan rerata sebesar 5,76 µm

dan terjadi pada spesimen uji kekasaran sebesar 5,54. µm. Tingkat

kekasaran permukaan paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan

pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev dengan kondisi kayu kering udara

(17%) dengan rata-rata sebesar 11,17 µm, sedangkan untuk kekasaran

paling tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6

mm/rev dengan kondisi kayu penebangan (67%) sebesar 16,10 µm.

4. Tampilan permukaan yang dihasilkan oleh pemesinan CNC 3 axis dalam

penelitian ini berupa serat berbulu (fuzzy grain), serat terlepas (loosened

grain), serat tersepih (chipped grain) tanda serpih (chip mark).

B. Implikasi

Berdasarkan hasil penelitian yang didukung oleh landasan teori yang

telah dikemukakan, tentang pengaruh kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar

air terhadap tingkat kekasaran permukaan pada material kayu jati hasil proses

pemesinan CNC milling type ZK 7040, dapat diterapkan ke dalam beberapa

implikasi yang dapat dikemukakan sebagai berikut:

1. Implikasi Teori

Penelitian ini menyelidiki pengaruh variasi kecepatan pemakanan

(feedrate) dan kadar air terhadap tingkat kekasaran permukaan pada material

kayu jati hasil pemesinan CNC milling type ZK 7040. Kecepatan pemakanan

(feedrate) dan kadar air dalam kayu jati mempunyai pengaruh terhadap

kekasaran permukaan (Ra). Semakin rendah kecepatan pemakanan (feedrate)

yang digunakan maka kekasaran permukaan yang dihasilkan rendah. Semakin

rendah kadar air yang terdapat didalam kayu maka kekasaran permukaan

yang dihasilkan rendah. Tingkat kekasaran permukaan terendah terjadi pada

interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,2 mm/rev dengan kadar air kayu

(0%) yaitu sebesar 5,54 µm sedangkan tingkat kekasaran permukaan paling


commit to user

73

tinggi terjadi pada interaksi kecepatan pemakanan (feedrate) 0,6 mm/rev

dengan kadar air 67% yaitu sebesar 16,10 µm.

2. Implikasi Praktis

Penelitian ini dapat digunakan sebagai masukan dalam menentukan

kombinasi kecepatan pemakanan (feedrate) dan kadar air yang terkandung di

dalam kayu untuk mendapatkan tingkat kekasaran yang dikehendaki, sebagai

acuan operator untuk mendapatkan tingkat kekasaran tertentu.

C. Saran

Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh dan implikasi yang

ditimbulkan, maka dapat disampaikan saran sebagai berikut:

1. Penelitian mengenai parameter yang dapat dikembangkan mengenai

variasi pahat dan variasi step over.

2. Penelitian yang dilaksanakan terbatas pada parameter pemesinan dan juga

kondisi material kayu jati, sehingga perlu adanya penelitian lain yang

membahas variasi-variasi lain untuk kekasaran permukaan.

Documents

PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR …/Pengaruh...PENGARUH KECEPATAN PEMAKANAN DAN KADAR AIR TERHADAP