BAB IPENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Hal yang sangat diinginkan dalam proses permesinan dengan menggunakan

mesin milling adalah hasil yang bagus terutama dari tingkat kehalusan pada benda

kerja yang sedang di kerjakan. Tingkat kehalusan permukaan benda kerja dapat

dipengaruhi salah satunya dari metode pemakanan yang digunakan. Pada proses

permesinan dengan menggunakan mesin milling sendiri ada dua metode proses

pemakan, yaitu metode frais naik (konvensional milling) dan metode frais turun

(climb milling). Dua metode ini mempunyai pengaruh masing – masing terhadap

kehalusan permukaan pada benda kerja.

Proses pemakanan dengan menggunakan metode climb milling adalah proses

pemakanan dengan gerak dari putaran mata pisau sama dengan arah gerak makan

meja mesin frais (searah dengan gerak meja mesin), sedangkan proses pemakanan

dengan menggunakan metode konvensional milling adalah proses pemakanan dengan

gerak dari putaran pisau berlawanan arah terhadap gerak makanan meja mesin frais.

Berdasarkan penjelasan di atas, sepanjang pengetahuan dan kemampuan

peneliti, maka peneliti tertarik mengadakan penelitian dengan mengambil judul

ANALISIS PEMAKANAN KONVENSIONAL DAN CLIMB MILLING PADA

MESIN MILLING TERHADAP KEHALUSAN PERMUKAAN RODA GIGI.

B. RUMUSAN PERMASALAHAN

Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan dapat diketahui bahwa

tingkat kehalusan permukaan benda kerja dapat dipengaruhi salah satunya dari

metode pemakanan yang digunakan. Masalahnya adalah untuk mengetahui seberapa

jauh pengaruh kedua metode pemakanan tersebut terhadap tingkat kehalusan produk

dan untuk mengetahui tipe pemakanan yang lebih baik untuk digunakan.

C. PEMBATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini, pembatasan masalahnya adalah sebagai berikut :

1. Pengujian dilakukan pada mesin milling di Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas

Teknik Universitas Brawijaya.

2. Hanya melakukan perbandingan tingkat kehalusan antara tipe pemakanan

konvensional dengan climb dengan meninjau jumlah geram yang terbentuk pada

roda gigi

D. TUJUAN PENELITIAN

Berdasarkan dari permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan penelitian ini

adalah menentukan tipe pemakanan yang lebih baik diantara konvensional dan climb

milling pada mesin milling terhadap kehalusan permukaan roda gigi .

E. MANFAAT PENELITIAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan ini, maka diharapkan

penelitian ini dapat diambil manfaatnya, antara lain :

1. Memberi masukan bagi kalangan akademisi, praktisi dan pihak terkait khususnya

tentang penggunaan tipe pemakanan yang lebih tepat untuk digunakan terhadap

tingkat kehalusan produk

2. Sebagai informasi yang penting bagi teknisi dalam rangka usaha peningkatan

teknologi khususnya di bidang otomotif.

3. Sebagai literatur pada penelitian yang sejenisnya dalam rangka pengembangan

teknologi bidang produksi.

F. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah dan memahami penulisan skripsi ini disusunlah skripsi

dalam tiga bagian, yaitu bagian awal, isi, dan akhir. Bagian awal skripsi terdiri dari

halaman judul, halaman pengesahan, motto dan persembahan, kata pengantar, daftar

isi, daftar lambang dan singkatan, daftar tabel, daftar gambar, daftar grafik, daftar

lampiran, dan abstrak.

Bagian isi skripsi terdiri dari 5 bab, yaitu : Bab I Pendahuluan berisi tentang

latar belakang, rumusan permasalahan, pembatasan masalah, tujuan penelitian,

manfaat penelitian dan sistematika penulisan. Bab II Landasan Teori berisi teori

dasar yang berhubungan dengan mesin milling, tipe pemakanan, dan proses

terbentuknya geram. Bab III Metodologi Penelitian berisi desain penelitian, variabel

penelitian, tempat dan waktu penelitian, metode pengumpulan data, diagram alur

penelitian dan teknis analisis data. Bab IV Hasil Penelitian berisi hasil penelitian,

perhitungan data hasil penelitian jumlah geram yang dihasilkan. Bab V Simpulan dan

Saran berisi simpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang dapat mendukung

pengembangan dalam penelitian selanjutnya. Bagian akhir skripsi berisi tentang

daftar pustaka dan lampiran-lampiran yang mendukung penjelasan di dalam

pembahasan.

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Pengertian Mesin Milling

Mesin milling adalah mesin yang paling mampu melakukan banyak tugas bila

dibandingkan dengan mesin perkakas yang lain. Hal ini disebabkan karena selain

mampu memesin permukaan datar maupun berlekuk dengan penyelesaian dan

ketelitian istimewa, juga berguna untuk menghaluskan atau meratakan benda kerja

sesuai dengan dimensi yang dikehendaki.

B. Macam-macam Mesin Milling

1. Mesin Frais Horizontal

Adalah mesin frais yang poros utamanya sebagai pemutar dan pemegang

alat potong pada posisi mendatar. Mesin ini termasuk type knee, namum

bentuknya sama dengan mesin frais universal. Biasanya digunakan untuk

mengerjakan permukaan datar dan alur. Type lain dari mesin ini adalah mesin

frais type bed. Type bed ini lebih kuat karena meja mesin ditahan sepenuhnya

oleh sadel yang terpasang pada lantai.

2. Mesin Milling Vertikal

Adalah mesin frais dengan poros utama sebagai pemutar dengan pemegang

alat potong dengan posisi tegak. Poros utama mesin frais tegak di pesang pada

kepala tegak (vertical head spindle). Posisi kepala ini dapat dimiringkan kearah

kiri atau kanan maksimal 600. Biasanya mesin ini dapat mengerjakan permukaan

bersudut, datar, beralur, melobang dan dapat mengerjakan permukaan melingkar

atau bulat.

3. Mesin Milling Universal

Adalah mesin yang pada dasarnya gabungan dari mesin frais horizontal dan

mesin frais vertikal.mesin ini dapat mengerjakan pekerjaan pengefraisan muka,

datar, spiral, roda gigi, pengeboran dan reamer serta pembuatan alur luar dan alur

dalam. Untuk melaksanakan pekerjaannya mesin frais dilengkapi dengan peralatan

yang mudah digeser, diganti dan dipindahkan. Peralatan tambahan etrsebut berupa

meja siku (fixed angular table), meja miring (inclinable universal table), meja

putar (rotary table) dan kepala spindel tegak (vertical head spindel).

C. Index Dividing Head

1. Pengertian Dasar Dividing Head

Seorang mekaniker kerap kali harus membagi keliling benda kerja untuk

suatu jenis pengerjaan, misalnya :

Gambar 4.4. Contoh Dividing head

Sumber : andryanto86’s web blog (2009)

Perlengkapan yang paling sesuai untuk keperluan tersebut adalah kepala

pembagi (Dividing head). Perlengkapan ini merupakan perlengkapan khusus pada

mesin Milling / Frais.

2. Pembagian Langsung

Gambar 4.5. Spindle

Sumber : andryanto86’s web blog (2009)

Pembagian yang digunakan untuk pembuatan segi banyak yang dapat dibagi

dengan jumlah lubang pada piring pembagi tetap. Pada spindle dimana alat

pencekam benda kerja terpasang (chuck, collet) terdapat sebuah piring pembagi

yang memiliki jumlah lubang tertentu.

3. Pembagian Tidak Langsung

Pembagian ini dipakai apabila segi yang akan dibuat tidak dapat dikerjakan

dengan menggunakan pembagian langsung, tetapi jumlah segi yang dapat

dikerjakan masih terbatas pada jumlah lubang pada piring pembagi (yang dapat

ditukar-tukar).

Gambar 4.6. Mesin Frais Aciera

Sumber : andryanto86’s web blog (2009)

Piring pembagi yang terdapat pada mesin frais ACIERA :

Piring 1 Jumlah Lubang : 27 31 34 41 43

Piring 2 Jumlah Lubang : 33 38 39 42 46

Piring 3 Jumlah Lubang : 29 36 37 40

Rumus utama untuk pembagian tidak langsung adalah :

nk = 40Z

nk = Putaran engkol

Z = Jumlah segi yang dikerjakan

4. Pembagian Differential

Bilamana segi yang akan kita buat tidak dapat dikerjakan dengan

menggunakan pembagian langsung maupun tidak langsung, maka diperlukan

pembagian differential untuk proses tersebut. Prinsip pembagian differential

adalah pada saat engkol diputar maka piringan pembagi juga akan ikut di putar

dengan proses sebagai berikut :

Gambar 4.7. Contoh Prinsip Pembagian Differential

Sumber : andryanto86’s web blog (2009)

1. Bila engkol diputar maka poros cacing, roda cacing serta benda kerja akan

ikut berputar, demikian pula dengan rangkaian roda gigi ganti A-B-C-D,

karena roda gigi A satu poros dengan roda gigi cacing dan benda kerja.

2. Sedangkan roda gigi D yang berputar karena pergerakan dari roda gigi A,

akan menggerakkan helical gear dan otomatis akan memutar piringan

pembagi, karena satu poros.

3. Pembuatan Sudut dengan Dividing Head

Selain digunakan untuk pembuatan segi banyak, Dividing Head juga

digunakan untuk pembuatan sudut tertentu.

Rumus yang biasa dipakai :

nk = i x ¿ )

Karena i yang ada pada Dividing Head 40 : 1 maka,

nk = ( α / 9o )

α = sudut yang dicari

Contoh membuat sudut 45o dan 60o

1. Untuk pembuatan sudut 45oMaka untuk pembuatan sudut 45o, engkol diputar

5 x

2. Untuk pembuatan sudut 60oMaka untuk pembuatan sudut 60o, engkol

diputar 6 x ditambah 18 lubang pada piringan 27.

D. Climb & Conventional Milling

Mesin milling juga memiliki type pemakanan antara lain:

1. Climbing Milling

Gambar 4.11. Proses Climbing Milling

Sumber : Budi Susanto (2010)

Pada pemakanan type ini cutter akan mengenai bagian yang paling tebal dan

benda kerja akan menerima tekanan cutter dengan kuat. Proses ini cocok untuk

mengerjakan benda kerja yang tipis atau pemotongan, dengan syarat mesin harus

dirancangsedemikian rupa sehingga spindle meja tidak mempunyai spelling.

Kalau syarat di atas tidak terpenuhi, benda kerja akan tertarik kearah cutter

(tertekan kebawah). Climbing milling memiliki beberapa sifat dan karateristik

antara lain :

a) Beban pemakanan dari maksimum ke minimum.

b) Tidak ada hentakan sehingga hasil permukaan halus.

c) Benda kerja aman/ tidak terangkat.

d) Dapat untuk mengerjakan benda-benda yang tipis.

e) Mesin yang dipakai harus kokoh & tidak kocak.

f) Cutter akan lebih awet.

2. Conventional Milling

Gambar 4.12. Proses Conventional Milling

Sumber : Budi Susanto (2010)

Pada pemakanan type ini mula mula cutter akan mengenai benda kerja

sedikit demi sedikit sebelum semua gigi memotong, gigi akan mengenai

permukaan benda kerja maka akan timbul getaran dan tenaga potong akan

cenderung mengangkat benda kerja. Arah pemakanan cutter berlawanan arah

dengan gerakan pemakanan.conventional milling memiliki beberapa sifat dan

karateristik antara lain :

a) Beban pemakanan makanan dari minimum ke maksimum.

b) Hasil permukaan kurang baik sebab pada beban maksimum akan terjadi

hentakan.

c) Umur pakai cutter kurang lama karena terdapat gesekan sisi potong sebelum

menyayat.

d) Benda kerja harus dipegang kuat kuat supaya tidak terangkat.

e) Bisa dipakai untuk semua jenis mesin.

E. Mekanisme Terbentuknya Geram

Geram merupakan bagian dari material yang terbuang ketika dilakukan sebuah

proses pemesinan. Dalam proses metal cutting akan selalu dijumpai istilah kecepatan

potong (Speed), kecepatan makan (Feed) dan kedalaman potong (Depth of Cut).

Geram terbentuk akibat timbulnya tegangan (stress) di daerah di sekitar konsentrasi

gaya penekanan mata potong pahat. Tegangan pada benda kerja tersebut pada salah

satu arah akan terjadi tegangan geser (shearing stress) yang maksimum. Apabila

tegangan geser ini melebihi kekuatan logam yang bersangkutan maka akan terjadi

deformasi plastis (perubahan bentuk) yang menggeser dan memutuskan benda kerja

di ujung pahat pada satu bidang geser (shear plane)

Jenis Geram (chip)

Dilihat dari ukuran pajang pendeknya adalah :

a. Chip Discontinous

b. Geram Continous

c. Geram Continous dengan built up edge (BUE)

F.Rumus Perhitungan

1. Diameter Pitch (dp)

dp = dk - 2M

dimana:

dk = diameter kepala (mm)

M = modul (mm)

2. Jumlah gigi

Z = dpM

3. Jumlah putaran untuk index plate (X)

X = KZ

(putaran)

di mana:

K= jumlah gigi pada worm wheel

4. Tinggi gigi (H)

H = 2,25 (mm)

5. Tinggi kepala gigi (hk)

Hk = k.M (mm)

dimana:

k = faktor tinggi kepala (k = 1, 0.8, 2)

6. Tinggi kaki gigi (hf)

hf = k.M + ck (mm)

dimana:

ck = faktor kelonggaran puncak (ck = 0,25.M)

7. Tebal gigi

t = π . M

2 (mm)

8. Feed motion (s)

s = L+√t ' ( D−t' )+6Tm. n

(menit)

dimana:

L = panjang pemotongan (mm)

t’ = kedalaman pemotongan (mm)

D = diameter milling cutter (mm)

s = feed motion (mm/rev)

n = putaran spindle (rpm)

Tm = Machining time (mnt)

9. Gaya pemotongan (Pz)

Pz = K.t’.sm (kg)

dimana:

K = Koefisien bahan (Kg/mm2)

s = Feed motion (mm/rev)

t’= Depth of cut (mm)

m = konstanta eksponen

10. Momen torsi (Mt)

Mt = Pz .D

2 (Kg.mm)

dimana:

D= diameter milling cutter (mm)

11. Daya pemotongan (Nc)

Nc = Mt .n

974000 (Kw)

12. Machining time (Tm)

v= π . D .n1000

dimana:

n = putaran spindle (rpm)

BAB IIIMETODOLOGI PENELITIAN

Penelitian adalah suatu proses mencari sesuatu secara sistematik dalam waktu

yang lama dengan mengguanakan metode ilmiah serta aturan-aturan yang berlaku.

Untuk menerapkan metode ilmiah dalam praktek penelitian maka diperlukan suatu

desain penelitian yang sesuai dengan kondisi, seimbang dengan dalam dangkalnya

penelitian yang akan dikerjakan.

Untuk membandingkan pemakanan climb dan konvensional, perlu dilakukan penelitian

mengenai pemakanan tersebut, sebelum dilakukan penelitian kita harus tentukan

beberapa variabelnya, variabel diperlukan untuk membatasi penelitian, variabel bebas

(yang dibandingkan) adalah pemakanan konvensional dan climb milling, dan sebagai

hasil pebandingannya yaitu variabel terikat adalah kehalusan permukaannya, dan

sebagai pembantu jalannya proses diperlukan beberapa parameter yang sudah ditetapkan

yaitu, modul 2.75, feed motion (s) 380 mm/rev dan 680 mm/rev, diameter kepala gear

(dk) dibuat 50.25, dan spesimennya adalah alluminium. Saat penelitian dilakukan

diperlukan alat-alat yang membantu jalannya penelitian, yaitu : jangka sorong, stop

watch, kunci chuck, kunci L, kunci inggris, poros berulir.

Data diambil dari penelitian tentang hasil pemakanan spesimen dengan 2 metode

pemakanan yang berbeda yaitu dengan, konvensional dan climb milling, dan dengan

kecepatan pemakanan (feed motion) 380 mm/rev dan 680 mm/rev, selama dilakukan

pengujian waktu per pemakanan dicatat sebagai pembantu dalam analisis produk, dan c

tabel untuk mencatat waktu pemakanannya adalah sebagai berikut:

1. Tabel hasil pengujian pemakanan climb milling

NoPemakanan ke-n

(climb)Geram yang dihasilkan

Total Waktu yang dibutuhkan (sekon)

680 380 680 3801 12 23 34 45 5

2. Tabel Hasil Pengujian Pemakanan Konvensional Milling

NoPemakanan ke-n (konvensional)

Geram yang dihasilkanTotal Waktu yang

dibutuhkan(sekon)

680 380 680 3801 12 23 34 45 5

Dari data yang didapat, kita buat grafik sebagai media yang mempermudah

pembacaan hasil,

Penelitian dalam pengambilan data untuk membuktikan hipotesis yang telah ada

yaitu dengan cara melakukan percobaan sehingga dapat menghasilkan data visual yang

dapat diteliti, flowchart proses pengambilan datanya adalah: .

Gambar: Flowchart pengambilan data dalam pengujian spesimen

Pada pengujian tesebut pasti didapatkan produk yang siap diuji. Produk tersebut

kita amati, dan kita catat geram yang menempel pada produk, sebagai catatan geram

yang menempel pada produk kita anggap sebagai cacat kehalusan, jadi semakin banyak

geram yang dihasilkan maka kita dapat simpulkan semakin kasar produk dan proses

pemakanan itu tidak baik dilakukan.