Download pdf - alat gerinda silindris

Transcript

RANCANG BANGUN ALAT GERINDA SILINDRIS PERMUKAANLUAR UNTUK DIPASANGKAN PADA MESIN BUBUT KONVENSIONAL SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelarSarjana Teknik Oleh : DEDY PRASTIAWAN NIM. I1407503 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010 BAB I PENDAHULUAN 1.1Latar Belakang Saatiniindustrimemegangperananpentingdalamkehidupan. Perkembanganilmupengetahuandanteknologi,berdampakpadakemajuan industri manufaktur. Banyak perusahaan berusaha untuk menekan biaya produksi danmempercepatprosesproduksitanpamengurangikualitasdariprodukyang dihasilkan, sehingga dapat meningkatkan keuntunganyang diperoleh perusahaan. Carauntukmempercepatprosesproduksiantaralaindenganmeminimalkan waktu setting benda kerja pada saat proses permesinan. Banyakindustrimanufakturyangsedangberkembangmenerapkansystem JobShoppadasistemproduksinya,sehinggaterdapatpemborosandiantaranya terdapatwaktutungguprodukdantransportasikarenaprodukharusdikirimdari mesin bubut konvensional ke mesin gerinda. Selain itu adanya waktu setting yang lamayangharusdilakukansebelumprosespenggerindaan.Ditambahbanyak perusahaanyangtidakmemilikimesincylindricalgrindingsendiri,sehingga sebagian besar produk diorderkan ke perusahaan lain. Mesin cylindrical grinding jugadapatdigunakanuntukprosesfinisingbendakerjayangtelahdibubut. Produk yang memerlukan proses cylindrical grinding antara lain pin ejector pada mold, bearing, poros, crankshaft.Pada saat ini masih sedikit sekali buku-buku ataupun jurnal yang membahas tentangpenggerindaansilindris.Daridasartersebutmakapenulismengangkat permasalahanituuntukdijadikansebagaibahanpenelitiandalampenyusunan tugas akhir ini. 1.2Perumusan Masalah Dari latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah dari tugas akhir iniadalahbagaimanamerancangdanmembuatalatgerindasilindrispermukaan luar? 1.3Batasan Masalah Agar perancangan dan pembuatan mesin gerinda silindris untuk dipasangkan padamesinbubutkonvensionaldapatsesuaidengantujuan,makadiberikan batasan sebagai berikut: 1.Alat gerinda silindris di pasangkan pada mesin bubut konvensional. 2.Pengujian dilakukan sampai didapatkan permukaan luar benda kerja N6.3. Benda kerja terlebih dahulu dilakukan proses pembubutan. 4.Diameter benda kerja 8 mm sampai dengan 50 mm. 1.4Tujuan Sesuaidenganlatarbelakangdanperumusanmasalahyangtelah dikemukakandiatas,sehinggadapatdikemukakantujuandariproyekakhirini adalah sebagai berikut : 1.Merancang alat gerinda silindris permukaan luar. 2.Membuat alat gerinda silindris permukaan luar.

1.5Manfaat Manfaatdariperancangandanpembuatanmesingerindasilindrisuntuk dipasangkan pada mesin bubut konvensional adalah sebagai berikut ini :1.Mampumeningkatkanproduktifitasdanefisiensidalamproses penggerindaan, sehingga dapat meningkatkan keuntungan perusahaan. 2.Menurunkanbiayaproduksiuntukpengadaanmesinuniversalgrinding. Karenadenganmenggunakanmesinbubutkonvensionalyangdisertai penambahanalatgerindasilindrispermukaanluarsudahdapatmelakukan proses penggerindaan. 1.6Sistematika Penulisan Sistematika penulisan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a.BabIadalahpendahuluanyangberisitentanglatarbelakangmasalah, perumusanmasalah,batasanmasalah,tujuanperancangan,manfaat perancangan, serta sistematika penulisan dari tugas akhir ini. b.BabIIadalahlandasanteoriberisitentangtinjauanpustakadandasarteori dalam merancang. c.BabIIIadalahperancanganalatyangmenjelaskanproses-prosesyang dilakukandalamperancangandanpembuatanproduk.Dimulaidari perancangankonsep,pemberianbentukrancangan,sampaidengan rancangan detail, pembuatan alat, dan cara pengoperasian. d.Bab IV adalah pengujian alat dan analisa. e.BabVadalahpenutupyangberisitentangkesimpulanyangdiambildari seluruhpelaksanaanperancangandanpembuatanbesertasaran-saranuntuk pengembangan perancangan selanjutnya. BAB II LANDASAN TEORI 2.1Tinjauan Pustaka Yusup, dkk. (2009) membahas mengenai kekasaran permukaan pada proses pemesinangerinda,denganmemvariasikankecepatanpemakanan,kekerasan bendakerja,dangritbatugerinda.Untukmengetahuihubunganketigafaktor tersebutmakadilakukanpercobaan,hasilyangdiperolehkemudiandianalisa secarastatistikdenganmenggunakanregresilinier.Hasildarianalisadiperoleh suatupersamaanyangmenunjukanadanyahubungandariketigafaktortersebut terhadapkekasaranpermukaan.Semakinbesarhargakekerasanbendakerjadan kecepatanpemakanan,makapermukaanbendakerjayangdihasilkansemakin kasar,sedangkansemakinbesarhargagritbatugerinda,makapermukaanbenda kerja yang dihasilkan semakin halus. Bianchia,dkk.(2001)melakukanpenelitiantentangkinerjaduabatu gerindayangberbeda(konvensionaldanCBN).Tigakondisipemotonganyang diuji:kasar,semi-finishingdanfinishing.Sebagaiparameterevaluasi,gaya pemotongan,kekasarandankeausanbatugerinda.BatugerindaCBN menunjukkannilaiGrasioterbaik.Meskipun,nilaiGrasiodiamatiuntukbatu gerindaCBNlebihrendahdaripadayangdiharapkankarenaprosesdresingtidak efektifditerapkanuntukCBN.Dalamkondisidiuji,dalamhalgayapemotongan dankekasaran,batugerindakonvensionaladalahpilihanterbaik.Untuk meningkatkankualitas permukaan maka proses dressing sangat di perlukan. Comley,dkk.(2006)melakukanpenelitiantentangpenerapanefisiensi tinggidalampenggerindaanuntukmenggerindasilinderyangditunjukkanpada pemodelan termal, digunakan untuk mengoptimalkan siklus penggerindaan untuk komponen otomotif dan besi tuang. Manfaat yang berhubungan dengan kecepatan kerjayangtinggidicapaipadapenggerindaanslindrisdankeduapemodelan termaldanpengukuraneksperimentaltelahmenyimpulkanbahwasuhubenda kerjayangrendah,memungkinkanmaterialremovalratemencapai2000 mm3/mm.s. Murat, dkk. (2010) melakukan studi tentang kualitas permukaan pada proses penggerindaansilindrispermukaanluardenganmenggunakancairanpendingin dantanpacairanpendingin.Darihasilpenelitian,bahwapenggerindaankeringmenghasilkan kualitas permukaan yang lebih baik pada penggerindaan permukaan luarbajaAISI1040.Parametergerindadipilihsepertikedalamanpemakanan, feedingdankecepatanbatugerindamenunjukkanfaktoryanglebihpenting terhadapkekasaranpermukaan.Penelitianinijugamengujitingkatmaterial removal rate (MRR) untuk proses penggerindaan kering dan basah. 2.2ProsesPenggerindaan Bekerjadenganmesingerindaprinsipnyasamadenganprosespemotongan benda kerja. Pisau ataualat potonggerinda adalah ribuan keping berbentuk pasir gerindayangmelekatmenjadikepingrodagerinda.Prosespenggerindaan dilakukanolehkepingrodagerindayangberputarmenggesekpermukaanbenda kerja. (Tim Fakultas Teknik UNY, 2004) 2.3Tipe Mesin Gerinda Macam tipe mesin gerinda yang ada dalam industri manufaktur antara lain : -Mesin gerinda rata/ mesin gerinda permukaan (surface grinding machine). -Mesin gerinda silindris (cylindrical grinding machine). -Mesingerindauntukpengasahanalatpotong(cuttingtoolsgrinding machine). -Mesin gerinda untuk penggerindaan khusus (special grinding machine). 2.3.1 Mesin gerinda silindris Ada beragam macam tipe mesin gerinda silindris, yaitu: -External cylindrical grinding machine. Cocokuntukpenggerindaanporos(shaft)yangsilindris/konis.Gerakan penggerindaan dapat memanjang (longitudinal) atau melintang (plunge).Bentuk-bentukkhususpadaporos/shaftdapatdigerindadenganmenggunakanroda gerindaprofil.Gerakanmejadiaturolehhidrolik,yangdapatdiaturpanjang pendeklangkahnya.Untukbendakerjayangkonus,mejamesindiputarsebesar setengah sudut konus. Kepala spindle (spindel head) dengan motor penggerak dan penyangga(tailstock)jaraknyadapatdiaturmenyesuaikandenganpanjang pendeknyabendakerjayangakandigerinda.Kedalamanpenggerindaan dilakukan dengan memajukan roda gerinda. Gambar 2.1. Gerinda silinder luar. -Internal cylindrical grinding machine. Lubang-lubangyangsilindrisdankonusdikerjakanpadamesinini.Pada dasarnya gerakan-gerakan pada internal grinding sama dengan eksternal grinding. Putaranrodagerindapadaprosesinirelatiflebihcepatkarenadiameterroda gerinda yang digunakan kecil. Gambar2.2. Gerinda silinder dalam. -Universal cylindrical grinding machine. Adalah mesin gerinda silindris yang dapat melayani penggerindaan luar dan dalam sekaligus. Karena kondisi yang khusus ini, maka pada mesin ini dilengkapi dengan spindel yang dapat diatur. Gambar 2.3. GU 32100P Universal Cylindrical Grinding Machine. -Centreless cylindrical grinding machine. Adalahmesingerindasilindrisluar,dimanabendakerjayangdigerinda tidakdicekamsecarakhusus.Bendakerjadimasukkanataudigerakkanpada batangdudukanantararodagerindadanrodapengatur.Putaranyangpelandan desakan yang ringan dari roda pengatur menyebabkan gerakan maju dan berputar pada benda kerja. Penggerindaan dilakukan dalam beberapa kali lintasan, sampai ukuran yang diinginkan tercapai. Gambar 2.4. Centreless cylindrical grinding machine. 2.4Pendingin Pendinginberbentukcairandalampenggerindaanmempunyaiduatujuan yaitu: -Pendinginuntukmenghilangkanataumeredampanasakibatgesekan gerindadanbendakerja.Panasyangditimbulkandapatmemuaikan permukaanbendabahkanmemecahkandalambentukguratanhaluspada permukaan benda kerja. -Pendinginuntukmenghilangkankotoranatauserbukhasilpenggerindaan (chip). Kotoranyang menempel dapat mengganggu ketajaman rodagerinda yang selanjutnya mempengaruhi hasil penggerindaan. 2.5Batu Gerinda Sampai saat ini belum ditemukan jenis batu gerinda ideal yang berarti dapat digunakanuntukberbagaikondisiprosespenggerindaan.Batugerindayangada dipasaran terdiri dari berbagai jenis, masing-masing dengan karakteristik tertentu yanghanyasesuaidenganbeberapakondisipenggerindaansaja.Sebelum menentukanvariabeldariprosespenggerindaan(kecepatanputar,gerakanmeja, dansebagainya),sangatlogisjikajenisbatugerindayangditentukanterlebih dahulu, sehingga kondisi penggerindaan optimum dapat dicapai terlebih dahulu. Batugerindadibuatdaricampuranserbukabrasifdenganbahanpengikat yangkemudiandibentukmenjadibentuktertentu(silindris,roda,cakram, piringan, kronis, mangkuk, dan sebagainya).Parameter utama dari batu gerinda adalah : -Bahan serbuk/ abrasive. -Ukuran serbuk (grain/grit size). -Kekuatan ikatan atau kekerasan. -Struktur. -Bahan pengikat (bond). 2.5.1 Bahan serbuk Serbukabrasiveadalahbagianaktifyangmerupakanmatapotongyang tersebardiseluruhpermukaanbatugerinda.Terdapat4jenisserbukyangumum digunakansebagaibahanbatugerinda,yaitualumuniumoxide,siliconcarbide, boron carbide / nitride, dan diamond. a.Alumunium Oxide (Al2O3).Merupakanabrasivesintetisyangdibuatdengancaramemanaskanatau membakartanahliat(lempung)yangdikenalsebagaibauksit,yangterdiridari alumuniumhydroxides(campuranalumunium,oksigen,danair).Proses pembakaraniniuntukmenghilangkanairyangadadidalamnya.Kemudiandi campurdenganserbukkokasdanbesidalamdapurlistrikyangmempunyai beberapa elektroda karbon. Campuran ini dilewatkan atau di putar pada elektroda karbontadi.Setelahdipanaskanselama24jam,kristal-kristalyangterbentuk kemudiandidinginkanselama36jam.Kristal-kristalitukemudiandihancurkan, dibersihkan, disaring, dan dipisahkan dari partikel-partikel besi. Aluminium oxide putih dibuat dengan cara yang sama, tetapi material awalnya alumina murni tanpa ditambahkokasdanbesi.Aluminiumoxidebiasanyadikunakanuntukroda gerinda yang keras, ulet, dan mampu menahan tegngan yang terus menerus. b.Silicon Carbide (SiC). Abrasiveyangdiproduksidengancaramemasukkancampuranpasirkaca murni,kokastanah,serbukkayu,dangaramdalamdapurlistrikyangbesar. Siliconpasirkemudiandimasukkandalamcampurantadipadasuhu2200C dengankokaskarbonuntukmembentuksiliconcarbide.Setelah36jamdalam dapurterbentuklahkristal-kristalsiliconcarbide.Kristal-kristalinikemudian dihancurkan,dicucidenganlarutanasamdanalkali,disaringuntukmendapatkan ukuranbutiranyangdiinginkandandilewatkanpadabagianyangbermagnet untukmemisahkanpartikel-partikelbesidarikristal-kristaltersebut.Butiran-butiraniniyangdigunakanuntukmembentukrodagerinda.Siliconcarbide bewarnahitam,tetapiyangbanyakdigunakanbewarnahijauterang.Sifatnya getas sehingga mudah melepaskan butirannya dan memunculkan sisi potong yang baru. c.Boron Carbide (Cubic Boron Nitride B4C). Karbida/Nitridia Boron (CBN, Cubic Boron Nitride) merupakan jenis serbuk abrasifbuatanmanusia(tidakditemukandialam)dengankekerasandibawah kekerasan intan atau sekitar dua kali kekerasan aluminium oxide dan tahan sampai temperatur1400oC(intanmulaiterbakarpada700oC).CBNdibuatdengan memanfaatkantemperaturdantekanantinggisepertihalnyadalampembuatan intantiruan.Graphit-putih(hexagonalboronnitride)sebagaivahandasarpada temperatur dan tekanan tinggiyang terkontrol akan berubah menjadi kristalyang berbentukkubus.CBNtidakbereaksiterhadapbesisehinggadapatdigunakan untukmenggerindaberbagaijenisbaja(terutamabajaperkakas,toolsteels) dengan ekonomik. Sementara itu, karena serbuk intan dapat bereaksi dengan besi maka dalam hal ini perlu pelapisan metal. d.Diamond. Adalahzatmineralyangpalingkeras.Merupakansuatualatpotongyang mempunyaikekerasandankualitasyangtinggi.Biladipilihdengantepat aplikasinya dapat menggerinda lebih ekonomis dan optimal. 2.5.2 Ukuran serbuk abrasive Serbukabrasivedibuatdalambeberapaukuran,merekadiklasifikasikan menurutkelasdenganintervaltertentudanmasing-masingdiberikodeyang menyatakan ukuran butir-nya. Berikut contoh ukuran butir ( Taufiq Rochim, 1993 ): Tabel 2.1 Harga pendekatan bagi grain size yang diturunkan dari grit size. Grit GrainUkuran Klasifikasi Grit GrainUkuran Klasifikasisizesizeserbukserbuksizesizeserbukserbuk 85004620 9025216104003460 10020173123152550 Sangat kasar 12016142Halus 142502100 15012122162001660 1801086201601340 220866241251035Kasar240663 Sangat halus 30100930 28054436807104663508 320F40325450430 400F28236040406Medium500F2016 Super halus 7040328 600F1088032266 900F76 Menurut standar ISO (525-1976 E) ukuran serbuk di kodekan dengan angka yangkuranglebihmenunjukkan1/10ukuranserbuksebenarnyadalammikron(tabel2.1grainsize).kodeinibiasanyadipakaiolehnegara-negaraEropa, sedangkandiAmerikadigunakankodeangkayangmenyatakanukuransaringan (gritsize).Menurutkodegritsizemakaangkayangbesarmenunjukkanbahwa ukuranserbuknyakecil(kebalikandengangrainsize).Gritsizemenyatakan jumlah saringan per inci. Sebagai contoh, grit size 30, adalah ukuran serbuk yang dapatmasukmelaluisaringandenganjumlahlubang27buahsepanjang1inchi danakantertahanolehsaringanberikutnyadenganjumlahlubang33buah sepanjang 1 inchi. 2.5.3 Kekuatan ikatan (Bond hardness) Kerasatautidaknyabutiranabrasiveterlepas,sehinggahalinisangat berkaitandengankemampuanperekatdalammengikatbutiranabrasive.Batu gerindalunakdigunakanuntukbendakerjayangkerasdansebaliknya.Sebagai ukuran kekuatan ikatan serbuk atau kekerasan batu gerinda digunakankode huruf abjaddariAsampaiZsecaraberurutandengantingkatkekerasanyangsemakin tinggi. Sebagai contoh, batu gerinda dapat digolongkan, E,F,G= Sangat lunak H,I,J= Lunak L,M,N,O = Medium P,Q,R,S= Keras T,U,V,W= Sangat keras X,Y,Z= Super keras Gradeyangdigunakanuntukmengklasifikasikanbatugerindayang dihasilkanolehsuatuperusahaanpembuatbatugerindaberdasarkan pengalamannyadalamcarapembuatanmaupuncarapengetesannya.Sementara belumadastandarttestyangdapatditerimadandigunakanolehseluruhpabrik pembuatbatugerinda,makabatugerindayangdibuatolehpabrikyangberbeda dengantandagradeyangsamabelumtentumempunyaikarakteristikkekerasan yang sama. 2.5.4 Struktur batu gerinda Strukturbatugerindamenyatakankerapatanataukonsentrasiserbuk persatuanluas.Strukturtersebutdiidentifikasikandenganmenggunakanangka struktur yaitu dari 0 sampai 15. Semakin kecil angka struktur berarti batu gerinda mempunyaistrukturyangkompak(kerapatanserbukyangtinggi).Hubungan antara angka tersebut dengan kerapatan adalah sebagai berikut: 0,1,2= Sangat rapat 3,4= Rapat 5,6= Medium 7,8,9= Renggang 10,11,12= Sangat renggang Kerapatan serbuk abrasif ini dapat diatur sewaktu batu gerinda di buat, yaitu denganmengaturtekananpencetakancampuranserbukdenganbahanpengikat keramiksebelumprosespembakaran.Untukbatugerindaaluminiumoxideatau silicon carbide dengan bahan pengikat keramik biasanya perbedaan angka strutur tidakbanyakmempengaruhiprosespenggerindaan.Kadangkalakodeangka strukturinitidakdicantumkankarenapabrikpembuatmenganggapbahwajenis batugerindayangdibuatnyatelahditentukanstrukturnyayangpalingbaik (berdasarkandarihasilpenelitian)sehinggatidakperlumembuatjenisyanglain yanghanyabedastrukturnya.Untukbatugerindayangberserbukkasar,yang digunakandalampenggerindaanrata,kadangkaladibuatdenganstrukturyang sangat renggang. 2.5.5 Bahan pengikat (Bonding agent) Adaenamjenisbahanpengikatyangumumdigunakan,antaralain(Taufiq Rochim, 1993): a.Vitrified (keramik). Merupakanbahanpengikatyangpalingbanyakdigunakan.Porositasdan kekuatan dari batu gerinda yang dihasilkan memungkinkan untuk digunakan pada prosespenggerindaandengankecepatanpembuangangeramyangbesardan ketelitianbentukdariprodukcukupbaik.Tidakmudahdipengaruhiolehair, asam, minyak, serta ketahanan terhadap variasi temperature cukup baik (berbagai jenis cairan pendingin dapat digunakan).b.Bakelite (resinoid, syntetic resin). Digunakanuntukbatugerindadengankecepatanputaryangtinggiseperti halnyadidapatkanpadapabrikpenuangandanpengelasan(penghalusanproduk tuang dan bekas welding) dan juga penggerindaan ulir. c.Rubber. Terutamadipakaidalamprosespenggerindaandenganhasilkehalusan permukaan yang tinggi seperti alur dari bantalan peluncur.d.Shellac. Memungkinkanpenggerindaanyanghalussepertihalnyapadapengerjaan akhir dari produk baja. e.Silicate. Hanyadigunakanuntukmenggerindamatapahat,karenapanasyang ditimbulkanharusserendahmungkinuntukmenghindarikehangusanpadaujung pahatyangruncing.Serbukabrasivemudahterlepassehinggahanyasesuaibagi batu gerinda yang besar. 2.6Pemilihan Batu Gerinda Dalampemilihanbatugerindayangakandigunakan,makaharus diperhatikanidentitassertabentukdandimensiyangadadalambatugerinda tersebut agar dapat maksimal dalam penggerindaan. 2.6.1 Identifikasi batu gerinda Biasanyabatugerindadiberilabeldimanatercantumspesifikasinyauntuk mempermudahpemilihanjenisbatugerindayangakandigunakan.Makadariitu ISOmerekomendasikanpemakaianjenisbatugerindayangtelahdistandarkan (ISO 525-1975E, bonded Abrasive Products, General Feature, Designation, Range of Dimensions and Profiles).Contoh dari labelyang terdapat dalam batugerinda (Taufiq Rochim, 1993): Gambar 2.5 Identifikasi batu gerinda. Kode karakteristik batu gerinda tersebut meyatakan lima karakter utama dari batugerindayaitu;bahanserbuk,ukuranserbuk,kekerasan,struktur,danjenis bahan pengikat. 2.6.2 Dimensi dan bentuk Dimensidanbentukbatugerindayangdipilihdisesuaikandenganjenis mesingerinda,dimensiutama,sertajenisoperasipenggerindaan.Pemilihan bentukdandimensidaribatugerindatidakbegitusulit,sebaliknyapemilihan karakteristik batu gerinda memerlukan pertimbangan yang lebih dalam.Faktor-faktor dalam menentukan jenis batu gerinda yang sesuai dengan jenis pekerjaan antara lain; a.Jenis material benda kerja dan kekerasannya. b.Kecepatan pembuangan geram dan kehalusan yang diinginkan. c.Penggunaan cairan pendingin. d.Kecepatan putaran batu gerinda. e.Lebar sempitnya daerah kontak. f.Kemudahan/ kesulitan proses yang direncanakan. g.Daya mesin gerinda. 2.7Dressing dan Truing Pengasahan(dressing)ditujukanuntukmemperbaruipermukaanroda gerindaagarketajamanpemotongannyabaik.Sedangkantruingditujukanuntuk meratakanpermukaanrodagerinda.Agarhasilpengasahan(dressing)baik, digunakanrodaintantunggaldenganmengarahkan10hingga15derajatdari sumbuhorizontalrodagerindadan1,8sampai1,4inchidibawahcenter.Untuk dressing sebaiknya digunakan depth of cut 0,005 mm sampai dengan 0,01mm. Gambar 2.6. Posisi dresser. 2.8Balancing Batu Gerinda Menyeimbangkan (balancing) batu gerinda adalah persyaratan pentingyang harusdilakukanagarhasilyangdiperolehsertaketepatanpenggerindaanbaik. Karenabatugerindayangtidakseimbangjikaberputardengankecepatanyang tinggimenyebabkangetaranpadamesinyangsehinggakerusakankomponen mesin akan terjadi. Proses balancing batu gerinda dapat dilakukan dalam keadaan diam (statik) maupun dalam keadaan berputar (dinamik). BAB III PERANCANGAN ALAT GERINDA SILINDER PERMUKAAN LUAR 2.9Tahapan Perancangan Perancanganinidilakukandalambeberapatahapanyaitumeliputi perancangan alat, pembuatan alat, dan pengujian alat. Ada pun diagram alir (flow chart diagram) perancangan ditunjukkan seperti gambar berikut :

TIDAK YA YA Gambar 3.1. Diagram Alir Perancangan Alat Gerinda Silinder Luar (External Cylindrical Grinding). SELESAI PENGUJIAN BERHASIL ? PENJABARAN TUGAS PEMBUATAN ALAT PENGUJIAN ALAT MULAI PENENTUAN KONSEP RANCANGAN PERANCANGAN BENTUK PERANCANGAN RINCI 2.10Penjabaran Tugas Padapenjabarantugasinidilakukanpenyusunandesignrequirementand objective(syarat-syaratdanperformayangharusdimilikiproduk).Darihasil surveikepadaparaoperatordanpemilikbengkelpermesinan,spesifikasialat gerinda silindris permukaan luar yang harus dipenuhi adalah: 1.Pemasangan dan pengoperasiannya mudah. 2.Dapat digunakan di berbagai jenis mesin bubut konvensional. 3.Tidak merusak mesin bubut. 4.Dapat menggerinda seperti mesin gerinda silindris yang sudah ada. 5.Mudah perawatannya. 6.Komponen yang digunakan mudah didapat dipasaran. 7.Harga terjangkau. 8.Tidak menimbulkan suara yang brisik. 3.3Penentuan Konsep Rancangan Padaperancangankonsepproduk,dicari/dicobaditemukansebanyak mungkin (alternatif) konsep produk, yang semuanya memenuhi semua spesifikasi teknisproduk.Padaevaluasiproduk,dipilihsatuataubeberapakonsepproduk terbaik saja untuk dikembangkan lebih lanjut menjadi produk, berdasarkan kriteria pemilihan yang disusun berdasarkan spesifikasi teknis produk.Konsepprodukdapatdinyatakandenganskets,ataudapatpuladinyatakan denganketeranganyangmerupakanabstraksidariprodukyangakandirancang. Padamasalaluproduklangsungdinyatakandenganskets,tanpamelalui penyusunan struktur fungsi produk terlebih dahulu. 3.3.1 Fungsi produk Produk mempunyai dua aspek, yaitu bentuk fisik produk dan fungsi produk. Bentukfisikprodukdapatdiuraikanmenjadibeberapakomponen,sedangkan komponen-komponenitusendiri(beberapaatausemuanya)dapatdiuraikanlagi menjadi beberapa sub-komponen atau elemen dan seterusnya. Jadi secara fisik ada sistemkomponendanelemen,sedangkansecaraabstrakadasistemfungsi. Konsepprodukadalahbentukfisikproduk,meskipunmasihdalambentukskets ataugambarskema,sedangkanFungsiprodukberbentukabstrak.Fungsi menyatakan atau menggambarkan apayang dilakukan produk, sedangkan bentuk (konsep) produk menggambarkan bagaimana produk melaksankan fungsi tersebut. Dengankatalainbentukmengikutifungsi,ataudapatjugadikatakanapadulu baru bagaimana.Fungsidirepresentasikandengansebuahblokfungsi,yangkemudiandialiri oleh aliran masuk dan aliran keluar berupa : energi (gaya), material, dan informasi (sinyal) yang masuk dan keluar dari blok fungsi. Ketiga aliran yaitu aliran energi, material dan informasi, biasanya terkait, tidak bebas satu dari lainnya. Tipe energi dalamaliranenergibiasanyaadalahenergimekanik,energilistrik,danenergi panas. Tahapselanjutnyakonsepprodukdikembangkanmenjadiperancangan produkdenganpendekatanblack-boxdikembangkansuatumetode pengoperasian yang mudah untuk merealisasikan produk yang telah didefinisikan diatas. Transformasi energi tersebut dapat diuraikan melalui bentuk diagram blok fungsi.Selanjutnyadaridiagramblokfungsidibuatmatrikmorfologisebagai susunanalternatiffungsiyangmerealisasikanperubahantransformasienergi tersebut. 3.3.2 Blok fungsi Fungsi dapat dideskripsikan sebagai aliran energi, aliran material, dan aliran informasi, yang digambarkan sebagai blok fungsi dengan aliran masuk dan keluar. Jenisenergidapatberupaenergimekanik,listrikatautermal.Ketikaenergi tersebutdialirkanmakadapatdisimpan,ditransformasi,dialihkan,danlain-lain. Sub-fungsibiasanyadisebutsebagaitingkatataulevelkedua,sub-subfungsi ketiga dan seterusnya. Gambar 3.2. Blok Fungsi. 3.3.3 Diagram blok perancangan alat Pada tahap ini akan dibuat secara umum kinerja dari tiap komponen melalui diagram blok fungsi berikut ini: Gambar 3.3. Diagram blok fungsi. Dari diagram blok fungsi di atas dapat dilihat dimana fungsi terlebih dahulu didefinisikansebagaifungsikeseluruhan,kemudiandikembangkanmenjadisub fungsiyangakandilakukanpadaalatgerindasilinderyangakandikembangkan nantinya. Fungsi utama dari alat gerinda silinder adalah untuk menggerinda benda silinder pada mesin bubut. Sub-fungsi pada diagram blok fungsi merupakan fungsi tingkat kedua. Untuk setiap sub-fungsi ini kini akan dicari solusi-solusi yang dapat memenuhi sub-fungsi dan sub-sub-fungsi belumlah merupakan konsep alat gerinda silinder luar ini, tetapi baru konsep elemen. Kombinasi konsep elemen barulah merupakan konsep alat gerinda ini. Berikutiniakanditampilkanmatrikmorfologidimanaakandapatdisusun beberapa varian konsep produk yang mungkin dibuat. Tabel 3.1 Matrik Morfologi. Menyeting senter batu gerinda (1) Menyeting dengantangan 1.1 Menggeser arah vertikal 1.1.1 Pengganjal(A.1) Baut(tuas)(A.2) Baut(sliding)(A.3) Memutar batu gerinda (2) Mengubah energi 2.1 Listrik 2.1.1Motor DC (B.1) Motor AC 1 phase(B.2) Motor AC 3 phase(B.3) Transfer energi 2.1.2 Sabuk(C.1) Rantai(C.2) Menyeting kekencanganpentransfer energi (3) Menyeting dengantangan Menggeser arah Ulir (D.1) 3.1horizontal 3.1.1 Pegas(D.2) Sliding(D.3) Konsep-konsepalatgerindasilinderluaryangtelahdiperolehdarimatrik morfologidiatas,yaitukonsepalatyangmungkindibuat,akandikembangkan dalam bentuk sketsa. Diharapkan dengan membuat sketsa dari konsep-konsep alat tersebutmakaakandapatdianalisakonsepalatyangpalingbaikuntuk dikembangkan baik dari segi teknologi maupun dari segi biaya pembuatannya. Daritabeldiatasmakadapatdisusunbeberapaalternatifkonsepalat gerinda silinder sebagai berikut: 1. Konsep 1= A.2 + B.1 + C.1 + D.1 Gambar 3.4. Alat konsep 1. Keterangan: Konsepinimenggunakanbautuntukmenekantuasdudukanporosbatun gerindauntukmengaturcentreantarabatugerindadenganbendakerjayangada padachuckmesinbubut.Untuktransmisimenggunakanpulydansabuk, kemudianuntukmengaturkekencangansabuk,menggunakanulir,dan menggunakan motor DC. 2. Kosep 2 = A.2 + B.2 + C.2 + D.1 Gambar 3.5. Alat konsep 2. Keterangan: Konsepinimenggunakanbautuntukmenekantuasdudukanporosbatun gerindauntukmengaturcentreantarabatugerindadenganbendakerjayangada padachuckmesinbubut.Untuktransmisimenggunakangeardanrantai, kemudianuntukmengaturkekencangansabuk,menggunakanpegas,dan menggunakan motor AC 1 phase. 3. Konsep 3 = A.1 + B.2 + C.1 + D.2 Gambar 3.6. Alat konsep 3. Keterangan: Konsepinimenggunakanpengganjaluntukmengaturcentreantarabatu gerindadenganbendakerjayangadapadachuckmesinbubut.Untuktransmisi menggunakanpulydansabuk,kemudianuntukmengaturkekencangansabuk, menggunakan sliding, dan menggunakan motor AC 1 phase. 4. Konsep 4 = A.3 + B.3 + C.2 + D.1 Gambar 3.7. Alat konsep 4. Keterangan: Konsepinimenggunakanbautdandudukanporosspindlesebagaimur-nya untukmengaturcentreantarabatugerindadenganbendakerjayangadapada chuckmesinbubut.Untuktransmisimenggunakanrantaidangear,kemudian untukmengaturkekencangansabuk,menggunakanulir,danmenggunakanAC3 phase. 5. Konsep 5 = A.3 + B.3 + C.1 + D.1 Gambar 3.8. Alat konsep 5. Keterangan: Konsepinimenggunakanbautdandudukanporosspindlesebagaimur-nya untukmengaturcentreantarabatugerindadenganbendakerjayangadapada chuckmesinbubut.Untuktransmisimenggunakanpulydansabuk,kemudian untukmengaturkekencangansabuk,menggunakanulir,danmenggunakanAC3 phase. 3.3.4 Pemilihan konsep alat gerinda silindris MetodepengambilankeputusandenganmenggunakanmetodePugh,dapat digunakandenganmudahdanefektif.Konsepalatdibandingkanberdasarkan keinginanpengguna.Padatahapevaluasiinikonsepprodukdibandingkansatu samalain,satupersatusecaraberpasangandalamhalkemampuanmemenuhi keinginanpenggunadankemudianmemberiskorpadahasilperbandinganuntuk setiapkeinginanpenggunadan,kemudianmenjumlahkanskoryangdiperoleh untuksetiapkonsepalat.Konsepalatdenganskoryangtertinggiadalahyang terbaik. 3.3.5 Penyusunankriteriauntukmembandingkankonsepproduksatusama lainnya. Kriteriaperbandinganinidisusunberdasarkandatakeinginan-keinginan pengguna,dimanakeinginaninidibagiduayaknikriteriamustdanwant,yang disusunberdasarkanprioritasnyauntukkonsepalatyangdikembangkanataudi rancang. Untukalatgerindasilinderluaruntukdipasangkanpadamesinbubut konvensional maka kriteria perbandingan disusun sebagai berikut: 1.Pengoperasiannya mudah Alatharusmudahdioperasikan,agarsiapapunpenggunanyadapat menggunakannya dengan maksimal.2.Dapat digunakan diberbagai jenis mesin bubut. Alatharusdapatdigunakandiberbagaijenisatautipemesinbubut konvensional. 3.Tidak merusak mesin bubut. Alat tidak boleh merusak bola mesin bubut . 4.Dapat bekerja sesuai dengan mesin gerinda silindris yang sudah ada. Hasildaripenggerindaankualitasnyasamadenganmesingerindasilindris yang sudah ada. 5.Tidak menimbulkan suara brisik Alat tidak boleh menimbulkan suara yang berisik, karena dapat mengganggu konsentrasi operator mesin. 6.Komponen yang digunakan mudah didapat dipasaran. Komponen yang digunakan mudah didapat dipasaran supaya tidak kesulitan sewaktu ada penggantian komponen. 7.Perawatannya mudah.Alat harus mudah mudah dalam perawatannya agar alat tetap bekerja dengan baik. 8.Awet.Diharapkanalatdapattahandalamwaktuyanglamasehinggamengurangi biaya perbaikan. 9.Biaya pembuatan murah. Diharapkanbiayayangdiperlukanuntukpenyediaanmaterialsedikit mungkin, agar harga jualnya dapat murah. Darimatrikmorfologitelahdidapatlimakonsepalatyangmungkin dibuat,kelimakonsepinilahnantinyayangakandibandingkan.Sebelum pemberianskormakasalahsatukonsepdijadikanreferensi.Kemudian dibandingkan,jikadapatmemenuhikeinginanpenggunalebihbaikmakadiberi skor+,jikakemampuannyasamadinilaiS,danjikalebihburukdiberiskor-. Setelahsetiapkriteriadiberiskoruntuktiap-tiapkonsepalatmakaskor-skor tersebut dijumlahkan. Terdapat empat macam skor yaitu: -Jumlah skor + -Jumlah skor S -Jumlah skor -Jumlah skor total yang diberi bobot angka.Berikutiniditampilkanmatrikpengambilankeputusanberdasarkanmetode Pugh untuk alat gerinda silinder luar untuk dipasangkan pada mesin bubut. Tabel 3.2 Matrik pengambilan keputusan. Kriteria Penentuan Bobot Alternatif konsep 12345 1Pengoperasiannya mudah.10 RE F EREN S I S-++ 2 Dapat digunakan diberbagai jenis mesin bubut. 7SSSS 3Tidak merusak mesin bubut.10SSSS 4 Dapatbekerjasesuaidengan mesingerindasilindrisyang sudah ada. 9SS + + 5 Tidakmenimbulkansuara yang brisik 8-S-S 6 Komponenyangdigunakan mudah didapat dipasaran 8SSSS 7Perawatannya mudah8SSSS 8Awet9SSSS 9Biaya pembuatan murah7S+SS Jumlah (+) dikalikan bobot 0071919 Jumlah () dikalikan bobot0-8-10-80 Total nilai0-8-31119 Darimatrikpengambilkeputusanmakakonsepprodukyangmemilikiskor tertinggiadalahkonsep5,jadikonseptersebutyangakandibuat.Darisketsa konsep5makadapatdikembangkanlagidandisesuaikandengandimensiatau kondisidarimesinbubutyangakandipasangkanalatgerindasilinderluar. Berikutinisketsaalatkonsep5yangtelahdikembangkanuntukdipasangkan pada mesin bubut tipe SANWA C0632A. Gambar 3.9 Konsep alat yang telah dikembangkan. 3.4Perancangan Bentuk Darikonsepyangterpilihakandirancangkomponenpelengkapproduk. Perhitungandesainsecaramenyeluruhakandilakukan,sepertiperhitungandaya motor, gaya penggerindaan, tranmisi, poros, baut, dan juga kekuatan material. 3.4.1 Perhitungan daya motorUntukperhitungandimensi-dimensikomponenmakaperhitungandimulai dari gaya-gaya yang ditimbulkan saat penggerindaan, kemudian dengan diketahui gayapadadaerahpenggerindaanyaitudaerahsinggungantarasisiluarbatu gerindadenganbendakerja,akanditarikturununtukperhitungan-perhitungan mekanismekomponenalatberikutnyasesuaidenganketerkaitanyaatau keterhubunganya. Berdasarkansketsaperancanganditentunkandiameterbatugerinda,yaitu minimum diameter 80 mm serta maksimum diameter 150 mm. Kemudian bentuk dari batu gerinda memakai type 1 straight wheel seperti gambar dibawah ini: Gambar 3.10. Straight Wheel. D(diameter):127 mm. T(thick) tebal:16 mm. H(hole):13 mm. Ukuranumumyangdigunakanuntukmenentukankedalamanpemakanan batu gerinda: Tabel 3.3 Kualitas permukaan.

Grain sizeDepth of cutKualitas pemukaan Rough406010.30mN6 Finish801005...15mN5 Fine finish200.1..8mN3-N4 Dipilih doc maksimal = 30 m = 0,03 mm Tabeluntukmenentukankecepatankelilingbendakerja(vw),kecepatan keliling batu gerinda (V), pergeseran batu gerinda (s),: Tabel 3.4 Kecepatan keliling benda kerja.Grinding Methode Material Soft steelHardened steel Cast ironLight metal External grinding Rough grinding Finish grinding 12-18 m/min 10-15 m/min 14-18 m/min 10-12 m/min 12-15 m/min 10-12 m/min 25-40 m/min 20-30 m/min Internal grinding18-20 m/min20-24 m/min20-24 m/min28-32 m/min Surface grinding8-14 m/min Tabel 3.5 Pergeseran batu gerinda. Material Cylindrical grindingInternal grinding Rough grinding Finish grinding Rough grinding Finish grinding SteelCast iron 2/3-3/4 3/4-5/6 1/4-1/3 1/3-1/2 1/2-3/4 2/3-3/4 1/5-1/4 1/4-1/3 Tabel 3.6 Energi spesifik, (Manufacturing Engineering and Technology, Kalpakjian). Material Hardness Specific Energy W.s/mm3 Hp.min/in3 AlumuniumCast iron (class 40) Low-carbon steel(1020) Titanium alloy Tool steel (T15) 150 HB 215 HB 110 HB 300 HB 37 HRC 7-27 12-60 14-68 16-55 18-82 2,5-10 4,5-22 5-25 6-20 6,5-30 Materialbendakerjabajakarbonrendah,diketahuikecepatanbatugerinda N = 4000 rpm. Diameter batu gerinda D = 127 mm = 5 in. Lebar batu gerinda w 16 mm =0,63 in. Kedalaman pemotongan doc = 0.04 mm = 0,00157 in. Feeding v = 10 in/min, maka; Kecepatanpenghasilangeram(MaterialRemovalRate),(Manufacturing Engineering and technology, Kalpakjian): MRR = docwv(3.1) = 0,00157 in 0,63 in 10 in/min = 0,009891 in3/min.Menentukandayamotor,(ManufacturingEngineeringandtechnology, Kalpakjian): Daya motor P = u MRR(3.2) Dimanauadalahenergispesifik,daritabel3.6makadidapatkanenergi spesifiknya25hp.min/in3, (ManufacturingEngineeringandtechnology, Kalpakjian). P = 25 hp.min/in3 0,009891 in3/min = 0,247 hp Makamotoryangakandigunakanadalahmotor0.25hp3phasedengan kecepatan 1400 rpm. 3.4.2Perhitungan gaya penggerindaan FcVVbatu gerindabenda kerja Gambar 3.11. Gaya penggerindaan. Telah diketahui daya motor sebesar 0,25 hp, maka kita dapat menentukan besar gaya untuk penggerindaan ( Fc ), (Manufacturing Engineering and technology, Kalpakjian): P = 0,25 hp = 0,25 396000 = 99000 in.lb/min P = ( T 2 N ) (3.4) Dimana T = Fc D/2 (3.5) Maka; N lb FcrpminFc lb in8 , 57 3 , 14000 226min / . 9900= = = t 3.4.3 Perhitungan transmisi sabuk Dalam perancangan, digunakan electromotor dengan nmotor = 1400rpm Transmisi menggunakan sabuk V standard (Transmisi Sabuk, Sudibyo, 1986). Diketahui: Diameter maksimal pulley tergerak dm2= 51mm Diameter pulley penggerak dm1 =mmnd nm153140051 420012 2== (3.6)Berdasarkanstandarpulleyyangadadipasaranmakadipilihpulleydengan diameter 152,4 mm atau 6 in.Kecepatan keliling batu gerindaV =min / 876 , 16741000127 42001000mmd na batugerind tergerak= = tt(3.7) Kec. pulley penggerak v1 v1=s mn dmmotor/ 17 , 11600001400 4 , 1521000 601= = t t

(3.8) Panjang sabuk Lmr = am mm m aLd dd d L4) () ( 57 , 1 222 11 2+ + + (3.9) =( )( )2150 451 4 , 1524 , 152 51 57 , 1 150 2 + + + = 636,17 mmDimana La = jarak poros. Panjang dalam Lir = Lmr 2b = 636,17 210 = 616,14 mm.(3.10) Lir = 616 mm.Panjang sabuk sebenarnya Lm = Lir + 2b= 616 + 210 = 636 mm.(3.11) Dimana b = lebar sabuk. BerdasarkantabelconvensionalV-BeltMitsuboshidanketersediaanVbelt standar di pasar, maka dipilih sabuk V standar tipe M dengan lebar sabuk b = 10mmdanpanjangsabuksebesar635mm,dengankatalainVbeltyangdipilih adalah M25. Jumlah sabukz = 1 buah. penggeraktergerakFaV1V2Fudm1dm2 Gambar 3.12. Gaya keliling dan gaya pada poros. TorsiNmNPT 25 , 11400 287 , 183 60260= = =t t (3.12) ABFaFcpulibatu gerindabearingDimana 1hp = 735,499 W Gaya kelilingNdmTFu 161524 , 025 , 1 212===(3.13) Gaya porosN Fu Fa 32 16 2 2 = = = (3.14) 3.4.4 Perhitungan poros Gambar 3.13. Gaya - gaya pada poros. Sumbu xMA = 0 0= Fa ( 91 + 55 ) RB 55 RB =NFa9 , 8455) 55 91 ( 3255) 55 91 (=+=+ RA = Fa RB = 32 84,9 = - 52,9 N Momen di titik B MB = Fa 91 = 32 91 = 2912 N.mm Gambar 3.14. SFD dan BMD. Sumbu y MA = 0 0 = Fc ( 89 + 55 ) RA 55NFcRA 4 , 15155) 55 89 ( 83 , 5755) 55 89 (=+=+=RB = Fc RA = 57,83 151,4 = - 93,6 N Momen di titik A MA = Fc 89 = 57,83 89 = 5146,87 N.mm Gambar 3.15. SFD dan BMD. Materialporospenyanggadanporostransmisiuntukpembebanannormal, misalmesinperkakasdenganbajakonstruksiumum;St.37,St.42,St.50,St.70. DIN 17 100, maka dipilih material poros adalah St.70 dengan data sebagai berikut (Poros Penyangga dan Transmisi, Sudibyo),Batas patahb = 700N/mm2

Batas patah/ tekuk ganti bw = 340N/mm2

Batas puntir kontinyu tsch = 260N/mm2

Faktor batas tegangan dinamik756 , 0260 73 , 134073 , 10===tschbwtoo(3.15) Momen gabungan 202max) ( 75 , 0 T M MA V + = o(3.16) Nmm 5 , 5211 ) 1250 705 , 0 ( 75 , 0 87 . 51462 2= + =Angkakeamananv=1,5-2,5(jikafrekuensipembebananmaksimummencapai 50% dan pembebanan normal, misalnya mesin perkakas, (Kekuatan dan Tegangan Ijin, Sudibyo). Tegangan ijin sementara2/ 1365 , 2340mm NvbwBsem = = = oo(3.17) Diameter sementarammMdbsemV26 , 7136 1 , 05 , 52111 , 03 3 ~~~o (3.18) Jadi diameter minimal poros adalah 7,26 mm. Sesuai dengan konsep desain awaldiameterporosminimal13mm,karenamenyesuaikanlubangporosbatu gerinda yang berukuran 13 mm. 3.4.5 Perhitungan luas penampang alur penyangga dudukan poros. Gambar 3.16. Gambar luas penampang alur. Diasumsikan berat tempat porosW = 50N. Fc = 57,83N Ftotal = W + Fc = 50 + 57,83 = 107,83N Material dipilih St.37 dengan b = 370N/mm2 Menentukan luas alur, (Machine Design, Khurmi). 338 , 125 , 42 83 , 107370mm ZZZl FZMtotal bb=== = o(3.19) Momen hambatan Z = 12,38 mm3

261bh Z = (3.20) missal b = hmm Z hh h h Z2 , 4 6 83 , 12 66161333 2= = = = = Luas penampang minimum A = hh= 4,2 4,2 = 17,64mm2 (3.21) Pada konsep desain terdapat 2 luasan penampang aluryang sama untuk menahan tempat poros, yaitu:A1 = 5 80 = 400 mm2 sehinggaAkonsep = A1 + A2 = 400 + 400= 800 mm2 (3.22) Karena A < Akonsep , maka desain konsep dapat dipakai. 3.4.6 Perhitungan baut pada penyangga poros ( penutup bearing ) Gambar 3.17. Penutup bearing. Diketahui L = 90 mm L1= 25 mm L2= 80 mm W= 107,83 N Tegangan pada masing-masing baut, (Machine Design, Khurmi): NnwWt48 , 13883 , 1071= = = (3.23)Beban pada masing-masing baut per mm dari tepi EE:| | ( ) | |NL LL Ww 7 , 080 25 290 83 , 10722 2 2221=+=+= (3.24) Tegangan maksimal pada baut 1 dan 4 N L w Wt26 , 55 80 7 , 02 2= = =(3.25) Tegangan total pada baut 1 dan 4 N W W Wt t t75 , 68 26 , 55 48 , 132 1= + = + =(3.26) Maka, diameter minimal masing-masing baut: ( )( )mm ddd Wtb t67 , 015775 , 68200475 , 68422= = ==tot (3.27) Berdasarkan dari tabel kekuatan ulir, diketahui 1 buah baut dengan diameter 4mmdengancarapembuatanulirdirol,mampumenahanbebanstatisatau dinamislintangsebesar32kg.PadakonsepdisainmenggunakanbautM8, sehingga rancangan aman. 3.4.7 Perhitungan baut pengatur ketinggian batu gerinda Bautiniberfungsiuntukmenaikkanataumenurunkandudukanporos, sehingga batu gerinda dapat diatur ketinggiannyasesuai titik tengahchuck mesin bubut. Gambar 3.18. Baut pengatur ketinggian. Ftotal = W + Fc = 50 + 57,83 = 107,83N(3.28) Jarak terpanjang Ftotal dengan sumbu baut l = 90mm Baut menggunakan material St.37, tegangan tekan ijin d = 200 N/mm2

Menentukan diameter baut, (Strenght of Materials, Suroto): F = d . A = D . ..d2(3.29) mmFdd83 , 02004 83 , 107 4===t t o

Dipilihulir yang digunakan adalah M10, sesuai dengan desain konsep ditentukan tinggi ulir yaitu t = 30mm.Jarak puncak/ pitch ulir M10p = 1,5 (JIS B 0205) Diameter luar d = 10 mm,Diameter dalam d1 = 8,376 mm,Diameter efektif d2 = 9,026 mm,Tinggi kaitan Hi = 0,812 mm Jumlah ulir205 , 130= = =pti (3.30) Maka luasan ulir: A = . d1 . H1 . i= . 8,376 . 0,812 . 20 = 427,12 mm2(3.31) Maka baut M10 aman diapakai.Untukpemilihanbautpengencang,dilihatdaritabelkekuatanulirbahwa diameternominalulir5mmdengancarapembutandirol,dapatmenahanbeban statisataudinamislintangsebesar50kg,denganbataskelelahannyasebesar5 kg/mm2, dan gaya jepit awal sebesar 400 kg. 3.4.8 Perhitungan ulir pengencang sabuk Gambar 3.19. Baut pengencang sabuk. Fa = 32 N Jarak regang untuk sabuk V standar Ssp 0,03 . Lm (3.32) Ssp 0,03 . 635 19,05mmPadasabukVgayalekat/tempelsabukpadapermukaanpulirelatiflebihbaik karenabentukdindingalurpadapulitersebut.Olehsebabitugayaregangpada sabuk V relatif juga kecil, sehingga gaya poros Fa nya lebih kecil dari sabuk rata (Transmisi sabuk, Sudibyo). Agarulirdapatmenahanbebanberlebihpadabidangulirnya,makadiasumsikan pembebanan yang terjadi Fa = 10000 N Material poros ulir menggunakan St.37, tegangan tekan d = 200 N/mm2

25020010000mmFAAFdd= = ==oo(3.33) A = 1/4 d2mm mmAd 8 98 , 74 50 4~ ===t t (3.34) Diameterminimal ulir = 7mm Maka dipilih ulir whitworth 1/2 - 12, dengan (Machine Design, Khurmi): Diameter nominal inch = 12.7 mm. Dimeter minor d1= 9,9873 mm. Jumlah ulir per inch = 12 Jarak puncak/ pitch ulir p = 25,4/12= 2,12 mm Tinggi kaitan H1= 0,6403272,12= 1,355 mm Maka luasan ulir (Strenght of Materials, Suroto): Jumlah ulir612 , 213= = =pti(3.35) A = d1 H1 i= 9,9873 6= 144,16 mm2 (3.36) Maka baut whitworth 1/2 - 12 aman diapakai. 3.5Perancangan rinci Datadarihasilperhitunganyangnantinyadigunakansebagaiacuandalam menentukandimensidarikomponenalat.Setelahperhitunganyangdibutuhkan untukmasing-masingkomponensudahdiperoleh,makadimensi-dimensiyang dibutuhkan sudah dapat ditetapkan sesuai dengan batas keamanan yang ada. Maka untukkonseppendesaiansudahdapatmencapailevelberikutnyayaitu perancanganrinciataudesainakhir,dimanadesainjadimerupakandesainyang sudah siap untuk diproses pada proses manufacturing. Desain akhir merupakan desain yang didalamnya sudah terkandung elemen-elemenfungsionalyangmutlakharusterpenuhipadaproduktersebut.Apabila terjadiperubahandesainituharusmelewatitahapujicobadulubaruterjadi pendesaian ulang dan ini disebut desain yang kedua atau redesain. Dimungkinkan terjadiperubahandesainditengahprosesdapatterjadiapabiladesainmengalami kegagalanataukesulitanprosesmanufacturing.Padaperancanganinigambar kerjamemuatseluruhkomponenfungsionalyangterdapatpadaalat.Berikutini ditampilkanpemodelansoliddarialatyangdikembangkan,sedangkangambar teknikalatditampilkanpadahalamanlampiran.Pemodelandilakukandengan menggunakan software AutoCAD 2006. Gambar 3.20. Model keseluruhan alat gerinda silinder untuk dipasangkan pada mesin bubut konvensional. 3.6Pembuatan Alat Berdasarkangambarkerjayangtelahdibuat,makakomponen-komponen darialatgerindasilindrisdapatdibuatsesuaidenganukuranyangterdapatpada gambardenganbeberapaprosespermesinansepertipembubutan,pengefreisan, pengeboran, penggerindaan, selain itu juga dilakukan proses kerja bangku seperti penggergajian, pengikiran, pengetapan dan penyeneyan. Untuk pembuatan rangka dan dudukan motor perlu dilakukan proses pengelasan. Setelah proses pembuatan seluruhkomponenselesai,makabarudilakukanprosespengecatan.Adapun beberapakomponenyangsudahadadipasaranantaralainpuly,mur,baut,belt, bearing, motor listrik, kabel, saklar, snap ring dan batu gerinda. Berikut ini proses pembuatan: 1. Pembuatan poros batu gerinda. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Poros spindle. - PotongbajaporosST70dengan diameter25mm,panjang280mm, kemudiandilakukanproses pembubutandanpembuatanulir denganmesinbubutsesuaidengan ukuranpadagambar,kemudian dilakukanpengefreisanuntuk pembuatanalurpasakdanalur pengencang batu gerinda. 2. Pembuatan Rangka. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Base plat. - Potongplatbajatebal10mm, panjang248mm,lebar123mm, kemudiandifreisdenganukuran panjang245mm,lebar120mm. kemudiandilakukanpengeboran dengan ukuran pada gambar. 1.2 Platpenyanggadudukan motor. - Potong plat baja tebal 10 mm dengan panjang148mmdanlebar43mm sejumlah2buah,kemudiandifreis denganukuranpanjang145mm, lebar40,kemudiandibuatlubang denganukuranpadagambardengan mesin freis. 1.3 Platdudukankepalabaut pengencang sabuk. - Potongplatbajatebal13mm, panjang63mm,lebar43mm, kemudiandifreisdenganukuran panjang60mm,lebar40mm. kemudiandilakukanpengeboran dengan ukuran pada gambar. 1.4Platdudukanekorbaut pengencang sabuk. - Potongplatbajatebal13mm, panjang33mm,lebar33mm, kemudiandifreisdenganukuran panjang30mm,lebar30mm. kemudiandilakukanpengeboran dengan ukuran pada gambar. 1.5Plat alur sliding. - Potong plat baja tebal 20 mm dengan panjang98mmdanlebar98mm, kemudiandifreisdenganukuran panjang95mm,lebar95,kemudian dibuatalurdanlubangdengan ukuranpadagambardenganmesin freis dengan ukuran pada gambar. 1.6Rangkain rangka. - Setelahkomponendiatasdibuat, kemudiandirangkaisepertipada gambar dengan las listrik. 3. Pembuatan baut pengatur centre. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Baut pengatur centre. - PotongbajaporosST37dengan diameter20mm,panjang150mm, kemudiandilakukanproses pembubutandanpembuatanulir denganmesinbubutsesuaidengan ukuranpadagambar,kemudian dilakukan pengeboran. 4. Pembuatan pengganjal. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Pengganjal. - Melakukanpengecoranalumunium denganbentukdanukurancetakan sepertipadagambar,setelahitu dilakukanprosespengefreisandan pengeboran. 5. Pembuatan dudukan poros batu gerinda. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Dudukan poros spindle. - Potongbajadenganukuranpanjang 105 mm, lebar 80 mm,tinggi 84 mm, kemudiandifreisdenganukuran sepertipadagambar,kemudian dilakukanpengeborandankemudian dilakukanpengetapandenganukuran padagambar.Kemudiandilakukan pembubutandalamdenganukuran seperti pada gambar. 6.Pembuatan dudukan motor. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Plat dudukan motor. - Potongplatbajatebal10mm sebanyak2buah,panjang130mm, lebar32mm,kemudianmasing-masingdifreisdenganukuran panjang126mm,lebar29mm. kemudiandilakukanpengeborandan kemudiandilakukanpengetapan dengan ukuran pada gambar. 1.2 Murpengencangdudukan motor dengan rangka. - Potongplatbajatebal10mm sebanyak2buah,panjang33mm, lebar28mm,kemudianmasing-masingdifreisdenganukuran panjang30mm,lebar25mm. kemudiandilakukanpengeborandan kemudiandilakukanpengetapan dengan ukuran pada gambar. 1.3 Mur baut pengencang sabuk. - Potongplatbajatebal13mm sebanyak1buah,panjang43mm, lebar33mm,kemudiandifreis denganukuranpanjang40mm,lebar 30mm.kemudiandilakukan pengeborandankemudiandilakukan pengetapandenganukuranpada gambar. 1.6Rangkaian dudukan motor - Setelahkomponendiatasdibuat, kemudiandirangkaisepertipada gambar dengan las listrik. 7. Pembuatan ring batu gerinda. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Ring batu gerinda. - PotongbajaporosST37dengan diameter60mm,panjang15mm sebanyak2buah,kemudian dilakukanprosespembubutandan pengeborandenganmenggunakan mesinbubutsesuaidenganukuran pada gambar.8. Pembuatan penutup bearing. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Penutup bearing. - Potong plat baja tebal12 mm dengan panjang94mmdanlebar84 mmsebanyak2buah,kemudiandi freisdenganukuranpanjang90mm, lebar80,kemudiandibuatalurdan lubangdenganukuranpadagambar denganmesinfreisdenganukuran padagambar,kemudiandilakukan pembubutan dalam diameter 35mm. 9. Pembuatan baut pengencang sabuk. Proses pembuatan PengerjaanSub item Gambar 1.1Baut pengencang sabuk. - PotongbajaporosST37dengan diameter20mm,panjang150mm, kemudiandilakukanproses pembubutandanpembuatanulir denganmesinbubutsesuaidengan ukuranpadagambar,kemudian dilakukan pengeboran. Berikutiniadalahgambarseluruhkomponen-komponendarialatgerinda silindris yang sudah jadi: Gambar 3.21. Komponen alat gerinda silindris. Berikut ini gambar susunan komponen alat gerinda silinder luar. Gambar 3.22. Susunan komponen alat gerinda silinder luar. Keterangan: 1.Motor. 2.Penutup puly. 3.Puly motor. 4.Sabuk. 5.Puly poros spindle. 6.Bearing. 7.Pasak poros spindle. 8.Baut pengencang dudukan motor dengan rangka. 9.Dudukan motor. 10. Poros spindle. 11. Ring batu gerinda. 12. Batu gerinda. 13. Baut pengencang batu gerinda. 14. Penutup batu gerinda. 15. Penutup bearing. 16. Dudukan poros batu gerinda. 17. Baut pengencang sabuk. 18. Snap ring baut pengencang sabuk. 19. Baut pengatur centre. 20. Snap ring baut pengatur centre. 21. Rangka. 22. Pengganjal. 23. Baut pengencang alat gerinda dengan cross-slide mesin bubut. 24. Baut pengencang penutup bearing dengan dudukan poros batu gerinda. 25. Baut pengencang dudukan poros dengan rangka. 26. Baut pengencang motor dengan dudukan motor. Berikut ini gambar alat gerinda silindris yang sudah dirangkai;

Gambar 3.23. Alat gerinda silindris. 3.7Pemasangan Alat Dan Pengoperasian Gerinda Silindris Pada Mesin Bubut Pemasangan alat gerinda silindris sangat mudah. Setelah seluruh komponen dirakit,makaalatbisadipasangkandimesinbubut.Alatgerindasilindrisdi tempatkanpadacross-slidemesinbubut.Berikutinilangkah-langkah pemasangannya; 1.Melepas top slide dan tool post. 2.Mengganti baut pengencang antara cross-slide dengan top slide, dengan baut pengencang cross-slide dengan alat gerinda silindris. 3.Memasang alat gerinda silindris pada cross-slide. 4.Mengaturcentrebatugerindaterhadapbendakerjaatautailstock,dengan caramemutarbautpengaturcentrekekiriataukekananhinggaketinggian titikcentreporossamadengantitikcentrebendakerjaatautailstock. Setelah itu mengencangkan dua baut pengencangnya. 5.Mengaturkekencangansabuk,dengancaramemutarbautpengatur kekencangansabukkearahkiriataukanan,denganjarakregangsabuk 15mm, kemudian mengencangkan baut yang ada di sisi kanan dan kiri. 6.Mengaturkesejajaranbatugerindaterhadapbendakerja,setelahitu mengencangkanbautpengencangantaracross-slidedenganalatgerinda silindris. 7.Menghubungkan kabel dari motor alat gerinda silindris dengan motor mesin bubut.Agarputaranbatugerindasearahjarumjam,makapemasangannya kutub ( U ) motor mesin bubut dihubungkan dengan kutup (U ) motor alat gerinda,kemudiankutub(V)motormesinbubutdihubungkandengan kutup(W)motoralatgerinda,kemudiankutub(W)motormesinbubut dihubungkan dengan kutup ( V ) motor alat gerinda.8.Setelahkabelterhubung,meng-ON-kansaklaralatgerindasilindris, kemudianbarumenghidupkanmesinbubut.Jadiketikamesinbubut dihidupkan maka alat gerinda silindris juga ikut hidup, apabila mesin bubut dimatikanmakaalatgerindasilindrisjugaikutmati.Apabilasaklaralat gerindapadaposisiOFF,makasaatmesinbubutdihidupkan,alatgerinda silindris tidak hidup. Berikutinigambaralatgerindasilindrisyangsudahdipasangpadamesin bubut;

Gambar 3.24. Alat gerinda silindris yang dipasang pada mesin bubut.


Recommended