Pengaruh Kecepatan Putar Terhadap Kekasaran Permukaan Kayu Medang pada Proses Pembubutan

(1)

Pengaruh Kecepatan Putar Terhadap Kekasaran

Permukaan Kayu Medang pada Proses Pembubutan

**Vivien Diawani*, Ihsan Saputra, Nidia Yuniarsih**

*Batam Polytechnics

Mechanical Engineering Study Program

Jl. Ahmad Yani, Batam Centre, Batam 29461, Indonesia

E-mail: [email protected]

Abstrak

Aplikasi mesin bubut yang beraneka ragam di masyarakat tentu menjadi solusi penting dalam membantu proses produksi yang berkaitan dengan permesinan, tidak menutup kemungkinan bahwa benda kerja yang dilakukan proses pembubutan berbahan dasar kayu. Setiap benda kerja hasil proses permesinan akan memiliki bentuk dan tingkat kekasaran permukaan tertentu, dan penggunaannya disesuaikan berdasarkan fungsinya. Kekasaran permukaan yang berbeda – beda dari proses pembubutan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kecepatan makan, kedalaman potong, kecepatan putaran (Rpm) dan jenis material pahat. Penelitian difokuskan pada variasi kecepatan putar (Rpm) untuk mengetahui pengaruh yang terjadi pada nilai kekasaran permukaan kayu yang diproses. Alat yang digunakan dalam pengukuran kekasaran permukaan adalah Surface Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310. Proses pengukuran dilakukan sebanyak 3 kali pada setiap spesimen berupa kayu medang dengan ukuran Ø22 mm x 30 mm, hal ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekasaran permukaan secara objektif. Berdasarkan hasil penelitian, semakin besar nilai kecepatan putar (Rpm) maka akan semakin besar nilai Ra (µm) yang diperoleh. Namun, nilai kekasaran yang dihasilkan oleh masing – masing kecepatan putar (Rpm) dalam percobaan tidak terlalu variatif karena masih berada dalam cakupan nilai kekasaran N8.

Kata kunci : bubut, kayu, kekasaran permukaan.

Abstract

The lathe machine application diverses in society will certainly be an important solution in helping the process of production-related machinery, it is possible that the workpieces do lathing wood-based process. Each workpiece machining process results will have a shape and a certain degree of surface roughness, and its use is adapted to its function. Different surface roughness depending on the lathing process can be influenced by several factors like cutting speed, depth of cut, spindle speed (Rpm) and the type of cutting tool material. The research focuses on variations spindle speed (Rpm) to determine the effect that occurs in surface roughness value of wood processed. The tools used in the measurement of surface roughness is Mitutoyo Surface Roughness Tester type SJ-310. Measurement process is done 3 times on each specimen on kayu medang in size Ø22 mm x 30 mm, it aims to determine the value of the surface roughness objectively. Based on the result of the research, the greater value of spindle speed(Rpm), the greater value of Ra(µm) obtained. However, the roughness value from different spindle speed (Rpm) is not too varied because still include at N8.

Keywords : wood, lathe, surface roughness.

1 Pendahuluan

Dalam dunia industri, baik industri kecil maupun industri besar, proses permesinan mempunyai peranan yang sangat penting terutama pemanfaatan mesin yang serbaguna demi menunjang kebutuhan teknik yang semakin meningkat. Salah satu mesin yang familiar digunakan dunia industri adalah mesin bubut atau

sering dikenal lathe machine. Mesin bubut adalah mesin yang terbuat dari logam, gunanya untuk membentuk benda kerja dengan cara menyayat, dan gerakan utama mesin ini adalah adanya perputaran

spindle [1]. Aplikasi mesin bubut yang beraneka ragam

di masyarakat tentu menjadi solusi penting dalam membantu proses produksi yang berkaitan dengan permesinan. Dalam hal ini, tidak menutup kemungkinan bahwa benda kerja yang dilakukan

(2)

proses pembubutan berbahan dasar kayu. Sebagai contoh yaitu pembuatan pilar tangga, kaki kursi, kaki meja, handle palu mallet, dan lain-lain.

Bentuk dan kekasaran permukaan dari sebuah produk yang dihasilkan oleh mesin perkakas seperti mesin bubut memegang peranan penting. Setiap benda kerja hasil proses permesinan akan memiliki bentuk dan tingkat kekasaran permukaan tertentu, seperti mengkilat, permukan halus dan kasar, maupun berserabut. Tingkat kekasaran permukaan sebuah benda kerja disesuaikan dengan fungsinya [2]. Dalam istilah lain, profil sering disebut juga sebagai bentuk. Profil atau bentuk yang dikaitkan dengan istilah permukaan mempunyai arti tersendiri yaitu garis hasil pemotongan secara normal ataupun serong dari suatu penampang permukaan [3].

Profil permukaan dibedakan menjadi dua yaitu permukaan yang kasar (roughness) dan permukaan yang bergelombang (waviness). Gabungan keduanya menimbulkan adanya kesalahan bentuk. Kesalahan bentuk inilah yang tergambar dalam grafik yang tertera dalam monitor Surface Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310.

Untuk mendapatkan nilai kekasaran permukaan yang berbeda – beda dari proses pembubutan dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu kecepatan makan, kedalaman potong, kecepatan putaran (Rpm) dan jenis material pahat. Selain itu faktor mesin bubut dan operatornya juga berperan dalam produk yang dihasilkan [2].

Dalam tugas akhir ini, difokuskan pada variasi kecepatan putar (Rpm) untuk mengetahui pengaruh yang terjadi pada nilai kekasaran permukaan kayu yang diproses. Setelah diperoleh data kekasarsan permukaan yang dihasilkan oleh masing – masing kecepatan putar (Rpm), selanjutnya nilai kekasaran tersebut akan diklasifikasikan sesuai fungsinya. Adapun pengklasifikasian yang digunakan untuk menentukan nilai kekasaran permukaan menggunakan tabel di bawah ini.

TABLEI

TOLERANSIHARGAKEKASARANRATA–RATARA [3]

Dengan demikian, untuk melakukan proses pembubutan dengan produk yang berbeda, operator dapat mengetahui nilai kecepatan putar (Rpm) yang sesuai dengan tingkat kekasaran yang dihasilkan terhadap produk tersebut.

2 Metodologi

Metode yang digunakan dalam penelitian merupakan metode eksperimen. Metode eksperimen mencakup beberapa proses, diantaranya pengamatan, hipotesis awal, verifikasi dan adanya evaluasi. Tentunya, di dalam metodologi yang digunakan dibutuhkan batasan masalah agar ruang lingkup penelitian tidak terlalu luas kepada aspek – aspek yang tidak relevan, sehingga penelitian dapat lebih fokus untuk dilakukan. Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

a. Material benda kerja yang digunakan adalah jenis kayu medang.

b. Feeding dan kedalaman potong (a) yang digunakan saat proses finishing adalah konstan.

c. Jenis pahat yang digunakan adalah pahat HSS dengan jenis rata kiri.

Di bawah ini adalah flowchart metodologi dalam tugas akhir ini, sebagai berikut :

(3)

Adapun penjelasan mengenai flowchart di atas adalah sebagai berikut :

a. Melakukan studi literatur yang mendukung penelitian. Dalam hal ini berupa pengamatan permasalahan tentang kekasaran permukaan benda kerja (kayu).

b. Penentuan jenis kayu yang akan diproses, dalam hal ini menggunakan jenis kayu medang. Serta jenis pahat yang akan digunakan dalam proses pembubutan adalah pahat HSS rata kiri.

c. Langkah percobaan, dalam hal ini terjadi beberapa tahapan yaitu :

• Mempersiapkan semua alat yang dibutuhkan pada saat proses pembubutan.

• Mempersiapkan benda kerja dengan material kayu medang Ø22 mm x 30 mm sebanyak 3 pcs, masing masing kecepatan putar (Rpm) menggunakan 1 pcs benda kerja.

• Persiapan pembubutan dengan mencekam benda kerja ke chuck rahang 3, dan pemasangan pahat ke tool post.

• Pembubutan roughing masing - masing benda kerja sesuai dengan diameter yang ditentukan. (dari Ø22 mm menjadi Ø20,5 mm) [4].

• Pembubutan finishing masing – masing benda kerja dengan kecepatan putar (Rpm) yang berbeda sesuai dengan diameter yang ditentukan (dari Ø20,5 mm menjadi Ø20 mm) [4]. Adapun kecepatan putar yang digunakan adalah 720 Rpm, 1400 Rpm, 2000 Rpm.

Mesin bubut yang digunakan dalam proses pembubutan adalah mesin bubut produk Dalion Mach dengan type CDL6241. Adapun spesifikasi mesin bubut yang digunakan dalam langkah percobaan adalah sebagai berikut :

TABLEII

SPESIFIKASIMESINBUBUTCDL6241

Type : CDL6241

Merk : Dalion Mach

Power Phase : 3

Voltase : 380 Volt

Power Frequency : 50 Hz Full Load Current : 16 A Spindle Speed : 32 – 2000 Rpm

d. Uji kekasaran, dalam hal ini terjadi beberapa tahapan yaitu :

• Mempersiapkan 3 benda kerja yang telah dilakukan proses pembubutan finishing

menggunakan kecepatan putar (Rpm) yang berbeda – beda.

• Menyiapkan alat uji kekasaran permukaan.

Adapun alat yang digunakan adalah Surface Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310.

• Melakukan kalibrasi terhadap alat uji kekasaran, agar diperoleh ketelitian alat ukur sesuai standartnya.

• Melakukan pengukuran kekasaran permukaan menggunakan Surface Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310 terhadap ketiga benda kerja secara bergantian. Masing – masing benda kerja akan dilakukan pengujian sebanyak 3 kali dengan area pengujian yang berbeda-beda.

• Mencetak hasil pengukuran semua pengujian terhadap benda kerja dalam bentuk struk. e. Berdasarkan data yang keluar dari Surface

Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310, akan didapatkan nilai Ra. Data tersebut akan diolah menjadi data yang lebih dapat dicerna dalam bentuk tabel.

f. Melakukan analisa dan pembahasan dari data yang diperoleh dalam bentuk tabel maupun grafik. g. Membuat kesimpulan berdasarkan hasil analisa.

Dalam hal ini, masing – masing kecepatan putar (Rpm) akan menghasilkan hasil yang berbeda, baik dalam angka kekasaran maupun tampak visual. Masing – masing Rpm akan diklasifikasikan sesuai fungsinya. Dengan demikian, untuk melakukan proses pembubutan dengan produk yang berbeda, operator dapat mengetahui nilai Rpm yang sesuai dengan tingkat kekasaran yang dihasilkan terhadap produk tersebut.

3 Analisa Data dan Pembahasan

Berdasarkan langkah percobaan yang telah dilakukan, diperoleh data proses pembubutan dan data proses uji kekasaran. Data tersebut akan dianalisa dan dilakukan pembahasan sebagai berikut :

a. Data proses pembubutan

Selama proses pembubutan berlangsung, setiap nilai kecepatan putar (Rpm) dan feeding dilakukan pendataan. Nilai – nilai tersebut dikemas dalam bentuk tabel, sebagai berikut :

TABLEIII

DATAPROSESPEMBUBUTAN

No Sampel Kecepatan Putar (Rpm) Feeding (mm / rev)

1 A 720 0,06

2 B 1400 0,06

3 C 2000 0,06

b. Data proses uji kekasaran

Berdasarkan hasil output Surface Roughness Tester Mitutoyo type SJ-310, diperoleh hasil sebagai berikut :

(4)

• Grafik hasil kekasaran permukaan menggunakan 720 Rpm percobaan pertama

Gambar 2 : Grafik Hasil Kekasaran Permukaan Menggunakan 720 Rpm Percobaan ke-1 Berdasarkan grafik tersebut, maka didapatkan hasil sebagai berikut :

Gambar 3 : Report Grafik Hasil Kekasaran Permukaan Menggunakan 720 Rpm Percobaan ke-1 • Grafik hasil kekasaran permukaan menggunakan

720 Rpm percobaan kedua

720 Rpm percobaan ketiga

Gambar 7 : Report Grafik Hasil Kekasaran Permukaan Menggunakan 720 Rpm Percobaan ke-3

(5)

(6)

(7)

Agar dapat lebih mudah dipahami, maka akan disajikan dalam bentuk tabel sebagai berikut :

TABLEIV

DATAPROSESUJIKEKASARAN

Ket :

Ra : Kekasaran rata – rata aritmetik (µm). N : Nilai kekasaran [3].

Nr : Total nilai N yang diakumulasikan dan dibagi sesuai jumlah tes untuk masing masing sampel atau benda kerja. c. Analisa

Pada Table IV menunjukkan nilai kekasaran permukaan aritmetik (Ra) dari masing – masing percobaan untuk ketiga nilai kecepatan putar (Rpm). Berdasarkan nilai Ra tersebut, maka didapatkanlah data sebaran untuk masing masing nilai kecepatan putar (Rpm) sebagai berikut :

Gambar 20 : Hasil Pengukuran Kekasaran Permukaan dengan Kecepatan Putar 720 Rpm

Gambar 20, merupakan data sebaran nilai Ra untuk masing - masing percobaan menggunakan kecepatan putar dengan nilai 720 Rpm. Nilai Ra tersebut diakumulasikan menjadi 3,598 µm sebagai nilai Ra rata – rata untuk kecepatan putar dengan nilai 720 Rpm.

Gambar 21, merupakan data sebaran nilai Ra untuk masing – masing percobaan menggunakan kecepatan putar dengan nilai 1400 rpm. Nilai Ra tersebut diakumulasikan menjadi 3,649 µm sebagai nilai Ra rata – rata untuk kecepatan putar dengan nilai 1400 Rpm.

Gambar 22, merupakan data sebaran nilai Ra untuk masing - masing percobaan menggunakan kecepatan putar dengan nilai 2000 Rpm. Nilai Ra tersebut diakumulasikan menjadi 4,512 µm sebagai nilai Ra rata – rata untuk kecepatan putar dengan nilai 2000 Rpm.

Sehingga, didapatlah data Ra rata – rata sebagai berikut :

TABELV

DATARARATA-RATADENGANVARIASIKECEPATAN PUTAR

Kecepatan Putar (Rpm) Ra rata – rata (µm)

720 3,598

1400 3,649

(8)

Berdasarkan data tersebut, maka didapatlah grafik sebagai berikut :

Gambar 23 : Grafik Kekasaran Permukaan Rata – Rata dengan Variasi Kecepatan Putar

Berdasarkan hasil pengolahan data baik dalam bentuk tabel maupun grafik, dapat dianalisa bahwa nilai Ra berbanding tegak lurus terhadap nilai kecepatan putar (Rpm). Semakin besar nilai kecepatan putar (Rpm) yang dilakukan pada proses pembubutan, maka semakin besar pula nilai Ra yang dihasilkan. Namun, berdasarkan tabel klasifikasi nilai kekasaran [3], hasil pengujian memiliki nilai kekasaran yang tidak terlalu variatif karena masih berada dalam cakupan N8.

4 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa, dapat diperoleh kesimpulan untuk kayu medang adalah sebagai berikut:

1. Kecepatan Putar (Rpm) mempengaruhi nilai kekasaran permukaan, semakin besar nilai kecepatan putar (Rpm) maka akan semakin besar nilai Ra (µm) yang diperoleh. Namun, nilai kekasaran yang dihasilkan oleh masing – masing kecepatan putar (Rpm) dalam percobaan tidak terlalu variatif karena masih berada dalam cakupan nilai kekasaran N8, sehingga pengklasifikasian kecepatan putar (Rpm) untuk kayu medang sesuai fungsinya tidak dapat dilakukan.

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui nilai kekasaran yang terjadi pada permukaan kayu medang menggunakan proses pembubutan dengan melakukan variasi feeding, kedalaman pemakanan, maupun jenis material pahat.