BAB II LANDASAN TEORI

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Proses Pemesinan

Untuk membuat suatu alat atau produk dengan bahan dasar logam haruslah di lakukan dengan memotong bahan dasarnya. Proses pemotongan ini dapat dilakukan dengan berbagai macam cara dan berbagai jenis mesin yang di gunakan, seperti ; bubut, frais, sekraf,gurdi, gerinda dsb.

Pemilihan proses tersebut berdasarkan pada tingkat kesulitan dan kepresisian dari benda kerja yang dikerjakan. Proses permesinan sendiri merupakan proses pemotongan bahan dasar dengan menggunakan pahat potong yang di pasang pada mesin perkakas. Proses permesinan ini dilakukan dengan maksud untuk mendaptkan bentuk yang diinginkan.

2.2. Computer Aided Design (CAD)

CAD merupakan alat yang sangat diperlukan didalam dunia industri modern untuk mempermudah pembuatan gambar, kesulitan menggambar secara manual dapat teratasi oleh CAD. Kesalahan setelah gambar dicetak dapat diperbaiki karena data gambar telah disimpan dalam memori komputer. Kualitas gambar yang dihasilkan oleh CAD lebih baik jika dibandingkan dengan gambar manual, kelebihan lainya adalah waktu rancang produk yang di perlukan pun lebih sedikit.

2.3. Computer Aided Manufacturing (CAM)

Dalam bukunya yang berjudul “a textbook of production Engineering” P.C. Sharma menyatakan tentang CAM bahwa “CAM refers to the use of computer in the control of productions machines and ancilliary operations, for process optimization and control, process planning, process management, materials management, material movement, production monitoring, etc”. [5]

Dari penjelasan tersebut dapat disimpulkan bahwa dengan CAM, komputer membantu perancang dengan tugas-tugas produksi secara otomatisasi dalam pembuatan suatu produk. Diantaranya dalam menetukan pahat, dan material yang ingin dipakai. Selain itu dengan CAM dapat merencanakan parameter pemesinan seperti kecepatan asutan (feeding), kecepatan putaran (spindle), menentukan contour toolpaths, poket toolpaths,dan surface toolpaths. Hasil akhir dari proses CAD dan penentuan CAM adalah pembacaan toolpath, yang akan ditampilkan dalam bentuk simulasi.

2.4. Computer Numerical Control (CNC)

Mesin CNC merupakan mesin perkakas yang dikontrol secara komputerisasi, dimana CNC itu sendiri merupakan singkatan dari Computer Numerical Control yang menjelaskan pengertian itu. Secara garis besar Mesin CNC dibagi menjadi 2 jenis yaitu Mesin CNC 2 Axis (CNC Lathe) dan Mesin CNC 3 Axis (CNC Milling).

Pada prinsipnya panel kendali CNC 3 Axis hampir sama dengan CNC 2 Axis, hanya saja sumbu pada tombol manual terdiri dari x, y, dan z sedangkan pada CNC 2 Axis hanya terdiri dari 2 sumbu yaitu x dan z. Untuk Sistem persumbuan standar berdasarkan sistem koordinat Carthesian (jarum jam), kaedah tangan kanan.

Dalam mengendalikan mesin CNC dibutuhkan pemrograman, Dalmasius Ganjar Subagio pada bukunya menyatakan bahwa “Pemrograman CNC adalah gabungan dari beberapa kode G dan M yang digabungkan untuk

membuat serangkaian proses kerja mesin sehingga untuk

mengoperasikan mesin CNC dibutuhkan keahlian khusus dalam membuat program” [6]. Dalam pemrograman mesin CNC ada dua nilai koordinat yang biasa digunakan dalam membuat program, yaitu absolute dengan menggunakan kode G90 atau G92, dan incremental dengan menggunakan kode G91.“Koordinat absolute (G90) adalah koordinat yang titik nolnya tetap. Sedangkan koordinat incremental (G91) adalah koordinat yang titik nolnya berpindah tempat”. [6]

2.4.2 Gerak Penyayatan.

Mesin Computer Numerical Control (CNC) 3 Axis adalah mesin dengan 3 sumbu (aksis), yang sumbu-sumbunya mempunyai pergerakan yang berbeda, yaitu pada sumbu X yang bergerak memanjang, sumbu Y yang bergerak melintang, dan sumbu Z yang bergerak tegak.

2.4.3 Gerakan Melingkar

Pada mesin perkakas konvensional gerakan melingkar hanya dapat dibuat dengan menggunakan alat bantu, namun pada mesin Computer Numerical Control (CNC) membuat radius atau besar sudut manapun dapat dicapai tanpa perlengkaan khusus atau alat bantu. Dalam mesin CNC hanya dengan menggunakan kode perintah G02 atau G03. “Lintasan G02 adalah lintasan pahat yang bergerak searah jarum jam dan G03 lintasan pahat yang bergerak kebalikan arah jarum jam”. [5]

Gambar 2.2 Interpolasi Melingkar G02 dan G03. [6]

2.5. Teknik Pemesinan

Pada proses kerja pemesinan terdapat rumus-rumus untuk mendapatkan harga atau nilai dalam kecepatan potong, kecepatan sumbu utama dan kecepatan asutan, sebagai berikut :

2.5.1 Kecepatan Potong

Rumus untuk kecepatan potong adalah

Vc= n x π x Dc / 1000. ... (4.1)

Keterangan :

Dc = Diameter pahat (mm)

n = Putaran spindle (rpm)



= 3.14

Kecepatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja. Makin tinggi tahanan dari benda kerja, makin rendah kecepatan potongnya.

Tabel 2.1 Diagram Pemilihan Kecepatan Potong. [2]

Pada diagram, termuat data-data sebagai berikut : a. Vs = 44 m/menit, untuk alumunium.

b. Vs = 35 m/menit, untuk baja lunak, plastik lunak.

c. Vs = 25 m/menit, untuk baja perkakas, plastik keras

2.5.2 Kecepatan Putaran

Rumus untuk mengetahui jumlah putaran spindle, dengan terlebih dahulu mengetahui kecepatan potong dan diameter pahat, rumus tersebut adalah:

n= (1000 x Vc)/(π x Dc) ... (4.2)

Keterangan :

n = Putaran spindle (rpm) Vc = Kecepatan potong (m/min)

Dc = Diameter pahat (mm)

π = 3.14

2.5.3 Kecepatan Asutan dan Kedalaman Pemotongan

Untuk mendapatkan kecepatan asutan dalam (mm/minutes), harus di ketahui terlebih dahulu diaameter pisau yang akan di gunakan dan juga kedalaman penyayatan. Seperti terlihat pada diagram berikut.

Tabel 2.2 Diagram Pemilihan Asutan.[2]

Pada diagram, termuat data-data sebagai berikut : a. T = Kedalaman pemotongan 4.2 mm

b. F = Asutan 200 mm/min. c. d = Diameter pisau frais 10 mm

Sedangkan untuk mendapatkan kedalaman penyayatan dalam (mm), terlebih dahulu yang harus diketahui adalah besar diameter pisau yang dipakai dan juga kecepatan asutan. Seperti terlihat pada diagram berikut.

Tabel 2.3 Diagram Pemilihan Kedalaman Penyayatan.[2]

Pada diagram, termuat data-data sebagai berikut : F = Asutan 80 mm/min.

d = Diameter pisau frais 10 mm T = Kedalaman pemotongan 8 mm

Adapun rumus untuk mencari kecepatan asutan/ feed speed adalah: Vf= n x Zn x fz... (4.3)

Keterangan:

Vf = Kecepatan asutan (mm/min)

Zn = Jumlah Mata Potong Pahat

fz = Kekuatan potong di setiap mata potong ( Feed per tooth)

2.5.4 waktu pemotongan

Rumus untuk menghitung waktu pemotongan yang di gunakan untuk pemotongan benda kerja pada mesin CNC Milling 3 Axis sebagai berikut:

tc= l X W / ae x Vf (min) ... (4.4)

Keterangan:

tc = Waktu Pemotongan (min)

l = panjang permukaan permesinan (mm) w = lebar permukaan permesinan (mm) ae = pergeseran mata pahat (mm)

Vf= kecepatan penyayatan (mm/min)

2.6. Teknik penyayatan

Pada proses milling, teknik pemotongan akan menentukan pola alur pahat yang digunakan untuk penyayatan permukaan benda kerja. Teknik penyayatan yang sering digunakan dalam proses pemesinan untuk benda berkontur diantaranya : Raster two way ,Raster one way, dan 3D Offset finishing.

Teknik penyayatan Raster two way adalah cara penyayatan pada seri parallel yang membentuk alur penyayatan secara garis lurus yang dilakukan secara berkelanjutan.

Gambar 2.3 Alur Teknik Penyayatan Raster two way

Teknik penyayatan Raster one way adalah cara penyayatan yang dilakukan secara satu arah dengan menggunakan retract menaikan pahat.

Gambar 2.4 Alur Teknik Penyayatan Raster one way

Teknik penyayatan 3D offset finishing adalah cara penyayatan yang membentuk alur penyayatan mengikuti profil dari tepi terluar ke tepi terdalam atau dari tepi terdalam ke tepi terluar.

Gambar 2.5 Alur Teknik Penyayatan 3D offset finishing 2.7. Kekasaran Permukaan

Hasil produk yang dikerjakan dengan proses milling meninggalkan alur lintasan pahat karena penyayatan yang dilakukan oleh pahat. Salah satu faktor hasil milling dapat dikatakan baik atau buruk berdasarkan pada tingkat kehalusan permukaan yang dihasilkan.

Melihat dari faktor tersebut maka hasil proses pemesinan dapat dikatakan baik apabila permukaan benda kerja yang dihasilkan mempunyai tingkat kekasaran yang rendah.

Kekasaran permukaan disebabkan oleh dalamnya alur penyayatan pahat yang terjadi karena proses penyayatan dan kecepatan penyayatan.

2.7.1 Kekasaran Permukaan

Kekasaran permukaan dapat dinyatakan dengan berbagai cara.

Umumnya cara yang digunakan adalah dengan menyatakan

penyimpangan rata-rata aritmatik dari garis rata-rata profil (Ra). Namun ada juga yang menyatakan dalam sepuluh titik ketinggian dari ketidak

rataan (Rz) atau Ketinggian maksimum dari ketidak rataan (Rmax/Ry/Rt).

Tabel 2.4 Toleransi harga kekasaran rata-rata(Ra). [1]

Tabel 2.5 Tingkat kekasaran rata-rata permukaan menurut proses pengerjaanya. [1]

2.7.1.1 Penyimpangan Rata –rata Aritmatik Dari Garis Rata – rata Profil (Ra)

Penyimpangan rata-rata aritmatik (Ra) ialah harga rata-rata dari ordinat-ordinat profil efektif garis rata-ratanya. Profil efektif berarti garis bentuk (contour) dari potongan permukaan efektif oleh sebuah bidang yang telah ditentukan secara konvensional, terhadap permukaan geometris ideal. [3]

Gambar 2.6 Penyimpangan Aritmatik Ra Dari Rata-rata Garis Profil. [3]

Ordinat-ordinat yang ada ( y1,y2 ,y3...,yn) dijumlahkan tanpa memperhitungkan tandanya.

2.7.1.2 Ketidak Rataan Ketinggian Sepuluh Titik (RZ)

Ketidak rataan ketinggian sepuluh titik (Rz) adalah jarak rata-rata antara lima puncak tertinggi dan lima lembah terdalam antara panjang contoh, yang diukur dari garis sejajar dengan garis rata-rata, dan tidak memotong profil tersebut.[2]

Gambar 2.7 Ketinggian Sepuluh Titik (Rz) Dari Ketidak Rataan. [3].

2.7.1.3 Ketidak Rataan Ketinggian Maksimum ( Rmax)

Ketidak rataan ketinggian maksimum adalah jarak antara dua garis sejajar dari garis rata-rata, dan menyinggung profil pada titik tertinggi dan terendah antara panjang contoh.[3]

Gambar 2.8 Tinggi Maksimum Rmax Dari Ketidak Rataan.[3]

.

Harga kekasaran hanya membatasi harga kekasaran tertinggi, namun jika diperlukan untuk membatasi harga kekasaran maksimum dan minimum, maka harus diberikan dua harga batasan.

2.7.2 Penunjukan Kekasaran Permukaan

Untuk mendapatkan produk yang berkualitas perlu disampaikan standard yang harus dipenuhi . Standard tersebut perlu dinyatakan dalam gambar kerja . Penunjukan kekasaran pada gambar kerja menggunakan lambang dan simbol. Namun umumnya penyampaian kekasaran disampaikan dalam konfigurasi permukaan.

Penyampaian konfigurasi permukaan bisa disampaikan dengan beberapa cara. Salah satunya dengan menggunakan simbol. Pada simbol ini dapat menjelaskan perlakuan yang diberikan kepada permukaan benda kerja. Pengertian dari masing-masing lambang dapat dilihat pada tabel 2.6.

Tabel 2.6 Lambang Konfigurasi Permukaan.[3]

Penyampaian nilai kekasaran pada gambar dituliskan diatas lambang konfigurasi permukaan. Nilai kekasaran tanpa mencantumkan cara pernyataan dianggap sebagai nilai kekasaran rata-rata aritmatik (Ra) seperti terlihat pada tabel 2.7.

Tabel 2.7 Penunjukan Kekasaran Pada Lambang Konfigurasi Permukaan.[3]

2.8. Pemilihan Material

2.8.1 Baja Paduan Untuk konstruksi mMekanik

Bahan teknik dikelompokkan menjadi dua macam yaitu logam dan non logam. Logam dibagi menjadi logam ferrous dan logam non ferrous. Logam ferrous dengan unsur utamanya berupa besi (Fe).

Salah satu jenis logam ferrous yang sering di gunakan dalam dunia industri adalah Baja paduan. “Sebagai unsur paduan pada baja paduan untuk konstruksi mekanik adalah Ni-Cr,Ni-Cr-Mo,Cr,Cr-Mo,Mn, dan Mn-Cr. Baja paduan memiliki kelebihan sebagai berikut:

a. Mempunyai mampu keras yang baik meskipun berukuran besar dapat di keraskan sampai kedalamjadi dengan penemperan dapat diperoleh struktur yang lebih uniform. Disamping itu kekuatan yang lebih tinggi dan keuletan yang lebih baik dapat di peroleh.

b. Karena mempinyai mampu keras yang lebih baik tidak perlu pendinginan yang cepat pada pengerasanya, hal ini menyebabkan tegangan sisa.

2.8.2 Aluminium

Dalam buku Pengetahuan Bahan Teknik telah dijelaskan bahwa: “Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik dan sifat – sifat yang baik lainnya sebagai sifat logam “.[7]

Paduan Al di klasifikasikan berbagai standar oleh berbagai Negara didunia. Salah satu paduan aluminium adalah aluminium 5052. Didalam buku Pengetahuan Bahan Teknik dijelaskan bahwa “aluminium 5052 adalah paduan yang terdiri dari Al-2.5%Mg-0.25%Cr”.[7]