KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS KETIKA
MEMPRODUKSI SHAFT THRESSER
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PEMESINAN KERAS
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
HERDIANTO 120401067
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS
KETIKA MEMPRODUKSI SHAFT THRESSER
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PEMESINAN KERAS
HERDIANTO 120401067
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-889, pada tanggal 25 Januari 2017
Telah Disetujui Oleh:
Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng.
KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS
KETIKA MEMPRODUKSI SHAFT THRESSER
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PEMESINAN KERAS
HERDIANTO 120401067
Telah Disetujui dari Hasil Seminar Skripsi Periode ke-889, pada tanggal 25 Januari 2017
Pembanding I, Pembanding II,
Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. Ir. Syahrul Abda, M.Sc.
KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS KETIKA
MEMPRODUKSI SHAFT THRESSER
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PEMESINAN KERAS
HERDIANTO 120401067
Telah Disetujui Oleh:
Pembimbing/ Penguji
Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, MEng.
NIP. 196808071995011001
Pembanding I, Pembanding II,
Ir. Alfian Hamsi, M.Sc. Ir. Syahrul Abda, M.Sc.
NIP. 195609101987011001 NIP. 195708051988111001
Diketahui Oleh :
Ketua Departemen Teknik Mesin
Ketua
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri
KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS KETIKA
MEMPRODUKSI SHAFT THRESSER
MENGGUNAKAN TEKNOLOGI
PEMESINAN KERAS
HERDIANTO
120401067
Diketahui/ Disahkan: Disetujui Oleh:
Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,
Fakultas Teknik USU
Ketua,
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, MEng.
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN AGENDA :2414/TS/2016
MATA PELAJARAN: PEMOTONGAN LOGAM
SPESIFIKASI : Melakukan survey pada Usaha Kecil Menengah (UKM) yang
bergerak dalam bidang pemotongan logam. Pada saat melakukan survey, kumpulkan berbagai informasi proses produksi pembuatan sebuah komponen oleh UKM tersebut seperti:
1. Tipe operasi pemesinan yang dilakukan;
2. Bahan benda kerja yang digunakan;
3. Bahan pahat dan geometri pahat yang digunakan;
4. Kondisi pemotongan yang digunakan;
5. Teknologi pemotongan yang digunakan;
6. Data – data produksi, seperti waktu produksi, ongkos produksi dan hal – hal lain yang mendukung.
Tujuan dari survey pada UKM dan sebagai outcomes dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk meningkatkan produktifitas UKM dalam memproduksi suatu komponen.
Berdasarkan hal tersebut, maka kepada Saudara ditugaskan melaksanakan studi dengan metode eksperimental untuk membahas perihal:
1. Lakukan kajian eksperimental berbasis Design of Experiment
(DOE) untuk mempelajari performa pahat karbida PVD berlapis yang digunakan pada pemesinan kering dan keras baja AISI 4340.
2. Performa pahat direpresentasikan dengan respon variabel
Produktifitas dan kemudian kembangkan dalam bentuk Mastercam
DIBERIKAN TANGGAL : Agustus 2016
SELESAI TANGGAL : Januari 2017
KETUA DEPARTEMEN Medan, Januari 2017
TEKNIK MESIN Dosen PEMBIMBING
KARTU BIMBINGAN
TUGAS SARJANA MAHASISWA
No: 2415 / TS / 2016
Program Studi : Teknik Produksi
Mata Pelajaran : Pemotongan Logam
Judul : Kinerja Pahat Karbida Berlapis PVD Ketika Memproduksi Shaft
Thresser menggunakan Teknologi Pemesinan Keras
Tanggal : Oktober 2016 Selesai : Januari 2017
Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng Nama Mhs: Herdianto
NIP. 196808071995011001 NIM : 120401067
No Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan Tanda Tangan
1 4 Oktober 2016 Survey lokasi penjualan pahat insert dan bahan
2 16 Oktober 2016 Survey lokasi penelitian
3 25 Oktober 2016 Percobaan mesin CNC di lokasi penelitian
4 26 Oktober 2016 Penentuan kondisi pemotongan, studi literatur
5 30 November 2016 Asistensi data penelitian
6 6 Desember 2016 Asistensi BAB I dan BAB II
7 9 Desember 2016 Asistensi BAB III
8 19 Desember 2016 Asistensi BAB IV, Design Expert
9 Asistensi keseluruhan dan perbaikan
10 ACC seminar
Catatan: Diketahui
1. Kartu ini harus diperlihatkan Ketua Departemen Teknik Mesin
kepada Dosen pembimbing
setiap asistensi
2. Kartu ini harus dijaga bersih
dan rapi Dr. Ing. Ir. IkhwansyahIsranuri
1
ABSTRAK
Pembubutan keras merupakan proses pemesinan yang dilakukan pada benda kerja
dengan nilai kekerasan lebih dari 45 HRC. Pembubutan keras ini biasanya
dilakukan di lingkungan yang kering yang artinya tidak membutuhkan cairan
pendingin. Dengan tidak digunakannya cairan pendingin, umur pahat akan
semakin pendek. Penelitian ini ditujukan kepada bisnis usaha kecil dan menengah
dalam membuat Shaft Thresser dengan menggunakan pahat karbida PVD berlapis, mesin CNC, dan simulasi mastercam dan dapat ditentukan sesuai kehendak
konsumen yang memesan. Ada konsumen yang ingin memesan Shaft Thresser
dengan waktu yang cepat, maka dapat digunakan Case 1 dimana kecepatan dari
putaran spindel juga di tingkatkan. Akan tetapi ongkos produksinya akan lebih
mahal dibandingkan dengan putaran yang standard. Hal itu dikarenakan waktu
produksinya dipercepat, otomatis ketahanan pahatnya menjadi pendek,sehingga
membutuhkan lebih banyak pahat dan menaikkan ongkos produksinya menjadi
lebih banyak. Disisi lain apabila konsumen ingin untuk membuat shaft thresser
dengan harga yang lebih murah, maka bisa menggunakan Case 2 dimana ongkos
produksinya lebih ekonomis akan tetapi waktu produksinya lebih lama sehingga
dapat dipilih antara Case 1 dan Case 2.
2
ABSTRACT
Hard turning is a type of machining process that be done for workpieces that have
hardness more than 45 HRC. This turning is usually done in dry environment,
means that no coolant is needed. Without using cutting fluid, the tool life will
become shorter. This research addressed to small and medium businesses for
make a Shaft Thresser using PVD coated carbide, CNC turning, and mastercam
simulation which can be determined according to the will of consumers who
ordered. There are consumers who want to order Shaft Thresser quickly, then it
can be used Case 1 where the speed and the spindle rotation also upgraded. But
the production cost will be more expensive compared to the standard rotation.
That because the accelerate of the production time, automatic the resistance will
short, so need a lot more insert and raise a lot of production cost. On the other
side, if the consumers want to make Shaft Thresser with low cost, so can use Case
2 which the production cost much cheaper but the production time will be longer.
So can be choose between Case 1 and Case 2.
3
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas
berkat dan karunia-Nya kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul
“KINERJA PAHAT KARBIDA PVD BERLAPIS KETIKA MEMPRODUKSI
SHAFT THRESSER MENGGUNAKAN TEKNOLOGI PEMESINAN KERAS”.
Kami menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir
ini kami banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak baik secara moril
maupun materiil. Oleh karena itu pada kesempatan ini kami ucapkan terima kasih
kepada semua pihak yang telah membantu kami dalam proses penulisan laporan
3. Ir. Tugiman, M.T. selaku Koordinator skripsi Departemen Teknik
Mesin.
4. Prof. Dr. Ir. Armansyah Ginting, M.Eng. selaku Dosen Pembimbing
Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktunya dalam
membimbing penulisan laporan tugas akhir ini.
5. Ayah dan Ibu serta keluarga kami yang senantiasa memberikan
dukungan dan bantuan berupa moril maupun materil.
6. SMKN 1 Percut Sei Tuan yang telah memberikan kesempatan serta
dukungan kepada kami untuk belajar menggunakan mesin bubut CNC.
7. Bapak Saragih yang telah banyak meluangkan waktunya serta
mengijinkan kami untuk menggunakan mesin bubut CNC dan
membantu kami selama penelitian di SMKN 1 Percut Sei Tuan.
8. Bapak Rahmat yang telah banyak meluangkan waktunya serta
mengijinkan kami untuk menggunakan mesin bubut CNC dan
membantu kami selama penelitian di SMKN 1 Percut Sei Tuan.
9. Seluruh staf dan teknisi di SMKN 1 Percut Sei Tuan yang telah
4
10.Teman - teman yang telah memberikan semangat maupun bantuan.
11.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah
memberikan bantuan sehingga laporan tugas akhir ini dapat
terselesaikan.
Kami juga menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini
terdapat kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun guna
menyempurnakan laporan tugas akhir ini sangat kami harapkan.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat dimanfaatkan sebaik baiknya dalam
menumbuhkan suasana ilmiah dan kreatifitas dalam pengembangan teknologi
tepat guna di lingkungan Teknik Mesin USU khusunya dan di lingkungan
Universitas Sumatera Utara umumnya agar berguna bagi kemjuan bangsa dan
negara.
Medan, November 2016
5
DAFTAR ISI
ABSTRAK ....………... i
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
KATA PENGANTAR ... viii
1.4. Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Teori Proses Pembubutan ... 4
2.2. AISI 4340 ... 6
2.8. Ongkos Produksi ... 14
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 17
3.1. Bahan ... 17
3.1.1. Benda Kerja ... 17
6
3.2. Peralatan ... 18
3.2.1. Peralatan Proses Pembubutan ... 18
3.3. Metodologi Penelitian ... 21
3.3.1. Desain Eksperimen ... 21
3.3.2. Software Design Expert dan ANOVA ... 27
BAB IV HASIL DAN DISKUSI ... 28
4.1. Data Hasil Eksperimen ... 28
4.2. Perhitungan MRR dan VMR ... 29
4.3. Nilai Maksimum VMR ... 30
4.4. Optimasi Serempak ... 30
4.4.1. Optimasi Kondisi Pemotongan Terhadap Umur Pahat ... 30
4.4.2. Optimasi Kondisi Pemotongan Terhadap Kekasaran Permukaan ... 30
4.4.3. Optimasi Kondisi Pemotongan Terhadap Suhu Pemotongan ... 30
4.4.4. Optimasi Kondisi Pemotongan Terhadap VMR dan MRR ... 30
4.5. Produktivitas Pahat ... 31
4.5.1. Studi Kasus Implementasi ... 31
4.5.2. Case 1 ... 35
4.5.3. Case 2 ... 35
4.5.4. Waktu Produksi ... 36
4.5.5. Ongkos Produksi ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1. Kesimpulan ... 45
5.2. Saran ... 46
DAFTAR PUSTAKA ... xiv
7
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Mesin Bubut ... 6
Gambar 3.1. Baja AISI 4340 ... 17
Gambar 3.2. Pahat PVD ... 17
Gambar 3.3. Mesin Bubut CNC ... 18
Gambar 3.4. Set-Up Mesin ... 19
Gambar 3.5. Tool Holder ... 19
Gambar 3.6. Mikroskop dyno-lite ... 20
Gambar 3.7. Stopwatch ... 21
Gambar 3.8. Desain Faktorial Bentuk Geometri ... 22
Gambar 3.9. Diagram Alir Metodologi Penelitian ... 25
Gambar 3.10.. Sambungan Diagram Alir Metodologi Penelitian ... 26
Gambar 3.11. Software Design Expert ... 27
Gambar 4.1. Model Awal Shaft Thresser ... 32
Gambar 4.2. Hasil Pembubutan Bagian Depan ... 33
Gambar 4.3. NC Program Pembubutan Bagian Depan ... 33
Gambar 4.4. Hasil Pembubutan Bagian Belakang ... 34
8
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Komposisi Kimia Baja AISI 4340 ... 6
Tabel 2.2. Sifat Mekanis Baja AISI 4340 ... 7
Tabel 3.1. Variasi Nilai Parameter Kondisi Pemotongan 23 ... 22
Tabel 3.2. Susunan Data 8 Kondisi Pemotongan ... 23
Tabel 3.3. Susunan Data 8 Kondisi Pemotongan Aktual ... 23
Tabel 4.1. Data Hasil Eksperimen ... 28
Tabel 4.2. Data Hasil Eksperimen MRR dan VMR ... 29
9
DAFTAR NOTASI
a Kedalaman potong mm
D0 Diameter mula-mula mm
Dm Diameter akhir mm
d Diameter awal mm
f Pemakanan mm/rev
lt Panjang pemesinan mm
n Putaran benda kerja Rpm
Vc Keceptan potong mm/min
Vf Laju pemakanan mm/min
