A. 111
Rancang Bangun Jig and Fixture untuk Pembuatan Kunci Chuck Bubut Rosidi*, Budi yuwono
Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Jakarta, Jl. Prof. G. A. Siwabessy, Kampus UI, Depok, 16425
*E-mail: [email protected]
Abstrak
Proses memegang benda kerja dan mengarahkannya ke perkakas (tool) merupakan salah satu masalah yang dihadapi pada proses pemesinan. Tujuan Jig and Fixture adalah untuk membantu proses produksi dalam memegang benda kerja dan mengarahkannya ke perkakas sehingga proses pemesinan berjalan lebih cepat..
Metoda yang digunakan dalam rancang bangun Jig and Fixture ini adalah diagram alir. Alat ini dibuat agar proses pembuatan kunci chuck bubut menjadi singkat. Alat ini dirancang untuk kunci bubut dengan ukuran material dasar berdiameter 22mm x150 mm. Alat ini dirancang sebagai pengganti kepala pembagi yang biasanya digunakan untuk memutar posisi benda kerja 90° dalam waktu singkat dan memiliki jig untuk mengarahkan mata bor pada saat pengeboran, dan diharapkan pemosisian benda kerja lebih cepat dari sebelumnya.
Kata kunci: Jig & Fixture, Pengeboran, Pengefraisan, Kunci Chuck Bubut, Kepala Pembagi
PENDAHULUAN
Di dunia industri manufaktur, Jig and Fixture adalah alat yang sangat banyak digunakan untuk meningkatkan kuantitas dan kualitas produksi. Perkembangan teknologi yang sudah semakin maju, membuat industri-industri khususnya di Indonesia dilengkapi dengan peralatan-peralatan yang memadai agar proses produksi dapat berjalan dengan efektif dan efisien. Jig and Fixture untuk pembuatan kunci chuck bubut (Gambar 1) adalah alat yang digunakan untuk membuat lubang dan membuat silinder menjadi segi empat. Pengaplikasian alat tersebut idealnya di mesin frais, sehingga proses pemesinan bisa dilakukan sekaligus, yaitu pengeboran dan pengefraisan.
2 National Conference of Industry, Engineering and Technology 2021, Semarang, Indonesia
A. 112
Gambar 1. Kunci Chuck Bubut
Proses pemesinan yang dilalui oleh kunci chuck bubut ada 3, pertama pembubutan, kedua pengeboran, dan yang terakhir pengefraisan. Dua proses pemesinan terakhir yang menjadi konsen alat ini, jadi benda kerja yang di pasang pada alat ini telah melewati proses pembubutan.
Cara yang biasa dilakukan setelah pembubutan adalah memasang benda kerja pada kepala pembagi (dividing head) (Gambar 2) untuk proses pengeboran, dan membuat ujung benda kerja berbentuk segi empat. Diproses ini terjadi pemborosan waktu pada saat memasang kepala pembagi, karena ukuran yang besar dan beratnya. Serta pada saat pengefraisan, proses pemutaran engkol untuk memutar benda kerja menjadi 90° juga menjadi masalah waktu.
Selain hal tersebut proses setting tool sebelum pengeboran juga memakan waktu, karena harus mencari titik pusat dari benda kerja.
Gambar 2. Kepala Pembagi dibengkel PNJ
A. 113
Dari pernyataan diatas rancang bangun Jig and Fixture untuk pembuatan kunci chuck bubut, bertujuan untuk mengurangi waktu pemasangan benda kerja dan pengarahan mata potong (tool) pada saat ingin dilakukan proses pemesinan, adapun machining time pengeboran dan pengefraisan tidak berpengaruh. Karena alat ini akan dibandingkan dengan kepala pembagi yang memiliki fisik yang lebih besar dan bobot yang lebih berat.
METODE PENELITIAN
Artikel ini merupakan ringkasan dari tugas akhir kami yang berjudul “Rancang Bangun Jig and Fixture untuk Pembuatan Kunci Chuck Bubut”. Metode yang digunakan untuk penyelesaian adalah diagram alir/flow chart.Diagram alir merupakan penggambaran secara grafik dari langkah-langkah dan urutan prosedur suatu program (Indrajani, 2011). Dalam perancangan ini, diagram alir menjelaskan urutan langkah-langkah perancangan (Jig and Fixture) hingga menjadi barang siap pakai. Metode rancang bangun tersebut dilakukan dengan urutan sebagai berikut :
Gambar 3. Diagram Alir Metode Penelitian
A. 114
Observasi
Observasi atau studi lapangan adalah pengamatan terhadap objek maupun hal yang menarik yang nantinya akan dibahas dalam tugas akhir. Observasi dilakukan dengan cara survei langsung ke lapangan agar mendapatkan informasi secara rinci, yang diharapkan akan bermunculan ide untuk penyelesaian tugas akhir.
Studi Literatur
Studi literatur adalah pengumpulan referensi dengan cara mempelajari berbagai bahan pustaka yang berkaitan dengan segala permasalahan mengenai perencanaan pembuatan alat misalnya buku dan artikel ilmiah.
Penentuan Konsep
Dari observasi dan studi literatur yang telah dilakukan, dilakukan penentuan alat apa yang akan dibuat dari masalah yang telah ditemukan, serta mencari solusi dari permasalahan dari proses tersebut, serta menentukan konsep mekanisme gerak dari benda yang akan dibuat. Lalu terciptalah ide untuk membuat jig and fixture yang bertujuan untuk mempersingkat waktu pembuatan kunci chuck bubut.
Desain Alat
Setelah menentukan konsep yang akan digunakan, maka tahapan selanjutnya adalah mendesain jig and fixture. Pembuatan desain bertujuan untuk menentukan part yang digunakan dan memudahkan dalam melakukan perhitungan dan analis kekuatan. Beberapa hal yang menjadi pertimbangan dalam mendesain jig and fixture ini, yaitu :
1. Kecepatan penggunaan,
2. Keselamatan dan kemudahan pengoperasian, dan 3. Proses pemesinan.
A. 115
Analisa dan Perhitungan
Setelah desain jig and fixture selesai dibuat, maka tahapan selanjutnya adalah melakukan analis dan perhitungan pada jig and fixture yang bertujuan untuk mencari kekuatan semua bahan agar mampu menahan gaya pada saat proses pengoperasian, sehingga alat selamat digunakan oleh operator.
Pembuatan Alat
Pada tahap ini, desain yang sudah dibuat, direalisasikan dengan memperhitungkan proses pemesinan yang direncanakan, sehingga bisa menjadi barang jadi yang siap digunakan.
Pengujian Alat
Setelah jig and fixture selesai dibuat, maka dilakukan pengujian terhadap jig and fixture.
Pengujian tersebut untuk mengetahui apakah jig and fixture yang diujikan bisa beroperasi dengan baik dan bisa mempercepat waktu pembuatan kunci chuck bubut. Pengujian tersebut juga digunakan untuk mengidentifikasi beberapa kelemahan yang dimiliki oleh jig and fixture yang harus diperbaiki dalam proses penentuan dan pengembangan konsep, agar terbentuknya alat bantu yang lebih sempurna.
Pembuatan Laporan
Tahap terakhir pada proses rancang bangun jig and fixture ini adalah pembuatan laporan.
Alat yang telah dibuat, dibuat laporan yang memuat proses pembuatan alat mulai alasan pembuatan alat, data-data yang digunakan, perhitungan-perhitungan yang dilakukan, dan hasil dari percobaan alat . Hal ini dilakukan guna memberikan laporan bahwa program ini disusun dan terlaksana dengan baik.
A. 116
HASIL DAN PEMBAHASAN
Mesin Frais
Pengefraisan adalah proses pemesinan dasar di mana permukaan dihasilkan dengan penghilangan chip secara progresif. Benda kerja digerakkan ke dalam alat pemotong yang berputar. Terkadang benda kerja tetap diam, dan pemotong digerakkan ke benda kerja (Black, J.T. and Kohser, Ronald A, 2008).
Gambar 4. Mesin Frais (Black, J.T. and Kohser, Ronald A, 2008) Mesin Bor
Mesin bor atau sering juga disebut dengan mesin gurdi adalah salah satu jenis mesin perkakas dengan gerakan utama berputar. Sebuah pahat pemotong yang ujungnya berputar dan memiliki satu atau beberapa sisi potong dan alur yang berhubungan disepanjang badan pahat, alur ini dapat berbentuk lurus atau helik yang berfungsi untuk lewatnya serpihan hasil pemotongan dan cairan pendingin. Proses permesinan yang paling sederhana diantara proses permesinan yang lain adalah proses penegeboran atau proses pembuatan lubang bulat dengan menggunkan mata bor (twist drill). (Sumpena, 2011).
Kepala Berdasarkan pekerjaan yang dilakukan, maka mesin bor tangan ini dapat berfungsi untuk membuat lubang silindris dan bertingkat, membesarkan lubang, mencemper lubang dan mengetap. Pekerjaan yang banyak menuntut ketelitian yang tinggi pada proses pengeboran adalah pada saat menempatkan mata bor pada posisi yang tepat di titik senter (Groover, 2010).
A. 117
Kepala pembagi
Kepala pembagi merupakan salah satu dari alat bantu yang penting dalam proses frais.
Alat tersebut digunakan untuk membagi lingkaran atau keliling benda kerja menjadi bagian yang sama, seperti pada pembuatan roda gigi, segi empat, segienam, segidelapan dan lainnya. Kepala pembagi terdiri dari roda gigi cacing dengan jumlah 40 gigi. Perbandingan putaran engkolpembagi dengan putaran roda gigi cacing (poros pemegang benda kerja) adalah 40 : 1, artinya bila 40 kali putaran engkol piring pembagi diputar, maka poros roda gigi cacing akan berputar 1 kali putaran penuh (Sumpena, 2011).
Gambar 5. Prinsip kerja kepala pembagi (Rahdianta, Dwi, 2014)
Prinsip kepala pembagi : Pada poros pembagi a dipasang roda cacing (roda ulir) b. Pada roda cacing ini bekerja sebuah cacing (ulir) c, yang dapat diputar dengan bantuan engkol f.
Pena penusuk dari engkol itu dapat disetel ke dalam. Dengan demikian berbagai lingkaran lubang dari piringan pembagi d dapat dipakai (Rahdianta, Dwi, 2014).
Roda gigi cacing dan ulir cacing mempunyai perbandingan putaran 40:1. artinya jika engkol diputar 40 putaran, maka roda gigi cacing baru berputar satu putaran, sehinggga untuk pembagian keliling z bagian diperlukan putaran engkol sebanyak n putaran. Jadi untuk memproses silinder agar menjadi segi empat dapat dihitung dengan persamaan :
n =40
z [1]
n =40
4 = 10 putaran
Jadi, untuk membuat profil segi empat pada kunci chuck bubut, untuk pemakanan setiap sisi harus memutar engkol sebanyak 10 putaran.
A. 118
Jig and Fixture
Jig and fixture merupakan alat bantu produksi yang digunakan pada proses manufaktur, sehingga dihasilkan duplikasi part yang akurat. Jig and fixture biasanya dibuat secara khusus sebagai alat bantu proses produksi untuk mempermudah dalam penyetingan bahan yang menjamin keseragaman bentuk dan ukuran produk dalam jumlah banyak (mass product) serta untuk mempersingkat waktu produksi (Hoffman, 1996).
Jig adalah alat bantu untuk mengontrol dan mengarahkan alat potong dalam suatu proses pembentukan benda kerja. Fixture adalah alat bantu yang berfungsi untuk
memegang benda kerja pada posisi tertentu dan menjamin benda kerja tetap pada posisinya (Hoffman, 1996).
Tujuan penggunaan Jig & Fixture
Tujuan penggunaan jig and fixture pada pembuatan kunci chuck bubut, yaitu : 1. Mendapatkan kepresisian / ketepatan dalam ukuran,
2. Mempercepat pengarahan tool ke benda kerja, 3. Mempercepat setting benda kerja,
4. Mendapatkan keseragaman ukuran,
5. Mengurangi beban kerja fisik operator, dan 6.Mengurangi resiko kecelakaan kerja.
Perbedaan antara kepala pembagi dan Jig and Fixture, dalam pembuatan kunci chuck bubut
Perbedaan pembuatan kunci chuck bubut dengan menggunakan kepala pembagi dengan yang menggunakan jig and fixture, yaitu :
1. Menggunakan kepala pembagi
Pada proses pembuatan kunci chuck bubut menggunakan kepala pembagi pada proses pembuatan segi empat dan pada saat pengeboran memiliki beberapa kerugian dari segi waktu, dan ketelitian yaitu :
1. Proses setting-nya yang lama, dikarekanan bobot benda yang berat, 2. Proses setting benda kerja untuk pengeboran lama, karena tidak ada pengarah tool (jig),
A. 119
3. Untuk memutar benda kerja sebesar 90° harus memutar engkol 10 putaran, dan
4. Lubang dengan sisi segi empat tidak tegak lurus karena tidak ada alat untuk jadi indikatornya.
2. Menggunakan Jig & Fixture
Pada proses pembuatan kunci chuck bubut menggunakan jig and fixture pada proses pembuatan segi empat dan pada saat pengeboran memiliki beberapa keuntungan dari segi waktu, dan ketelitian yaitu :
1. Proses setting-nya mudah, karena ukurannya kecil dan lebih ringan, 2. Proses setting benda kerja untuk pengeboran cepat, karena ada pengarah tool (jig),
3. Untung memutar benda kerja sebesar 90° hanya perlu menarik tuas dan menempatkan stopper pin dilubang selanjutnya, dan
4. Lubang dengan sisi segi empat tegak lurus karena ada stopper pin untuk jadi indikatornya.
Gambar 6. Desain 3D Jig & Fixture untuk pembuatan kunci chuck bubut
A. 120
Gambar 7. Jig & Fixture untuk pembuatan kunci chuck bubut Alat dirancang agar mampu mempercepat proses setting sebelum proses pengeboran, dan membantu perpindahan benda 90° menjadi lebih cepat. Untuk itu benda ini diberi stopper pin dan spring sebagai penunjang untuk mempercepat perpindahan sudut. Adapun
langkah-langkah penggunaan alat ini, antara lain : 1. Pemaasang jig and fixture di mesin frais,
2. Pasang benda kerja ukuran ∅22 mm x 150 mm (mengikut ukuran kunci chuck bubut dibengkel PNJ) kedalam selongsong,
3. Kecangkan baut, untuk pencekaman benda kerja,
4. Pengeboran, dengan bantuan jig untuk mempercepat setting benda kerja, dan 5. Buatlah segi empat dengan menggukan cutter milling.Untuk memutar benda kerja 90°, tarik holder, lalu putarlah 90°, setelah itu lepas kembali dengan mencocokan stopper pin dengan lubangnya.
KESIMPULAN
Simpulan yang dapat ditarik terhadap pemakaian Jig and Fixture untuk pembuatan kunci chuck bubut, yaitu :
1. Proses pengerjaan benda lebih cepat dan praktis,
2. Alat lebih kecil dan ringan dibandingkan dengan kepala pembagi,
3. Untuk memutar benda kerja 90° bisa dilakukan dengan waktu yang lebih cepat, 4. Setting benda kerja lebih cepat, karena alat lebih kecil dan ringan, serta terdapat
jig untuk setting benda kerja sebelum pengeboran, dan
A. 121
5. Benda kerja lebih presisi. Lubang lebih center karena menggunakan jig, dan segi empat tegak lurus dengan lubang, karena adanya stopper pin yang berhenti pada lubang indeks yang telah dibuat.
DAFTAR PUSTAKA
Hoffman, Edward G., Jig and Fixture Design. New York, Delmar Publisher (1996) Sumpena, Ade, Teknik Kerja Mesin Perkakas. Depok, Politeknik Negeri Jakarta (2011) Rahdianta, Dwi, Penggunaan Kepala Pembagi. Yogyakarta, Universitas Negeri
Yogyakarta (2014)
Black, J.T. and Kohser, Ronald A., DeGarmo’s Materials and Proceses in Manufacturing. Westford, Jhon Wiley & Sons Inc.(2008)
Groover, Mikell P, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and System 4th edition. USA, John Wiley and Sons (2010)
Indrajani, Perancangan Basis Data dalam All in 1. Jakarta, PT. Elex Media Komputindo (2011)
