BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Bubut
2.1.1. Teori Dasar
Mesin bubut (turning machine) adalah suatu jenis mesin perkakas yang dalam proses kerjanya bergerak memutar benda kerja dan menggunakan mata potong pahat (tools) sebagai alat untuk menyayat benda kerja. Pada prosesnya, benda kerja terlebih dahulu dipasang pada chuck (pencekam) yang terpasang pada spindel mesin, kemudian spindel dan benda kerja diputar dengan kecepatan sesuai perhitungan. Alat potong (pahat) yang dipakai untuk membentuk benda kerja akan disayatkan pada benda kerja yang berputar. Umumnya pahat bubut dalam keadaan diam. Dalam kecepatan putar sesuai perhitungan, alat potong akan mudah memotong benda kerja sehingga benda kerja mudah dibentuk sesuai yang diinginkan.
Jenis-jenis proses pembubutan antara lain:
1. Pembubutan muka (facing)
2. Pembubutan rata (pembubutan silindris) 3. Pembubutan ulir (threading)
4. Pembubutan tirus (taper) 5. Pembubutan drilling 6. Perluasan lubang (boring) 7. Knurling
1. Membubut Muka (facing)
Membubut muka (facing) merupakan jenis pekerjaan pembubutan yang dilakukan pada sisi tepi penampang benda kerja, dimana pahat bergerak
melintang menuju sumbu benda kerja. Pergerakan pahat ini akan menghasilkan permukaan penampang benda kerja yang halus dan rata.
Pekerjaan facing ini biasanya dilakukan pada awal pengerjaan benda kerja sebagai referensi awal pengukuran panjang pembubutan arah memanjang.
Jenis pekerjaan pembubutan facing dapat dilakukan dengan 2 (dua) kondisi penjepitan benda kerja, yaitu: a) facing pada benda kerja yang di-support dengan menggunakan sebuah half-center. Hal ini biasa dilakukan apabila facing dilakukan sementara panjang benda kerja cukup panjang.
Sehingga untuk menghindari benda kerja oleng perlu di-support dengan menggunakan center kepala lepas. b) facing pada benda kerja yang dijepit sepenuhnya pada cekam/chuck. Facing jenis ini yang paling umum dilakukan oleh para operator.
2. Jenis pekerjaan pembubutan Lurus/Rata
Pembubutan lurus atau rata yaitu jenis pekerjaan pembubutan benda kerja yang dilakukan sepanjang garis sumbunya atau arah memanjang untuk mendapatkan ukuran diameter benda kerja yang dikehendaki. Proses pembubutan ini digunakan untuk membuat poros atau benda-benda yang silindris.
Membubut silindris dapat dilakukan sekali atau dengan permulaan kasar yang kemudian dilanjutkan dengan pemakanan halus atau finishing. Proses pembubutan ini biasanya dilakukan untuk mengurangi ukuran diameter benda kerja. Pahat yang digunakan pada umumnya adalah pahat rata kanan.
3. Membubut Ulir
Ulir adalah suatu garis atau alur/profil yang dibuat melingkar pada suatu poros dengan ukuran tertentu (melilit pada silinder yang mempunyai sudut kisar atau uliran tertentu). Berdasarkan bentuk profil alurannya maka ulir dikategorikan menjadi: ulir segitiga, ulir segi empat, ulir trapesium, ulir buttress dan ulir bulat.
Apabila dilihat dari arah gerak ulir maka dibedakan menjadi ulir kanan dan ulir kiri. Selain itu juga dikenal jenis ulir luar (ulir yang posisinya pada diameter luar poros) dan ulir dalam (ulir yang posisinya pada diameter dalam/lubang sutau poros).
4. Membubut Tirus
Jenis pekerjaan pembubutan bentuk tirus atau juga disebut dengan istilah taper, adalah suatu proses pembuatan benda kerja yang berbentuk konis. Bentuk konis yang dimaksud adalah besarnya diameter ujung yang satu dengan diameter ujung lainnya dari suatu poros memiliki ukuran yang berbeda secara berurutan dan beraturan.
Cara membubut tirus dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu: 1) pergerseran kepala lepas (tail stock) dalam arah melintang dengan jarak tertentu, 2) memutar posisi eretan atas (perletakan majemuk) sebesar derajat tertentu, dan 3) menggunakan perlengkapan khusus untuk pembuatan bentuk tirus atau disebut tapper attachment.
5. Mengebor (drilling)
Pembubutan drilling, yaitu jenis pekerjaan pembubutan dengan menggunakan alat potong yang berupa mata bor (drill), untuk pembuatan lubang pada benda kerja. Pekerjaan ini biasanya dilakukan sebagai langkah awal pada saat akan melakukan pekerjaan boring atau membubut diameter dalam.
Mata bor dipasang pada dudukan yang tersedia pada center kepala lepas.
Selanjutnya digerakan maju (langkah pemakanan=kedalaman lubang) menggunakan roda pemutar eretan yang ada pada center kepala lepas.
Sebelum pengeboran dilakukan dengan menggunakan mata bor, maka sebaiknya pada penampang benda kerja dibuat lubang awalan. Pembuatan lubang awalan menggunakan center bor, terutama untuk pengerjaan pengeboran dengan diameter lubang yang relatif besar.
Selain itu disarankan agar permukaan penampang benda kerja dibubut facing terlebih dahulu sebelum pengeboran. Hal ini dimaksudnya agar pengukuran kedalaman lubang bor yang dibuat dapat lebih presisi dengan menggunakan referensi dari ujung sisi permukaan hasil bubut facing tersebut.
6. Jenis pekerjaan pembubutan Diameter Dalam
Proses kerja pembubutan diameter dalam pada dasarnya sama dengan membubut rata. Namun dilakukan pada bagian dalam diameter benda kerja yang sebelumnya sudah dilubang menggunakan mata bor.
Pembubutan jenis ini banyak digunakan untuk keperluan memperbesar lubang pada benda kerja. Alat potong yang digunakan adalah pahat bubut dalam.
Gambar berikut menunjukkan arah gerakan dan penggunaan pahat roughing- finishing pada proses pembubutan diameter dalam.
Jenis pekerjaan pembubutan pembubutan dalam memiliki tingkat kesulitan yang lebih tinggi. Hal ini dikarenakan proses penyayatan tidak dapat dilihat dan diamati secara jelas oleh operator. Operator mesin bubut harus lebih berhati-hati dan fokus dalam menjalankan eretan mesin agar pahat bergerak sesuai dengan yang direncanakan.
Kemampuan menggunakan dan memanfaatkan skala nonius menjadi sangat penting agar ketepatan ukuran dapat tercapai. Ketepatan setting awal baik pahat bubut maupun benda kerja sangat menentukan hasil pembubutan.
7. Mengkartel (knurling)
Knurling merupakan proses pembubutan luar (pembubutan slindris) yang bertujuan untuk membuat profil pada permukaan benda kerja. Tujuan melakukan kartel atau knurling adalah membuat rigi-rigi pada benda kerja yang berfungsi sebagai pegangan agar benda kerja tidak licin.
Jenis pekerjaan pembubutan pengkartelan dilakukan dengan menggunakan alat potong jenis khusus yang berupa sepasang roda kartel yang berukuran standar.
Roda kartel tersebut dipasang pada toolpost dan kedudukannya diatur setinggi senter benda kerja. Benda kerja dicekam pada senter kepala tetap dan sebaiknya juga didukung menggunakan senter kepala lepas.
2.2.2 Jenis-jenis Mesin Bubut
Dimensi atau ukuran mesin bubut biasanya dinyatakan dalam diameter benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin tersebut. misalnya sebuah mesin bubut ukuran 400 mm mempunyai arti mesin bisa mengerjakan benda kerja sampai diameter 400 mm. Ukuran kedua yang diperlukan dari sebuah mesin bubut adalah panjang benda kerja.
Beberapa pabrik menyatakan dalam panjang maksimum benda kerja diantara kedua pusat mesin bubut, sedangkan sebagian pabrik lain menyatakan dalam panjang bangku. Ada beberapa variasi dalam jenis mesin bubut dan variasi dalam desainnya tersebut tergantung cara pengoparasiannya dan jenis produksi atau jenis benda kerja.
Dilihat cara pengoperasian mesin bubut dibagi menjadi dua jenis yaitu mesin bubut manual dan mesin bubut otomatis. Mesin bubut manual adalah mesin bubut yang proses pengoperasiannya secara manual dilakukan oleh manusia secara langsung, sedangkan mesin bubut atomatis adalah mesin bubut yang perkakasnya secara otomatis memotong benda kerja dan mundur setelah proses diselesaikan, dimana semua pegerakan sudah diatur atau diprogram secara otomatis dengan mengunakan komputer.
Mesin bubut yang otomatis sepenuhnya dilengkapi dengan tool magazine sehingga sejumlah alat potong dapat diletakan dimesin secara berurutan dengan hanya sedikit pengawasan dari operator. Mesin bubut otomatis ini lebih dikenal dengan sebutan CNC (Computer Numerical Control) Lathe Machine ( mesin bubut dengan sistem komputer kontrol numerik), seperti pada gambar berikut:
Gambar 2.6. Jenis Mesin Bubut
Ditinjau dari daya penggerak dan ukurannya, mesin bubut dikelompokkan sebagai berikut.
1. Mesin Bubut Ringan
Mesin bubut ringan adalah mesin bubut dengan daya dan ukuran serta bobot yang ringan. Mesin ini biasanya diletakkan diatas meja atau bangku, sehingga disebut mesin bubut lantai.
2. Mesin Bubut Sedang
Mesin bubut sedang adalah mesin bubut yang mempunyai daya dan kapasitas serta ukuran sedang. Mesin ini digunakan untuk memperbaiki peralatan-peralatan teknik yang mempunyai ukuran yang sedang. Mesin bubut sedang terdiri atas mesin bubut Bantu dan mesin bubut lantai. Pada mesin bubut sedang dimungkinkan untuk membubut produk yang mempunyai benda kerja dengan bentuk yang lebih bervariasi.
3. Mesin Bubut Standar
Konstruksi mesin bubut standar mempunyai ukuran lebih besar dan peralatan yang lebih lengkap. Mesin ini digunakan untuk membuat produk atau memperbaiki peralatan-peralatan teknik dengan tingkat kekasaran yang standar.
Ditinjau dari transmisi dan daya penggerak sumbu utamanya, terdiri atas a.Mesin Bubut Standar dengan Transmisi Roda Sabuk
Mesin bubut yang hubungan antara putaran dari motor penggerak ke sumbu utamanya menggunakan sabuk(belt).
b. Mesin Bubut Standar dengan Transmisi Roda Rantai
Mesin bubut standar yang hubungan puatran motor penggerak ke poros utamanya menggunakan transmisi rantai dan roda rantai.
c. Mesin Bubut Standar dengan Transmisi Roda Gigi
Mesin bubut standar yang hubungan putaran dari motor penggerak kesumbu utamanya diatur dengan roda gigi yang terpasang pada roda gigi transmisi.
4. Mesin Bubut Khusus
Mesin bubut khusus adalah mesin bubut yang digunakan untuk membuat atau memperbaiki alat-alat teknik yang tidak dapat dikerjakan pada mesin bubut standar. Mesin bubut khusus terdiri atas:
a. Mesin Bubut Beralas Panjang
Mesin bubut beralas panjang biasa digunakan untuk mengerjakan poros- poros atau benda kerja yang berukuran panjang. Misalnya: poros-poros kapal laut, poros-poros untuk peralatan alat-alat pada pekerjaan tambang, dan semacamnya.
b. Mesin Bubut Carrousel
Mesin bubut carrousel adalah mesin bubut yang sumbu utamanya vertikal dan cekam berbentuk meja putar. Benda kerja diletakkan diatas meja putar dan pahat dapat digerakan ke arah vertikal maupun kearah melintang. Mesin bubut carrousel dgunakan untuk membubut benda- benda kerja yang mempunyai diameter besar dengan ukuran antara 1 m sampai dengan 2 m.
Sedangkan untuk mesin bubut carrousel yang berukuran kecil dpat membubut benda kerja yang mempunyai ukuran antara 300 mm sampai dengan 400mm. Mesin bubut carrousel mempunyai keungulan dibandingkan dengan mesin bubut horizontal biasa. Beberapa kelebihan mesin bubut carrousel dibandingkan degan mesin bubut horizontal biasa, antara lain:
Mesin bubut carrousel tidak memerlukan tempat yang luas dibandingkan dengan mesin bubut biasa karena arahnya vertical (keatas).
Mesin bubut carrousel dapat menahan beban lebih besar. Pengencangan pada mesin bubut carrousel jauh lebih ringan dibandingkan dengan mesin bubut horizontal. Hal ini dikarenakan benda kerja ditempatkan diatas meja putar. Benda kerja pada mesin bubut carrousel dilayani dengan menggunakan cran. Benda-benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin carrousel antara lain: rumah-rumah blower, rumah turbin dan semacamnya.
a) Mesin Bubut Revolver
Mesin bubut revolver disebut juga mesin bubut turret. Pada mesin bubut revolver terdapat pemegang pahat yang banyak, dengan kedudukan dan macam pahat yang berbeda dan dapat diatur sesuai dengan kebutuhan.
b) Mesin Poros Engkol
Mesin bubut poros engkol adalah mesin bubut yang digunakan untuk memperbaiki atau membuat benda kerja yang eksentrik, misalnya: poros eksentrik atau poros engkol.
c) Mesin Bubut Copy
Mesin bubut copy adalah mesin bubut yang membentuk benda kerja dengan menggunakan contoh (maket). Pengoperasiannya dilakukan dengan cara mengcopy dari maket yang telah dibuat sebelumnya.
2.2.3 Prinsip Kerja Mesin
Prinsip kerja mesin bubut adalah benda kerja yang berputar, sedangkan pisau bubut bergerak memanjang dan melintang. Dari kerja ini, dihasilkan sayatan dan bentuk benda kerja yang umumnya simetris. Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke roda gigi poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulir tersebut diubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Akibatnya pada benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir. Pekerjaan pekerjaan yang umumnya dikerjakan oleh mesin bubut, antara lain :
membubut luar
membubut dalam
membubut tirus
membubut permukaan
memotong
membuat ulir
Cara Kerja Mesin Bubut/ Cara Membubut.
Dasar-dasar membubut adalah sebagai berikut :
1) Pasang benda kerja pada cekam (chuck )cukup kuat, artinya tidak lepas pada waktu mesin dihidupkan dan sedang melakukan penyayatan,
Periksa kedudukan benda kerja tersebut pada saat cekan diputar dengan tangan, apakah posisinya sudah benar, artinya putaran
2) benda tidak oleng/ simetris dan periksa apakah ada bagian yang tertabrak yang membahayakan dan merusak mesin.
Pasang/ setel kedudukan pahat bubut agar posisi ujung potong pahat tepat pada titik center dari kepala lepas. Untuk mengatur posisi tersebut dapat menggunakan ganjal dari plat tipis atau dengan menggunakan tempat pahat model perahu (american tool post ),kemudian lanjutkan membubut benda kerja sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.
2.2.4. Bagian-bagian Mesin
Gambar 2.7. Komponen utama mesin bubut
Pada mesin bubut, bagian-bagian utama pada umumnya sama walaupun mesin bubut tersebut beda merk atau buatan pabrik yang berbeda. Berikut ini akan diuraikan komponen utama mesin bubut konvensional secara umum, yaitu:
➢Headstock
Headstock atau juga disebut kepala tetap adalah komponen mesin bubut yang merupakan tempat dari komponen-komponen utama penggerak sumbu utama (main Spindle) yang berfungsi sebagai dudukan pencekam (Chuck), plat pembawa, kolet, senter tetap, dan lain-lain.
➢Meja Mesin (Bed)
Meja mesin bubut berfungsi sebagai tempat dudukan kepala lepas, eretan, penyangga diam (steady rest), dan merupakan tumpuan gaya pemakanan waktu pembubutan.
➢Eretan (Carriage)
Eretan adalah bagian mesin yang digunakan untuk penyetelan, pemindahan posis pahat kearah memanjang, yang dapat dilakukan dengan gerakan kekiri atau kekanan secara manual maupun otomatis. Eretan terdiri atas :
a) Eretan memanjang
b) Eretan melintang / cross carriage c) Eretan atas / top carriage
➢Kepala Lepas (Tailstock)
Kepala lepas adalah bagian mesin bubut yang berfungsi untuk mendapatkan senter kepala lepas, bor, senter bor, tap atau reamer. Untuk membubut benda kerja yang panjang, biasanya benda kerja ini dipasang diantara dua senter kepala lepas dan kepala tetap. Kepala lepas juga berfungsi agar benda kerja tetap berputar pada sumbunya.
➢Penjepit Pahat (Toolpost)
Penjepit pahat digunakan untuk menjepit atau memegang pahat.
➢Pencekam (Chuck)
Cekam adalah sebuah alat yang digunakan untuk menjepit benda kerja pada mesin bubut.
➢Box gear transmission
Box gear transmission atau box mesin adalah tempat dudukan poros dari motor ke chuck, dan dari poros motor ke pulley yang meneruskan putaran gear box ke transmisi kecepatan transporter dan otomatis transporter. Serta dalam gear box ini tempat dudukan komponen gear yang nantinya akan mengubah kecepatan putaran pada pencekam dan juga mengubah arah putaran roda gigi.
2.2.5. Jenis-jenis Pengerjaan a. Cara Membubut Tirus
Pada bagian-bagian mesin, selain poros dengan bentuk rata memanjang atau bertingkat, ada juga poros berbentuk tirus. Untuk membubut tirus dapat dilakukan dengan dua cara. Cara pertama, dengan menggeser kepala lepas, dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
x=(D-d)/2 x L/l
Dimana: x = Jarak geser kepala lepas dari garis sumbu spindle D =Diameter terbesar
d = Diameter terkecil L = panjang benda kerja l = Panjang yang di tiruskan
Setelah diketahui tangen x, maka dapat dicari besarnya sudut x dengan melihat daftar dibawah ini :
b. Cara Membubut Ulir
Cara membubut ulir segitiga adalah sebagai berikut : Ulir segitiga ada 2 macam, yaitu :
Ulir metrik dengan sudut 60^°
Ulir whit worth( WW ) dengan sudut 55^°
Maka pasanglah pahat bubut dengan sudut yang sesuai. Apabila pahatnya belum tersedia, bentuklah pahat tersebut sesuai dengan sudut yang dibutuhkan. Pasang pahat bubut pada tempat pahat. Atur kedudukan alas putar sehingga membentuk sudut 90^°dengan garis sumbu spindel.
Operasi pada mesin bubut ada beraneka ragam antara lain :
Gambar 2.8. Operasi pada mesin bubut
Pembubutan
Pengeboran
Pengerjaan tepi
Penguliran
Pembubutan tirus
Penggurdian
Meluaskan lubang
a. Pembubutan Silindris
Benda disangga diantara kedua pusatnya. Hal ini ditunjukkan pada gambar :
Gambar 2.9. Operasi pembubutan : A. Pahat mata tunggal dalam operasi pembubutan B. Memotong tepi.
b. Pengerjaan Tepi (Facing)
Pengerjaan tepi adalah apabila permukaan harus dipotong pada pembubut. Benda kerja biasanya dipegang pada plat muka atau dalam pencekam seperti gambar 2B. Tetapi bisa juga pengerjaan tepi dilakukan dengan benda kerja diantara kedua pusatnya. Karena pemotongan tegak lurus terhadap sumbu putaran maka kereta luncur harus dikunci pada bangku pembubut untuk mencegah gerakan aksial.
c. Pembubutan Tirus
Terdapat beberapa standar ketirusan1 dalam praktek komersial.
Penggolongan berikut yang umum digunakan :
1. Tirus Morse, banyak digunakan untuk tangkai gurdi, leher, dan pusat pembubut. Ketirusannya adalah 0,0502 mm/mm (5,02%).
2. Tirus Brown dan Sharp, terutama digunakan dalam memfris spindel mesin : 0,0417 mm/mm (4,166%).
3. Tirus Jarno dan Reed, digunakan oleh beberapa pabrik pembubut dan perlengkapan penggurdi kecil. Semua sistem mempunyai ketirusan 0.05 mm/mm (5,000%),tetapi diameternya berbeda.
4. Pena tirus.
Digunakan sebagai pengunci. Ketirusannya 0,0208 mm/mm (2,083%).
d. Memotong Ulir
Biasanya pembuatan ulir dengan mesin bubut dilakukan apabila hanya sedikit ulir yang harus dibuat atau dibuat bentuk khusus. Bentuk ulir didapatkan dengan menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan gage atau plat pola. Gambar 7. memperlihatkan sebuah pahat untuk memotong ulir -V 60 derjat dan gage yang digunakan untuk memeriksa sudut pahat. Gage ini disebut gage senter sebab juga bisa digunakan sebagai gage penyenter mesin bubut.
Pemotong berbentuk khusus bisa juga digunakan untuk memotong ulir.
Gambar 2.10. Proses Penguliran