Pertemuan ke-1
1. PENDAHULUAN.
Ilmu Teknik Manufaktur (Manufacturing Processes) adalah suatu ilmu yang mempelajari tentang tata cara atau metode memotong logam agar sesuai dengan yang di inginkan untuk kemudian produk nya disebut part atau component pemesinan. Oleh karena itu pada mata kuliah ini akan banyak menyoroti cara-cara kerja mesin-mesin perkakas dan pengelasan.
2. ANALISIS PAHAT DAN BAHAN
Prinsip dan proses memotong logam yang baik, harus dipahami agar diperoleh hasil akhir yang baik, tidak saja dari segi teknis, tapi juga dari segi ekonomis.
Proses-proses pemotongan logam yang dimaksud antara lain adalah berupa:
- Mem-bubut
- Meng- grinda
- Mem-freis
- Me-nyerut
- dlsb.
Semua mesin/peralatan yang digunakan untuk memotong logam, dapat dikelompokkan menjadi: Mesin Perkakas.
Secara umum, semua komponen (benda kerja) yang di-produksi oleh mesin perkakas akan meninggalkan/menghasilkan serpihan-serpihan logam, yang disebut: “geram” atau “chip”, sementara itu, perkakas pemotong (pahat/bor), dalam hal ini disebut sebagai “pusat kerja” mesin perkakas.
Pemilihan jenis mesin perkakas, penentuan kecepatan potong dan hantaran (feed) harus dilakukan dengan cermat dan benar. Karena memang makin cepat mesin di operasikan, akan makin tinggi efisiensi operator dan mesin, tetapi kerugian nya adalah memperpendek umur (life time) perkakas pemotong nya.
2.1. PERKAKAS PEMOTONG LOGAM
Perkakas pemotong yang sederhana adalah: pahat mata tunggal, yang biasanya di gunakan dalam pengerjaan mesin bubut dan pengetaman.
Perkakas pemotong yang lebih rumit adalah: beberapa pahat mata tunggal yang di atur bersama-sama menjadi 1 (satu) unit, yang biasanya digunakan untuk mesin freis dan mesin pembesar lubang. Namun dalam hal ini yang akan dibahas adalah: “pemotong mata tunggal ortogonal” yang tepi pemotongan nya tegak lurus pada arah pemotongan dan tidak terdapat aliran sisi dari logam.
Gambar dibawah ini menunjukkan ilustrasi dari suatu pahat ketika terjadi pemotongan pada sebuah benda kerja.
Dalam meng- analisis proses pemotongan, maka haruslah dianggap bahwa serpihan se akan-akan di-robek dari benda kerja sedemikian rupa dengan gerakan yang menggeser melintasi bidang AB, untuk jelasnya lihat gambar ilustrasi pada halaman berikut ini:
Ilustrasi: 
Karena serpihan yang di ubah bentuk nya ditekan terhadap permukaan pahat, maka akan terjadi gaya gesek yang tinggi. Dalam hal ini, kerja untuk membuat serpihan harus dapat mengatasi gaya geseran dan gaya gesekan.
2.2. DASAR-DASAR PEMOTONGAN LOGAM
Untuk membuat suatu alat atau bagian-bagian yang lain dari suatu mesin (misalnya: as, roda gigi, fly wheel, baut, mur, pasak, dll), seharusnyalah dikerjakan di dalam suatu bengkel/work shop mesin-mesin perkakas (istilah populer nya: bengkel bubut) dan urutan-urutan pekerjaan harus di ikuti. Akan jelas terlihat, bahwa semua pekerjaan dilaksanakan dengan menggunakan mesin-mesin khusus, mulai dari memotong bahan baku nya, mem-bubut, mem-bor, mem-frais, dll, sesuai dengan kebutuhan dari pekerjaan tersebut.
Secara umum, haruslah dipahami, bahwa semua jenis mesin perkakas dilengkapi dengan alat-alat penggerak nya dan alat potong yang merupakan alat bantu dari mesin perkakas tersebut, misalnya: pahat-bubut, mata bor, gigi frais, dll.
Untuk permukaan suatu benda kerja (produk), akan dapat dibedakan dalam 2 (dua) jenis, yakni:
a. Permukaan atau bagian dari benda kerja yang belum dikerjakan, disebut dengan permukaan benda kerja atau work-surface.
b. Permukaan atau bagian dari benda kerja yang sudah dikerjakan atau di potong, disebut dengan machined surface.
Machined surface itu sendiri, dapat dibedakan atas 3 (tiga) kelompok, yakni:
a. Flat surfaces atau permukaan yang rata.
b. Surfaces of revolution (umumnya yang berbentuk: silindris, taper, dan bentuk lain
c. Complex surfaces ( misalnya: bentuk ulir, bentuk gigi, dll)
Untuk pengerjaan pemotongan logam dengan menggunakan mesin perkakas, maka akan terdapat gerakan-gerakan yang memungkinkan benda kerja itu terpotong. Secara garis besar, gerakan-gerakan tersebut dapat di kelompok kan kedalam 2 (dua) golongan besar, yakni:
- Gerak utama (Primary cutting motion), dimana gerakan ini merupakan kecepatan yang paling besar/tinggi dibandingkan dengan gerakan-gerakan lain nya.
- Gerak potong (Cutting/Feed motion), dimana gerakan ini selalu lebih kecil dibandingkan dengan gerak utama.
Untuk dapat membedakan dengan spesifik dan jelas ke-2 gerakan tersebut pada mesin-mesin perkakas, maka dibawah ini akan ditinjau satu per satu mesin-mesin tersebut.
2.2.a. Mesin Bubut (Turning machine)
Mesin bubut pada prinsip nya mencakup segala mesin perkakas yang dimaksudkan untuk menghasilkan benda kerja berbentuk silindris Walaupun demikian mesin ini, dapat juga digunakan untuk kepentingan lain, misal nya untuk membuat permukaan rata, konis, dll.
Pada mesin jenis ini, maka primary motion atau garak utamanya dilakukan oleh mesin nya sendiri ber sama-sama dengan benda kerjan yang di “ikat” kan pada nya. Sedangkan gerak potong (simbol:
) dilakukan oleh alat potong nya (mata pahat) yang bergerak translasi di sepanjang sumbu (axis) dari benda kerja nya. Perlu juga diketahui, bahwa arah pemotongan dari mesin bubut ini, bisa sepanjang sumbu benda kerja, namun bisa juga arah radial menuju pusat sumbu benda kerja (center) nya. Untuk lebih jelas nya dan karena dianggap cukup penting untuk pelajaran ini, maka masalah Mesin Bubut ini akan dibahas pada BAB tesendiri, yaitu BAB-3.
2.2.b. Mesin Bor
Pada mesin ini, benda kerja nya di “ikat” kan secara kaku pada meja mesin nya, sehingga baik gerak utama, maupun gerak potong nya dilakukan oleh mesin bor nya. Perincian lengkapnya adalah sebagai berikut:
a. Gerak utama (V) nya adalah gerak putar atau rotasi yang dilakukan oleh mesin nya yang memutar mata bor yang ada pada nya.
b. Gerak potong (), juga dilakukan oleh mata bor nya sambil berputar juga berpindah secara linier ke bawah (di tekan), oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa gerakan dari mesin bor itu adalah rotasi-translasi.
2.2.c. Mesin Frais
Pada mesin ini, gerak utama nya adalah gerak putar dari gigi-gigi frais atau pisau frais, sedangkan gerak potong terjadi karena perpindahan secara linier atau translasi dari benda kerja yang ada pada meja frais nya.
Mengingat kerja mesin ini sangat efisien, disamping alat pemotongnya yang ber aneka ragam, maka mesin jenis ini sangat dibutuhkan pada suatu bengkel (work shop) atau ruang perkakas.
Karena mesin ini sangat penting, maka akan dibahas lebih detail lagi pada BAB IV.
2.2.d. Mesin Planer (Shaper) atau Mesin Serut/Ketam
Disini, gerak utama nya merupakan gerakan bolak-balik dari pahat di sepanjang meja kerja mesin nya, dimana langkah (stroke) mesin nya, dapat diatur sesuai dengan ukuran benda
kerja yang dikerjakan. Gerak potong, terjadi akibat dari gerakan benda kerja yang linier dan terputus-putus (intermitten) atau ber selang-selang.
Secara garis besar, mesin ini dapat dikelompokkan sebagai berikut:
A. Pemotongan dorong-horizontal: - Biasa (pekerjaan produksi)
- Universal (pekerjaan ruang perkakas)
B. Pemotongan tarik-horizontal
C. Vertikal: - Pembuat celah (slotter)
- Pembuat dudukan pasak (key seater)
D. Kegunaan khusus, misal nya untuk memotong roda gigi.
2.2.e. Mesin Gerinda (Grinding)
Tipe-tipe mesin gerinda sangat banyak, namun secara umum gerak utamanya dilakukan oleh batu gerinda (grinding wheel) nya. Sedangkan gerak potong dilakukan oleh benda kerja dengan cara tertentu yang tergantung dari tipe mesin nya, misal:
- Untuk external cylindrical grinding machine, maka gerak potong nya terjadi akibat gerak putar dan gerak lurus dari benda kerja.
- Untuk internal cylindrical grinding machine, maka gerak potong nya terjadi akibat dari gerak lurus dari benda kerja nya.
- Untuk surface grinding, maka gerak longitudinal dan gerak bolak-balik disebabkan oleh benda kerja nya dan juga dari cross feed motion ke benda kerja nya.
2.3. PEMBAGIAN MESIN-MESIN PERKAKAS
Secara garis besar, maka mesin-mesin perkakas dapat di golongkan kedalam 2 (dua) kelompok besar, yaitu:
- Mesin perkakas yang mengeluarkan/menghasilkan geram, maksudnya: saat proses pembuatan produk berlangsung, ada juga dihasilkan geram (chip), mesin-mesin jenis ini biasanya disebut: machine tools. Contoh-contoh mesin ini adalah: mesin bubut, mesin bor, mesin frais, mesin serut.
- Mesin-mesin perkakas yang tidak menghasilkan geram atau yang praktis tanpa menghasilkan geram, mesin jenis ini biasanya disebut: forging equipment. Contoh dari mesin ini adalah: mesin rolling, mesin tempa, dll
Berdasarkan penggunaan nya atau berdasarkan spesialisasi penggunaan nya (degree of specialization), maka mesin-mesin perkakas dibagi menjadi:
- General purpose machine tools (unuversal), yaitu jenis mesin yang dapat beroperasi dengan variasi yang luas pada saat mengerjakan benda kerja tersebut.
- Single purpose machine tools, yaitu yang hanya digunakan untuk mengerjakan 1 (satu) jenis pekerjaan saja, misal nya untuk mengerjakan crank pin dari suatu crankshaft, cam contour dari camshaft.
- Specialized machine tools, yaitu mesin dari jenis mesin yang dapat di adaptasi kan untuk mengerjakan benda kerja tertentu dengan hanya merubah sedikit saja konstruksinya.
- Special machine tools, yaitu mesin dari jenis yang hanya di gunakan secara khusus.
Catatan:
Umum nya untuk jenis mesin dari No. c dan d diatas, digunakan untuk menghasilkan produk dalam jumlah yang banyak (mass product).
Berdasarkan tonase atau berat, maka mesin-mesin perkakas yang ada di perdagangan, dapat di kelompok kan menjadi:
a. Light weight
yaitu jenis mesin dengan bobot sampai dengan 1 (satu) ton
b. Medium weight
yaitu jenis mesin dengan bobot sampai dengan 10 ton
c. Heavy weight
yaitu jenis mesin dengan bobot sampai dengan diatas 10 ton.
Kelompok ini juga dapat lagi dikelompok kan lebih khusus lagi menjadi:
c-1. Large size machine, bobot nya antara 10 s/d 30 ton
c-2. Heavy machine, bobot nya antara 30 s/d 100 ton
c-3. Extra heavy machine, bobot nya lebih dari 100 ton.
Berdasarkan ketelitian atau ketepatan nya (accuracy classes), maka mesin-mesin perkakas ini dikelompokkan menjadi:
- Standard accuaracy machine tools
- Above standard accuracy macine tools
- High accuracy machine tools
- Precission machine tools
- High precission atau Master machine tools.
Berdasarkan gerak utama yang timbul, maka mesin perkakas dapat dikelompok kan menjadi:
a. Mesin perkakas dengan gerak utamanya adalah gerak putar dari mesin itu sendiri.
Misalnya: mesin bubut, mesin bor, mesin roll, mesin frais, dll.
b. Mesin perkakas dengan gerak utamanya adalah gerak lurus atau gerak bolak-balik.
Misalnya: mesin serut, mesin gergaji pemotong, dll
c. Mesin perkakas dengan “pukulan” sebagai gerak utama nya, artinya; mesin tersebut tetap melakukan gerak lurus atau gerak bolak-balik, tetapi pada saat tertentu, dari gerakan nya ada suatu beban yang dipukulnya (impact load).
Misalnya: mesin tempa, dll.
Catatan:
Perlu di ingat, untuk supaya mesin itu dapat digunakan, masih diperlukan alat-alat tambahan, seperti: pahat-pahat bubut, pisau-pisau frais dan mata-mata bor lain nya, sebab
- Hampir 50 % atau lebih waktu pekerjaan memotong logam dilakukan dengan menggunakan pahat tersebut.
- Waktu bekerja dari pahat ini hanya sekitar 20 s/d 35 %, dan sisia nya digunakan untuk penyetelan, perbaikan dan pengasahan pisau atau pahat nya.
2.4. KONSTRUKSI MESIN PERKAKAS
Secara umum untuk sebuah mesin, ada 3 (tiga) hal penting yang harus diperhatikan, yakni: kapasitas, kekuatan dan ketahanan nya (daya tahan), namun khusus untuk mesin-mesin perkakas, ada lagi beberapa faktor yang perlu mendapatkan perhatian, yakni:
- ketelitian
- pelayanan
- pemeliharaan
- keamanan.
Hal-hal ini lah yang perlu diperhatikan saat akan melakukan pengadaan yang baru atau merencanakan mesin-mesin baru. Beberapa analisis untuk faktor-faktor tersebut adalah sebagai berikut:
a. Kapasitas.
Untuk faktor kapasitas ini, yang perlu diperhatikan adalah:
- daya dari mesin
- putaran mesin (maximum dan minimum)
- langkah (stroke) dari mesin
- dimensi mesin ( misal: tinggi center, jarak, dlsb. nya)
b. Kekuatan
Untuk kekuatan ini, hal-hal yang perlu diperhatikan adalah:
- beban dari tiap-tiap bagian mesin tersebut
- kemampuan untuk menahan beban statis dan dinamis.
c. Ketahanan
Yang perlu mendapat perhatian, antara lain:
- apakah ada bagian-bagian yang mudah aus
- apakah ada bagian-bagian yang mudah dan lebih sering harus diganti
- apakah ada bagian-bagian yang harus di-setel secara berkala
d. Ketelitian
Untuk faktor ketelitian ini, ada beberapa hal penting, yakni:
- stabilitas dari mesin (periode untuk melakukan kegiatan kaliberasi)
- perobahan bentuk mesin bila terkena beban
- bebas dari getaran
- clearance yang dapat di setel, di buat se kecil mungkin
- tahan pada pengaruh perubahan suhu (pemuaian nya praktis harus kecil)
e. Pelayanan
Yang perlu diperhatikan, adalah:
- pelayanan mesin nya harus mudah
- pelayanan mesin harus dapat dilakukan dengan cepat
- benda kerja dapat di setel dengan mudah
- pengikatan pahat-pahat harus dengan mudah
f. Pemeliharaan
Pada faktor pemeliharaan ini, yang harus diperhatikan adalah:
- pemeliharaan harus dapat dengan mudah dilakukan serta biayanya murah
- pelumasan dan pendinginan harus berlangsung dengan baik
- pemeliharaan harus bisa dilakukan secara rutin/berkala
g. Keamanan
Hal-hal yang perlu diperhatikan pada faktor keamanan ini adalah:
- operator yang meng operasikan mesin tersebut harus merasa aman
- apakah ada pengamanan lain nya, seperti: elektrikal misalnya.
- bagian-bagian yang berputar, supaya tertutup dengan baik
Oleh : Ir. Ganda Samosir, M.Sc
