KEADAAN PERMUKAAN LOGAM SETELAH DIPOTONG

(Pertemuan ke-3)

KEADAAN PERMUKAAN LOGAM SETELAH DIPOTONG

Bila di analisis lebih lanjut dan dengan cermat, maka sebagai akibat dari pengerjaan mesin-mesin pada permukaan logam benda kerja itu, akan terjadi apa yang sering disebut dengan strain hardening, yaitu suatu efek pengerasan pada lapisan logam yang baru dikerjakan. Hal ini terjadi karena logam itu menjadi lebih padat (compact) akibat tekanan dari pahat nya tehadap permukaan benda kerja.

Namun, walaupun permukaan nya akan lebih keras, tetapi sebalik nya ke uletan dan ke liat an nya akan berkutang (biasanya menjadi lebih sulit untuk di potong/bubut).

Adapun tebal nya bagian-bagian yang semakin padat/keras tersebut untuk setiap logam akan ber beda-beda, tergantung dari material benda kerjanya dan juga tergantung dari cara pengerjaan yang di aplikasikan. Untuk logam-logam yang lebih liat (ductile), maka strain hardening yang

terjadi akan terlihat lebih nyata, tetapi untuk untuk logam-logam yang kurang liat, misal nya: besi tuang, maka proses strain hardening ini, hampir tidak terjadi.

Adapun derajat dari strain hardening (degree of strain hardening) serta dalam nya lapisan yang mengalami strain hardening (depth of strain hardened layer) adalah tergantung kepada kecepatan potong (), feed/hantaran (s), kondisi dari mata pahat (tajam atau tumpul) serta sudut nya atau yang sering disebut sebagai back rake angle.

Agar lebih jelas nya, maka beberapa pernyataan dibawah ini perlu diperhatikan:

a. Untuk kecepatan potong yang di perbesar, maka degree of strain hardening serta depth of strain hardened layer nya akan berkurang.

b. Untuk feed (s) yang di perbesar, maka ke-2 variabel tersebut akan bertambah besar pula.

c. Untuk perkakas pemotong (pahat) yang tumpul, maka ke-2 variabel tersebut akan juga bertambah besar.

d. Untuk back rake angle yang diperbesar, maka ke-2 variabel tersebut akan berkurang tebal nya.

2.10. BAHAN PAHAT, GERAM DAN MEDIA PENDINGIN

Tidak semua logam dapat dibuat menjadi pahat, ada beberapa syarat yang dituntut dari sebuah pahat, yakni:

a). tahan terhadap suhu yang tinggi (tidak mudah mencair)

b). koefisien gesek yang rendah

c). tahan terhadap gerusan

d). tidak mudah retak

2.10.1. BAHAN PAHAT

Berikut ini, akan diberikan beberapa contoh bahan atau material pahat yang lazim digunakan:

a). Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel)

Kandungan nya, C = (0,8 ¸ 1,2) %

Bahan ini mempunyai sifat: - hardenability (mampu di keraskan)

- mampu terhadap proses heat treatment

- rapuh pada kekerasan maksimum.

Catatan:

- Bahan ini pada temperatur ± 300 ° C, akan kehilangan kekerasan nya, maka itu, bahan ini tidak sesuai untuk pekerjaan dengan kecepatan tinggi dan tugas berat.

- Kegunaan nya: hanya cocok untuk bahan-bahan lunak, seperti: kayu

b). Baja Kecepatan Tinggi (High Speed Steel/HSS)

Material ini mempunyai temperatur operasi maksimum 650 ° C.

Kandungan nya, selain , 18 % Wolfram dan 5,5 % Chrom, serta unsur tambahan

lain seperti: Vanadium, Molibdenum dan Kobalt

Secara spesifik, ada -3 kelompok HSS, yakni:

b-1). HSS 18-4-1

Baja ini mengandung: - Wolfram = 18 %

- Chrom = 4 %

- Vanadium = 1 %

Dianggap sebagai salah satu bahan pahat serba guna yang paling baik.

b-2). HSS Molibdenum

Molibden (molibdenum) ini berfungsi sebagai elemen pemadu utama.

Baja Molibden 6-6-4-2, mengandung: - Wolfram = 6 %

- Molibden = 6 %

- Chrom = 4 %

- Vanadium = 2 %

Pahat baja kecepatan tinggi molibden, mempunyai ketahanan dan kemampuan memotong yang sangat baik.

b-3. HSS Sangat Tinggi

Material ini biasanya mengandung unsur Cobalt antara 2 s/d 15 %, yang dimaksudkan untuk meningkatkan efisiensi pemotongan, terutama pada suhu tinggi. Komposisi kimia baja kecepatan sangat tinggi ini adalah:

- Wolfram = 20 %

- Chrom = 4 %

- Vanadium = 2 %

- Cobalt = 12 %

Unsur Cobalt, termasuk bahan kimia berharga mahal, sehingga hanya dipakai terutama untuk operasi pemotongan berat, yang mengutamakan tekanan tinggi dan suhu yang tinggi pada pahat.

c). Paduan Cor Bukan Besi

Terdiri dari beberapa paduan-paduan, antara lain:

- Chrom (15 ¸ 35) %

- Cobalt (40 ¸ 50) %

- Wolfram (12 ¸ 15) %

- Karbida: Tantalium, Molibden

- Karbon (1 ¸ 4) %

Semua bahan diatas dalam bentuk coran dengan persentase terentu.

Pahat yang dibuat dari material tersebut, adalah sangat keras dan mampu bertahan sampai suhu maksimum 925 ° C.

Kecepatan potong pahat paduan cor bukan besi 2 kali lebih besar dibandingkan dengan kecepatan potong pahat baja kecepatan tinggi, tetapi bahan paduan ini lebih rapuh,

kurang baik terhadap heat treatment dan proses permesinan nya, hanya dengan gerinda, artinya; setelah di cor ke dalam cetakan, maka hanya dapat di proses lanjut dengan menggunakan alat gerinda. Bahan paduan ini, mampu terhadap beban kejut dan efisiensi pemotongan nya cukup baik/tinggi. Sebagai bahan pahat, maka tingkat efisiensi pemotongan nya berada diantara baja kecepatan tinggi dan pahat karbida.

d). Kelompok Pahat Karbida

Ada beberapa jenis kelompok pahat karbida yang di kenal dan sering digunakan, antara lain dapat dilihat pada halaman berikut ini:

d-1). Karbida

Karbida dibuat dengan teknik “metalurgi serbuk” (powder metallurgy), yakni: serbuk logam “wolfram karbida” dan “cobalt”, di kempa untuk menghasilkan “desinter” di dalam tungku peleburan pada temperatur ± 1550 ° C dimana hasilnya akan mampu terhadap proses gerinda.

· Untuk memotong besi dan bahan lain nya (kecuali baja), maka biasanya komposisi

kimia pahat nya adalah: . 94 % Wolfram karbida

. 6 % Cobalt

· Untuk dapat memotong baja, maka harus ditambahkan juga: “titanium” dan “tantalium

karbida”, tujuan nya agar % cobalt naik, sehingga komposisi kimia pahat karbida

pemotong baja adalah: . 82 % Wolfram karbida

. 10 % Titanium karbida

. 8 % Cobalt

Pahat jenis ini mempunyai keunggulan:

- koefisien gesek nya rendah

- tidak mudah aus

- tidak terbentuk kawah

- kecepatan putar nya = 3 x kecepatan putar paduan lain nya.

Suhu operasi maksimum pahat ini 1200 ° C dan bahan ini merupakan bahan “buatan manusia” yang paling keras serta tahan terhadap kompresi.

Kekurangan nya: - sangat rapuh

- kurang tahan terhadap beban kejut (shock)

- mudah retak

- gerinda yang digunakan, harus “silikon karbida” atau “intan”.

d-2. Karbida dengan butiran mikro

Bahan karbida dengan butiran mikro ini adalah wolfram karbida yang kekuatan maupun kekerasan nya sangat tinggi.

Bahan pahat ini dapat dilapisi (dengan ketebalan 0,05 ¸ 0,08 mm) oleh:

- titanium karbida

- aluminium karbida

- titanium nitrida

Guna material pelapis adalah:

- menurunkan panas yang disebabkan oleh aliran geram ketika melalui pahat

- mengurangi pengaruh difusivitas

- menghindari terjadi nya kawah pada mata pahat.

d-3. Intan

Pahat intan biasanya digunakan untuk pemotongan yang bersifat ringan, namun kecepatan putar yang tinggi ( n = 300 s/d 1500 rpm).

Bahan-bahan yang sering dipotong dengan pahat ini adalah:

· kelompok bahan lunak, seperti: - aluminium

- kaca, dll

· kelompok bahan keras, seperti: apa saja yang pahat lain tidak mampu memotong nya.

· untuk bahan-bahan seperti: silikon, non-ferrous dan fiber glass, maka pahat nya harus

“intan polikristalin”.

d-4. Pahat keramik

Pahat ini dibuat dengan teknik metalurgi serbuk, yakni antara serbuk-serbuk: aluminium oksida, titanium, magnesium dan chrom oksida. Hasil nya kemudian dijadikan bahan “sisipan” pahat dengan perekat: “epoxy-resin”.

Bahan ini tahan terhadap beban kompresi, namun tingkat kerapuhan nya cukup tinggi, untuk itulah maka dianjurkan agar “alat pemegang pahat” nya harus “kuat” dan “kokoh”.

Titik lebur pahat ini diatas 1100 ° C dan konduktivitas panas nya cukup rendah, sehingga mampu beroperasi pada putaran tinggi dengan pemotongan yang dalam dan geram-geram nya tidak melekat pada pahat.

2.10.2. PENGENDALIAN GERAM

Geram atau chip merupakan serpihan-serpihan logam saat terjadi proses pembubutan. Geram yang bentuknya memanjang dan liat (continous chip), bisa sangat berbahaya, baik bagi operator, maupun bagi pahat nya sendiri. Untuk itu, geram harus dapat dikendalikan dengan baik, teknik-teknik pengendalian nya adalah:

1. menggerinda muka pahat sampai kedalaman (0,38 ¸ 0,76) mm dan dengan lebar (1,6

¸ 6,4) mm.

2. menggerinda alur kecil sekitar 0,9 mm dibelakang tepi pemotongan sampai kedalaman

nya antara (0,25 ¸ 0,5) mm.

3. mematri atau me-nyekrup kan plat karbida tipis dimuka mata pahat, agar dengan demikian, diharapkan geram nya menjadi terputus-putus.

4. pemilihan yang tepat dari sudut pahat, akan mengendalikan arah geram yang ikal.

2.10.3. MEDIA PENDINGIN (COOLANT)

Di dalam segala operasi pembentukan dan pemotongan, maka akan timbul panas yang tinggi, sebagai akibat dari gesekan dan tekanan pahat terhadap benda kerja. Bila ke-2 (dua) hal tersebut tidak dikendalikan dengan baik, maka baik permukaan pahat, maupun benda kerja akan cendrung melekat (pada suhu titik lebur nya las).

Secara teoritis, maka distribusi sumber utama panas pada proses pembubutan, dapat dilihat pada gambar ilustrasi berikut ini:

Fungsi Coolant:

a. mengurangi gesekan antara geram, pahat dan benda kerja

b. mendinginkan geram, pahat dan benda kerja

c. memperbaiki kualitas permukaan benda kerja

d. membersihkan permukaan benda kerja dari serpihan-serpihan logam

e. mengurangi tekanan geram terhadap mata pahat

f. menaikkan umur pahat

g. mengurangi kemungkinan terjadi nya korosi pada benda kerja

h. dll.

Melihat fungsi coolant yang begitu banyak, maka tidak semua zat cair dapat digunakan sebagai media pendingin mesin bubut.

Untuk itu dibawah ini dapat dilihat apa saja syarat media pendingin yang bagus, baik untuk benda kerja, pahat demikian juga untuk mesin bubut nya.

Syarat Media Pendingin:

a. sebaiknya media pendingin tidak mengganggu kenyamanan operator (bau, dll)

b. tidak boleh merusak mesin

c. daya serap panas nya harus baik

d. tidak mudah menguap

e. tidak berbuih

f. bersifat melumasi

g. titik didih nya harus tinggi

h. harus dapat digunakan secara terus menerus (tersedia cukup banyak)

(contoh: untuk pembubutan kasar, diperlukan coolant 3 galon/menit)

Agar cairan media pendingin bisa berfungsi optimal, maka adakalanya harus ditambahkan beberapa unsur kimia. Untuk itu, berikut ini akan dijelaskan unsur-unsur apa saja yang sering ditambahkan kedalam ciran coolant, termasuk kegunaan nya.

Zat Kimia Yang Ditambahkan Pada Coolant:

a. Amina dan Nitrit; bertujuan untuk mencegah karat

b. Nitrat; dimaksudkan untuk menstabilkan Nitrit

c. Fospat dan Borak; untuk me lunak kan air

d. Soda dan air; untuk melumasi dan mengurangi tegangan permukaan

e. Fosfor, Chlorin dan Belerang; untuk pelumasan secara kimiawi

f. Chlorin; untuk pelumasan

g. Glikol; sebagai bahan pengaduk dan pembasah

h. Germisida; untuk mengendalikan pertumbuhan bakteri

Catatan:

Jenis dan campuran coolant yang akan digunakan, sangat tergantung kepada:

a. Jenis bahan benda kerja

b. Jenis operasi yang digunakan (ringan/berat)

2.10.4. MATERIAL DAN COOLANT

Agar tidak salah memilih jenis media pendingin yang akan digunakan untuk material benda kerja tertentu, maka dibawah ini dapat dilihat tabel nya secara lengkap:

No	Material Benda Kerja	Jenis coolant
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.	Besi Cor Aluminium Besi mampu tempa Kuningan Baja Besi tempa dll	- udara tekan - larutan minyak - udara terbuka (1 atm) - kerosen - larutan minyak - air soda - udara terbuka - oli - minyak mineral ringan - sabun - udara terbuka - minyak parafin - campuran minyak hewani - minyak yang larut didalam air - minyak termsulfurisasi - minyak mineral - lemak hewani - minyak yang larut didalam air -

3. MESIN BUBUT (LATHE ENGINE) (Pertemuan ke-4)

Karena salah satu jenis mesin-mesin perkakas yang paling sering digunakan karena kegunaan nya yang begitu luas adalah mesin bubut, maka dibawah ini masalah mesin bubut masih akan lebih disoroti lagi, agar lebih dipahami.

Mesin bubut, termasuk mesin perkakas dengan gerak utama berputar. Hal ini disebut gerak utama berputar, karena pada saat beroperasi, benda kerja nya yang berputar.

3.1. FUNGSI DAN UKURAN MESIN BUBUT

Fungsi mesin bubut adalah untuk memotong/menghilangkan sebahagian dari benda kerja dengan gerak berputar, sehingga pada akhirnya menjadi benda/produk yang dapat dimanfaatkan sesuai dengan fungsi nya.

Adapun jenis-jenis kegiatan yang dapat dikerjakan pada mesin bubut adalah:

- membubut lurus

- membubut tirus atau konis

- membubut alur

- membor

- membuat ulir

- meng-kartel

- me-reamer

- mengetap

- menyenai

- menggrinda

-dll.

Ukuran utama sebuah mesin bubut dapat dilihat pada gambar ilustrasi dibawah ini:

Keterangan: A = panjang mesin bubut total (seluruh nya)

B = Jarak antara center pada headstock (kepala tetap) sampai dengan center pada

tailstock (ekor tetap)

C = Diameter maksimum benda yang dapat dikerjakan (bila alas dibuka)

D = Diameter mesin maksimum sampai ke alas.

3.2. JENIS-JENIS MESIN BUBUT

Menurut jenis dan fungsinya, maka mesin bubut dapat dikelompokkan menjadi:

a. Instrumen Lathe Engine (Mesin bubut Instrumen)

Mesin bubut jenis ini biasanya digunakan untuk membuat suatu produk (benda kerja) yang kecil ukuran nya, tetapi dengan tingkat ke presisian yang tinggi dan jumlah banyak (mass product).

b. Bench Engine Lathe (Mesin Bubut Meja)

Mesin bubut ini biasanya digunakan untuk membuat produk-produk yang lebih besar dibanding kan dengan produk instrument lathe engine. Mesin bubut jenis ini dapat ditempatkan di atas bangku/meja kerja atau pun mesin yang mempunyai kaki terbuat dari baja profil dan pelat baja.

c. Standard Engine Lathe (Mesin Bubut Standar)

Mesin bubut jenis ini, selain dapat memproduksi benda kerja yang lebi besar, juga lebih panjang.

d. Gap Lathe Head Engine (Mesin Bubut Celah)

Mesin bubut ini selain dapat mengerjakan benda-benda kerja yang besar, juga dengan diameter yang relatif besa, sebab bagian alas dari mesin ini, yakni yang berdekatan dengan kepala tetap, dapat dilepas-lepas dan akan menghasil kan celah, untuk kemudian akan di tempati oleh benda kerja berdiameter besar tersebut

e. Turret Lathe Engine (Mesin Bubut Turret)

Mesin bubut jenis ini mempunyai ekor putar tetap, dimana dapat di pasangkan 6 (enam) alat potong, sesuai dengan yang dibutuh kan. Benda kerja dijepit pada chuck (cekam ber rahang tiga), alat potongnya dapat di setel sedemikian rupa sesuai dengan yang di inginkan, misalnya:

- facing : mem bubut muka

- turning : mem bubut rata

- cutting : me motong

- grooving : membuat alur

- drilling : mengebor (melubangi)

- reaming : menghaluskan lubang

- dll.

f. Computer Numerically Control Lathe Engine - CNC Machine (Pengendalian Secara Numerik)

Sebelum mesin di operasikan, lazim nya dibuatkan suatu program (software) komputer yang sesuai bentuk benda kerja yang akan dibuat. Program ini terdiri dari sederetan instruksi-instruksi yang di kodefikasi dalam bentuk algoritma matematis, sehingga disebut: kendali numerik

Dengan mem-program kan kedudukan pahat terhadap benda kerja, tebal nya penyayatan,panjang yang akan dibubut, diameter yang di inginkan, dll, maka mesin jenis ini akan bekerja secara otomatis.

3.3. PERBEDAAN ANTARA BUBUT TURET DENGAN BUBUT MESIN

Perbedaan utama antara ke dua mesin ini adalah bahwa bubut turet disesuaikan untuk pekerjaan memproduksi dalam jumlah yang banyak (mass product), sedangkan mesin bubut, terutama digunakan untuk berbagai penugasan, ruang perkakas atau pekerjaan operasi terbatas. Ciri utama dari mesin bubut turet adalah:

a. Pahat dapat dikunci secara permanen dalam turet pada urutan yang sesuai dari penggunaan nya.

b. Setiap pos dilengkapi dengan penghenti hantaran atau pelompat hantaran, sehingga masing-masing pemotongan oleh pahat berikut nya akan selalu sama dengan pemotongan sebelumnya.

c. Pemotongan majemuk dapat diambil dari pos yang sama, misal nya pembubutan dan/atau pemotongan lubang sebanyak dua buah atau lebih.

d. Pemotongan kombinasi dapat dibuat, yaitu dengan menggunakan pahat peluncur dan pada saat yang bersamaan pahat turet yang memotong.

e. Kekakuan yang berlebihan dalam memegang benda kerja dan pahat nya da adaptasikan kepada mesin nya, sehingga memungkinkan untuk pemotongan jamak dan kombinasi

f. Dimungkinkan untuk menambahkan peralatan bantu, misalnya untuk keperluan bubut tirus, pemotongan ulir, membuat duplikat, dll.

3.4. BAGIAN-BAGIAN UTAMA MESIN BUBUT

Secara umum komponen utama dari mesin bubut adalah (lihat gambar):

Keterangan Gambar:

A = Kepala tetap (Headstock)

B = Ekor tetap/Kepala lepas (Tailstock)

C = Apron

D = Bed (Alas)

Selain itu masih ada lagi yang disebut dengan perlengkapan mekanik dan elektik nya, agar lebih jelas, maka dapat dilihat pada gambar diatas.

Penjelasan Singkat:

a. Headstock (Kepala Tetap)

Kepala tetap berada di bagian atas dari mesin bubut, selain itu kepala tetap dihubungkan dengan poros spindel dan disekitar nya terdapat gear box (rumah roda gigi), handel-handel pengatur kecepatan, pembalik hantaran. Juga disekitar nya akan terdapat daftar hantaran, tabel ulir, baik yang metrik maupun dalam satuan inci.

b. Tailstock (Ekor atau Kepala Lepas)

Tailstock ditempatkan pada bed engine (alas), dimana fungsinya sebagai alat bantu untuk melakukan pembubutan yang panjang, melakukan pem boran dan membuat tirus atau pun konis.

c. Lathe Engine Bed (Alas Mesin Bubut)

Biasanya alas sebuah mesin bubut terbuat dari bahan besi cor kelabu, dimana ke-2 (dua) sisi bagian luarnya berbentuk “V” yang berfungsi selain tempat berjalan nya eretan, juga sebagai tempat kedudukan tailstock. Bagian atas dari alas dibuat se halus/licin mungkin, agar mempermudah gerakan dari eretan. Permukaan luar yang berbentuk V tersebut, biasanya di hardening (diperkeras), dengan tujuan agar kuat menahan gesekan dari eretan dan tailstock yang selalu berada diatas nya.

e. Carriage (Eretan)

Secara umum sebuah mesin bubut dilengkapi oleh 2 (dua) buah eretan, yakni satu eretan atas dan satu eretan bawah (lihat gambar berikut ini).

Eretan atas ini bergerak melintang, yakni dari depan ke belakang, sedangkan eretan bawah akan bergerak secara horizontal, yakni pada bidang mendatar.

3.4. TABEL KECEPATAN POTONG KHUSUS

Berikut ini akan diberikan sebuah tabel Kecepatan Potong yang diperoleh dari hasil empiris untuk material benda kerja yang sering digunakan dan material pahat tertentu. Bila dikatakan kasar, maka ini berarti: kegiatan pembubutan awal dari benda kerja, sedangkan bila dikatakan selesai, maka ini berarti: kegiatan akhir dari pembubutan benda kerja.

No	Material Benda Kerja	Pahat HSS		Pahat Karbida
		Kasar	Selesai	Kasar	Selesai
1 2 3 4 5 6 7 8 9	Baja Karbon 1010,1025 Baja medium Baja Pemotong bebas Baja Nikel 2330 Chrom Nikel 3120,5140 Besi Cor Kelabu Kuningan Aluminium Plastik	25 ¸ 40 20 ¸ 40 25 ¸ 45 20 ¸ 35 15 ¸ 25 25 ¸ 30 40 ¸ 70 30 ¸ 35 30 ¸ 60	70 ¸ 90 60 ¸ 85 75 ¸ 110 60 ¸ 85 45 ¸ 60 40 ¸ 45 85 ¸ 110 70 ¸ 110 90 ¸ 150	90 ¸ 120 75 ¸ 110 110 ¸ 140 70 ¸ 100 55 ¸ 80 60 ¸ 75 120 ¸ 150 60 ¸ 90 45 ¸ 75	170 ¸ 215 140 ¸ 185 185 ¸ 230 130 ¸ 170 100 ¸ 130 110 ¸ 140 185 ¸ 215 140 ¸ 215 120 ¸ 200

Catatan:

Untuk ke-2 jenis pahat tersebut dengan material benda kerja yang disebutkan pada tabel diatas, maka untuk pemotongan:

· Kasar : Dalamnya pemotongan : (4,75 ¸ 9,53) mm

Hantaran (Feed) : (0,75 ¸ 1,27)

· Selesai : Dalamnya pemotongan : (0,38 ¸ 2,39) mm

Hantaran (Feed) : (0,13 ¸ 0,38)

Contoh Soal:

Material benda kerja adalah Baja karbon berdiameter, D = 30 mm akan di bubut. Hitunglah putaran kasar (roughing) dan selesai (finishing), bila material pahat nya:

a). HSS (High Speed Steel) ?

b). Karbida atau DS (Diamond Steel) ?

Jawab:

a). Pahat HSS

Putaran Kasar, = 265 rpm

Putaran Selesai, = 743 rpm

b). Pahat Karbida

Putaran Kasar, = 955 rpm

Putaran Selesai, = 1805 rpm.

3.5. MACAM-MACAM OPERASI PEMBUBUTAN.

Seperti telah disinggung diatas, bahwa operasi pembubutan adalah beraneka ragam, mencakup membubut, pemboran, pengerjaan tepi, penguliran dan pembubutan tirus. Berikut ini akan diuraikan secara ringkas beberapa jenis operasi yang dapat dilakukan mesin bubut.

a). Pembubutan Silindris.

Cara yang paling umum untuk menyangga /menopang benda kerja, khususnya benda kerja yang berputar adalah dengan menempatkan penopang (support) di antara ke-2 center nya. Keuntungan nya adalah dapat dan mampu menahan pemotongan berat serta sangat sesuai untuk benda kerja yang panjang. Karena di support di antara ke-2 ujungnya, maka selalu akan berputar seragam dengan spindelnya, kecuali dikehendaki lain, maka diperlukan penyetelan yang lain.

Center kepala tetap (head stock) berputar ber sama-sama dengan benda kerja, sehingga tidak ada gesekan, tidak timbul panas, tidak diperlukan pelumasan/pendinginan.

b). Pengerjaan Tepi (facing)

Bila sebuah permukaan akan di potong menggunakan mesin bubut, maka operasi nya disebut pengerjaan tepi.Benda kerja, biasa nya dipegang pada plat muka atau di dalam pencekam, tetapi dalam beberapa kasus, pengerjaan tepi juga dilakukan dengan benda kerja berada di antara kedua pusat mesin nya. Pemotongan dilakukan secara tegak lurus terhadap sumbu putaran, maka kereta luncur nya harus di kunci dengan benar pada bangku pembubut untuk mencegah timbulnya gerakan arah aksial.

c). Pembubutan Tirus

Ada banyak suku cadang (part & component) mempunyai permukaan yang tirus, ketirusan nya pun bervariasi, misalnya tirus curam (roda payung), tirus landai yang terdapat pada mandril pembubut.

Conto-contoh dari pengerjaan tirus adalah: tangkai dari gurdi ulir, ujung frais, pembesar lubang (reamer), arbor dan perkakas-perkakas lain nya.

Dalam praktek komersial, ada beberapa standard ketirusan yang umum digunakan, misalnya:

· Tirus Morse

Banyak digunakan untuk tangkai gurdi, collet (leher) pembubut dan center pembubut, ketirusan nya adalah 0,0502 mm/mm (» 5,02 %).

· Tirus Brown dan Sharpe

Tirus ini terutama digunakan untuk mem-frais spindel mesin, dimana ketirusan nya mencapai sekitar 0,0417 mm/mm (» 4,17 %).

· Tirus Jarno dan Reed

Biasanya digunakan oleh beberapa fabrik pembubut dan perlengkapan penggurdi kecil, dimana ketirusan nya mencapai 0,05 mm/mm (» 5 %).

· Pena Tirus

Sering digunakan sebagai pengunci, dimana ketirusan nya 0,0208 mm/mm (» 2,08 %).

d. Membubut Ulir

Meskipun dimungkinkan untuk membubut atau memotong ulir dalam segala bentuk, namun mesin bubut biasnya dipilih kalau hanya sedikit ulir yang akan dibuat atau apabila di ingin kan bentuk ulir khusus.

Biasanya hampir pada setiap mesin bubut telah tersedia mekanisme pembubutan ulir dan instruksi tersebut sudah juga disertakan pada panel mesin bubut nya. Sehingga hanya dengan memilih dan menarik tuas yang di inginkan, maka mesin akan bekeja untuk membuat ulir sesuai dengan yang di harapkan. Metode lain untuk mendapatkan bentuk ulir adalah dengan menggrinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan bentuk ulir yangdiharapkan.

Misalnya akan membuat ulir dengan bentuk “V”, maka biasanya dapat dilakukan dengan 2 (dua) metode hantaran pahat. Yang pertama, pahat dapat dihantarkan lurus ke dalam benda kerja dan ulir dibentuk dengan melakukan sederetan pemotongan ringan. Aksi pemotongan nya terjadi pada kedua sisi pahat yang digunakan. Yang kedua, yaitu dengan menghantarkan pahat masuk dengan sudut tertentu. Umumnya pahat nya diberi hantaran positif sepanjang benda kerja, dimana

kecepatan putaran mesin disesuaikan untuk memotong sejumlah ulir yang di inginkan. Hal ini dapat dicapai dengan sederetan roda gigi yang terdapat/terletak dibagian ujung mesin bubut, menggerakkan ulir pengarah yang dihubungkan dengan spindel headstock pada kecepatan yang di inginkan.

Setelah mesin bubut disetel, sebuah ulir hantaran menyilang disetel pada suatu tanda di micrometer dial dan diambil suatu pemotongan yang ringan untuk memeriksa jarak bagi dari ulir. Pada akhir dari setiap pemotongan yang ber urutan, pahat dikeluarkan dari ulir dengan cara memutar ke belakang ulir hantaran menyilang nya. Hal ini diperlukan karena setiap pemutaran balik dalam ulir pengarah, akan dapat mencegah pengembalian pahat dalam pemotongan sebelum nya. Pahat kemudian dikembalikan ke kedudukan selanjutnya untuk mebuat ulir berikut, demikian seterus nya.

Pertemuan ke-5

4. MESIN FRAIS.

Mesin frais generasi pertama hasil temuan Eli Whitney sekitar tahun 1818 dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Mesin ini membuat/memotong geram ketika benda kerja di hantarkan terhadap suatu pemotong yang berputar, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Berbeda dengan mata pahat/alat pemotong pada mesin bubut, maka pada mesin ini alat pemotong hanya melakukan gerak berputar saja tanpa ada gaya-gaya lain yang bekerja.

Benda kerja di jepit pada meja yang mengendalikan hantaran nya (benda kerja) pada pemotong yang terdiri dari sederetan/sekumpulan pahat mata tunggal yang di susun sedemikian rupa menjadi 1 (satu) unit.

Secara umum, mesin ini dapat melakukan 3 (tiga) kemungkinan gerakan meja, yakni: gerak longitudinal, gerak menyilang dan vertikal, namun pada beberapa jenis meja tertentu, dapat juga melakukan gerak memutar

Mesin frais adalah salah satu jenis mesin perkakas yang paling mampu untuk melakukan berbagai macam tugas dibandingkan dengan jenis mesin perkakas lain nya. Permukaan yang datar maupun yang berlekuk/bergelombang, dapat di proses mesin ini dengan ketelitian yang tinggi, termasuk pemotongan sudut, celah, roda gigi dan ceruk juga dapat di proses dengan baik menggunakan mesin ini. Bila alat pemotong dan arbor nya dilepas, maka dapat digantikan dengan pahat gurdi, alat pembesar lubang (reamer) dan bor. Karena mesin ini dilengkapi alat penyetel mikrometer (micrometer dial) untuk mengatur gerakan dari meja nya, maka lubang dan pemotongan yang lain dapat diberi jarak secara tepat.

Alat-alat potong yang umum digunakan pada operasi mesin ini adalah: ketam, kempa gurdi, mesin pemotong roda gigi dan reamer, dan biasanya alat-alat pemotong tersebut cukup tahan lama (tidak cepat aus).

4.1. JENIS-JENIS PEMOTONG MESIN FRAIS

Karena alasan alat pemotongnya yang tersedia begitu ber aneka ragam, menjadikan mesin frais ini mampu melakukan begitu banyak tugas, oleh karena itu, kehadiran mesin ini pada suatu bengkel (work shop) sangat penting.

Pemotongan biasanya dikelompokkan menurut:

- bentuk umum nya

- cara pemasangan nya

- bahan yang dipakai pada gigi nya

-metode yang digunakan untuk meng grinda gigi nya.

Secara umum ada 3 (tiga) design dari alat pemotong, yakni:

- pemotong arbor

Pemotong ini mempunyai lubang pada center nya untuk pemasangan arbor

- pemotong tangkai

Pemotong jenis ini mempunyai tangkai yang lurus atau tirus dan di pasangkan pada spindel nya

- pemotong muka

Pemotong ini dibaut atau dipegangkan pada ujung arbor pendek, umumnya untuk memfrais rata.

Umunya alat potong mesin frais terbuat dari:

- baja karbon tinggi

- baja kecepatan tinggi

- paduan cor bukan besi atau yang ujung nya diberi karbida desinter

Pemotong yang terbuat dari baja karbon tinggi, biasanya tidak kuat bila dipakai pada kecepatan potong dan hantaran yang tinggi. Oleh karena itu, untuk pemotongan serba guna, biasanya digunakan alat potong yang terbuat dari baja kecepatan tinggi, sebab mata potong nya dapat di pertahan kan tetap tajam untuk waktu yang lama, mampu beroperasi dengan baik pada suhu kerja mencapai 600 ° C. Kecepatan potong nya pun dapat mencapai 2,5 kali kecepatan potong baja karbon tinggi, dengan hasil memuaskan. Namun untuk operasi pemotongan berat, dianjurkan menggunakan alat potong dari logam cor bukan besi, misal nya: Cobalt atau pun Karbida, sebab material ini mampu bertahan pada suhu operasi yang tinggi. Mata potong bahan ini mampu beroperasi dengan baik pada kecepatan potong sampai dengan 5 kali kecepatan potong baja kecepatan tinggi.

4.2. PEMOTONG DAN JENIS PEKERJAAN

Alat pemotong mesin frais, dapat juga dikelompok kan menurut bentuk nya atau juga terhadap jenis pekerjaan nya. Alat-alat potong tersebut, dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

PENJELASAN:

a). Pemotong Frais Biasa

Pemotong biasa adalah sebuah pemotong berbentuk piringan yang gigi-gigi nya hanya terdapat di sekeliling piringan nya. Bentuk gigi nya, bisa lurus maupun heliks, bila heliks, biasanya akan terdapat takikan pada gigi-gigi nya untuk memutuskan serpihan-serpihan dan untuk memudahkan pengeluaran geram/serpihan.

b). Pemotong Frais Samping

Pemotong ini mirip dengan pemotong datar, bedanya ada pada gigi-gigi yang hanya terdapat di samping. Pemotong jenis ini, bisa berbentuk lurus, heliks maupun zig-zag.

c). Pemotong Gergaji Pembelah Logam

Pemotong nya mirip dengan pemotong frais datar, bedanya dibuat relatif tipis (± 5 mm). Pemotong jenis ini diberi pengaman dengan cara meng gerinda sisi nya untuk menghasilkan ruang, agar memudahkan serpihan keluar.

d). Pemotong Frais Sudut

Pemotong jenis ini dapat memotong sudut tunggal, maupun jamak. Pemotong sudut tunggal ini, mempunyai satu permukaan kerucut, sedangkan yang jamak, mempunyai gigi-gigi pada dua permukaan kerucut. Jenis ini biasanya digunakan untuk memotong tanggem dan pelebar lubang (berfungsi mirip dengan reamer).

e). Pemotong Frais Bentuk

Gigi jenis pemotong ini mempunyai bentuk khusus yang dapat digunakan untuk memotong cekung, cembung, memotong roda gigi, memotong pembulatan pada sudut, dsb nya.

f). Pemotong Frais Ujung

Pemotong jenis ini mempunyai poros yang integral untuk menggerakkannya dan gigi-gigi terdapat di sekitar ujung keliling nya. Pemotong frais ujung berdimensi besar, sering juga disebut frais cangkang (lihat gambar), bagian pemotongnya terpisah dan di ikatkan pada arbor batang.

Pemotong ini digunakan untuk proyeksi permukaan, membuat ujung benda kerja menjadi bujur

sangkar, memotong celah, dll.

g). Pemotong Celah “ T ”

Pemotong ini mirip dengan pemotong datar kecil atau frais samping yang memiliki poros integral untuk menggerak kan nya. Guna nya untuk membuat celah “ T “.

h). Pemotong Gigi Sisipan

Sering dengan meningkatnya kebutuhan akan ukuran pemotong, maka untuk alasan ekonomis, dirasa perlu untuk menyisipkan gigi yang terbuat dari bahan yang lebih kuat (mahal) ke dalam baja yang lebih lunak (murah), sehingga bila rusak, cukup hanya sisipan nya saja yang diganti.

4.3. GIGI PEMOTONG FRAIS

Gambar sebuah pemotong frais dengan nomenklatur nya dapat dilihat dibawah ini.

Untuk pemotongan dengan kecepatan tinggi untuk hampir semua jenis material benda kerja, biasanya digunakan sudut garuk positif sebesar 10 sampai 15 derajat, namun untuk material yang lebih lunak, misal nya Aluminium, maka diberikan sudut garuk yang lebih besar lagi.

Bila menggunakan pemotong berujung karbida dengan kecepatan potong tinggi, maka digunakan sudut garuk negatif, baik radial maupun aksial. Bila ingin memotong baja, maka biasanya diberikan sudut negatif sebesar 5° s/d 10° .

Pada pemotongan frais, dikenal istilah sudut ruang bebas, yakni sudut yang terdapat antara tepi dengan garis singgung pada pemotong ujung gigi. Besar-kecilnya ruang bebas, tergantung dari material benda kerja, misal nya: untuk besi cor, memerlukan ruang bebas sebesar 4° s/d 7° , sedangkan untuk bahan yang lebih lunak, seperti: Magnesium, Aluminium dan Kuningan, maka akan lebih efisien bila sudut ruang bbebas nya 10° s/d 12° .

Dari banyak penelitian dapat dibuktikan bahwa pemotong dengan gigi-gigi yang kasar akan lebih efisien untuk menghasilkan/membuang geram, dibandingkan gigi-gigi yang halus, karena gigi kasar akan mengambil geram lebih tebal dan mempunyai aksi pemotongan lebih lebar serta ruang bebas lebih besar untuk laluan dari geram. Juga terbukti bahwa gigi-gigi halus mempunyai kecendrungan lebih besar untuk bergetar dibandingkan dengan gigi kasar, namun demikian, bila benda kerjanya tipis, maka tetap harus menggunakan gigi-gigi tipis.

4.4. PENGELOMPOKAN MESIN FRAIS

Mesin frais biasanya dibuat dalam jenis dan ukuran yang sangat beragam, penggeraknya pun bisa melalui sistem pulley atau motor tersendiri. Cara menghantar benda kerja nya pun, bisa dilakukan secara: manual, mekanis maupun hidraulis. Namun pengelompokan mesin frais yang umum adalah berdasarkan design nya, yakni:

A. Jenis tiang dan kerucut:

a. Frais tangan

b. Mesin frais datar

c. Mesin frais universal

d. Mesin frais vertikal

B. Mesin frais penyerut

C. Jenis bangku tetap:

a. Mesin frais simpleks

b. Mesin frais dupleks

c. Mesin frais tripleks

D. Mesin pusat pemesinan

E. Mesin frais jenis khusus:

a. Mesin frais meja putar

b. Mesin frais planet

c. Mesin frais profil

d. Mesin frais duplikat

e. Mesin frais pantograf

Tidak semua jenis mesin-mesin frais ini akan diterangkan, dianggap cukup menjelaskan mesin-mesin yang bercetak tebal (bold).

4.4.A.b. Mesin Frais Datar

Meskipun merupakan mesin serba guna, tetapi mesin ini juga dapat digunakan untuk produksi massal (mass product). Pemotong dipasangkan pada arbor horizontal yang ditopangkan (support) secara kaku (solid) oleh lengan yang berada diatas.

4.4.B. Mesin Frais Penyerut

Namanya diberikan sebagai penyerut, sebab ada kemiripan nya dengan mesin serut biasa.

Benda kerja dibawa pada meja panjang yang geraknya hanya longitudinal, dihantarkan ke alat pemotong yang berputar dengan kecepatan yang disesuaikan, untuk jelasnya lihat gambar:

Gerakan hantaran meja dan pemotong berputar adalah merupakan ciri utama mesin ini dan hal ini yang membedakan nya dengan mesin frais lain nya, termasuk gerak lintang dan vertikal mesin ini terdapat pada spindel pemotong nya. Mesin jenis ini dirancang untuk mem frais benda-benda yang besar yang memrlukan pemotongan geram yang lebar dan dalam.

4.4.C. Mesin Frais Jenis Bangku Tetap

Bangkunya terbuat dari benda cor yang kaku dan berat serta diatas nya terdapat sebuah meja kerja yang hanya memiliki gerak longitudinal.

Gambar dibawah ini menunjukkan sebuah mesin frais dari jenis penyerut:

Nama-nama, seperti: simpleks, dupleks dan tripleks, menunjukkan secara ber turut-turut bahwa mesin dilengkapi dengan kepala spindel satu, dua dan tiga. Mesin ini dilengkapi dengan pengendalian secara otomatis.

4.4.D. Mesin Pusat Pemesinan

Pusat pemesinan biasanya dilengkapi dengan satu atau lebih control numeric (CN) yang mempunyai permesinan serba guna (multi purpose machine). Mesin jenis ini tidak hanya mampu mem frais, tapi juga menggurdi, mengebor, meluaskan lubang, dll. Walaupun tergantung pada mesin nya, tapi pusat pemesinan mampu melakukan starting, stopping mesin nya, memilih dan menukar alat potong dengan cepat (sekitar 4 detik), melakukan pembentukan keliling 2D atau 3D dengan menggunakan interpolasi linier atau yang lain nya, mendudukkan setiap sumbu pada pergeseran dengan cepat (10 m/menit), menstart atau menghentikan spindel pada kecepatan dan arah putaran yang terprogram, mengarahkan meja kerja, mengalirkan dan menghentikan coolant.

4.4.E.a. Mesin Frais Meja Putar

Mesin frais meja putar, seperti terlihat pada gambar berikut, merupakan modifikasi dari mesin frais vertikal yang dimaksudkan untuk kegunaan khusus.

Operasi mesin ini bisa berlangsung secara kontinu, namun terdapat cukup waktu bagi operator untuk menaikkan dan menurunkan muatan mesin selama proses frais berlangsung.

Mesin ini bekerja cukup efisien dan cepat, namun terbatas hanya untuk penge-fraisan datar saja.

Oleh : Ir. Ganda Samosir, M.Sc.