Pertemuan 4 Operasi Bubut [PDF]

Citation preview

20



Tujuan Instruksional Setelah mengikuti kuliah ini, mahasiswa dapat : 1. 2. 3. 4. 5. 6.



Menjelaskan prinsip dasar gerakan membubut Menjelaskan fungsi dan arah gerakan bagian utama tersebut Menjelaskan beberapa operasi membubut dan jenis pahat yang digunakan Menjelaskan proses pembubutan tirus Memberikan perbedaan antara 3 jenis metode pembubutan tirus Menjelaskan cara pembubutan ulir



7. Membuat sketsa sederhana tentang mesin bubut Ringkasan Materi : Pada materi ini dipaparkan salah satu mesin produksi yang merupakan kategori general purpose machine yakni mesin bubut. Diperkenalkan bagian-bagian utama mesin bubut dan fungsinya masing-masing. Keterhubungan antara bagian-bagian utama tersebut diperlihatkan dalam proses membubut, misalnya parting off, membubut tirus dan membubut roda gigi. Parameter penting dalam pembubutan yang menjadi perhatian adalah kecepatan potong dan pemakanan. Metode Pembelajaran : Kuliah (60 mnt). Mahasiswa mendapat penjelasan tentang mesin dan operasi bubut Tanya jawab (10 mnt). Mahasiswa bertanya dosen menjawab atau sebaliknya Tugas individu (30 mnt). Mahasiswa mengerjakan/menjawab soal-soal Tugas kelompok. Mahasiswa mengerjakan tugas dengan berdiskusi dalam kelompok, membuat laporan hasil diskusi dan menyiapkan materi presentase.



21



Dalam buku teks berbahasa Inggris, mesin bubut disebut dengan Lathe Machine, sedangkan proses membubut disebut dengan turning. Turning berasal dari kata to turn yang bermakna move around axis atau bergerak mengitar sumbunya. Apa yang bergerak mengitari sumbu pada mesin bubut adalah benda kerja sementara pahat bubut tetap.



Perhatikanlah gambar di samping Tanda panah pada work menunjukkan benda kerja yang berputar pada sumbunya



3 BAB



Operasi Bubut Mesin bubut adalah salah satu mesin produksi yang serbaguna dan sangat luas pemakaiannya di seluruh penjuru dunia. Fungsi utama dari mesin bubut adalah menghilangkan sebagian material dari benda kerja untuk mendapatkan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Benda kerja dicekam dengan kuat dan kaku pada suatu pencekam. Pencekam kemudian berputar pada sumbunya bersama dengan benda kerja. Sebuah pahat potong yang diarahkan mengenai benda kerja akan mengeluarkan sebagian materialnya dalam bentuk geram-geram.



Tanda panah pada tool menunjukkan langkah/arah feeding atau pemakanan



Gambar III.1 : Prinsip gerakan pahat dan benda kerja pada mesin bubut Work = benda kerja Tool = pahat potong Bed = landasan Headstock = kepala tetap Tailstock = kepala lepas Carriage = Kereta luncur



Selain operasi membubut, mesin ini dapat pula digunakan untuk operasi membuat lubang, melebarkan lubang, pembuatan alur skrup, menggerinda, dll. Konstruksi Mesin Bubut Mesin bubut dibuat dengan berbagai bentuk dan ukuran. Mulai dari mesin bubut bangku yang kecil hingga yang berukuran sangat besar untuk membubut poros raksasa. Suatu mesin bubut sederhana terdiri



22



dari bed yang terbuat dari besi tuang kelabu dimana headstock, tailstock, carriage dan komponen mesin bubut lainnya diletakkan. Bagian-bagian utama dari mesin bubut adalah : 1. Bed 2. Head stock 3. Tail stock 4. Carriage 5. Mekanisme pemakanan 6. Mekanisme pemotongan ulir Bed



Gambar 3.1 : Bed



Bed mesin bubut adalah landasan dimana seluruh bagian mesin bubut dilekatkan. Terbuat dari material casting yang kokoh dan kaku untuk mendukung bagian-bagian mesin bubut terutama yang bergerak selama operasi pembubutan. Pada ujung sebelah kiri dari bed terdapat headstock dan pada sisi sebelah kanan ditempati tailstock. Carriage terletak di atas bed dan dapat meluncur sepanjang bed. Bagian atas bed terdapat alur pengarah yaitu alur pengarah dalam dan alur pengarah luar. Alur pengarah dalam merupakan alur lintasan tailstock, sedangkan alur pengarah luar menjadi tempat lintasan carriage. Bentuk alur pengarah ini ada yang datar dan ada berupa bentuk V. Umumnya bed terbuat dari besi tuang yang dipadukan dengan nikel dan kromium. Headstock Fungsi utama headstock adalah memindahkan daya ke komponen mesin bubut yang lain. Di dalam badan headstock terdapat rangkaian roda gigi untuk pemindahan daya. Spindel utama dilekatkan pada headstock. Spindel menopang benda kerja dan berputar bersama benda kerja. Cone pulley juga berada dalam rangkaian di dalam headstock yang berfungsi untuk memutar spindle melalui motor elektrik pada berbagai kecepatan. Keterangan gambar :



Gambar 3.2 : Headstock



23



(H1) Headstock, (H4) Rumah dari spindel utama, (H2,H3) Mekanisme pengganti kecepatan, (H10) roda gigi pengubah.



Gambar III.2 : Konstruksi mesin bubut



24



Tailstock



Gambar 3.3 : Tailstock



Tailstock biasa digunakan sebagai bantalan luar dan penopang benda kerja sirkular yang mengalami pembubutan. Tailstock dapat diatur dengan mudah disepanjang bed untuk pekerjaan alignment maupun non alignment terhadap pusat spindel terhadap benda kerja dengan panjang yang berbeda. Tailstock juga membawa dead centre untuk menopang salah satu ujung benda kerja. Baik live centre pada headstock maupun dead centre (T5) pada tailstock mempunyai ujung yang mengerucut 60o, ujung yang lain berbentuk tirus. Spindel pada tailstock bergerak secara longitudinal oleh gerakan skrup pengarah dan handwheel (T1). Tailstock dapat diposisikan dan di kunci dengan barrel (T6) di sepanjang bed. Terdapat pula gear box (T2) antara handwheel dan spindel. Carriage



Gambar 3.4 : Carriage & Tool Post



Carriage = Kereta luncur Alignment = Penyebarisan Compound Rest = Peletakan majemuk Live centre= center jalan Dead centre = center tetap



Carriage dipasang pada alur luar pada bed mesin bubut dan dapat digerakkan sejajar dengan sumbu spindel. Carriage tersusun atas apron (5), cross slide (3), saddle (4), compound rest (2) dan tool post (1). Carriage membawa pemegang pahat (1) dan menggerakkan secara longitudinal saat pembubutan turning dan secara perpendikular saat proses pembubutan facing dibawah kendali operator. Handwheel (2a) mengendalikan gerakan dari compound rest, dan karena perletakannya dilengkapi dengan busur derajat penyetel putaran, maka dapat ditempatkan dalam berbagai kedudukan sudut untuk pembubutan tirus. Operator menggerakkan carriage secara manual melalui handwheel (5a) atau secara otomatis dengan menggunakan mekanisme pemakanan (5c). Handwheel (2a, 3b, 5a) pada carriage dan gerakan luncurnya selalu dikalibrasi, baik untuk kemudahan dalam menggunakannya maupun kehandalannya melakukan pemotongan berulang-ulang. Tool post merupakan bagian penting dari carriage yang dipasang dengan T-slot pada compound rest dan membawa pemegang pahat dan sekrup-sekrup pengunci di atasnya Sekarang marilah kita melihat operasi pada mesin bubut.



25



Operasi Membubut Dalam melakukan pembubutan, benda kerja dipegang atau ditopang oleh dua centre atau oleh pencekam. Berbagai operasi membubut ditunjukkan pada gambar di bawah ini :



Gambar III.3 : Berbagai operasi bubut dan pahatnya a. Operasi membubut dimana benda kerja dapat dipegang oleh dua centre ataupun oleh pencekam :  Straight turning  Shoulder turning  Taper turning  Chamfering  Thread turning  Facing  Forming  Knurling



Gambar 3.5 : Operasi bubut knurling dan parting off. Operasi membubut lainnya dapat dilihat pada halaman berikut



b. Operasi membubut yang hanya dapat dilakukan dengan memegang benda kerja pada pencekam atau faceplate atau angleplate adalah :  Parting off  Internal thread cutting  Drilling  Boring  Reaming  Undercutting c. Operasi membubut yang dilakukan dengan menggunakan peralatan cantelan khusus adalah :  Milling  Grinding



26



Gambar 3.6 : Membubut tirus dengan kombinasi arah pemakanan



Compound rest = peletakan majemuk Tailstock = ekor lepas Taper angle = sudut tirus



Gambar III.4 : Berbagai jenis operasi pemotongan yang dapat dilakukan pada mesin bubut



27



Membubut Tirus Membubut tirus dilakukan dengan mengabungkan dua pemakanan yakni pemakanan arah longitudinal dan melintang, yang menyebabkan pahat potong mengikuti titik diagonal yang merupakan resultan arah dari kedua pemakanan tersebut. Resultan pemakanan tersebut dapat diubah dengan mengatur laju pemakanan melalui roda gigi pengatur di dalam apron. Metode lain yang dapat digunakan adalah dengan memanfaatkan compound rest yang dapat diputar beberapa derajat sesuai kebutuhan.



Gambar III.5 : Compound rest untuk memotong tirus Compound rest diputar pada arah setengah dari sudut tirus yang dikehendaki. Bila sekrup luncurnya berputar, pahat potong akan melakukan pemakanan pada sudut tersebut dan menghasilkan bentuk tirus yang sesuai. Metode ini memiliki keterbatasan karena compound rest hanya dapat diputar sejauh 45 derajat. Penyetelan ini dilakukan secara manual sehingga kapasitas produksi berkurang dan menghasilkan penyelesaian permukaan yang buruk. Metode lain dalam membubut tirus adalah dengan menggeser tailstock ke arah melintang. Metode ini cocok untuk tirus yang kecil dan terbatas pada pembubutan tirus luar. Metode lainnya adalah menggunakan pahat potong pembentuk tirus. Penggunaanya terbatas hanya untuk tirus luar yang pendek. Sisi potong pahat harus betul betul lurus untuk menghasilkan pemotongan tirus yang tepat.



28



Membubut Ulir Pahat yang digunakan untuk membubut ulir adalah pahat tipe mata tunggal (single point). Pemotongan ulir adalah operasi pemotongan yang menghasilkan alur heliks pada material berbentuk selindris.



Gambar 3.7 : Single point Cutting Tool



Gambar 3.8 : Pitch pada baut



Headstock = kepala tetap Pitch = jarak bagi Workpiece = benda kerja Change gears = roda gigi pengubah



Benda kerja dipegang oleh dua centre atau oleh sebuah pencekam saja pada headstock, sementara pahat potong dipegang oleh tool post. Pahat potong harus bergerak melakukan pemakanan pada jarak yang sama dengan jarak pitch (mm) saat benda kerja berputar satu putaran. Dengan demikian putaran benda kerja dan gerakan linear pahat potong dalam pemakanan harus disetel sedemikian rupa sehingga ketika benda kerja telah berputar satu putaran pahat potong menyelesaikan pemakanannya sepanjang pitch ulir. Untuk mendapat setelan seperti itu gerakan sekrup pengarah dengan mekanisme nut dibuat interlock atau saling terhubung, dan rasio gigi antara spindle pada headstock dan sekrup pengarah ditentukan dengan tepat.



Gambar III.6 : Pengaturan komponen mesin bubut untuk pemotongan ulir Gambar ini menunjukkan keterhubungan gerakan carriage-gears-spindle agar pahat menyelesaikan pemakanannya sepanjang satu pitch dalam satu



29



N = rotational speed, putaran [revolution / minute]



putaran. Penyetelan pemotongan ulir tersedia pada headstock. Kecepatan Potong



v = cutting speed, kecepatan potong [meter/minute] D0 = original diameter, diameter awal [mm] Df = final diameter, diameter akhir [mm] d = depth of cut, kedalaman pemotong [mm] f = feed, pemakanan [mm/revolution] fr = feed rate, laju pemakan [mm/minute]



Kecepatan potong dalam membubut didefinisikan sebagai laju dalam meter per menit dimana permukaan benda kerja berputar melewati pahat potong. Bila pemilihan kecepatan potong tepat maka umur pahat panjang dan efisiensi pemotongan meningkat. Bila kecepatan potong terlalu lambat akan mengurangi produktifitas dan menambah biaya perakitan, sementara bila kecepatan potong terlalu cepat akan menimbulkan panas berlebihan pada pahat dan kerusakan lebih awal terjadi pada sisi potong pahat. Pemakanan Pemakanan didefinisikan sebagai jarak dimana pahat potong menyayat benda kerja selama satu putaran spindle headstock. Pemakanan dituliskan dalam satuan milimeter per putaran benda kerja.



Workpart = benda kerja New surface = permukaan setelah pembubutan Chip = geram-geram Single point tool = pahat potong



Gambar III.7 : Beberapa parameter-parameter pemotongan pada mesin bubut



Ini adalah bagian akhir materi bab 3.



30



Setelah mendapat penjelasan tentang operasi bubut, jawablah pertanyaan di bawah ini : Soal- Soal 1. Jelaskan prinsip dasar gerakan mesin bubut 2. Jelaskan fungsi dan arah gerakan 3 komponen utama mesin bubut di bawah ini : - Headstock - Tailstock - Carriage 3. Berbagai operasi pemotongan dapat dilakukan pada mesin bubut, jelaskan 3 diantaranya yang menggunakan pemotong khusus. 4. Jelaskan dengan disertai gambar fungsi chuck, spindle dan compound rest pada proses pembubutan tirus 5. Terdapat 3 metode untuk membubut bentuk tirus, jelaskan perbedaan ketiga metode tersebut 6. Jelaskan cara pembubutan ulir 7. Buatlah sketsa sederhana mesin bubut dan tunjukkan arah gerakan dari spindel headstock, tailstock, dan carriage Tugas Kelompok Kita telah mempelajari beberapa operasi membubut dimana pahat potong selain diletakkan pada tool post, dapat pula diletakkan pada tailstock seperti pada operasi drilling, boring dan reaming. Carilah penjelasan mengenai ketiga operasi pembubutan itu dan temukan perbedaannya masing-masing. Undanglah mahasiswa tingkat akhir / asisten / laboran laboratorium dalam diskusi kelompok anda (tugas ini akan di presentasikan pada pertemuan ke-6)