Prinsip Kerja Mesin Bubut

Macam Macam Mesin Bubut 1 Mesin Bubut Konfensional

Teknik dan Prinsip Kerja Mesin Bubut (Lathe Machine)

PRINSIP KERJA MESIN BUBUT

(LATHE MACHINE)

Tujuan Praktikum

Mengenal bagian dan fungsi dasar - dasar penggunaan mesin perkakas terutama mesin bubut, dan cara mengoprasikan dengan membuat benda kerja.

o Setiap mahasiswa dapat mengoperasikan mesin bubut

o Mahasiswa dapat memahami dan mengerti gambar kerja

o Mahasiswa dapat mengetahui dan menguasai pembubutan

o Mahasiswa dapat mengetahui bentuk-bentuk pahat dan fungsinya

o Mahasiswa dapat mengetahui ukuran-ukuran benda kerja

o Mahasiswa dapat mengetahui kerja efisien ( apa yang dikerjakan terlebih dahulu)

o Mahasiswa dapat mengetahui komponen-komponen mesin bubut serta fungsinya

2.2 Landasan Teori

Mesin bubut adalah suatu mesin perkakas yang digunakan untuk memotong benda yang diputar. Bubut sendiri merupakan suatu proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja kemudian dikenakan pada pahat yang digerakkan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari benda kerja disebut gerak potong relatif dan gerakkan translasi dari pahat disebut gerak umpan.

Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir.

Roda gigi penukar disediakan secara khusus untuk memenuhi keperluan pembuatan ulir. Jumlah gigi pada masing-masing roda gigi penukar bervariasi besarnya mulai dari jumlah 15 sampai dengan jumlah gigi maksimum 127. Roda gigi penukar dengan jumlah 127 mempunyai kekhususan karena digunakan untuk konversi dari ulir metrik ke ulir inci.

2.2.1 Prinsip Kerja Mesin Bubut

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.

Gambar : Komponen Mesin Ulir

Pekerjaan pekerjaan yang umumnya dikerjakan oleh mesin bubut, antara lain :

- membubut luar

- membubut dalam

- membubut tirus

- membubut permukaan

- memotong

- membuat ulir

2.2.2 Bagian-bagian Mesin Bubut

Mesin bubut terdiri dari meja dan kepala tetap. Di dalam kepala tetap terdapat roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel. Poros spindel akan memutar benda kerja melalui cekal. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat. Sumber utama dari semua gerakkan tersebut berasal dari motor listrik untuk memutar pulley melalui sabuk.

a. Kepala tetap ( head stock )

b. Spindel (spindle )

c. Eretan ( carriage )

d. Kepala lepas ( tail stock )

e. Alas ( bed )

f. Ulir pembawa ( lead screw )

g. Poros penjualan ( feed rod )

h. Tempat pahat ( tool post )

i. Alas putar (swivel base )

j. Lemari roda gigi ( Gear box )

Gb. Bagian-bagian mesin bubut

2.3 Cara Membubut

Dasar-dasar membubut adalah sebagai berikut :

o Pasang benda kerja pada cekam ( chuck ) cukup kuat, artinya tidak lepas pada waktu mesin dihidupkan dan sedang melakukan penyayatan

o Periksa kedudukan benda kerja tersebut pada saat cekan diputar dengan tangan, apakah posisinya sudah benar, artinya putaran benda tidak oleng/ simetris dan periksa apakah ada bagian yang tertabrak yang membahayakan dan merusak mesin.

o Pasang/ setel kedudukan pahat bubut agar posisi ujung potong pahat tepat pada titik center dari kepala lepas. Untuk mengatur possisi 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.

Gambar : Bagian-Bagian Mesin Bubut

Parameter pada proses bubut ada 5, yaitu :

o Kecepatan potong, berhubungan dengan kecepatan putar dan diameter awal. Persamaan kecepatan potong :

D_o = diameter awal

N = kecepatan putar (rpm)

o Gerak makan, diatur dengan tuas pemilih gerak makan. Arah gerak makan bisa aksial (pada reduksi diameter dan pembuatan ulir) atau radial (pada facing)

o Kedalaman potong, tidak boleh terlalu dalam karena pemotongan yang terlalu dalam akan menyebabkan pahat cepat rusak

o Waktu potong berhubungan dengan panjang pemesinan

o Panjang pemesinan menentukan waktu potong dengan persamaan

T = waktu potong (menit)

L = panjang pemesinan (mm)

f_r = feed rate (mm/menit)

2.3.1 Cara Membubut Tirus

Pada bagian-bagian mesin, selain poros denagn bentuk rata memanjang atau bertingkat, ada juga poros bebrbentuk tirus.

Untuk membubut tirus dapat dilakukan dengan dua cara. Cara pertama, dengan menggeser kepala lepas, dengan menggunakan rumus sebagai berikut :

Dimana :

x = Jarak geser kepala lepas dari garis sumbu spindle

D = Diameter terbesar

d = Diameter terkecil

L = Panjang benda kerja

l = Panjang yang ditiruskan

Cara kedua, dengan menggeserkan alas putar ( swifel base ) dengan menentukan besarnya sudut.

Gambar : Teknik Pengukuran Benda

Dimana:

tg x = Tangen x

D = Diameter terbesar

d = Diameter terkecil

l = Jarak yang ditentukan

Setelah diketahui tangen x, maka dapat dicari besarnya sudut x dengan melihat daftar di bawah ini :

xo	Tg	xo	Tg	Xo	Tg	xo	tg	xo	Tg
1	0.017	11	0.194	21	0.383	31	0.600	41	0.869
2	0.038	12	0.212	22	0.404	32	0.624	42	0.900
3	0.052	13	0.230	23	0.424	33	0.649	43	0.932
4	0.070	14	0.249	24	0.445	34	0.674	44	0.965
5	0.087	15	0.267	25	0.466	35	0.700	45	1.000
6	0.105	16	0.286	26	0.487	36	0.726	46	1.035
7	0.122	17	0.305	27	0.509	37	0.753	47	1.071
8	0.140	18	0.324	28	0.531	38	0.781	48	1.110
9	0.158	19	0.344	29	0.554	39	0.809	49	1.180
10	0.176	20	0.364	30	0.577	40	0.839	50	1.191

2.3.2 Cara Membubut Ulir

Cara membubut ulir segitiga adalah sebagai berikut :

o Ulir segitiga ada 2 macam, yaitu :

+ Ulir metrik dengan sudut 60o

+ Ulir whit worth ( WW ) dengan sudut 55 o

Maka pasanglah pahat bubut dengan sudut yang sesuai. Apabila pahatnya belum tersedia, bentuklah pahat tersebut sesuai dengan sudut yang dibutuhkan.

o Pasang pahat bubut pada tempat pahat. Atur kedudukan alas putar sehingga membentuk sudut 90 o dengan garis sumbu spindel.

o Setiap memulai pembubutan harus menggunakan lonceng. Yaitu pada saat akan memulai pembubutan , jarum dengan angka yang ditentukan harus tepat bertemu, langsung handle otomatis dijalankan, bila sampai pada akhir ulir, handle otomatis dilepas. Hal ini dikerjakan berulang-ulang.

2.3.3 Bentuk-bentuk Pahat

Agar sesuai dengan penggunaannya, seperti kekerasan bahan, bentuk, dan jenis benda kerja, maka pahat bubut dibuat sedemikian rupa sehingga masing-masing memiliki spesifikasi tersendiri, antara lain :

- pahat kasar kiri

- pahat kasar kanan

- pahat halus

- pahat permukaan kiri

- pahat permukaan kanan

- pahat potong / alur

Gambar : Teknik Pengerjaan Benda

Agar menghasilkan kemampuan penatalan yang baik, maka pahat bubut memiliki sudut-sudut geometris. Sudut-sudut geometris tersebut terdiri dari :

- sudut potong sisi ( 45o – 60o )

- sudut jalan bebas ( 8o – 15o )

- sudut baji ( 30o – 82o )

- sudut siduk ( 10o – 52o )

Gambar : Pola Pengukuran Benda

Bentuk pahat untuk benda kerja dengan bahan yang lebih keras akan berlainan dengan bentuk pahat untuk benda kerja dengan bahan yang lebih lunak.

Di bawah ini adalah daftar sudut-sudut pahat bubut untuk beberapa logam :

Bahan	V	W	S
Alumunium	8 o	30 o - 50 o	32 o – 52 o
Perunggu	10 o – 15 o	40 o	15 o – 40 o
Kuningan	12 o – 15 o	50 o	25 o – 28 o
Baja sampai 60 kg / mm2	8 o	62 o	20 o
Baja 60 kg / mm2 ke atas	8 o	68 o	14 o
Besi tuang	6 o	74 o	10 o
Pahat ulir	8 o	82 o	-

2.3.4 Kecepatan Spindel

Kecepatan spindel harus disesuaikan dengan kekerasan dari benda kerja yang akan dibubut. Yaitu, makin keras benda kerja atau makin besar diameternya, kecepatan spindle makin rendah. Dan makin lunak benda kerja atau makin kecil diameternya, kecepatan spindle makin tinggi.

Untuk menghitung kecepatan spindel dapat menggunakan rumus sebagai berikut:

Dimana :

N = kecepatan spindle dalam rpm

s = kecepatan potong

D = diameter benda kerja

Daftar kecepatan potong untuk masing-masing bahan, dapat dilihat di bawah ini :

Bahan	Pengerjaan kasar	Menghaluskan
Baja (mild steel)	30	40
Baja tuang	20	30
Baja paduan	15	25
Kuningan perunggu	50	70
Tembaga	30	40
Alumunium	70	100
Plastik	80	120

2.3.5 Jenis-jenis Mesin Bubut

Ada beberapa jenis-jenis mesin bubut antara lain:

1. Mesin Bubut Universal

2. Mesin Bubut Khusus

3. Mesin Bubut Konvensional

4. Mesin Bubut dengan Komputer (CNC)

2.4 Alat-alat yang Digunakan

o Mesin bubut

o Pahat bubut

o Mistar dan jangka sorong

o Kunci L

o Kunci pemegang pahat

o Coolant / oli

o Lap / majun

o Kikir

o Knurling

Gambar : Hasil Pengukuran Benda

2.5 Tugas dan Pertanyaaan

2.5.1 Tugas

Dalam tugas saat praktikum proses produksi, mahasiswa di tugaskan untuk membubut pegangan palu dengan menggunakan mesin bubut. Yang semula besi berukuran diameter 1,9 cm di bubut menjadi ukuran diameter 1,7 cm dan sesuai tugas yang digambarkan seperti dibawah ini.

Cara pengerjaan:

1. Memasang benda kerja (besi) pada chuck, dikencangkan dan diperiksa apakah tidak goyang saat mesin dijalankan.

2. Atur kecepatan mesin bubut pada kecepatan SI 260 | 540 dan putar tuas kearah I sehingga kecapatan mesin yang digunakan adalah 260 rpm.

3. Menyalakan mesin bubut, dengan menarik tuas dan menggerakkannya ke arah bawah, kemudian benda kerja berdiameter 19 mm dibubut sepanjang 100 mm dan sedalam 4 mm hingga mendapatkan ukuran 15 mm, dengan tahap pembubutan kedalaman 0,5 mm.

4. Ulangi langkah 2 namun bubut benda kerja berdiameter 15 mm bubut sepanjang 20 mm dan sedalam 3,4 mm hingga mendapat ukuran 11,6 mm.

5. Buka benda kerja kemudian pasang kembali pada sisi yang satunya dari pekerjaan 1. Periksa apakah tidak goyang saat mesin dijalankan

6. Nyalakan mesin bubut, kemudian benda kerja yang berdiameter 19 mm dibubut sepanjang 100 mm dan bubut sedalam 2 mm hingga mendapatkan ukuran 17 mm, dengan tahap pembubutan 0,5 mm.

7. Setelah mendapat ukuran 17 mm. Benda kerja bubut kembali dengan menghaluskan permukaan.

8. Matikan mesin bubut dan lepaskan pahat, selanjutnya pasang pahat katel untuk dilakukan pengkartelan pada besi yang akan di jadikan penganggan palu agar permukaannya tidak licin. Sebelum mesin bubuut dinyalakan lumuri benda kerja dengan oli terlebih dahulu.

9. Nyalakan kembali mesin bubut, pada saat pengkartelan eretan atas mesin bubut harus ditahan agar tidak terjadi gaya tarik mesin bubut terhadap pahat kartel akibat putaran mesin bubut.

10. Selesai pengkartelan matikan mesin bubut dan lepaskan benda kerja dari kepala spindle.

11. Untuk pembuatan ulir pada ujung benda kerja yang berdiameter 11,6 mm dilakukan secara manual dengan menggunakan alat.

Catatan :

kelompok kami melakukan kesalahan dengan saat menggerakkan tuas untuk menyalakan mesin bubut, seharusnya tuas ditarik dan di gerakkan kearah bawah, tetapi kelompok kami mengerakkannya kearah atas sehingga putaran benda kerja berputar berlawanan arah jarum jam yang mengakibatkan benda yang di potong menjadi tidak rata.

Perbaikan yang kami lakukan adalah pada saat pemotongan 0,5 mm selanjutnya kami menggerakkan tuas kearah bawah, sehingga bekas pembubutan sebelumnya akan ikut terpotong pada pembubutan yang dilakukan ini.

2.5.2 Pertanyaan

1. Jelaskan bagaimana cara pemasangan cara benda kerja berbentuk kotak pada mesin bubut, agar benda itu center untuk dilakukan pengeboran?

Jawab:

Cara pemasangan benda kerja berbentuk kotak sama dengan pemasangan benda berbentuk silindris, hanya saja pencekam dengan chuck yang digunakan adalah four jaw chuck (cekam rahang 4).

2. Sebutkan sifat - sifat baja potong cepat (HSS)?

Jawab:

Sifat-sifat HSS (baja potong panjang) adalah :

o Memiliki nilai Cutting Ability yang baik

o Tahan aus yang cukup baik hingga suhu 650° C

o Ulet atau kekerasan relative tinggi

o Dan mengandung Fe=18%, Wolfram & Chrom 5.5% dengan tambahan Vanadium, Molibdenum, dan Kobalt

3. Sebuah poros terbuat dari besi (Wrought Iron) dengan ρ=7000 kg/cm³, berdiameter awal 75 cm akan dibubut hingga diameternya menjadi 50 cm. Bila mesin bubut mempunyai kecepatan potong 60 cm/menit, panjang poros 2000 mm dan umpan 2 mm juga dalamnya pemotongan 0,2 mm/putaran.

Tentukan: a. Berapa putaran memesin yang diijinkan

b. Berapa berat geram yang terjadi

Jawab:

Diket : Do = 75 cm = 0.75 m

D₁ = 50 cm = 0.5 m

V = 60 cm/menit = 0.6 m/menit

Panjang poros = 2000 mm = 2 m

Umpan = 2 mm = 0,002 m

Dalam pemotongan = 0.2 mm/putaran

Ditanya : a). N ?

b). MRR ?

Jawab:

b. Berat geram yang terbentuk adalah:

(volume benda sebelum di bubut – volume benda setelah di bubut) x r

= [(3,14 x 0,75m x 2m) – (3,14 x 0,5m x 2m)] x 0,7kg/m³

= (4,71 – 3,14) x 0,7

= 1,099 kg = 1099 gram

2.6 Kesimpulan dan Saran

Dalam pengerjaan pembubutan kita harus memperhatikan beberapa faktor yang sangat mempengaruhi proses pengerjaan yaitu :

· Material dari benda kerja, hal ini agar supaya kita tidak salah dalam memilih jenis pahat yang akan digunakan,

· Material dari pahat, hal ini agar kita dapat memperhitungkan waktu pengoprasian mesin (efisiensi kerja).

· Memperhitungkan waktu pengerjaan, hal ini akan sangat berpengaruh pada kemungkinan biaya yang akan timbul dalam proses pembubutan tersebut.

· Ketinggian mata pahat harus sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja karena bila tidak sejajar maka pahat akan cepat aus dan permukaan yang dipotong tidak akan rata.

· Gerak potong pada mesin bubut adalah gerakan dari benda yang menyebabkan dirinya terpotong. Gerakan ini dilakukan oleh benda kerja berupa gerak putar.

· Gerak makan adalah gerak yang bertujuan untuk memperluas bidang potong. Gerakan ini dilakukan oleh pahat berupa gerak menuju permukaan benda kerja.

· Kedalaman benda kerja yang hendak dibubut diatur dengan pemutar untuk gerakan eretan dan diusahakan bila menginginkan kedalaman yang cukup dalam dilakukan secara bertahap.

· Reduksi diameter dilakukan berulang-ulang, sedikit demi sedikit hingga mendapatkan diameter yang dinginkan.

· Untuk membuat ulir digunakan mata pahat yang khusus. Proses ini dilakukan berulang-ulang hingga mencapai kedalaman celah ulir yang diinginkan. Sebelum memulai proses ini, kita harus lebih dahulu menentukan lebar pitch yang diinginkan.

· Paremeter- parameter dalam proses bubut yaitu kecepatan potong, gerak makan, kedalaman potong, waktu potong, dan panjang pemesinan.

Sumber: Praktikum Proses Produksi-Rudini Mulya (Industrial Engineering2010)