Minggu, 08 Januari 2017

Mesin Bubut

Mesin bubut standar merupakan salahsatu jenis mesin yang paling banyak digunakan pada bengkel-bengkel pemesinan baik itu di industri manufaktur, lembaga pendidikan kejuruan dan lembaga dikat atau pelatihan. Fungsi mesin bubut standar pada prinsipnya sama dengan mesin bubut lainnya, yaitu untuk: membubut muka/ facing, rata lurus/ bertingkat, tirus, alur, ulir, bentuk, mengebor, memperbesar lubang, mengkartel, memotong dll.

Bagian-bagian Utama Mesin Bubut Standar

Untuk dapat digunakan secara maksimal, mesin bubut standar harus memilki bagian-bagian utama yang standar. Bagian-bagian mesin bubut standar diantaranya:

Kepala Tetap (Head Stock)

Kepala tetap (head stock), terdapat spindle utama mesin yang berfungsi sebagai dudukan beberapa perlengkapan mesin bubut diantaranya: cekam (chuck), kollet (collet), senter tetap, atau pelat pembawa rata (face plate) dan pelat pembawa berekor (driving plate). Alat-alat perlengkapan tersebut dipasang pada spindel mesin berfungsi sebagai pengikat atau penahan benda kerja yang akan dikerjakan pada mesin bubut.
Didalam konstruksi kepala tetap, terdapat roda pully yang dihubungkan dengan motor penggerak. Dengan tumpuan poros dan mekanik lainnya, pully dihubungkan dengan poros spindel dan beberapa susunan transmisi mekanik dalam gear box. Susunan transmisi mekanik dalam gear box tersebut terdapat beberapa komponen diantarnya, roda gigi berikut poros tumpuannya, lengan penggeser posisi roda gigi dan susunan mekanik lainnya yang berfungsi sebagai pengatur kecepatan putaran mesin, kecepatan pemakanan dan arah pemakanan. Susunan transmisi mekanik didalam gear box, dihubungkan dengan beberapa tuas/ handel dibagian sisi luarnya, yang rancangan atau didesainnya dibuat sedemikan rupa agar seorang operator mudah dan praktis untuk menjanggkau dalam rangka menggunakan/ mengatur dan merubah tuas/ handel tersebut sesuai dengan kebutuhannya.
Setiap mesin bubut dengan merk atau prabrikan yang berbeda, pada umumnya memiliki posisi dan konstruksi tuas/ handel yang berberbeda pula walaupun pada prinsipnya memiliki fungsi yang sama. Contoh pada jenis mesin bubut standar “Celtic 14“, dapat memperoleh putaran mesin yang berbeda-beda apabila hubungan diantara roda gigi diadalamnya diubah-ubah menggunakan tuas pengatur kecepatan putaran yaitu “A” (kerja tunggal) dan “B” (kerja ganda). Putaran cepat (tinggi) biasanya dilakukan pada kerja tunggal, yaitu diperlukan untuk pembubutan dengan tenaga ringan atau pemakanan kecil (finising), sedangkan putaran lambat dilakukan pada kerja ganda. yaitu diperlukan untuk membubut dengan tenaga besar dan sayatan tebal (pengasaran). Sedangkan tuas “C dan D” berfungsi mengatur kecepatan putaran transportir yang berhubungan dengan kehalusan pembubutan dan jenis ulir yang akan dibuat (dapat dilihat pada pelat tabel pembubutan dan ulir).

Kepala Lepas (Tail Stock)

 Kepala lepas (tail stock) digunakan sebagai dudukan senter putar (rotary centre), senter tetap, cekam bor (chuck drill) dan mata bor bertangkai tirus yang pemasanganya dimasukkan pada lubang tirus(sleeve) kepala lepas. Senter putar (rotary centre) atau senter tetap dipasang pada kepala lepas dengan tujuan untuk mendukung ujung benda kerja agar putarannya stabil, sedangkan cekam bor atau mata bor dipasang pada kepala lepas dengan tujuan untuk proses pengeboran. Untuk dapat melakukan dorongan senter tetap/ senter putar pada saat digunakan untuk menahan benda kerja dan melakukan pengeboran pada kedalaman tertentu sesuai tuntutan pekerjaan, kepala lepas dilengkapai roda putar yang disertai sekala garis ukur (nonius) dengan ketelitian tertentu, yaitu antara 0,01 s.d 0,05 mm.
Kepala lepas ini dapat digeser sepanjang alas (bed) mesin. Tinggi senter kepala lepas sama dengan tinggi senter kepala tetap. Kepala lepas ini terdiri dari dua bagian yaitu alas dan badan, yang diikat dengan 2 baut pengikat yang dapat digeser untuk keperluan kedua senter sepusat, atau tidak sepusat yaitu pada waktu membubut tirusan tinggi senter kepala tetap. Kepala lepas ini terdiri dari dua bagian yaitu alas dan badan, yang diikat dengan 2 baut pengikat yang dapat digeser untuk keperluan kedua senter sepusat, atau tidak sepusat yaitu pada waktu membubut tirus

Alas/ Meja Mesin (Bed machine)

 Alas/ meja mesin bubut digunakan sebagai tempat kedudukan kepala lepas, eretan, penyangga diam (steady rest) dan merupakan tumpuan gaya pemakanan pada waktu pembubutan. Bentuk alas/ meja mesin bubut bermacam-macam, ada yang datar dan ada yang salah satu atau kedua sisinya mempunyai ketinggian tertentu. Selain itu, alat/ meja mesin bubut memilki permukaannya yang sangat halus, rata dan kedataran serta kesejajaranya dengan ketelitian sangat tinggi, sehingga gerakan kepala lepas dan eretan memanjang diatasnya pada saat melakukan penyayatan dapat berjalan lancar dan stabil sehingga dapat menghasilkan pembubutan yang presisi. Apabila alas ini sudah aus atau rusak, akan mengakibatkan hasil pembubutan yang tidak baik atau sulit mendapatkan hasil pembubutan yang sejajar.

Eretan (carriage)

Eretan (carriage), terdiri dari tiga bagian/ elemen diantaranya:
Petama: Eretan memanjang/ eretan alas (longitudinal carriage) berfungsi untuk melakukan gerakan pemakanan arah memanjang mendekati atau menajaui spindle mesin, secara manual atau otomatis sepanjang meja/ alas mesin dan sekaligus sebagai dudukan eretan melintang.
Kedua: Eretan melintang (cross carriage/ cross slide) berfungsi untuk melakukan gerakan pemakanan arah melintang mendekati atau menjaui sumbu senter, secara manual/ otomatis dan sekaligus sebagai dudukan eretan atas.
Ketiga: Eretan atas/ eretan kombinasi (top carriage/ compound slide) terlihat pada berfungsi untuk melakukan pemakanan secara manual kearah sudut yang dikehendaki sesuai penyetelannya. Bila dilihat dari konstruksinya, eretan melintang bertumpu pada ertan memanjang dan eretan atas bertumpu pada eretan melintang. Dengan demikian apabila eretan memanjang digerakkan, maka eretan melintang dan eretan atas juga ikut bergerak/ bergeser.
Pada eretan memanjang dan melintang, dalam memberikan pemakanan dan mengatur kecepatan pemakanan dapat diatur menggunakan skala garis ukur (nonius) yang memiliki ketelitian tertentu yang terdapat pada roda pemutarnya. Pada umumnya untuk eretan memanjang memilki ketelitian skala garis ukurnya lebih kasar bila dibandingkan dengan ketelitian skala garis ukur pada eretan melintang, yaitu antara 0,1 s.d 0,5 mm dan untuk eretan melintang antara 0,01 s.d 0,05 mm. Skala garis ukur (nonius) ini diperlukan untuk dapat mencapai ukuran suatu produk dengan toleransi dan suaian yang terdapat pada gambar kerja.
Gerakan secara otomatis eretan memanjang dan eretan melintang, karena adanya poros pembawa dan poros transportir yang dihubungkan secara mekanik dari gear box pada kepala tetap menujugear box mekanik pada eretan. Pada gear box mekanik eretan, dihubungkan melalui transmisi dengan beberapa tuas/ handel dan roda pemutar yang masing memilki fungsi yang berbeda.

Poros Transportir dan Poros Pembawa

Poros transportir adalah sebuah poros berulir berbentuk segi empat atau trapesium dengan jenis ulirwhithworth (inchi) atau metrik (mm), berfungsi untuk membawa eretan pada waktu pembubutan secara otomatis, misalnya pembubutan arah memanjang/ melintang dan ulir. Poros transporter untuk mesin bubut standar pada umumnya kisar ulir transportirnya antara dari 6 ÷ 8 mm. Poros pembawa adalah poros yang selalu berputar untuk membawa atau mendukung jalannya eretan dalam proses pemakanan secara otomatis.

Tuas/ Handel

Tuas/ handel pada setiap mesin bubut dengan merk atau pabrikan yang berbeda, pada umumnya memiliki posisi/ letak dan cara penggunaannya. Maka dari itu, didalam mengatur tuas/ handel pada setiap melakukan proses pembubatan harus berpedoman pada tabel-tabel petunjuk pengaturan yang terdapat pada mesin bubut tersebut.

Penjepit/ Pemegang Pahat (Tools Post)

Penjepit/ pemegang pahat (Tools Post) digunakan untuk menjepit atau memegang pahat. Bentuknya atau modelnya secara garis besar ada dua macam yaitu, pemegang pahat standar dan pemegang dapat disetel (adjustable tool post).
  • Pemegang pahat standar
  • Pengertian rumah pahat standar adalah, didalam mengatur ketinggian pahat bubut harus dengan memberi ganjal sampai dengan ketinggiannya tercapai dan pengencangan pahat bubut dilakukan dengan dengan cara yang standar, yaitu dengan mengencangkan baut-baut yang terdapat pada pemegang pahat.
Pemegang pahat standar, bila dilihat dari dudukannya terdapat dua jenis yaitu, dudukan pahat satu dan empat. Pemegang pahat dengan dudukan satu, hanya dapat digunakan untuk mengikat/ menjepit pahat bubut sebanyak satu buah, sedangkan pemegang pahat dengan dudukan empat dapat digunakan untuk mengikat/ menjepit pahat sebanyak empat buah sekaligus, sehingga bila dalam proses pembubutan membutuhkan beberapa bentuk pahat bubut akan lebih praktis prosesnya bila dibandingkan menggunakan pemegang pahat dudukan satu.
  • Pemegang Pahat Dapat disetel (Adjustable Tool Post)
Pengertian rumah pahat dapat disetel adalah, didalam mengatur ketinggian pahat bubut dapat disetel ketinggiannya tanpa harus memberI ganjal, karena pada bodi pemegang pahat sudah terdapat dudukan rumah pahat yang desain konstruksinya disertai kelengkapan mekanik yang dengan mudah dapat menyetel, mengencangkan dan mengatur ketinggian pahat bubut. Jenis pemegang pahat dapat disetel ini bila dilihat dari konstruksi dudukan rumah pahatnya terdapat dua jenis yaitu, pemegang pahat dapat disetel dengan dudukan rumah pahat satu buah dan pemegang pahat dapat disetel dengan dudukan rumah lebih dari satu/ multi.
Untuk jenis pemegang pahat dapat disetel dengan dudukan rumah pahat satu buah, karena hanya terdapat dudukan rumah pahat satu buah apabila ingin mengganti jenis pahat yang lain harus melepas terlebih dahulu rumah pahat yang sudah terpasang sebelumya. Sedangkan untuk jenis pemegang pahat dapat disetel dengan dudukan rumah pahat lebih dari satu (multi), pada rumah pahatnya dapat dipasang dua buah atau lebih rumah pahat, sehingga apabila dalam proses pembubutan memerlukan beberapa jenis pahat bubut akan lebih mudah dan praktis dalam menggunakannya, karena tidak harus melepas/ membongkar pasang rumah pahat yang sudah terpasang sebelumnya.


Pelengkapan Mesin Bubut Standar

 Pada mesin bubut standar terdapat beberapa alat perlengkapan mesin diantaranya: alat pencekam/ pengikat, alat pembawa, alat penahan/ penyangga dan alat bantu pengeboran.
 Alat Pencekam/ Pengikat Benda Kerja
Alat pecekam benda kerja pada mesin bubut standar terdapat beberapa buah diantaranya:
  • Cekam (Chuck)
Cekam adalah salahsatu alat perlengkapan mesin bubut yang fungsinya untuk menjepit/ mengikat benda kerja pada proses pembubutan. Jenis alat ini apabila dilihat dari gerakan rahangnya dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu, cekam sepusat (self centering chuck) dan cekam tidak sepusat (independent chuck). Pengertian cekam sepusat adalah, apabila salahsatu rahang digerakkan maka keseluruhan rahang yang terdapat pada cekam akan bergerak bersama-sama menuju atau menjaui pusat sumbu. Maka dari itu, cekam jenis ini sebaiknya hanya digunakan untuk mencekam benda kerja yang benar-benar sudah silindris. Cekam jenis ini rahangnya ada yang berjumlah tiga (3 jaw chuck) , empat (4 jaw chuck) dan enam (6 jaw chuck) seperti yang terlihat pada gambar berikut.
Sedangkan pengertian cekam tidak sepusat adalah, masing-masing rahang dapat digerakkan menuju/ menjaui pusat dan rahang lainnya tidak mengikuti. Maka jenis cekam ini digunakan untuk mencekam benda-benda yang tidak silindris atau tidak beraturan, karena lebih mudah disetel kesentrisannya dan juga dapat digunakan untuk mencekam benda kerja yang akan dibubut eksentrik atau sumbu senternya tidak sepusat. Jenis cekam ini pada umunya memilki rahang empat. Lihat gambar dibawah.
Untuk jenis cekam yang lain, rahangnya ada yang berjumlah dua buah yang diikatkan pada rahang satu dengan yang lainnya, tujuannya agar rahang pada bagian luar dapat dirubah posisinya sehingga dapat mencekam benda kerja yang memilki diameter relatif besar. Caranya yaitu dengan melepas baut pengikatnya, baru kemudian dibalik posisinya dan dikencangkan kembali. Hati-hati dalam memasang kembali rahang ini, karena apabila pengarahnya tidak bersih, akan mengakibatkan rahang tidak tidak sepusat dan kedudukannya kurang kokoh/ kuat. Gambar berikut adalah cekam dengan rahang dapat balik posisinya.
Selain jenis cekam yang telah disebutkan diatas, masih ada jenis cekam lain yaitu cekam yang memiliki rahang dengan bentuk khusus. Cekam ini digunakan untuk mengikat benda kerja yang perlu pengikatan dengan cara yang khusus. Lihat gambar dibawah.
Cekam pada saat digunakan harus dipasang pada spindel mesin. Cara pemasangannya tergantung dari bentuk dudukan/ pengarah pada spindel mesin dan cekam. Keduanya harus memilki bentuk yang sama, sehingga bila dipasangkan akan stabil dan presisi kedudukannya. Bentuk dudukan/ pengarah pada spindel pada umumnya ada dua jenis yaitu, berbentuk ulir dan tirus. Cekam terpasang pada spindel mesin dapat dilihat pada.
  • Cekam Kolet (Collet Chuck)
Cekam kolet adalah salahsatu kelengkapan mesin bubut yang berfungsi untuk menjepit/ mencekam benda kerja yang memilki permukaan relatif halus dan berukuran kecil. Pada mesin bubut standar, alat ini terdapat tiga bagian yaitu: kolet (collet), dudukan/ rumah kolet (collet adapter) dan batang penarik (drawbar). Bentuk lubang pencekam pada kolet ada tiga macam diantaranya, bulat, segi empat dan segi enam.
Pemasangan kolet dengan batang penarik pada spindel mesin bubut harus dillakukan secara bertahap yaitu:
pertama: pasang dudukan/ rumah kolet pada spindel mesin (kedua alat harus dalam keadaan bersih),
kedua: pasang kolet pada dudukan/ rumah kolet (kedua alat dalam keadaan bersih),
ketiga: pasang batang penarik pada sipindel dari posisi belakang, selanjutnya kencangkan secara perlahan dengan memutar rodanya kearah kanan atau searah jarum sampai kolet pada posisi siap digunakan untuk menjepit/ mengikat benda kerja (kekencangannya hanya sekedar mengikat kolet). Bila kolet akan digunakan, caranya setelah benda kerja dimasukkan pada lubang kolet selanjutnya kencangkan hingga benda kerja terikat dengan baik.
  • Alat Pembawa
Yang termasuk alat pembawa pada mesin bubut adalah, pelat pembawa dan pembawa (lathe doc).
  • Pelat Pembawa
Jenis pelat pembawa ada dua yaitu, pelat pembawa permukaan bertangkai (driving plate) dan pelat pembawa permukaan rata (face plate). Konstruksi pelat pembawa berbentuk bulat dan pipih, berfungsi untuk memutar pembawa (lathe-dog) sehingga benda kerja yang terikat akan ikut berputar bersama spindel mesin.
Untuk jenis pembawa permukaan rata (face plate) selain digunakan sebagai pembawa lathe dog, alat ini juga dapat digunakan untuk mengikat benda kerja yang memerlukan pengikatan dengan cara khusus. Berikut contoh pengikatan benda kerja pada pelat pembawa.

  • Pembawa (Late-dog)
Pembawa (late-dog) pada mesin bubut secara garis besar ada dua jenis yaitu, pembawa berujung lurus dan pembawa berujung bengkok. Fungsi alat ini adalah untuk membawa benda kerja agar ikut berputar bersama spindel mesin.
Didalam penggunaannya, pembawa berujung lurus digunakan berpasangan dengan plat pembawa permukaan bertangkai dan pembawa berujung bengkok digunakan berpasangan dengan plat pembawa beralur atau cekam mesin. Caranya benda kerja dimasukkan kedalam lubang pembawa, kemudian diikat/ dijepit dengan baut yang ada pada pembawa tersebut, sehingga akan dapat berputar bersama-sama dengan spindel mesin. Pembubutan dengan cara ini dilakukan apabila dikehendaki membubut menggunakan diantara dua senter.

Alat Penahan Benda Kerja
Alat penahan benda kerja pada mesin bubut standar ada dua yaitu: penyangga dan senter (senter tetap/ mati dan senter putar).
  • Penyangga/ Penahan
Penyangga adalah salah satu alat pada mesin bubut yang digunakan untuk menahan benda kerja yang memilki ukuran relatif panjang. Benda kerja yang berukuran panjang, apabila dilakukan proses pembubutan bila tidak dibantu penyangga, kemungkinan diameternya akan menjadi elips/oval, tidak silindris dan tidak rata karena terjadi getaran akibat lenturan benda kerja. Penyangga pada mesin bubut ada dua macam yaitu, penyangga tetap (steady rest) – (Gambar 1.31), dan penyangga jalan (follower rest).
Penyangga Tetap
Penyangga Jalan
Penggunaan penyangga tetap, dipasang atau diikat pada alas/ meja mesin, sehingga kedudukannya dalam keadaan tetap tidak mengikuti gerakan eretan. Untuk penyangga jalan, pemasangannya diikatkan pada eretan memanjang sehingga pada saat eretannya digerakkan maka penyangga jalan mengikuti gerakan eretan tersebut.
 Senter
Senter terbuat dari baja yang dikeraskan dan digunakan untuk mendukung benda kerja yang akan dibubut. Ada dua jenis senter yaitu senter tetap/ mati (senter yang posisi ujung senternya diam tidak berputar pada saat digunakan) dan senter putar (senter yang posisi ujung senternya selalu berputar pada saat digunakan. Kedua jenis senter ini ujung pada bagian tirusnya memiliki sudut 60, dan bila digunakan pemasangannya pada ujung kepala lepas.
Mengingat senter tetap pada saat digunakan tidak ikut berputar (akan selalu terjadi gesekan pada ujung senternya), maka untuk menjaga agar tidak cepat aus harus sering diberi pelumas (oli/ stempet/ grease).

Prinsip kerja mesin bubut
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.

Bagian-bagian utama mesin bubut konvensional

Bagian-bagian utama pada mesin bubut konvesional pada
umumnya sama walaupun merk atau buatan pabrik yang berbeda,
 
hanya saja terkadang posisi handel/tuas, tombol, tabel penunjukan
 
pembubutan dan rangkaian penyusunan roda gigi untuk berbagai jenis
 
pembubutan letak/posisinya berbeda. Demikian juga cara
 
pengoperasianya karena memilki fasilitas yang sama juga tidak jauh
 
berbeda.
 

Rumus Perhitungan Mesin Bubut

Proses bubut atau turning masih banyak digunakan didalam industri dewasa ini, begitu juga di Indonesia, berikut adalah rumus-rumus penting yang digunakan untuk menghitung berbagai parameter permesinan dari mesin bubut
Definisi

n  : putaran spindle (rpm)
fn : pemakanan (mm)
ap: kedalaman pemotongan (mm)
perlu diperhatikan arah dari proses pengerjaan bila memulai perhitungan, kenali dahulu proses apa yang terjadi apakah facing, atau proses pemakanan ke arah spindle ataukah pembuatan groove.
bila perhitungan untuk groove maka lebar dari pahat/cutting tool adalah kedalaman pemotongan. sedangkan proses perhitungan untuk taper dapat didekati dengan metode trapesium, metode yang lebih baik tentunya dengan menghitung setiap pergerakan cutting tool.

Kecepatan Pemotongan
dihitung dari putaran per menit terhadap diameter benda kerjanya, sering juga disebut dengan kecepatan pada permukaan

n = putaran benda kerja (rpm)
D = Diameter benda kerja (mm)
Vc = kecepatan pemotongan (m/menit)
Kecepatan Putaran Benda Kerja (RPM)
dihitung dari jumlah putaran setiap menitnya, konstanta 1000 adalah perubahan dari mm ke meter
rpm
Metal removal rate
dihutng dari kecepatan pemotongan, dikalikan dengan kedalaman pemotongan dan pemakanannya,Vc = Kecepatan pemotongan (m/menit), sedangkan simbol lainya sama artinya dengan sebelumnya.

 Kebutuhan Daya (Net Power)
perhitungan daya yang dibutuhkan (Pc) dalam kilowatt sebenarnya dapat dicari secara analitis maupun secara empiris, umumnya didapatkan dengan mengasumsikan besarnya daya adalah 80 % dari daya motor, sedangkan proses perhitungan didapatkan dari

dengan kc adalah gaya potong spesifik, Kc dihitung dengan

dengan Y0 adalah sudut chip, dan hm adalah ketebalan chip(mm) perhatikan gambar berikut, bila menggunakan insert untuk pemotongan bubut, maka pemilihan parameter sedikit berbeda, meskipun secara pengertian sama persis apa yang harus dihitung
 
Lama Waktu Pemotongan

dengan lm adalah panjang benda kerja yang dipotong, untuk benda berbentuk lurus tentunya mudah bukan, namun untuk benda berbentuk tirus, panjang benda kerja dihitung dengan
 
Dm1 = diameter terbesar, Dm2=diameter terkecil, semua satuan dalam mm

A. Parameter yang Dapat Diatur pada Mesin Bubut

Tiga parameter utama pada setiap proses bubut adalah kecepatan putar spindel (speed), gerak makan (feed), dan kedalaman potong (depth of cut). Faktor yang lain seperti bahan benda kerja dan jenis pahat sebenarnya juga memiliki pengaruh yang cukup besar, tetapi tiga parameter di atas adalah bagian yang bisa diatur oleh operator langsung pada mesin bubut. Kecepatan putar, n (speed), selalu dihubungkan dengan sumbu utama (spindel) dan benda kerja. Kecepatan putar dinotasikan sebagai putaran per menit (rotations per minute, rpm). Akan tetapi yang diutamakan dalam proses bubut adalah kecepatan potong (cutting speed atau v) atau kecepatan benda kerja dilalui oleh pahat/keliling benda kerja. Secara sederhana kecepatan potong dapat digambarkan sebagai keliling benda kerja dikalikan dengan kecepatan putar atau:


v = p.d.n /1.000


Di mana:

p = 3,14

v = kecepatan potong (m/menit)

d = diameter benda kerja (mm)

n = putaran benda kerja (putaran/menit)

1 komentar: