Perhitungan waktu pada Proses Pembubutan dan pengeboran

Perhitungan waktu Pembubutan dan pengeboran

Waktu Pemesinan Bubut (tm)

Dalam membuat suatu produk atau komponen pada mesin bubut, lamanya waktu proses pemesinannya perlu diketahui/dihitung. Hal ini penting karena dengan mengetahui kebutuhan waktu yang diperlukan, perencanaan dan kegiatan produksi dapat berjalan lancar. Apabila diameter benda kerja, kecepatan potong dan kecepatan penyayatan/ penggeseran pahatnya diketahui, waktu pembubutan dapat dihitung

Kecepatan potong (Cutting speed – Cs )

Kecepatan potong (Cs) adalah kemampuan alat potong menyayat bahan dengan aman menghasilkan tatal dalam satuan panjang/waktu (meter/menit atau feet/ menit).

Parameter

Parameter pada proses pembubutan adalah, informasi berupa dasar-dasar perhitungan, rumus dan tabel-tabel yang mendasari teknologi proses pemotongan/penyayatan pada mesin bubut diantaranya.

Parameter pemotongan pada proses pembubutan meliputi;

kecepatan potong (Cutting speed - Cs), 

kecepatan putaran mesin(Revolotion Permenit - Rpm), 

kecepatan pemakanan (Feed - F) 

Kecepatan Putaran Mesin Bubut ( Rpm)

Kecepatan putaran mesin bubut adalah, kemampuan kecepatan putar mesin bubut untuk melakukan pemotongan atau penyayatan dalam satuan putaran/menit. Maka

dari itu untuk mencari besarnya putaran mesin sangat dipengaruhi oleh seberapa besar kecepatan potong dan keliling benda kerjanya. Mengingat nilai kecepatan potong untuk setiap jenis bahan sudah ditetapkan secara baku, maka komponen yang bisa diatur dalam proses penyayatan adalah putaran mesin/benda kerjanya. Dengan demikian rumus dasar untuk menghitung putaran mesin bubut adalah: 

Cs = π.d.n Meter/menit          dan        N = 1000.Cs / π.d …………(rpm)

Keterangan:

d    : diameter benda kerja (mm)

Cs  : kecepatan potong (meter/menit)

π    : nilai konstanta = 3,14

Contoh : Sebuah baja lunak berdiameter 62 mm, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 25 meter/menit.  Kecepatan putaran (rpm) adalah:

N = 1000.Cs / π.d

N = 1000 . 25 / 3.14 . 62

   = 128,4 rpm

Jadi kecepatan putaran mesinnya adalah sebesar 128,4 rpm

Hasil perhitungan di atas sebagai acuan dalam menyetel putaran mesin agar sesuai dengan putaran mesin yang tertulis pada tabel yang ditempel di mesin tersebut. Artinya, putaran mesin aktualnya dipilih   dalam tabel pada mesin yang nilainya paling dekat dengan hasil   perhitungan di atas. Untuk menentukan besaran putaran mesin bubut juga dapat menggunakan tabel yang sudah ditentukan berdasarkan perhitungan empiris

Tabel 1. Kecepatan Potong Bahan

	Pahat bubut HSS		Pahat bubut karbida
Bahan	M/min	Ft/min	M/min	Ft/min
Baja lunak(mildsteel)	18 - 23	60 - 70	30 - 250	100 – 800
Baja tuang (cost iron)	14 - 17	45 - 55	45 - 150	150 – 500
Perunggu	21 - 24	70 – 80	90 - 200	300 – 700
Tembaga	45 - 90	150 - 300	150 - 450	500 – 1500
Kuningan	30 - 120	100 - 400	120 - 300	400 – 1000
Alumunium	90 - 150	300 - 500	90 180	- 600

Kecepatan pemakanan atau ingsutan ditentukan dengan mempertimbangkan beberapa faktor, diantaranya: kekerasan bahan, kedalaman penyayatan,sudut-sudut sayat alat potong, bahan alat potong, ketajaman alat potong dan kesiapan mesin yang akan digunakan. Kesiapan mesin ini dapat diartikan, seberapa besar kemampuan mesin dalam mendukung tercapainya kecepatan pemakanan yang optimal. Disamping beberapa pertimbangan tersebut, kecepatan pemakanan pada umumnya untuk proses pengasaran ditentukan pada kecepatan pemakanan tinggi karena tidak memerlukan hasil pemukaan yang halus (waktu pembubutan lebih cepat), dan pada proses penyelesaiannya/finising digunakan kecepatan pemakanan rendah dengan tujuan mendapatkan kualitas hasil penyayatan yang lebih baik sehingga hasilnya halus (waktu pembubutan lebih cepat).

Besarnya kecepatan pemakanan (F) pada mesin bubut ditentukan oleh seberapa besar bergesernya pahat bubut  (f) dalam satuan mm/putaran dikalikan seberapa besar putaran mesinnya dalam satuan putaran. Maka rumus untuk mencari kecepatan pemakanan (F) adalah ; 

F = f.n

Keterangan:

f  = besar pemakanan atau bergesernya pahat (mm/putaran)

n = putaran mesin (putaran/menit)

Contoh : Sebuah benda kerja akan dibubut dengan putaran mesinnya 750 putaran/menit dan besar pemakanan (f) 0,2 mm/putaran.

Berapa besar kecepatan pemakanannya

F = f. n

F =  0,2 x 750 = 150 mm/menit

contoh : Sebuah benda kerja berdiameter 40 mm, akan dibubut dengan kecepatan potong (Cs) 25 meter/menit dan besar pemakanan (f) 0,15 mm/ putaran. Berapa besar kecepatan pemakanannya

N = 1000.Cs / π.d

N = 1000 . 25 / 3.14 . 40

   = 199 rpm

F = f x N

F =  0,15 x 199 = 29,85 mm/menit.

Pengertiannya adalah, pahat bergeser sejauh 29,85 mm, selama satu menit

Waktu Pemesinan Bubut Rata

Faktor-faktor yang mempengaruhi waktu pemesinan bubut adalah, seberapa besar panjang atau jarak tempuh pembubutan (L) dalam satuan mm dan kecepatan  pemakanan (F) dalam satuan mm/menit. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pembubutan (L) adalah panjang pembubutan rata ditambah star awal pahat (ℓa), atau: L total= ℓa+ ℓ (mm). Untuk nilai kecepatan pemakanan (F), dengan berpedoman pada uraian sebelumnya F= f.n (mm/putaran)

Gambar 2. Panjang pembubutan rata

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pemesinan bubut rata (tm) dapat dihitung dengan rumus:

Waktu pembubutan ( tm ) = panjang pembubutan ( L ) / kecepatan pemakanan ( F )

Dimana :

L = ℓa+ ℓ (mm)………….. ℓa = jarak star pahat ( antara 5 – 30 mm)

F = f.n (mm/menit)

Keterangan

f   = pemakanan dalam satau putaran (mm/put)

n  = putaran benda kerja (Rpm)

ℓ  = panjang pembubutan rata (mm)

la = jarak star pahat (mm)

L  = panjang total pembubutan rata (mm)

F  = kecepatan pemakanan mm/menit

Contoh : 

Sebuah benda kerja  dengan diameter  terbesar (D) = 30 mm akan  dibubut rata menjadi (d) = 30 mm sepanjang (ℓ) = 70, dengan jarak star pahat (ℓa) = 5 mm. Data-data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut:

Kecepatan potong (Cs) = 25 meter/menit

pemakanan mesin dalam satu putaran   (f) = 0,03 mm/putaran.

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan rata sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses

N = 1000.Cs / π.d

N = 1000 . 25 / 3.14 . 30

   = 265 rpm

L = ℓa + ℓ = 70 + 5 = 75 mm    

F = f.n = 0,03 x 265 = 7,95 mm/menit

Tm = L / F

      = 75 / 7,95

      = 9,43 menit

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan rata sesuai data diatas adalah selama 9,43 menit

Waktu Pemesinan Bubut Muka (Facing)

Perhitungan waktu pemesinan bubut muka pada prinsipnya sama dengan menghitung waktu pemesinan bubut rata, perbedaannya hanya terletak pada arah pemakanan yaitu melintang. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pembubutan (L) adalah panjang pembubutan muka ditambah star awal pahat (ℓa), sehingga

L = r + ℓa = d/2 + ℓa

Untuk nilai kecepatan pemakanan   F= f.n (mm/putaran)

Gambar 3. Panjang langkah pembubutan muka (facing)

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pemesinan bubut muka (tm) dapat dihitung dengan rumus

tm =  L /  F

L = r + ℓa = d/2 + ℓa

F = f.n (mm/menit)

Keterangan:

d   = diameter benda kerja

f    = pemakanan dalam satu putaran (mm/putaran)

n   = putaran benda kerja (Rpm)

ℓ   = panjang pembubutan muka (mm)

la  =  jarak star pahat (mm)     

L   =  panjang total pembubutan muka (mm)

F   =  kecepatan pemakanan setiap (mm/menit)

Contoh : Sebuah benda kerja dengan diameter terbesar (D) = 50 mm akan dibubut muka dengan jarak star pahat (ℓa) = 5 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut:

Putaran mesin = 500 putaran/menit

pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,05 mm/putaran.

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan muka

sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses, maka,

L = d/2 + ℓa

   = 50 / 2 + 5

   = 30 mm

F = f.n (mm/menit)

   = 0,05 . 500

   = 25 mm/menit

tm =  L /  F

     = 30 / 25

     = 1,2 menit

Contoh :

Sebuah benda kerja dengan diameter terbesar (D)= 60 mm akan dibubut muka dengan jarak star pahat (ℓa) = 5 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut:

Kecepatan potong  (Cs) = 35 meter/menit

pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,2 mm/putaran.

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan proses pembubutan muka?

Sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses, maka:

N = 1000.Cs / π.d

   = 1000 . 35 / 3,14 . 60

   = 185,8 rpm

L = d/2 + ℓa

   = 70/2  + 5

   = 40 mm

F = f . n

   = 0,2 . 185,8

   =  37,2 mm / menit

tm =  L /  F

     = 40 / 37,2

     = 1,1 menit

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pembubutan muka sesuai data diatas adalah selama 1,1 menit

Waktu Pengeboran Pada Mesin Bubut

Perhitungan waktu pengeboran pada mesin bubut, pada prinsipnya sama dengan menghitung waktu pemesinan bubut rata dan bubut muka. Perbedaannya hanya terletak pada jarak star ujung mata bornya. Pada gambar dibawah menunjukkan bahwa, panjang total pengeboran (L) adalah panjang pengeboran (ℓ) ditambah star awal mata bor (ℓa = 0,3 d), sehingga: L = ℓ + 0,3d (mm). Untuk nilai kecepatan pemakanan (F) mengacu pada uraian sebelumnya F = f.n (mm/putaran)

Gambar 4 .  Panjang langkah pengeboran

Berdasarkan prinsip-prinsip yang telah diuraikan diatas, maka perhitungan waktu pengeboran (tm) dapat dihitung dengan rumus:

tm =  L /  F

dimana L = ℓ + 0,3d

             F = f . n

Keterangan :

ℓ = panjang pengeboran

L = panjang total pengeboran 

d = diameter mata bor

n = putaran mata bor (Rpm)

f = pemakanan (mm/putaran)

Contoh : Sebuah benda kerja akan dilakukan pengeboran sepanjang 28 mm dengan mata bor berdiameter 10 mm. Data parameter pemesinannya ditetapkan sebagai berikut;

Putaran mesin = 700 putaran/menit

pemakanan dalam satu putaran (f) = 0,04 mm/putaran.

Berapa waktu yang diperlukan untuk melakukan pengeboran pada mesin bubut?

sesuai data diatas, apabila pemakanan dilakukan satu kali pemakanan/proses,maka:

L = ℓ + 0,3d

   = 28  +  0,3 (10)

   = 31 mm

F = f . n

   = 0,04 . 700

   =  28 mm / menit

tm =  L /  F

     = 31 / 28

     = 1,1 menit

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk pengeboran sesuai data diatas adalah selama 1,107 menit

Parameter yang dapat diatur pada proses bubut

Tiga Parameter yang dapat diatur pada proses bubut :

Kecepatan putar spindel ( speed). putaran per menit (revolutions per minute, rpm),

Gerak makan  f ( feed ) mm/putaran, Dan Kedalaman  potong   a (depth of cut).

Keterangan pada rumus:

Benda kerja :

do = diameter mula ; mm

dm = diameter akhir; mm

lt = panjang pemotongan; mm

Pahat :

χr = sudut potong utama

Pada mesin Bubut :

a = kedalaman potong, mm

f = gerak makan; mm/putaran

n = putaran poros utama; putaran/menit

1) Kecepatan potong :

d = diameter rata-rata benda kerja ( (do+dm)/2 ; mm

n = putaran poros utama ; put/menit

π = 3,14

2) Kecepatan makan

3) Waktu pemotongan

4) Kecepatan penghasilan beram  : A = a.f    mm2

V = kecepatan potong; m/menit

d = diameter benda kerja ;mm

n = putaran benda kerja; putaran/menit

Nilai kecepatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja dan pahat.

Harga kecepatan potong sudah tertentu, misalnya untuk benda kerja Mild Steel dengan bahan pahat dari HSS, v= antara 20 ~30 m/menit.

Gerak makan “ f ” ( feed) , adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali, satuan f adalah mm/putaran. Gerak makan ditentukan dengan kedalaman potong (a). Gerak makan tersebut berharga sekitar 1/3 sampai 1/20 a, atau sesuai dengan kehalusan permukaan yang dikehendaki

Kedalaman potong  “ a “ (depth of cut),

adalah tebal bagian benda kerja yang dibuang dari benda kerja. Ketika pahat memotong sedalam a , maka diameter benda kerja akan berkurung 2a, karena bagian permukaan benda kerja yang dipotong ada di dua sisi, akibat dari benda kerja yang berputar. 

Pahat :

χr = sudut potong utama

Pada mesin Bubut :

a = kedalaman potong, mm

f = gerak makan; mm/putaran

n = putaran poros utama; putaran/menit

1) Kecepatan potong :

d = diameter rata-rata benda kerja ( (do+dm)/2 ; mm

n = putaran poros utama ; put/menit

π = 3,14

2) Kecepatan makan

3) Waktu pemotongan

4) Kecepatan penghasilan beram  : A = a.f    mm2

V = kecepatan potong; m/menit

d = diameter benda kerja ;mm

n = putaran benda kerja; putaran/menit

Nilai kecepatan potong ditentukan berdasarkan bahan benda kerja dan pahat.

Harga kecepatan potong sudah tertentu, misalnya untuk benda kerja Mild Steel dengan bahan pahat dari HSS, v= antara 20 ~30 m/menit.

Gerak makan “ f ” ( feed) , adalah jarak yang ditempuh oleh pahat setiap benda kerja berputar satu kali, satuan f adalah mm/putaran. Gerak makan ditentukan dengan kedalaman potong (a). Gerak makan tersebut berharga sekitar 1/3 sampai 1/20 a, atau sesuaidengan kehalusan permukaan yang dikehendaki

Kedalaman potong  “ a “ (depth of cut),

adalah tebal bagian benda kerja yang dibuang dari benda kerja. Ketika pahat memotong sedalam a , makadiameter benda kerja akan berkurung 2a, karena bagian permukaan benda kerja yang dipotong ada di dua sisi, akibat dari benda kerjayang berputar.