Mesin Bubut

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Mesin Bubut

Mesin Bubut merupakan suatu mesin perkakas yang proses pemakanan benda kerja yang sayatannya dilakukan dengan cara memutar benda kerja oleh spindel/kepala tetap (secara otomatis) kemudian dikenakan pada pahat yang digerakan secara translasi sejajar dengan sumbu putar dari benda kerja. Gerakan putar dari pahat disebut gerak potong ralatif dan gerakan translasi dari pahat disebut gerak umpan(feeding). Dengan mengatur perbandingan kecepatan rotasi benda kerja dan kecepatan translasi pahat maka akan diperoleh berbagai macam ulir dengan ukuran yang kisar yang berbeda. Hal ini dapat dilakukan dengan jalan menukar roda gigi translasi (change gears) yang menghubungkan poros spindel dengan poros ulir (Lead screw).

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

1. Membubut luar
2. Membubut dalam
3. Membubut tirus
4. Membuat Permukaan
5. Memotong ulir
6. Membuat ulir

Ukuran Mesin Bubut

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

 

Gambar 2.1 Bentuk Mesin Bubut

Keterangan:

A =       Panjang mesin bubut total (seluruhnya).

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.

2.2 Proses Mesin Bubut

Prinsip kerja: menghilangkan sebagian benda kerja sehingga terbentuk geram cara memotong menggunakan pahat sebagai alat potong benda keraj dan gerkan makan pahat itu sendiri.

Manfaat:

1.      Mengecilkan diameter poros

2.      Membuat lubang

3.      Meratakan permukaan poros

4.      Membuat ulir luar dan dalam

5.      Memotong poros

Pembubutan yaitu proses yang paling penting dan sangat sering diloakukan di dalam pembentukan benda kerja. Berikut ini merupakan faktor-faktor yang mendasarinya yaitu sebagai berikut :

1.      Banyak bagian kontruksi mesin (poros, tabung, sekrup, dan lain-lain) dan juga perkakas (bor, kikir, dan lain-lain) menurut bentuk dasarnya merupakan benda putar (brnda rotasi), bentuk membuat benda kerja ini sering digunakan dengan cara pembubutan.

2.      Perkakas bubut relatif, sederhana dan juga murah.

3.      Proses pembubutan denga daya sayat yang baik dan mudah dicapai.

Seperti pembubutan serpih dengan perkakas tangan (manual), maka pembentukan terjadi dengan membenamkan pisau bubut (pahat bubut) ke dalam benda kerja, mengalahkan gaya antarpartikel bahan dengan pertolongan tekanan sayat yang efektif dan terbentuklah beram.

Disini benda kerja melaksanakan gerak utama, gerak laju, dan gerakan penyetelan yang lurus dilakukan oleh perkakas.

Jenis pembubutan menurut arah gerakan laju :

1.      Pembubutan memanjang. Gerakan ini berlangsung sejajar dengan sumbu putaran, dengan demikian bidang permukaan luar benda kerja yang dikerjakan. Gerakan penyetelan menempatkan perkakas pada posisi penyayatan yang tepat pada benda kerja setelah penyayatan. Ke dalam tusukan ditentukan oleh penyetelan tegak lurus sumbu perputaran (spindel).

2.      Pembubutan membidang. Gerakan laju berlangsung tegak lurus terhadap sumbu perputaran. Dengan cara ini, dihasilkan bidang rata tegak lurus terhadap sumbu perputaran. Dengan demikian, dapat diperoleh panjang yang tepat dari benda kerja. Arah laju dapat dari luar arah pusat atau sebaliknya.

Penyetelan (ke dalam tusukan) berlangsung sejajar dengan sumbu perputaran setelah setiap penyayatan.

1.      Jika gerakan laju berlangsung menyudut/miring terhadap sumbu perputaran maka dihasilkan benda kerja berbentuk kerucut (konis).

2.      Pembubutan alur (grooving) hanya dengan gerakan laju tegak lurus terhadap sumbu perputana dari benda kerja.

3.      Denagn gerkan laju sejajar dan tegak lurus terhadap sumbu perputaran pada saat yang sam dihasilka benda bulat atau benda rotasi lainnya (bentuk radius).

4.      Laju (Fedding)

Besarnya laju adalah jarak tempuh perkakas (mm) setiap perputaran benda kerja. Lebih besar laju lebih tebal pula bram/serpih

5.      Kedalaman tusukan (a)

Denagn gerakan  penyetelan dicapai kedalaman tusukan (a) 9 mm. Kedalaman tusukan berarti pengurangan garis tengah pada pembubutan memanjang, pada pembubutan melintang berarti pengurangan panjang benda kerja jika benda kerja selesai digarap satu kali penyayatan.

Keterangan :

a : Dalam tusukan/pemaian

D : Diameter awal benda kerja

d : Diameter seteleah pengerjaan

Jika untuk menyelesaikan pekerjaan, diperlukan beberapa kali penyayatan (jumlah penyayatan/[erputaran=i) maka kedalaman tusukan diperoleh dari persamaan rumus kedalaman tusuk.

6.      Penampang serpih

Penampang serpih adalah penampang serpih yang dihasilkan setelah astu putaran benda kerja. Pada setiap perputaran terbentuk sebuah cincin.

Luas penampang serpih

Luas penampang serpih A (mm) adlah hasil perkalian antar feeding  mm/u dan kedalaman tusukan a mm.

Keterangan :

A :Luas penampang sepih mm”

O: Feeding (laju pahat) mm/v

a : Dalam pemakan mm

7.      Pengasaran (Roughing)

Dengan penampang serpih yang besar sedapat mungkin banyak bahan yang diangkat. Penampang serpih terbesar yang didapat, bergantung pada kemampuan daya mesin dan daya tahan perkakas terhadap beban. Pada pengasaran (roughing) ini dihasilkan bidang permukaan yang kasar, disini tidak ada tuntutan ketetapan ukuran yang tinggi.

8.      Meratakan (Finishing)

Dengan penampang serpih yang kecil harus dicapai bidang permukaan yang rat. Dengan demikiaj, tuntunan akan ketepatan ukuran sangat tinggi. Daya sayat ekonomis dapat dicapai dengan kecepatan yang lebih tinggi.

9.      Bentuk-bentuk serpih pada pembubutan

Pada umumnya pembubutan serpih pada pembubutan berlangsung dengan cara yang sama dengan penggarapan mesin lainnya, tetapi bentuk serpih pada pembubutan sangat jelas dan mudah diamati bentuknya.

            Serpih leleh ditemukan pada bahan yang lunak dan alat. Proses pnyayatan pada pahat (tool) terjadi, berturut-turut sedemikian cepatnya sehingga keping-keping serpih yang kecil tidak terputus tetapi hanya saling mendesak.

Keuntungan :

1. Sudut serpih besar (rake angle y)
2. Pembuangan panas baik
3. Kecepatan potongan (cutting speed) menengah dan tinggi
4. Serpih tipis
5. Bidang pengerjaan rata
6. Ketepatan ukuran tinggi

Kerugian :

1. Serpih yang terjadi panjang dan sering membalik benda kerja
2. Penyimpanan serpih sulit dan banyak memakan tempat

Untuk mengatasi kerugian diatas diambil kebijaksanaan untuk membuat serpih pendek dapat dilakukan dengan membuat pahat bubut yang dilengkapi dengan jenjang penuntun serpih atau pembentuk serpih pada bidang serpihnya.

Serpih kelupas terdapat pada pengerjaan bahan yang alat dan kecepatan potong yang rendah. Serpih yang tebal mendukung pembentukannya. Kepingan serpih tidak terlempar dari benda kerja tetapi saling mendesak akibat tekanan sayat yang tinggi bidang pengerjaan kasar.

Serpih cepat terdapat pada pengerjaan bahan yang keras dan rapuh (contoh besi tuang atau kuningan tuang).

1.      Sudut serpih kecil (rake angle y)

2.      Pembebanan pada pahat besar

3.      Bidang pengerjaan sangat kasar

2.3 Prinsip-Prinsip Kerja

Prinsip kerja pada mesin bubut yakni menyayat benda kerja yang berputar pada spindel dengan menggunakan suatu alat yang disebut pahat. Pahat ini digerakan secara mendatar atau melintang. Gaya-gaya pemotongan yaitu gaya-gaya yang diakibatkan pengumpana pahat dari kanan ke kiri, harus diarahkan ke kepala lepas (sejajar dengan kepala lepas posisi benda kerjanya) dan diarahkan ke kepala tetap (head stok) untuk memaksa benda kerja menekan pemegang benda kerja sehingga memperoleh tupuan yang lebih baik. Intinya prinsip kerja mesin bubut yakni menghilangkan sebagian benda kerja yang terbentuk geram dengan cara memotong pahat akibat gerak potong benda kerja dan gerak makan pahat.

Jika dikehendaki permukaan akhir (finishing) yang baik dengan ukuran yang akurat, maka prosedur pemotongannya adalh satu atau dua kali pemotongan kasar (roughung) lalu di ikuti satu kali atau lebih pemoto gan kasar pada dasranya dapat dilakukan sebesar mungkin, namun harus di pertimbangkan apakah faktor-faktor yang tebal geram, umur pahat, daya mesin bubut dan benda kerjanya sendiri apakah mengizinkannya.

Poros spindel akan memutar benda kerja melalui piringan pembawa sehingga memutar roda gigi pada poros spindel. Melalui roda gigi penghubung, putaran akan disampaikan ke poros ulir. Oleh klem berulir, putaran poros ulor tersebut di ubah menjadi gerak translasi pada eretan yang membawa pahat. Dan akibatnya benda kerja akan terjadi sayatan yang berbentuk ulir. Sayatan-sayatan pada mesin bubut akan berlangsung bjika mesin terus diperintahkan untuk bekerja.

2.4 Jenis-Jenis Mesin Bubut

Secara umum mesin bubut dikolmpokan menjadi :

1. Mesin Bubut Universal
2. Mesin Bubut khusus
3. Mesin Bubut Konvensional
4. Mesin Bubut otomatis

Jenis-jenis mesin bubut berdasakan gerak putardibagi menjadi 2 macam yaitu :

1. Mesin Bubut Biasa
2. Mesin Bubut Khusus
3. Mesin bubut Biasa

terdiri dari 2 macam, diantaranya sebagai berikuit :

1.    Mesin Bubut Bangku

Mesin Bubut bangku adalah mesin bubut yang dapt dipasang diatas bangku kerja. Mesin ini umumnya lebih kecil dan digunakan untuk pekerjaan ringan dengan benda kerja berukuran kecil.

2.    Mesin Bubut dengan alas terpisah

Mesin ini mempunyai alas sebelah bawah pelat pembawa yang dapat dilepas untuk memudahkan pencekaman benda kerja yang berdiamter lebih besar dari pada ukuran tinggi mesin.

4. Mesin Bubut Khusus

terdiri dari 2 macam, yaitu diantara sebagai berikut :

1.      Mesin Bubut Digital

Mesin ini delengkapai dengan alat-alat khusus dengan perlengkapan tambahan untuk memungkinkan pengeoprasaian dalam berbagai keteletian yang diingakan. Pada umunya mesin ini digunakan untuk memproduksi alat-alat perkakas dengan ketelitian yang tinggi,

2.      Mesin Bubut sitem Hidrolik

Mesin ini pada prinsipnya sama dengan mesin bubut biasa yamg sudah dimodifikasi dengan perlengkapan yang dimaksudkan untuk meningkatkan hasil produksi mesin bubut.

2.5 Macam-Macam Mesin Bubut

Macam-macam mesin bubut berdasarakan mesin bubut produksi yaitu antara lain sebagai berikut :

1. Mesin bubut Turret (Revolver)

Mesin bubut ini digunakan untuk memproduksi benda kerja dalam jumlah yang membutuhkan pekerjaan lanjut seperti pembubutan, pengeboran, memperbesar lubang, mereamer, bubut muka dan mengulir. Pada beberapa mesin bubut turret bisa dipasang sampai 20 alat potong yang terpasang pada blok atau alas mesin tersebut dan setiap alat akan berputar dengan cepat dalam posisi yang tepat.

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

Mesin bubut turret dapat digolongkan menjadi 2 macam yaitu :

a.      Mesin bubut Turret horizontal

Penampilan mesin bubut turret horizontal mirip dengan jenis sandel standar namun operasinya otomatis. Turret segienam dioprasinkan secara otomatis dengan tenaga hidrolik dan dilengkapi ppergeseran melintang cepat dan penukaran otomatis kepal hantaran yang sesuai pada titik. Gerakan dari peluncur menyilang dikendalikan oleh nok yang digerakn ke depan dari turret.

b.      Mesin bubut turret vertikal

Mesin bubut turret vertikal hampir mirip dengan mesin frais pengebor vertikal, tetapi memiliki karakteristik pengaturan turet untuk

2. Mesin Bubut Spindel tunggal otomatis

Mesin ini dirancang untuk produksi misal bagian-bagian tertentu secara otomatis dan teliti sehingga sangat baik untuk pekerjaan snaian. Mesin bubut otomatis ini umumnya mempunyai dua pemegang alat potong (tool slide) yang terpasang pada eretan. Alat potong depan digunakan untuk pembubutan dan pengeboran sedangkan alat potong bagian belakang digunakan untyuk pembubutan muka, pembubutan undercut, champer dan pembubutan lehar.

3. Mesin bubut Nemerical Control

Mesin ini adalah hasil modifikasi terakhir dasar-dasar mesin bubut yang dikenal dan dikontrol oleh sebuah pita kaset. Penggunaan mesin bubut ini lebih ekonmomis dalam menghasilkan macam-macam bentuk. Mesin ini diperdagangkan dalam menghasilkan bermacam-macam bentuk, Mesin ini diperdagangkan dan pengoprasianya lebih aman dan mudah dalam pengaturan waktu.

2.6 Bagian-Bagian Utama Mesin Bubut

Pada dasarnya mesin bubut mempunyai fungsi yang sam yaitu menyayat benda kerja denan menggunakan alat bernama pahat secara mendatar atau melintang. Dengan demikian juga bagin-bagian utama mesin bubut punya fungsi yang sama antara lain sebagan berikut :

1. Sebagai tempat kedudukan komponen mesin bubut dan benda kerja
2. Sebagai alat pemegang dan penggerak alat potong
3. Sebagai alat pemegang dan pemutar benda kerja

 

                                 Gambar 2.2 Mesin bubut beserta bagian-bagiannya

Bagian-bagian mesin bubut dikelompokan menjadi sebagai berikut :

1.      Tuas-tuas pengatur kecep[atan dan sumbu pembawa

2.      Tuas pengatur ksecepatan sumbu utama

3.      Kepala tetap

4.      Pelat tabel kecepatan sumbu utama

5.      Tuas-tuas pengubah pembalik transporteur dan sumbu pembawa

6.      Sumbu utama

7.      Sumbu pembawa

8.       Bad mesin (alas)

9.      Eretan memanjang

10.  Eretan melintang

11.  Eretan atas

12.   Penjepit pahat

13.   Keran pendingin

14.   Kepala lepas

15.   Pengikat kepal lepas

16.   Roda pembawa

17.   Tuas pembawa

 

                            

Gambar 2.3 Kontruksi mesin bubut

Bangku atau dasar diperlihakan pada gambar beirkut dimana berfungsi untuk menyangga komponen lainnya. Pada mesin bubut yang disangka adalah : kepala tetap (head stock), ekor tetap (tail stock), peluncur melintang, dan kereta peluncur.

a.      Kepala Tetap (Head Stock)

Kepal tetap (head stock) adalah bagian yang menggerakan dan mengumpan perkakas potong atau alat potong yang memutar komponen. Dalam hal ini kepala tetap adalah kepala cekam (chuck). Fungsi dari cekam tersendiri yaitu untuk memegang benda kerja yang bentuknya tida umum baik berbentuk slindris atau persegi an dibautkan atau disekrup ke spindel sehingga sambungannya kaku.

Ada beberapa jenis pencekam diantaranya sebagai berikut :

1.    Pencekam Universal

2.    Independent chuck

3.    Pencekam kombinasi

4.    Pencekam gurdi (Drill chuck)

Ada pencekam yang disebut pencekam daya dimana untuk menggerakan daya dimana untuk menggerkan pencekam dengan tenag udara (pneumatiki), hidrolik

b.      Meja Mesin (Bad Mesin)

Meja mesin berfungsi atau bagi untuk menyangga benda kerja atau bagian yang akan dikerjakan dimesin dan untuk menyediakan penempatyan serta penjempian benda kerja.

c.       Kereta peluncur (eretan)

Dapat dikelompokan menjadi sebagai berikut :

1.      Eretan alas (Carriage)

Fungsi eretan alas ialah untuk mengatur gunakan pahat baik secara otomatis maupun dengan tangan. Gerakannya dapat memenjang searah sumbu spindel handel penguji untuk mengunci eretan alas bila dibutuhkan melakukan proses pembubutan muka pada benda kerja.

2.      Eretan memanjang (apron)

Eretan memanjang terpasang secara tegak lurus pada bagian utama dari neretan atas dan dilengkapi dengan alat pengontrol gerakan baik dengan tangan maupun otomatis sepanjang hari. Ertetan ini dilengkapi dengan alat pengaman yang dapat saling menangkap secara berama-sama pada proses pemakanan dan poros transportir.

3.      Eretan lintang (crossslide)

Fungsi dari eretan lintang adalah untuk menggerakan pahat ke arah melintang baik pada waktu menyetel pahat, menentukan tebal pembubutan maupun dalam pembubutan melintang (membubut muka). Gerakannya dapt dilakukan dengan cara manual atau dengan cara otomatis ini digunakan terutama pad pembubutan muka.

d.      Kepal Lepas (Tail stock)

Kepal lepas ditempatkan diatas alas mesin dan dapat dikunci (diklem) sepanjang alas, fungsinya adalah sesuai penyangga salah satu ujung benda kerja terutama pada saat pembubutan antara dua senter. Gerakannya dapt dilakukan dengan cara manual atau dengan cara otomatis ini digunakan terutama pad pembubutan muka.Selai itu kepala lepas dapat juga digunakan untuk mengebor, mereamer, dan lain-lain.

2.7 Proses Cara Membubut

Terdapat cara-cara untuk membubut. Berikut ini merupakan dasar-dasar membubut, yaitu:

1. Pasang benda kerja pada cekam (chuck) cukup kuat, artinya tidak lepas waktu mesin di hidupkan dan sedang melakukan penyayatan.
2. Periksa kedudukan benda kerja tersebut saat cekam diputar dengan tangan, apakah posisinya sudah benar, artinya putaran benda kerja tidak oleng atau simetris dan periksa apakah ada bagian yang tertabrak yang membahayakan dan merusak mesin.

 

Gambar 2.4 Pemasangan Pahat Bubut

 

      Gambar 2.4 Ganjal Pelat

3. Pasang atau setel kedudukan pahat bubut agar posisi ujung potong pahat tepat pada titik senter dari kepala lepas. Untuk mengatur posisi tersebut dapat menggunakan ganjal plat tipis atau dengan menggunakan tempat pahat model perahu (American tool post) lihat gambar 2.5 kemudian lanjutkan membubut benda kerja sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan.

a.      Pembubutan Tirus

Ada banyak suku cadang (part & component) mempunyai permukaan yang tirus, ketirusannya pun bervariasi, misalnya tirus curam (roda payung), tirus landai yang terdapat pada mandril pembubut. Contoh-contoh dari pengerjaan tirus adalah: tangkai dari gurdi ulir, ujung frais, pembesar lubang (reamer), arbor dan perkakas-perkakas lainnya. Ada beberapa standard ketirusan yang umum digunakan, misalnya:

1.      Tirus Morse

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

2.       Tirus Brown dan Sharpe

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

3.       Tirus Jarno dan Reed

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

4.      Pena Tirus

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

b.      Membubut Ulir

Pada umumnya bentuk ulir adalah segitiga atau V (ulir metric dengan sudut 60o dan ulir withworth 55o), segi empat dan trapesium (sudut ulir 29o). Cara membubut ulir segitiga adalah sebagai berikut:

1.      Bubutlah diameter ulir.

2.      Bubutlah alur pembebas sedalam atau lebih sedikit dari dalamnya ulir.

3.      Pinggulah ujung dari benda kerja.

4.      Serongkan eretan atas setengah dari sudut ulir yang akan dibuat dan pasanglah pahat ulir.

5.      Ambillah mal ulir yang akan dibuat.

6.      Tempatkanlah ujung pahat tegak lurus terhadap benda kerja.

7.      Kencangkan baut-baut penjepit bila pahat sudah sama tinggi dengan senter dan lurus dengan benda kerja.

8.      Tempatkan tuas-tuas pengatur transporter menurut tabel sesuai dengan banyaknya ulir yang akan dibuat.

9.      Masukkan roda gigi agar mesin jalannya secara ganda.

10.  Jalankan mesin dan kenakan ujung pahat sampai benda kerja tersentuh.

11.  Hentikan mesin dan tariklah eretan kekanan.

12.  Putarlah cincin pembagi, sehingga angka 0 segaris dengan angka 0 pada eretan lintang dan tidak merubah kedudukannya.

13.  Majukan eretan lintang 3 garis pada cincin pembagi, maka pahat maju untuk penyayatan.

14.  Putar cincin pembagi sehingga angka 0 lagi dan eretan lintang tidak boleh bergerak.

15.  Jalankan mesin

16.  Masukan tuas penghubung transporter pada waktu salah satu angka pada penunjuk ulir bertepatan dengan angka 0.

17.  Bila pahat sudah masuk pada pembebas, putarlah kembali eretan lintang sehingga pahat bebas dari benda kerja.

18.  Kembalikan eretan.

19.  Hentikan mesin.

20.  Periksalah jarak ulir dengan mal ulir yang sesuai dengan jumlah gangnya.

21.  Kembalikan ujung pahat pada kedudukan semula dengan memutar eretan lintang sehingga angka 0 segaris dengan angka 0 pada cincin pembagi.

22.  Majukkan pahat ulir untuk penambahan penyayatan sebanyak 3 garis dengan memutar eretan atas.

23.  Kembalikan cincin pembagi pada angka 0 segaris dengan angka 0.

24.  Jalankan mesin.

25.  Hubungkan tuas penghubung bila ujung pahat sampai pada saat angka semula berhadap dengan angka 0.

26.  Lepaskan tuas penghubung bila ujung pahat sampai pada alur pembebas sambil eretan lintang kebelakang.

27.  Kembalikan eretan lintang pada kedudukan semula dengan tangan.

28.  Lakukan berulang-ulang seperti yang diterangkan dalam no. 21 s/d 27 sampai selesai.

 

                                                          

Gambar 2.5 Urutan Pembuatan Ulir