Mesin bubut

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.
[sunting] Prinsip kerja mesin bubut
Mesin bubut yang menggunakan sabuk di Hagley Museum

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.
[sunting] 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 menmutar 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.
[sunting] Jenis-jenis Mesin Bubut

1. Mesin Bubut Universal
2. Mesin Bubut Khusus
3. Mesin Bubut Konvensional
4. Mesin Bubut dengan Komputer (CNC)

Posisi - Posisi Pengelasan

Posisi - Posisi Pengelasan

Posisi pengelasan ada empat macam:
1. posisi dibawah tangan (lihat w, h)
2. posisi mendatar / horizontal (lihat q)
3. posisi vertical (lihar s)
4. posisi diatas kepala (lihat u)

Dibawah ini akan diuraikan cara pengelasan bagi masing-masing posisi

1. posisi dibawah tangan
Dari keempat posisi pengelasan tersebut, posisi bawah tanganlah yang paling mudah melakukannya. Oleh sebab itu untuk menyelasaikan setiap pekerjaan pengelasan sedapat mungkin diusahakan pada posisi dibawah tangan.
Penjelasan:
- pada gambar anda dapat melihat bagaimana seharusnya sudut-sudut elektroda pada berbagai macam kampuh.

Kemiringan elektroda 10 derajat – 20 derajat terhadap garis vertical kearah jalan elektroda.

- kampuh berimpit

- kampuh T

Tebal pelat tidak sama

2. posisi mendatar / horizontal
Pada posisi horizontal kedudukan benda dibuat tegak dan arah pengelasan mengikuti garis horizontal.

Posisi elektroda dimiringkan kira-kira 5o – 10o kebawah, untuk menahan lelehan logam cair, dan 20o kearah lintasan las (sudut jalan elektroda 70o).

Panjang busur nyala dibuat lebih pendek kalau dibandingkan dengan panjang busur nyala pada posisi pengelasan dibawah tangan.

Pengerukan benda kerja sering terjadi karena:
- busur nyala terlalu panjang
- ampere pengelasan terlalu tinggi
- kecepatan jalan elektroda terlalu lambat

Disini diperlihatkan dua macam ayunan yang umum dipakai pada sisi horizontal.

3. posisi vertical
Pada pengelasan vertical, benda kerja dalam posisi tegak dan arah pengelasan dapat dilakukan keatas/ naik atau kebawah/ turun.
Arah pengelasan yang dilakukan tergantung kepada jenis elektroda yang dipakai. Elektroda yang berbusur lemah dilakukan pengelasan keatas, elektroda yang berbusur keras dilakukan pengelasan kebawah.

Dalam mengelas vertical, cairan logam cenderung mengalir kebawah. Kecenderungan penetesan dapat diperkecil dengan memiringkan elektroda 10o – 15o kebawah (lihat gambar).

Untuk pengelasan keatas diperlukan pengayunan elektroda yang teliti dan tepat sehingga dapat diperoleh hasil rigi-rigi yang baik.

Arus pengelasan keatas, lebih kecil dari pada pengelasan kebawah.

Disini diperlihatkan beberapa macam ayunan elektroda mengelas posisi vertical.

Gambar A, bentuk ayunan elektroda bersalut sedang pada pengisian lapisan pertama pada kampuh-kampuh

Gambar B, bentuk ayunan elektroda bersalut tebal pada pengisian lapisan pertama

Gambar C dan D, bentuk ayunan elektroda bersalut sedang pada pengisian lapisan terakhir.

Macam-macam ayunan yang lain adalah:
Tiga macam ayunan untuk kampuh berimpit dan kampuh T
Ayunan untuk kampuh V
Keamanan:
Kenakanlah perlengkapan pengaman sebaik mungkin.

4. posisi diatas kepala
Posisi pengelasan diatas kepala, bila benda kerja berada pada daerah sudut 45o terhadap garis vertical, dan juru las berada dibawahnya.

Pengelasan posisi diatas kepala, sudut jalan elektroda berkisar antara 75o – 85o tegak lurus terhadap kedua benda kerja.

Busur nyala dibuat sependek mungkin agar pengaliran cairan logam dapat ditahan.

Ada dua jenis ayunan elektroda pada pengelasan diatas kepala. Pada umumnya ayunan elektroda hamper sama dengan ayunan elektroda pada posisi vertical.

Disini diperlihatkan kedudukan elektroda pada pengelasan kampuh T, kampuh berimpit, dengan pengisian rigi yang berlapis.

Pengisian lapis pertama, elektroda tidak perlu diayun. Lapis kedua, elektroda dapat diayun atau tanpa diayun.

Urutan pengisian dan sudut elektroda pada kampuh berimpit tegak.

Pengelasan diatas kepala ini sangat sukar dan berbahaya, sebab percikan logam banyak yang jatuh.

Keamanan:
Pakailah pelindung sarung tangan, sepatu tidak boleh ada yang koyak atau berlubang dan kantong-kantong (saku) tidak boleh terbuka.

Agar tangan lebih jauh dari percikan cairan logam, maka elektroda sering dibengkokkan dekat mulut elektroda.

COMPUTER NUMERICAL CONTROL(CNC)

1. Kontrol Numerik atau Pengaturan Numerik
Kontrol numerik atau pengaturan numerik (numerical control: NC) adalah istilah yang digunakan untuk menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya berupa program otomasi dimana tindakan mekanik dari suatu alat-alat permesinan atau peralatan lain dikendalikan oleh suatu program yang berisi data kode angka. Data alphanumerical menghadirkan suatu instruksi pekerjaan untuk mengoperasikan mesin tersebut.
Numeric Control (NC) adalah suatu kendali mesin atas dasar informasi digital, ini diperkenalkan di area pabrikasi. NC adalah bermanfaat untuk produksi rendah dan medium yang memvariasikan produksi item, di mana bentuk, dimensi, rute proses, dan pengerjaan dengan mesin bervariasi.
Istilah computer numerical control (CNC) digunakan bila sistem kontrol memakai komputer internal. Komputer internal memungkinkan penyimpanan program tambahan, penyuntingan program, penjalanan program dari memori, diagnostik kontrol dan pemeriksaan mesin, pekerjaan rutin-rutin dan khusus, dan kemampuan melakukan perubahan skala inci/ metrik/ absolut.

Pembuatan komponen dengan CNC memerlukan akses langsung ke mesin dan instalasi komputer agar memperoleh pengalaman praktis yang amat diperlukan. Dalam menggunakan piranti dan jenis mesin tertentu, seperti mengoperasikan mesin-mesin turning, milling dan drilling harus memahami bahasa serta teknik pemrograman memerlukan instruksi.

2. Sistem Pengoperasian Mesin
Kode data diubah untuk satu rangkaian perintah, yang mana servo mekanisme, seperti suatu pijakan motor yang berputar sesuai jumlah yang telah ditetapkan, memperbaiki dengan masing-masing mengemudi dari suatu meja pekerjaan dan suatu alat untuk melaksanakan suatu pengerjaan dengan mesin dan gerakan yang ditetapkan oleh suatu sistem pengulangan tertutup atau terbuka.
Sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah menggunakan sistem operasi CNC sehingga diperlukan pengenalan kode data untuk menjalankan satu rangkaian perintah. Adapun contoh dari sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah:

Fungsi G
G00 Pengaturan posisi dengan gerak cepat yang mempunyai kemungkinan gerakan yang terjadi berupa eretan yang bergerak dalam arah x, y, z, dan x dan z
G01 Interpolasi linier adalah mendapatkan harga antara yang terletak pada garis lurus. Kemungkinan gerakan yang terjadi yaitu pembubutan dalam arah z atau memanjang, arah x atau melintang, arah x dan z atau membubutan tirus.
G02 Interpolasi melingkar dengan arah kekanan
G03 Interpolasi melintang atau melingkar arah kekiri
G04 Waktu tinggal diam (istirahat dalam detik)
G20-G21 Nilai masukan ditetapkan dalam satuan milimeter atau inchi
G24 Pemrograman radius
G25 Pemanggilan sub program
G27 Perintah melompat / melewati blok
G28 Kembali ketitik acuan
G33 Pemotongan ulir
G41-G42 Pemotongan benda kerja sesuai dengan kompensasi pada permukaan benda kerja.
G64 Mematikan motor/ mematikan arus listrik
G84 Siklus pembubutan memanjang
G88 Siklus pembubutan melintang

Fungsi M
M00 Menghentikan program, yang dilakukan di pertengahan program. Operator harus siap kembali
M03-M04 Start spindel searah jarum jam
M05 Spindel stop
M06 Penghitungan panjang pahat
M09 Memulai atau pembatalan putaran pemotongan
M17 Memulai atau membatalkan spindel dan cairan memotong
M19 Memutar atau membatalkan spindel untuk mengorientasikan posisi.
M30 Mengakhiri program, memutar kembali atau memberhentikan mesin.
M99 Parameter lingkaran

3. Jenis Mesin Perkakas NC
Mesin perkakas NC meliputi mesin dengan operasi tujuan tunggal. Dan yang akan kami ceritakan disini adalah mesin perkakas NC untuk mesin bubut (CNC Turning).
a. Prinsip Kerja CNC Turning
Benda kerja dipegang oleh pencekam yang dipasang diujung poros utama (spindel). Dengan memutar lengan pengatur, yang terdapat pada kepala tetap, putaran spindel (n) dapat dipilih. Harga putaran spindel umumnya dibuat bertingkat, dengan aturan yang telah distandarkan, misalnya 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1400, 1600, 1800, dan 2000 rpm. Kecepatan putaran spindel tidak lagi bertingkat melainkan berkesinambungan (kontinue). Pahat dipasangkan pada dudukan pahat dan kedalaman potong (a) diatur dengan menggeserkan peluncur silang melalui roda pemutar dan gerak makannya diatur dengan lengan pengatur pada rumah roda gigi. Gerak makan (f) yang tersedia pada mesin bubut bermacam-macam dan menurut tingkatan yang telah distandarkan, misalnya: …….., 0.1, 0.112, 0.125, 0.14, 0.16, …… (mm/(r)).
Bubut 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 (feeding). Memutar memerlukan two-axis, kendali alur berlanjut, yang manapun untuk menghasilkan suatu ilmu ukur silindris lurus/langsung atau untuk menciptakan suatu profil.
Bedanya dengan Mesin perkakas NC adalah meliputi mesin dengan operasi tujuan tunggal, yang memberikan informasi kuantitatif seperti pengerjaan dengan mesin operasi yang disajikan oleh suatu komputer kendali dengan program database berupa kode data yang diubah untuk satu rangkaian perintah yang menyimpan instruksi secara langsung untuk mengendalikan alat-alat bermesin CNC (Computer Numerical Control).

b. Bagian-Bagian Mesin CNC Turning
Bagian dari mesin CNC Turning tidak jauh berbeda dengan yang berada pada mesin bubut konvensional yaitu sebagai berikut:
 Unit Kontrol berupa panel pengontrolan yang berisi tombol-tombol perintah untuk menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya yang menggunakan instruksi oleh sistem kontrol elektronika.
 Kepala Tetap berupa roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel
 Poros utama (spindel) berupa tempat kedudukan pencekam untuk berdirinya benda kerja.
 Eretan utama (appron) akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang (cross slide) dan eretan atas (upper cross slide) dan dudukan pahat.
 Eretan Melintang yang menggerakan pahat arah melintang.
 Eretan Memanjang yang menggerakan pahat arah vertikal.
 Kepala Lepas, sejajar kepala tetap untuk membantu pergerakan spindel dalam memegang benda kerja.

4. Keuntungan dan Kerugian
Faktor-faktor yang menyebabkan mesin perkakas NC jenis CNC Turning ini lebih menguntungkan adalah sebagai berikut:

a. Laju produksi cepat.
b. Keakuratan pada lebih besar dan repeatabilas.
c. Menurunkan tingkat tarip sisa (pemborosan komponen).
d. Mengurangi kebutuhan pemeriksaan.
e. Tidak banyak memakan tempat/ ruangan
f. Level keterampilan yang dibutuhan operator dikurangi

Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan oleh mesin perkakas NC jenis CNC Turning ini adalah sebagai berikut:

a. Pengerjaan komponen dengan mesin yang mudah menjadi sulit karena menggunakan format yang rumit.
b. Modal yang ditanamkan mengalami peningkatan.
c. Peralatan sederhana tetap diperlukan
d. Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk memprogram peralatan NC.

Pembuatan komponen dengan CNC memerlukan akses langsung ke mesin dan instalasi komputer agar memperoleh pengalaman praktis yang amat diperlukan. Dalam menggunakan piranti dan jenis mesin tertentu, seperti mengoperasikan mesin-mesin turning, milling dan drilling harus memahami bahasa serta teknik pemrograman memerlukan instruksi.

2. Sistem Pengoperasian Mesin
Kode data diubah untuk satu rangkaian perintah, yang mana servo mekanisme, seperti suatu pijakan motor yang berputar sesuai jumlah yang telah ditetapkan, memperbaiki dengan masing-masing mengemudi dari suatu meja pekerjaan dan suatu alat untuk melaksanakan suatu pengerjaan dengan mesin dan gerakan yang ditetapkan oleh suatu sistem pengulangan tertutup atau terbuka.
Sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah menggunakan sistem operasi CNC sehingga diperlukan pengenalan kode data untuk menjalankan satu rangkaian perintah. Adapun contoh dari sistem operasi dari mesin perkakas NC adalah:

Fungsi G
G00 Pengaturan posisi dengan gerak cepat yang mempunyai kemungkinan gerakan yang terjadi berupa eretan yang bergerak dalam arah x, y, z, dan x dan z
G01 Interpolasi linier adalah mendapatkan harga antara yang terletak pada garis lurus. Kemungkinan gerakan yang terjadi yaitu pembubutan dalam arah z atau memanjang, arah x atau melintang, arah x dan z atau membubutan tirus.
G02 Interpolasi melingkar dengan arah kekanan
G03 Interpolasi melintang atau melingkar arah kekiri
G04 Waktu tinggal diam (istirahat dalam detik)
G20-G21 Nilai masukan ditetapkan dalam satuan milimeter atau inchi
G24 Pemrograman radius
G25 Pemanggilan sub program
G27 Perintah melompat / melewati blok
G28 Kembali ketitik acuan
G33 Pemotongan ulir
G41-G42 Pemotongan benda kerja sesuai dengan kompensasi pada permukaan benda kerja.
G64 Mematikan motor/ mematikan arus listrik
G84 Siklus pembubutan memanjang
G88 Siklus pembubutan melintang

Fungsi M
M00 Menghentikan program, yang dilakukan di pertengahan program. Operator harus siap kembali
M03-M04 Start spindel searah jarum jam
M05 Spindel stop
M06 Penghitungan panjang pahat
M09 Memulai atau pembatalan putaran pemotongan
M17 Memulai atau membatalkan spindel dan cairan memotong
M19 Memutar atau membatalkan spindel untuk mengorientasikan posisi.
M30 Mengakhiri program, memutar kembali atau memberhentikan mesin.
M99 Parameter lingkaran

3. Jenis Mesin Perkakas NC
Mesin perkakas NC meliputi mesin dengan operasi tujuan tunggal. Dan yang akan kami ceritakan disini adalah mesin perkakas NC untuk mesin bubut (CNC Turning).
a. Prinsip Kerja CNC Turning
Benda kerja dipegang oleh pencekam yang dipasang diujung poros utama (spindel). Dengan memutar lengan pengatur, yang terdapat pada kepala tetap, putaran spindel (n) dapat dipilih. Harga putaran spindel umumnya dibuat bertingkat, dengan aturan yang telah distandarkan, misalnya 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1400, 1600, 1800, dan 2000 rpm. Kecepatan putaran spindel tidak lagi bertingkat melainkan berkesinambungan (kontinue). Pahat dipasangkan pada dudukan pahat dan kedalaman potong (a) diatur dengan menggeserkan peluncur silang melalui roda pemutar dan gerak makannya diatur dengan lengan pengatur pada rumah roda gigi. Gerak makan (f) yang tersedia pada mesin bubut bermacam-macam dan menurut tingkatan yang telah distandarkan, misalnya: …….., 0.1, 0.112, 0.125, 0.14, 0.16, …… (mm/(r)).
Bubut 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 (feeding). Memutar memerlukan two-axis, kendali alur berlanjut, yang manapun untuk menghasilkan suatu ilmu ukur silindris lurus/langsung atau untuk menciptakan suatu profil.
Bedanya dengan Mesin perkakas NC adalah meliputi mesin dengan operasi tujuan tunggal, yang memberikan informasi kuantitatif seperti pengerjaan dengan mesin operasi yang disajikan oleh suatu komputer kendali dengan program database berupa kode data yang diubah untuk satu rangkaian perintah yang menyimpan instruksi secara langsung untuk mengendalikan alat-alat bermesin CNC (Computer Numerical Control).

b. Bagian-Bagian Mesin CNC Turning
Bagian dari mesin CNC Turning tidak jauh berbeda dengan yang berada pada mesin bubut konvensional yaitu sebagai berikut:
 Unit Kontrol berupa panel pengontrolan yang berisi tombol-tombol perintah untuk menjelaskan kontrol gerakan mesin dan berbagai fungsi lainnya yang menggunakan instruksi oleh sistem kontrol elektronika.
 Kepala Tetap berupa roda-roda gigi transmisi penukar putaran yang akan memutar poros spindel
 Poros utama (spindel) berupa tempat kedudukan pencekam untuk berdirinya benda kerja.
 Eretan utama (appron) akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang (cross slide) dan eretan atas (upper cross slide) dan dudukan pahat.
 Eretan Melintang yang menggerakan pahat arah melintang.
 Eretan Memanjang yang menggerakan pahat arah vertikal.
 Kepala Lepas, sejajar kepala tetap untuk membantu pergerakan spindel dalam memegang benda kerja.

4. Keuntungan dan Kerugian
Faktor-faktor yang menyebabkan mesin perkakas NC jenis CNC Turning ini lebih menguntungkan adalah sebagai berikut:

a. Laju produksi cepat.
b. Keakuratan pada lebih besar dan repeatabilas.
c. Menurunkan tingkat tarip sisa (pemborosan komponen).
d. Mengurangi kebutuhan pemeriksaan.
e. Tidak banyak memakan tempat/ ruangan
f. Level keterampilan yang dibutuhan operator dikurangi

Adapun kerugian yang dapat ditimbulkan oleh mesin perkakas NC jenis CNC Turning ini adalah sebagai berikut:

a. Pengerjaan komponen dengan mesin yang mudah menjadi sulit karena menggunakan format yang rumit.
b. Modal yang ditanamkan mengalami peningkatan.
c. Peralatan sederhana tetap diperlukan
d. Dibutuhkan tenaga ahli yang berfungsi untuk memprogram peralatan NC.

METALURGI

Berbagai produk tadi dibuat dengan bahan/material, proses pembuatan yang berbeda sesuai dengan fungsi masing-masing. Semua terbuat dari berbagai jenis logam, seperti aluminium, baja, besi cor, kuningan, dan lain-lain.
Apa yang mendasari bahwa komponen terbuat dari logam? Ini semuanya berkaitan dengan sifat-sifat material, yaitu sifat mekanik, fisik, kimia dan teknologi.

Apa itu logam? Berdasarkan ASM (American Society of Metals), logam didefinisikan sebagai unsur kimia yang mempunyai sifat konduktivitas panas, listrik yang baik, buram dan jika dipoles hingga mengkilap akan menjadi reflektor/pemantul cahaya yang baik. Selain itu mempunyai sifat tidak tembus cahaya dan mempunyai kekuatan dan keuletan yang baik.

Unsur-unsur logam terlihat dominan (sekitar 80%) dibandingkan unsur-unsur lainnya .

Apa itu Metalurgi? Metalurgi didefinisikan sebagai suatu ilmu yang mempelajari karakteristik/sifat/perilaku logam, ditinjau dari sifat mekanik (kekuatan, keuletan, kekerasan, ketahanan lelah, dsb.), fisik (konduktivitas panas, listrik, massa jenis, magnetik, optik, dsb.), kimia (ketahanan korosi, dsb.) dan teknologi (kemampuan logam untuk dibentuk, dilas/disambung, dimesin, dicor dan dikeraskan).

Sifat-sifat yang dimiliki oleh suatu logam akan berkaitan satu dengan lainnya. Suatu komponen yang terbuat dari logam didalam aplikasinya sangat ditentukan dimana logam tersebut berada sehingga pengetahuan yang meliputi berbagai karakteristik logam haruslah dimiliki oleh orang yang berkecimpung didalamnya.

Dapat dilihat bahwa untuk membuat suatu rangka kendaraan/mobil, harus memperhatikan berbagai aspek, yaitu:




A.Komposisi kimia logam (logam apa yang akan dipilih, apakah baja atau aluminum paduan, unsur-unsur apa yang dibutuhkan).
B.Struktur mikro (bagaimana struktur mikro yang ada dikaitkan dengan kekuatan dan kemampuan logam tersebut akan dibuat, bagaimana mengontrol kekuatannya?).
C.Proses pembuatan (pemilihan proses pembuatan yang dikaitkan dengan hasil yang akan diperoleh).
D.Penampilan/harga (bagaimana rasio kekuatan terhadap massa jenis, bagaimana sifat mampu bentuknya, berapa ongkos produksinya?).

Contoh tadi menunjukkan bahwa metalurgi mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses pembuatan suatu komponen.