Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Mekanika permesinan

4,641 views

Published on

Bahan Kuliah Proses Manufaktur 2

Published in: Technology

Mekanika permesinan

  1. 1. MEKANIKA PERMESINANMAHROS DARSINDiterjemahkan secara bebas dari Materi“GROOVER” Untuk Kuliah Proses Manufaktur
  2. 2. TEORI PERMESINAN LOGAM 1. Tinjauan atas Teknologi Permesinan 2. Teori terjadinya tatal pada permesinan logam 3. Hubungan Gaya dengan Persamaan Merchant 4. Daya dan Energi yang berhubungan dengan Permesinan 5. Suhu Pemotongan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  3. 3. Proses Pembuangan Bahan Adalah termasuk keluarga operasi permesinan, tampilan umumnya berupa pembuangan bahan dari bentuk dasar menjadi geometri yang diinginkan  Machining/ Permesinan – pembuangan bahan dengan pahat tajam seperti bubut, fris, bor, ketam, sekrap, brot (broaching machine), gergaji  Proses Abrasive – pembuangan bahan dengan partikel abrasif dan keras, misalnya gerinda  Proses Nontradisional – berbagai bentuk energi selain pahat tajam dimanfaatkan untuk©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e mengikis bahan
  4. 4. Permesinan Aksi pemotongan melibatkan deformasi geser membentuk tatal  seiring pembuangan tatal, permukaan baru terbentukFigure 21.2 (a) Penampang melintang pandangan proses permesinan,(b) pahat dengan sudut rake negatif, bandingkan sudut rake positif (a). ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  5. 5. Pemodelan: Mekanisme Pemotongan depth of cut Chip Friction between Chip forms by tool, chip in this shear in this region region ToolTeori Lama: penyebaran retak Model sekarang: pergeseran
  6. 6. Mengapa Permesinan Penting?  Berbagai benda kerja dapat dimesin  Untuk memotong logam  Berbagai bentuk benda kerja dan bentuk khusus dapat dibuat :  Ulir  Lubang bundar yang akurat  Ujung yang halus dan tajam  Akurasi dimensional dan pemukaan akhir bagus©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  7. 7. Kekurangan Proses Permesinan  Adanya sampah  Tatal yang terjadi pada permesinan adalah sampah  Memakan waktu lama  Operasi permesinan umumnya memerlukan yang lebih lama dibanding proses pembentukan lainnya, misalnya pengecoran, metalurgi serbuk atau pembentukan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  8. 8. Permesinan dalam Rangkaian Manufakturing  Pada umumnya dilakukan setelah proses manufakturing lainnya, seperti pengecoran, tempa dan penarikan batang  Proses lainnya membuat bentuk umum dari permulaan benda kerja  Permesinan menyediakan bentuk akhir, dimensi yang diinginkan dan geometri detil yang tidak dapat dilakukan oleh proses lain©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  9. 9. Operasi Permesinan  Permesinan yang paling penting:  Turning/ bubut  Drilling/ bor  Milling/ fris  Operasi permesinan lainnya:  Shaping/sekrap dan planing/ketam  Broaching/ brot  Sawing/gergaji©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  10. 10. Pembubutan Pahat pemotong tunggal membuang bahan dari benda kerja yang berputarFigure 21.3 Tiga proses permesinan yang umum: (a) turning/bubut ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  11. 11. Drilling/ Pengeboran Digunakan untuk membuat lubang bundar, umumnya dengan pahat yang berputar dengan dua mata pemotongFigure 21.3 (b) drilling, ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  12. 12. Milling/Pengefraisan Pahat mata potong jamak berputar atas benda kerja yang digerakkan, memotong menjadi bentuk bidang atau permukaan lurus  Dua bentuk: freis peripheral dan freis muka (face milling)Figure 21.3 (c) peripheral milling, and (d) face milling. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  13. 13. Klasifikasi Pahat Potong 1. Pahat mata potong tunggal  Satu ujung pemotong yang dominan  Titik pemotong umumnya bundar yang disebut nose radius  Bubut, sekrap, ketam panjang menggunakan pahat mata tunggal 2. Pahat mata potong jamak  Lebih dari satu ujung pemotong  Gerakan relatif terhadap benda kerja dengan cara berputar  Drilling dan milling menggunakan pahat motong jamak©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  14. 14. Pahat PotongFigure 21.4 (a) pahat mata potong tunggal memperlihatkan rakeface, flank, and tool point; and (b) pemotong miling berbentuk helix,mewakili pahat mata jamak. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  15. 15. Kondisi pemotongan pada Permesinan  Tiga parameter utama proses permesinan:  Cutting speed v – gerakan utama  Feed f – gerakan sekunder  Depth of cut d – penekanan pahat di bawah permukaan kerja asal  Pada operasi permesinan tertentu, laju pembungan material (material removal rate) dapat dihitung sbg: RMR = v f d dengan v = cutting speed; f = feed; d = depth of cut©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  16. 16. Kondisi Permesinan untuk BubutFigure 21.5 Speed, feed, and depth of cut pada pembubutan. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  17. 17. Pengerjaan Kasar (Roughing) vs. Pengerjaan Akhir (Finishing) Dalam produksi, beberapa pemotongan kasar diikuti dengan satu atau dua kali pemotongan akhir (pengerjaan halus)  Roughing – menghilangkan sejumlah besar bahan mulai dari bentuk dasar  Membuat bentuk mendekati geometri yang diinginkan, kecuali sedikit untuk operasi pengakhiran  Pemakanan dan kedalam potong tinggi, kecepatan rendah  Finishing – geometri benda paripurna  Dimensi dan toleransi final  Pemakanan dan kedalam potong rendah, kecepatan tinggi©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  18. 18. Mesin Perkakas Sebuah mesin dengan daya penggerak yang melakukan operasi permesinan, termasuk gerinda  Fungsi dalam permesinan:  Memegang benda kerja  Memposisikan pahat relatif terhdap benda kerja  Menyediakan daya pada kecepatan, pemakanan dan kedalaman potong yang telah diset.  Terminologi mesin perkakas juga dipakai untuk mesin yang digunakan untuk pembentukan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  19. 19. Model Pemotongan orthogonal Model 2-D yang disederhanakan yang menjelaskan mekanika permesinan dengan cukup akuratFigure 21.6 Orthogonal cutting: (a) sebagai proses 3 dimensi ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  20. 20. Rasio Ketebalan Tatal to r  tc dengan r = rasio ketebalan tatal; to = ketabalan tatal sebelum dimesin; and tc = ketebalan tatal setelah terpisah  Tebal beram setelah pemotongan selalu lebih besar daripada sebelumnya, sehingga angka rasio selalu kurang dari 1,0©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  21. 21. Penentuan Sudut Bidang Geser  Berdasar pada parameter geometris dari model orthogonal, sudut bidang geser  dapat ditentukan sebagai: r cos  tan   1  r sin dengan r = rasio tatal, dan  = rake angle (sudut serpih)©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  22. 22. Regangan Geser pada Pembentukan TatalFigure 21.7 Reganag geser selam pembentukan tatal: (a) formasitatal dianggap sebagai serangkaian paralel pelat yang menggeserrelatif satu dengan yang lain, (b) salah satu pelat diisolasi untukmenunjukkan regangan geser dan (c) segitiga regangan geser biasadigunakan untuk menjelaskan persamaan regangan ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  23. 23. Regangan Geser Regangan geser pada permesinan dapat dihitung dengan persamaan di bawah ini, berdasar model pemotongan paralel terdahulu:  = tan( - ) + cot  Dengan  = regangan geser,  = sudut bidang geser , dan  = sudut serpih pahat potong©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  24. 24. Pembentukan tatalFigure 21.8 Pandangan yang lebih realistis tentang pembentukantatal, menunjukkan daerah pergeseran ketimbang bidang geser.Juga ditunjukkan daerah pergeseran sekunder yang dihasilkan darigesekan pahat dan benda kerja. ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  25. 25. Empat Tipe Dasar Beram pada Permesinan 1. Tatal tidak kontinyu/ Discontinuous chip 2. Tatal kontinyu/ Continuous chip 3. Tatal kontinyu dengan BUE/ Continuous chip with Built-up Edge (BUE) 4. Tatal bergerigi/ Serrated chip©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  26. 26. Discontinuous Chip  Bahan benda kerja getas  Pemotongan kecepatn rendah, V <  Pemakanan dan kedalaman potong tinggi, f >  Gesekan antara pahat dan benda kerja tinggi Figure 21.9 Four types of©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e chip formation in metal cutting: (a) discontinuous
  27. 27. Continuous Chip  Bahan benda kerja ulet  Kecepatan potong tinggi, V >  Pemakanan dan kedalaman potong rendah, f <, a<  Ujung pahat tajam  Gesekan antara pahat dan benda kerja rendah Figure 21.9 (b) continuous©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  28. 28. Continuous with BUE  Bahan ulet  Kecepatan potong rendah ke sedang  Gesekan pahat-benda kerja menyebabkan bagian tatal menempel pada permukaan rake  BUE terbentuk, kemudian pecah secara bergantian (siklus) Figure 21.9 (c) continuous with built-up edge©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  29. 29. Serrated Chip  Semikontinyu- tampak seperti mata gergaji  Tatal siklis terbentuk dengan pergantian regangan geser tinggi dan rendah  Dikaitkan dengan logam sulit dimesin pada keceptan tinggi Figure 21.9 (d) serrated.©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  30. 30. Gaya-gaya yang Bekerja pada Tatal  Gaya gesek F dan gaya normal terhadap gaya gesek N  Gaya geser Fs dan gaya normal thd geser FnFigure 21.10 Gaya-gayapada pemotongan logam:(a) gaya yang bekerja padapemotongan orthogonal ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  31. 31. Gaya Resultan  Penambahan vector F dan N = resultan R  Penambahan vector Fs and Fn = resultan R  Gaya-gaya yang bekerja pada tatal harus seimbang:  R harus sama besar dengan R  R’ harus berlawanan arah terhadap R  R’ harus kolinier dengan R©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  32. 32. Koefisien Gesek Koefisien gesek antara pahat dan benda kerja: F  N Sudut gesek yang berhubungan dengan koefisien gesek:   tan ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  33. 33. Tegangan Geser Tegangan geser bekerja sepanjang bidang geser: Fs S As Dengan As = luas bidang geser t ow As  sin Tegangan geser = tegangan geser benda kerja selama pemotongan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  34. 34. Gaya Pemotongan dan Gaya Thrust  F, N, Fs, and Fn tidak dapat diukur secara langsung  Gaya yang bekerja pada pahat yang dapat diukur langsung:  Gaya potong Fc dan gaya Thrust Ft Figure 21.10 Gaya pada pemotongan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e bekerja logam: (b) gaya-gaya yang pada pahat yang dapat diukur
  35. 35. Gaya-gaya pada Pemotongan Logam  Persamaan-persamaan yang dapat diturunkan berkaitan antara gaya-gaya yang dapat diukur dan tak dapat diukur: F = Fc sin + Ft cos N = Fc cos - Ft sin Fs = Fc cos - Ft sin Fn = Fc sin + Ft cos  Berdasarkan atas gaya-gaya terhitung, tegangan geser dan koefisien gesek dapat ditentukan©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  36. 36. Persamaan Merchant  Dari sudut-sudut yang mungkin tempat terjadinya deformasi geser, bahan benda kerja akan memilih sudut bidang geser  dengan energi minimum, dinyatakan oleh:     45   2 2  Persaman tersebut diturunkan oleh Eugene Merchant  Persamaan berdasar pemotongan orthogonal, namun masih tetap valid untuk permesinan 3- dimensi©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  37. 37. Apa yang dikatakan oleh persamaan Merchant     45   2 2  Untuk meningkatkan sudut bidang geser:  Naikkan sudut rake/sudut tatal  Kurangi sudut gesek (atau koefisien gesek)©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  38. 38. Pengaruh Sudut Bidang Geser yang Besar  Sudut bidang geser yang lebih besar berarti luas bidang geser yang lebih kecil yang berarti gaya potong, daya dan suhu yang lebih kecilFigure 21.12 Effect of shear plane angle  : (a) higher  with aresulting lower shear plane area; (b) smaller  with a correspondinglarger shear plane area. Note that the rake angle is larger in (a), whichtends to increase shear angle according to the Merchant equation ©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  39. 39. Hubungan Daya dan Energi  Operasi permesinan memerlukan daya  Daya untuk permesinan dapat dihitung dari: Pc = Fc v dengan Pc = daya pemotongan; Fc = gaya potong; dan v = kecepatan potong©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  40. 40. Hubungan Daya dan Energi  Di U.S.A unit yang biasa dipakai untuk melambangkan daya adalah daya kuda /horsepower (dari ft-lb/min dibagi dengan 33,000) Fcv HPc  33,000 where HPc = cutting horsepower, hp©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  41. 41. Hubungan Daya dan Energi  Daya kotor untuk mengoperasikan mesin perkakas Pg atau HPg diberikan oleh: Pc or HPc Pg  HPg  E E dengan E = efisiensi mekanis mesin perkakas  Typical E untuk mesin perkakas  90%©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  42. 42. Daya Unit pada Permesinan  Sangat berguna untuk megonversi daya ke daya per unit volume laju pemotongan logam  Disebut sebagai unit power, Pu atau unit horsepower, Hpu PU = Pc or HP = HPc u RMR RMR Dengan RMR = material removal rate©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  43. 43. Energi Spesifik pada Permesinan Unit daya juga dikenal sebagai Energi spesifik U Pc Fc v U = Pu = = RMR vt ow Unit untuk energi spesifik umumnya dalam N-m/mm3 atau J/mm3 (in-lb/in3)©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  44. 44. Suhu Pemotongan  Sekitar 98% energi pada permesinan dikonversi menjadi panas  Hal ini dapat menyebabkan suhu pada pahat- tatal sangat tinggi  Sisa energi (sekitar 2%) bertahan sebagai energi elastis pada tatal©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  45. 45. Suhu Pemotongan sangat penting Suhu pemotongan tinggi 1. Mengurangi umur pahat 2. Memproduksi tatal panas yang membahayakan keselamatan operator mesin 3. Dapat menyebabkan ketidak-akurasian pada dimensi benda kerja karena ekspansi termal benda kerja©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  46. 46. Suhu Pemotongan  Metode analitis diturunkan oleh Nathan Cook dari analisis dimensional menggunakan data eksperimen untuk berbagai bahan diperoleh: 0.333 0.4U  vt o  T   C  K  Dengan T = kenaikan suhu pada antarmuka pahat-tatal; U = energi spesifik; v = keceptan potong; to = ketebalan tatal sebelum dipotong; C = panas spesifik volumetris dari bahan benda kerja; K = difusivitas thermal bahan benda kerja©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e
  47. 47. Suhu Pemotongan  Metode eksperimen dapat digunakan untuk mengukur suhu pada permesinan  Teknik yang paling sering digunakan adalah thermokopel pahat-tatal  Dengan menggunakan metode ini, Ken Trigger menentukan hubungan kecepatan-suhu dalam bentuk: T = K vm dengan T = suhu antarmuka pahat-tatal, dan v = kecepatan potong©2007 John Wiley & Sons, Inc. M P Groover, Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e

×