magang teknik mesin II Tinjauan Pustaka

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Pendahuluan

Untuk mengurangi biaya produksi, peningkatan efisiensi proses manufaktur

suatu produk sangat berpengaruh, terutama dengan menurunkan waktu

proses manufakturnya. Dalam laporan ini, waktu proses manufaktur

didefinisikan dengan penurunan waktu setup dan proses pemotongan

(cutting).

Fixture merupakan “perkakas bantu” yang berfungsi untuk memegang dan

atau mengarahkan benda kerja sehingga proses manufaktur suatu produk

dapat lebih efisien (Fatahul Arifin, 2008:1). Selain itu fixture juga dapat

berfungsi agar kualitas produk dapat terjaga seperti kualitas yang telah

ditentukan. Dengan adanya fixture, tidak diperlukan lagi skill operator

dalam melakukan operasi manufaktur, dengan kata lain pengerjaan proses

manufaktur akan lebih mudah untuk mendapatkan kualitas produk yang

lebih tinggi ataupun laju produksi yang lebih tinggi pula.

Filosofi dari grup teknologi adalah mendapatkan keuntungan dari

pengelompokan sejumlah produk, baik atas dasar kesamaan perancangannya

ataupun atas dasar kesamaan proses manufakturnya. Dalam laporan ini,

kesamaan proses yang menjadi pertimbangan untuk meningkatkan efisiensi

proses manufaktur.

Dengan demikian, efisiensi proses manufaktur suatu produk dapat

ditingkatkan (mereduksi waktu setup dan waktu proses milling) melalui

perancangan fixture pada proses manufaktur suatu produk.

LaporanKerjaPraktekPT. Dirgantara Indonesia

B. Definisi Fixture

Fixture adalah suatu alat yang berfungsi untuk menempatkan benda kerja

didalam ruang kerja mesin, sehinga terjadi suatu koordinasi antara pahat/cuter

dengan benda kerja agar posisinya tidak berubah selama mengalami prosese

pengerjaan. (Arifin F, 2011)

Menurut Bambang Heryanto (1995:1) Perkakas bantu pegang (fixture) yang

digunakan untuk mencekam dan menempatkan benda kerja pada posisi yang

tepat, pada daerah potong dan alat potong, serta dapat menahan berat benda

kerja dari pengaruh gaya potong yang terjadi selama proses pemesinan

berlangsung.

Adapun pendapat lain mengenai definisi fixture, yaitu piranti pemegang

benda kerja produksi yang digunakan dalam rangka membuat pengadaan

komponen secara akurat. Hubungan dan kelurusan yang benar antara alat

potong dan alat bantu lainnya, dan benda kerja mesti dijaga. Untuk

melakukan ini dipakailah fixture yang didesain untuk memegang,

menyangga, dan memposisikan setiap bagian sehingga setiap proses

pengerjaan pemesinan dilakukan sesuai dengan batas spesifikasi.

Dari definisi di atas, maka didapat satu definisi lain dari fixture, yaitu

peralatan produksi yang menempatkan, memegang, dan menyangga benda

kerja secara kuat sehingga pekerjaan pemesinan yang diperlukan bisa

dilakukan. Fixture harus dipasang tepat ke meja mesin dimana benda kerja

diletakkan.

Perancangan (desain/design) alat bantu (tool/fixture) merupakan proses

mendesain dan menggambarkan alat bantu, metode, dan teknik yang

dibutuhkan untuk meningkatkan efisiensi dan produktivitas manufaktur,

produksi dengan volume produksi yang besar dan kecepatan produksi yang

tinggi memerlukan alat bantu yang khusus

RizkiRisdiono (0915021043)6


Desain alat bantu selalu berkembang karena tidak ada satu alat yang

mampumemenuhi seluruh proses manufaktur.

Adapun tujuan digunakannya alat bantu, yaitu :

1. Menurunkan biaya manufaktur

Dengan fixture waktu produksi bisa dikurangi, selain itu dengan adanya

alat bantu maka penggunaan operator/tenaga kerja bisa dikurangi.

2. Menjaga kualitas

Produk yang dihasilkan memenuhi standar kualitas yang telah ditentukan

karena dengan alat bantu fixture produk yang dihasilkan lebih presisi.

3. Meningkatkan produksi

Dengan fixture waktu setup bisa dikurangi, menurunkan waktu produksi

sehingga laju produksi meningkat.

Syarat desain alat bantu yang baik :

1. Sederhana, mudah dioperasikan

2. Menurunkan biaya manufaktur

3. Menhasilkan part berkualitas tinggi secara konsisten

4. Menaikkan laju produksi dengan alat/mesin yang ada

5. Foolproof, mencegah penggunaan/pemasangan yang salah

6. Menggunkan material alat bantu yang menjamin umur

7. Pemakaian yang cukup

8. Menjamin kemanan kerja operator

Gagal atau sukses alat bantu sangat ditentukan oleh perancangannya. Maka

dari itu diperlukan ketelitian yang tinggi dan memenuhi syarat desain alat

bantu yang baik dan benar. Dan tooling engineer (pembuat tool) harus

memahami tool yang akan dibuat dan proses pembuatannya.



C. Prinsip Fixture

Di dalam proses pemesinan benda kerja yang akan dikerjakan oleh alat yang

digunakan dengan perkakas pemegang sebagai fungsi dari perkakas bantu

(fixture). Secara umum perkakas bantu (fixture) adalah mencakup semua

peralatan yang digunakan untuk memegang benda kerja dengan cara

sedemikian rupa sesuai dengan cara yang telah ditentukan mengenai

kekokohan dan lokasi sehingga pada benda kerja itu dapat dilakukan

pengerjaan dengan mesin secara mudah.

Fungsi dari perkakas bantu ini adalah memegang dan menempatkan benda

kerja pada tempat yang tepat di daerah potong dan alat serta mempertahankan

posisi tersebut selama ada pengaruh gaya-gaya potong. Disamping itu alat

potong tersebut harus dapat menahan berat benda kerja dan tekanan yang

timbul selama proses pemesinan berlangsung.

Dalam hal ini cara memegang benda kerja dapat menggunakan beberapa cara

baik secara mekanis, hisapan udara (vacuum), dan atau keduanya secara

bersamaan. Pemegang perkakas ini d rancang untuk dapat melindungi pekerja

(operator) dari bahaya-bahaya yang mungkin timbul akibat human error.

Setelah benda lokasikan, benda kerja itu harus ditekan pada permukaan lokasi

dan dipegang pada tempatnya sedemikian sehingga tidak dapat digerakkan

oleh gaya-gaya pemotongan yang bekerja pada benda kerja tersebut. Tooling

engineer (tooling desainer) menyebut kerja ini pencekaman dan alat atau

mekanisme yang digunakan untuk melakukan pekerjaan pencekaman ini

disebut clamping system atau sistem pencekaman.

Pemilihan sebuah cekam (clamping) ditentukan oleh benda kerja yang akan

dipegangnya dan jenis proses pembuatannya. Sebuah cekam yang akan

dipergunakan harus memenuhi beberapa syarat tertentu, yaitu :

1. Clamping system pada fixture harus kuat memegang benda kerja selama

proses pemesinan,



2. Clamping system pada fixture harus dioperasikan dengan seefisien

mungkin.

3. Tidak merusak permukaan benda kerja.

4. Apabila ada pengaruh vibrasi, dan tekanan reaksi tinggi, clamping harus

bekerja positif.

5. Dibuat sesederhana mungkin.

D. Jenis-jenis fixture

Jenis-jenis fixture juga dipakai untuk menentukan posisi relatif beberapa

benda kerja terhadap yang lainnya untuk tujuan fabrikasi juga sering disebut

sebagai perkakas bantu pegang (fixture). subassy fixture dan welding fixture

adalah contoh dari jenis ini.

Selain itu jenis fixture juga dapat dibedakan menjadi 2 macam yaitu, fixture

mekanis dan fixture non-mekanis, untuk jelasnya akan diuraikan sebagai

sebagai berikut :

1. Fixture mekanis

Fixture mekanis terdiri atas :

a. Vice fixture (perkakas bantu pegang cekam rahang)

Vice fixture yaitu cekam rahang standard merupakan perkakas bantu

pegang paling umum dipakai dalam proses produksi.

Gambar 2.1 Jenis-jenis Vice Fixture

b. Milling fixture (perkakas bantu pegang proses milling)



Milling fixture yaitu suatu perkakas bantu proses milling, fungsinya

memegang benda kerja dalam posisi relatif tepat terhadap perkakas

milling sewaktu pergerakan meja (colom spindle) mewujudkan

gerakan relatif antara benda kerja dengan perkakas potong yang

diperlukan untuk menghasilkan geometris uang diinginkan.

Gambar 2.2 Milling Fixture

c. Drilling fixture (perkakas bantu pegang pengeboran)

Drilling fixture dapat mempunyai sifat sebuah perkakas tuntun gurdi

atau perkakas bantu pegang tergantung jenis operasi bor.

Gambar 2.3 Drilling Fixture

d. Turning fixture



Perkakas bantu pegang bubut pada umumnya berupa adaptasi dari

cekam bubut, pelat muka dan mandrel atau kombinasi ketiganya.

Gambar 2.4 Skema Turning Fixture

2. Fixture non-meknisme

Fixture non-mekanis sifatnya tidak menimbulkan distorsi, fixture non-

mekanis ini pada umumnya dipakai untuk proses gerinda yang

membutuhkan ketelitian tinggi walaupun untuk proses lain seperti proses

milling, fixture non-mekanis juga dipakai.

Fixture non-mekanis terdiri dari :

a. Magnetic fixture

Magnetic fixture dapat dipakai untuk menggerinda benda yang terbuat

dari besi atau benda kerja paduanya ferrous.

Gambar 2.5 Magnetic Fixture



b. Vacuum fixture

Vacuum fixture dipakai untuk memegang benda kerja non-ferro dan

non-magnetic yang tidak boleh mengalami distortion.

Gambar 2.6 Vacuum Fixture

c. Electrostatic Fixture

gaya tarik menarik antara komponen-komponen bermuatan listrik

berlawanan dapat dipakai untuk memegang benda kerja pada non-

magnetic.

Gambar 2.7 Electrostatic fixture

E. Perancangan Milling Fixture

Sebelum merancang milling fixture terlebih dahulu melihat sifat dari milling

fixture yaitu :

1. Milling fixture harus kuat menahan beban.

2. Struktur milling fixture kuat sehingga bisa menahan dorongan mesin

milling.



3. Milling fixture harus diluruskan dengan locating tennons.

4. Penjepit tetap/keras sehinga kuat menahan getaran mesin.

5. Terdapat lubang perkembangan tebal agar fixture bersih.

6. Menghemat gerakan, penjepit dapat menahan benda kerja lebih banyak.

Hal – hal yang diperlukan dalam merancang suatu fixture :

1. Gambar produk

a. Bentuk dan ukuran part

b. Jenis dan kondisi material yang akan diproses

c. Jenis pemesinan

d. Derajat akurasi yang disyaratkan.

e. Jumlah yang akan diproduksi.

2. Rencana produksi

a. Tipe dan kapasitas memsin yang digunakan.

b. Tipe dan ukuran cuter.

c. Urutan operasi.

d. Proses pemesinan sebelumnya.

3. Waktu dan biaya yang tersedia untuk mendesain alat

4. Diperlukan pengalaman dan kreativitas

Ada beberapa bagian utama milling fixture yang harus diperhatikan adalah :

a. Tooling Holes ( T/H )

Berfungsi untuk menempatkan atau mengarahkan benda kerja atau part ke

fixture di dalam ruang kerja mesin.

b. Hold down

Hold down ( H/D ) adalah lubang pengikat atau tempat pencekaman.

c. Stoper

Berfungsi untuk memposisikan benda kerja fixture

d. Clamp

Berfungsi untuk mengklem benda kerja pada fixture

e. Base



Merupakan landasan utama untuk menempatkan benda kerja dan segala

komponen fixture, dalam ruang kerja mesin yang diletakan berimpit

dengan meja mesin itu sendiri.

f. Check cutter

Berfungsi untuk mengetes kepresisian cutter (Ike Mart, 2006)

F. Bahan Mentah (Raw Material)

Alumunium dan paduannya dipakai secara luas dalam berbagai bidang karena

memiliki sifat-sifat antara lain ringan, sifat mampu bentuk yang tinggi, sifat

mekanik, ketahan korosi dan kombinasi sifat-sifat ini. Aplikasi alumunium

dan paduannya yang utama adalah bidang konstruksi, transportasi, peti kemas

dan paket-paket listrik. Dua sifat utama alumunium yang membuat

alumunium banyak digunakan adalah ringan dan tahan korosi. Massa jenisnya

hanya 2700 kg/m³, yaitu kira-kira 1/3 massa jenis besi, tembaga, dan

kuningan. Alumunium tahan korosi pada lingkungan atmosfer, air (termasuk

garam), minyak dan bahan zat lainnya.

Paduan alumunium merupakan material uatama yang saat ini digunakan

industri pesawat terbang komersial. Alumunium dipilih karena memiliki sifat

ringan dan kekuatannya dapat dibentuk dengan cara dipadu dengan unsur

lain. Permasalahan yang dihadapi adalah pemilihan jenis apa yang akan

diapadu dengan alumunium untuk mendapatkan karakteristik material ang

dibutuhakn. Unsur paduan yang ditambahkan dan perlakuan panas (heat

treatment) yang diberikan pada alumunium selama pemrosesan sangat

mempengaruhi sifat paduan alumunium yang dihasilkan.

Awalnya paduan alumunium dikembangkan dengan tujuan mendapatkan

material yang kuat dan ringan. Namun, seiring dengan berkembangnya

kebutuhan struktur pesawat udara komersial dengan ukuran yang semakin

besar, material yang dibutuhkan tidak hanya kuat dan ringan saja. Dewasa ini

paduan alumium dikembnagkan untuk mendapatkan material yang kuat,



ringan, usia pakai yang lama, biaya produksi rendah, toleransi kegagalan

tinggi, dan tahan korosi yang baik. (American Metals service, 1998 : 40)

Adapun kriteria yang digunakan dalam pemilihan material adalah sebagai

berikut :

1. Ketersediaan bahan material di pasaran. Sehingga material yang dipilih

sedapat mungkin mudah didapat dipasaran lokal tanpa harus membeli dari

luar negri.

2. Material yang dipilih harus kuat untuk menahan beban pada

pengoprasiannya. Besar beban dan kondisi lingkungan harus diperhatikan

sehingga milling fixture dapat bekerja dengan baik dan tidak cepat rusak.

3. Material harus mudah dimachining karena materialnya membutuhkan

proses permesinan yang bertujuan untuk mendapatkan bentuk yang sesuai

dengan desainnya.

G. Proses Pemesinan

Pengerjaan logam dalam dunia manufacturing ada beberapa macam, mulai

dari pengerjaan panas, pengerjaan dingin, hingga pengerjaan logam secara

mekanis. Pengerjaan mekanis logam biasanya digunakan untuk pengerjaan

lanjutan maupun finishing sehingga pengerjaan mekanis dikenal beberapa

prinsip pengerjaan, salah satunya adalah pengerjaan perataan permukaan

dengan menggunakan mesin freis atau biasa juga disebut dengan mesin

milling.

“Proses pemotongan logam adalah proses mengubah material dari bahan

mentah menjadi bentuk yang diingikan dengan cara dipotong” (Puspito Eko,

2010).

Untuk menghasilkan dimensi yang diinginkan banyak faktor yang

mempengaruhinya, dari faktor tersebut ada beberapa elemen dasar proses

pemesinan milling. yaitu :



1. Fixture untuk mesin milling pada mesin perkakas control numeric.

Fixture yang digunakan pada mesin milling berfungsi untuk menahan

benda kerja terhadap gerakan pemakanan atau pemotongan oleh pahat.

Alat ini berada diatas meja mesin atau diikat atau kunci dengan baut atau

dihungkan dengan mesin T-slot. Untuk perancangannya diketahui

dimensi dari meja lain, panjang lintasan gerakan meja pada ketiga sumbu

gerakannya, dimensi T-slot, dan gaya-gaya yang bekerja pada benda

kerja. Beberapa bagian penting dari milling fixture adalah base,

clamping, dan locator element. Bagian base harus dapat menahan berat

dari keseluruhan komponen fixture dan gaya-gaya yang bekerja

diatasnya. Clamping element harus kaku dan cukup kuat untuk menahan

gaya potong dan getaran yang terjadi akbat gerakan-gerakan pemakanan

material oleh pahat ( Rochim, 1993 ).

2. Benda kerja tidak boleh rusak atau terdeformasi akibat gaya tekan dari

Clamping. Salah satu prinsip dari mesin control numerik adalah bahwa

mesin tersebut harus mempunyai fleksibilitas yang tinggi dan mengurangi

jumlah perkakas bantu yang dibutuhkan.

3. Mesin perkakas control numeric pada umumnya dilengkapi suatu sensor

ukur tiga dimensi yang dapat memberikan sinyal pada suatu mesin

perkakas untuk membekukan pembacaan posisinya sewaktu sensor ukur

itu menyentuh suatu titik. Sensor itu dapat dipasang pada spindle mesin

dengan bantuan pengganti perkakas otomatis (automatic tool change) dari

mesin perkakas. Pada permukaan siklus pengerjaan sinyal pacu

pengambilan data ditransmisikan oleh sebuah pemancar induktif.

4. Elemen geometris yang diapakai untuk menentukan letak relatif system

referensi benda kerja dapat berupa sisi-sisi benda kerja fresmatis tooling

hole dan sebagainya.



Proses milling adalah proses penyayatan benda kerja dengan menggunakan

mata pahat sebagai penyayatnya untuk menghasilkan kontur atau profil dengan

ukuram yang ditentukan dan kehalusan atau kualitas permukaan yang

ditentukan. Proses kerja pada pengerjaan dengan mesin milling dimulai dengan

dengan mencekam benda kerja, kemudian dilanjutkan dengan pemotongan

dengan alat potong yang disebut cutter, dan akhirnya pada benda kerja

terbentuk profil atau kontur yang diinginkan.

Adapun proses kerja pada mesin milling adalah sebagai berikut :

1. Proses kerja milling

Pada proses kerja milling tenaga yang digunakan untuk pemotongan

berasal dari energi listrik yang diubah menjadi gerak utama oleh sebuah

motor listrik, selanjutnya gerakan utama tersebut akan diteruskan melalui

suatu transmisi untuk menghasilkan gerakan putar pada spindel mesin

milling.

Spindel mesin milling adalah bagian dari sistem utama mesin milling yang

bertugas untuk memegang dan memutar cutter hingga menghasilkan

putaran atau gerakkan pemotongan.

Gerakan pemotongan pada cutter jika dikenakan pada benda kerja yang

telah dicekam maka akan terjadi gesekan/tabrakan sehingga akan

menghasilkan pemotongan pada bagian benda kerja, hal ini dapat terjadi

karena material penyusun cutter mempunyai kekerasan diatas kekerasan

benda kerja.

Gambar 2.9 Skema proses kerja milling



2. Gerakan dalam mesin milling

Pekerjaan dengan mesin melling harus selalu mempunyai 3 gerakan kerja,

yaitu :

1. Gerakan pemotongan

Sisi potong cutter yang dibuat berbentuk bulat dan berpytar dengan

pusat sumbu utama.

2. Gerakan pemakanan

Benda kerja digerakkan sepanjang ukuran yang akan dipotong dan

digerakkan mendatar searah gerakan yang dipunyai oleh alas.

3. Gerakan penyetelan

Gerakan untuk mengatur posisi pemakanan, kedalaman pemakanan,

dan pengembalian. Untuk memungkinkan benda kerja masuk ke dalam

sisi potong cutter, gerakan ini dapat juga disebut gerakan pengikatan.

Pada proses pemesinan terdapat beberapa perhitungan yang digunakan untuk

menentukan hasil dari pengerjaan benda kerja baik dimensi ataupun sifat

produk, yaitu sebagai berikut :

1. Menghitung berat benda kerja

Rumus yang digunakan untuk menghitung berat benda kerja adalah :

M = ρ V

Dimana :

M = Berat benda kerja ( kg )

ρ = Massa jenis material ( Kg/cm³ )

V = Volume material ( Cm³ )

2. Kecepatan Potong (Cutting Speed)

Rumus menghitung kecepatan potong (cutting speed) adalah :

Vc = π . D .n1000



Dimana :

Vc : Kecepatan Potong (m/min)

D : Diamter cutter (mm)

n : Putaran spindle (rpm)

3. Analisa gaya potong

karena daya potong

Nc = Fv xVc

6000

Dimana :

Nc : Daya potong (kW)

Fv : Gaya potong (N)

Vc : Kecepatan potong (m/min)

H. Baut

Baut adalah suatu batang atau tabung dengan alur heliks pada permukaannya.

Penggunaan utamanya adalah sebagai pengikat (fastener) untuk menahan dua

objek bersama, dan sebagai pesawat sederhana untuk mengubah torka

(torque) menjadi gaya linear. Baut dapat juga didefinisikan sebagai bidang

miring yang membungkus suatu batang.

Gambar 2.10 Jenis-jenis baut



Gaya geser yang dapat dipikul baut

F = π/4 x d² x Tg

Dimana :

F = gaya geser yang dapat dipikul baut

d = diameter baut

Tg = tegangan geser


Documents

magang teknik mesin II Tinjauan Pustaka