Mesin Bubut

1.    Mesin Bubut

Mesin bubut adalah salah satu jenis mesin perkakas yang digunakan untuk proses pemotongan benda kerja yang dilakukan dengan membuat sayatan pada benda kerja dimana pahat digerakkan secara translasi dan sejajar dengan sumbu dari benda kerja yang berputar. Mesin bubut merupakan mesin perkakas yang memiliki populasi terbesar di dunia ini dibandingkan mesin perkakas lain seperti mesin freis, drill, sekrap dan mesin perkakas lainnya. 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.

a)    Prinsip Kerja Mesin Bubut

Proses pembubutan adalah salah satu proses pemesinan yang mengunakan pahat dengan satu mata potong untuk membuang material dari permukaan benda kerja yang berputar. Pahat bergerak pada arah linier sejajar dengan sumbu putar benda kerja seperti yang terlihat pada gambar. Dengan mekanisme kerja seperti ini, maka Proses bubut memiliki kekhususan untuk membuat benda kerja yang berbentuk silinder. Benda kerja di cekan dengan poros spindel dengan bantuan chuck yang memiliki rahang pada salah satu ujungnya. 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.

b)   Komponen Mesin Bubut

Mesin bubut terdiri dari kepala tetap. Di dalam kepala tetap terdapat roda roda gigi transmisi enukar putaran yang akan memutar poros spindel. Poros spindel akan memutar benda kerja melalui cekam. Eretan utama akan bergerak sepanjang meja sambil membawa eretan lintang dan eretan atas dan dudukan pahat. Sumber gerakan utama tersebut dari motor listrik untuk memutar pulley melalui sabuk. Pada dasarnya mesin bubut terdiri dari beberapa komponen utama antara lain:

1.    Meja mesin                                  

2.    Headstock

3.    Tailstock

4.    Compound slide

5.    Across slide

6.    Toolpost

Fungsi masing-masing bagian mesin bubut ialah sebagai berikut:

1.    Tailstock untuk memegang atau menyangga benda kerja pada bagian ujung yang berseberangan dengan chuck (pencekam) pada proses pemesinan di mesin bubut.  

2.    Lead crew adalah poros panjang berulir yang terletak agak dibawah dan sejajar dengan bangku, memanjang dari kepala tetap sampai ekor tetap. Dihubungkan dengan roda gigi pada kepala tetap dan putarannya bisa dibalik. Dipasang ke pembawa (carriage) dan digunakan sebagai ulir pengarah untuk membuat ulir saja dan bisa dilepas kalau tidak dipakai. 

3.    Feedrod terletak dibawah ulir pengarah yang berfungsi untuk menyalurkan daya dari kotak pengubah cepat (quick change box) untuk menggerakkan mekanisme apron dalam arah melintang atau memanjang. 

4.    Carriage terdiri dari tempat eretan, dudukan pahat dan apron. Konstruksinya kuat karena harus menyangga dan mengarahkan pahat pemotong. Dilengkapi dengan dua cross slide untuk mengarahkan pahat dalam arah melintang. Spindle yang atas mengendalikan gerakan dudukan pahat dan spindle atas untuk menggerakkan pembawa sepanjang landasan. 

5.    Toolpost digunakan sebagai tempat dudukan pahat bubut, dengan menggunakan pemegang pahat. 

6.    Headstock adalah tempat terletaknya transmisi gerak pada mesin bubut yang mengatur putaran yang dibutuhkan pada proses pembubutan.

c)    Jenis Jenis Pembubutan

1.      Pembubutan tepi (facing)

Pengerjaan benda kerja terhadap tepi penampangnya atau tegak lurus terhadap sumbu benda kerja

2.      Pembubutan silindris (turning)

Pengerjaan benda kerja dilakukan sepanjang garis sumbunya. Baik pengerjaan tepi maupun pengerjaan silindris posisi dari sisi potong pahatnya harus terletak senter terhadap garis sumbu dan ini berlaku untuk semua proses pemotongan pada mesin bubut.

3.      Pembubutan alur (grooving)

Pembubutan yang di lakukan di antara dua permukaan.

4.      Pembubutan tirus (chamfering)

Adapun caranya sebagai berikut:

Ø  Dengan memutar compound rest

Ø  Dengan menggeser sumbu tail stock

Ø  Dengan menggunakan taper attachment.

5.      Pembubutan ulir (threading)

Bentuk ulir didapat dengan cara menggerinda pahat menjadi bentuk yang sesuai dengan menggunakan referensi mal ulir (thread gauge). Atau bisa juga menggunakan pahat tertentu ukurannya yangsudah di jual di pasaran, biasanya untuk ulir-ulir standar.

6.      Drilling

Membuat lubang awal pada benda kerja

7.      Boring

Memperbesar lubang pada benda kerja.

8.      Kartel (knurling)

Membuat profil atau grif pegangan pada benda kerja seperti pada pegangan tang,obeng agar tidak licin.

9.      Reaming

Memperhalus lubang pada benda kerja. Hal ini dilakukan untuk hasil pembubutan dalam atau pengeboran di atas mesin bubut. Pada tingkatan tertentu dibutuhkan kehalusan sesuai ketentuan. Untuk kegiatan tersebut dipergunakan alat Reamer. Benda berlubang yang akan dihaluskan dikepit pada cekam kepala tetap, sementara reamer dipasang pada hower dan dijepit di senter kepala lepas. Pada saat proses penghalusan, posisi kepala lepas didekatkan sehingga reamer dapat masuk ke lubang benda kerja. Selanjutnya, mesin dinyalakan dan putaran reamer digerakkan memasuki lubang sehingga geriginya bergesek dengan dinding lubang. Pada saat itulah terjadi proses penghalusan dinding lubang.

d)   Dimensi dan Jenis Mesin Bubut

Dimensi atau ukuran mesin bubut biasanya dinyatakan dalam diameter benda kerja yang dapat dikerjakan pada mesin tersebut. misalnya sebuah mesin bubut ukuran 400 mm mempunyai arti mesin bisa mengerjakan benda kerja sampai diameter 400 mm. Ukuran kedua yang diperlukan dari sebuah mesin bubut adalah panjang benda kerja. Beberapa pabrik menyatakan dalam panjang maksimum benda kerja diantara kedua pusat mesin bubut, sedangkan sebagian pabrik lain menyatakan dalam panjang bangku. Ada beberapa variasi dalam jenis mesin bubut dan variasi dalam desainnya tersebut tergantung cara pengoparasiannya dan jenis produksi atau jenis benda kerja. Dilihat cara pengoperasian mesin bubut dibagi menjadi dua jenis yaitu mesin bubut manual/mesin bubut konvensional dan mesin bubut otomatis/ mesin bubut cnc. Mesin bubut manual adalah mesin bubut yang proses pengoperasiannya secara manual dilakukan oleh manusia secara langsung, sedangkan mesin bubut atomatis adalah mesin bubut yang perkakasnya secara otomatis memotong benda kerja dan mundur setelah proses diselesaikan, dimana semua pegerakan sudah diatur atau diprogram secara otomatis dengan mengunakan komputer. Mesin bubut yang otomatis sepenuhnya dilengkapi dengan tool magazine sehingga sejumlah alat potong dapat diletakan dimesin secara berurutan dengan hanya sedikit pengawasan dari operator.

e)    Gerakan-gerakan dalam Membubut

1.      Gerakan berputar, yaitu bentuk gerakan rotasi dari benda kerja yang digerakan pahat dan dinamakan gerakan potong.

2.      Gerakan memanjang, yaitu bentuk gerakan apabila arah pemotongannya sejajar dengan sumbu kerja. Gerakan ini juga disebut gerakan pemakanan.

3.      Gerakan melintang, yaitu bentuk gerakan apabilah arah pemotongannya tegak lurus terhadap sumbu kerja. Gerakan ini juga disebut dengan gerakan melintan atau pemotongan permukaan. 

f)    Jenis-Jenis Mesin Bubut

Jenis mesin bubut pada garis besarnya diklasifikasikan dalam empat kelompok, yaitu:

1.    Mesin bubut ringan

Mesin bubut ini dimaksudkan untuk latihan dan pekerjaan ringan. Bentuk peralatannya kecil dan sederhana. Dipergunakan untuk mengerjakan benda-benda kerja yang berukuran kecil. Mesin ini terbagi atas mesin bubut bangku dan model lantai, konstruksinya merupakan gambaran mesin bubut bangku dan model lantai, konstruksinya merupakan gambaran mesin bubut yang besar dan berat.

2.    Mesin bubut sedang (medium lathe)

Konstruksi mesin ini lebih cermat dan dilengkapi dengan penggabungan peralatan khusus. Oleh karena itu mesin ini digunakan untuk pekerjaan yang lebih banyak variasinya dan lebih teliti. Fungsi utama adalah untuk menghasilkan atau memperbaiki perkakas secara produksi.

3.    Mesin bubut standar (Standard Lathe)

Mesin ini dibuat lebih berat, daya kudanya lebih besar daripada yang dikerjakan mesin bubut ringan dan mesin ini merupakan standar dalam pembuatan mesin-mesin bubut pada umumnya.

4.    Mesin bubut meja panjang (long bed lathe)

Mesin ini termasuk mesin bubut industri yang digunakan untuk mengerjakan pekerjaan-pekerjaan panjang dan besar, bahan roda gigi dan lainnya.

g)    Cara Menggunakan Mesin Bubut

1. Mepersiapkan alat-alat yang diperlukan seperti pahat bubut, kunci chuck, dll,
2. Memastikan keadaan mesin masih off dan mesin itu terhindar dari benda yang mudah terbakar,
3. Memasang pahat bubut pada rumah pahat (tool post) setinggi ujung senter.
4. Memasang benda kerja yang akan dibubut pada cekam/chuck.
5. Membubut benda kerja sesuai spesifikasi yang diinginkan.

h)        Peraltan Pelengkan yang terdapat pada Mesin Bubut

1. Pelat cekam (pencekam)
2. Pelat pembawa
3. Senter
4. Collet
5. Penyangga
6. Pahat bubut
7. Dll

i)     Parameter Pemotongan pada Mesin Bubut

1. Kecepatan potong (Cutting Speed), yaitu kecepatan dimana pahat melintasi benda kerja untuk mendapatkan hasil yang paling baik pada kecepatan yang sesuai.
2. Gerak makan (Feed), adalah penggerak titik sayat alat potong per satu putaran benda kerja.
3. Kedalaman Pemotongan (Depth of Cut), adalah dimana dalamnya masuk alat potong  menuju sumbu-sumbu benda.
4. Waktu Pemesinan ( Mechining Time), adalah banyaknya waktu penyayatan yang dibutuhkan untuk mengerjakan (membentuk atau memotong) suatu benda kerja.

2.    Benda Kerja (St 37)

Ø  St memiliki makna baja (dalam bahasa Jerman: stahl; dalam bahasa Inggris: steel).

Ø  37 memiliki makna kekuatan tarik sebesar 37 kg/mm² atau sekitar 360-370 N/mm².Sehingga St menunjukkan baja struktural, sedangkan dua digit di belakang menunjukkan kekuatan tarik dalam kg/mm². Oleh karena itu dapat disimpulkan bahwa St37 merupakan baja struktural dengan kekuatan tarik sebesar 37 kg/mm².

3.    Pahat Mesin Bubut

Dalam pengerjaan suatu benda kerja dibutuhkan beberapa pahat untuk membubut seperti pahat ulir, pahat potong, pahat kiri, pahat kanan, dan macam macam pahat yang terdapat pada mesin bubut

a.       Geometris alat potong

Hal yang sangat penting diperhatikan adalah bagaimana alat potong dapat menyayat dengan baik, dan untuk dapat menyayat dengan baik alat potong diperlukan adanya sudut baji, sudut bebas dan sudut tatal sesuai ketentuan, yang semua Ini disebut dengan istilah geometris alat potong. Sesuai dengan bahan dan bentuk pisau, geometris alat potong untuk penggunaan setiap jenis logam berbeda. 

1.      Pahat bubut rata kanan

Pahat bubut rata kanan memilki sudut baji 80º dan sudut-sudut bebas lainnya sebagaimana gambar 26, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata memanjang yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan mendekati posisi cekam. 

2.      Pahat bubut rata kiri

Pahat bubut rata kiri memilki sudut baji 55º, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata memanjang yang pemakanannya dimulai dari kiri ke arah kanan mendekati posisi kepalepas.      

    

3.      Pahat bubut muka 

Pahat bubut muka memilki sudut baji 55º, pada umumnya digunakan untuk pembubutan rata permukaan benda kerja (facing) yang pemakanannya dapat dimulai dari luar benda kerja ke arah mendekati titik senter dan juga dapat dimulai dari titik senter ke arah luar benda kerja tergantung arah putaran mesinnya.

4.      Pahat bubut ulir

Pahat bubut ulir memilki sudut puncak tergantung dari jenis ulir yang akan dibuat, sudut puncak 55° adalah untuk membuat ulir jenis whitwhort. Sedangkan untuk pembuatan ulir jenis metrik sudut puncak pahat ulirnya dibuat 60°.

5.      Pahat Alur

Pahat alur digunakan untuk membuat alur pada benda kerja. Macam - macam pahat alur digunakan sesuai dengan kebutuhan membuat celah alur atau ukuran clip.

b.      Penggunaan pahat bubut luar

Sebagaimana dijelaskan di atas bahwa salahsatu alat potong yang sering digunakan pada proses pembubutan adalah pahat bubut. Bentuk, jenis dan bahan pahat ada bermacam-macam yang tentunya disesuaikan dengan kebutuhan. Prosesnya adalah benda kerja yang akan dibubut bergerak berputar sedangkan pahatnya bergerak memanjang, melintang atau menyudut tergantung pada hasil pembubutan yang diinginkan.    

      berdasarkan bentuknya diaatas , pahat bubut dari kiri ke kanan :

a.       Pahat kiri

b.      pahat potong

c.       pahat kanan

d.      pahat rata

e.       pahat radius

f.       pahat alur

g.      pahat ulir

h.      pahat muka

i.        pahat kasar

c.       Pahat bubut dalam        

Selain pahat bubut luar, pada proses pembubutan juga sering menggunakan pahat bubut dalam. Pahat jenis ini digunakan untuk membubut bagian dalam atau memperbesar lubang yang sebelumnya telah dikerjakan dengan mata bor. Bentuknya juga bermacam-macam dapat berupa pahat potong, pahat alur ataupun pahat ulir, ada yang diikat pada tangkai pahat. Bentuk ada yang khusus sehingga tidak diperlukan tangkai pahat bubut dalam ketika memperbesar lubang dan membubut rata bagian dalam.                              

  

1.    Pahat potong 

Pahat potong adalah jenis pahat potong yang menggunakan tangkai digunakan untuk memotong benda kerja.

2.    Pahat bentuk

Pahat bentuk digunakan untuk membentuk permukaan benda kerja, bentuknya sangat banyak dan dapat diasah sesuai bentuk yang dikehendaki operatornya. adalah jenis-jenis pahat berbentuk radius. 

3.    Pahat keras

Pahat keras yaitu pahat yang terbuat dari logam keras yang mengandung bahan karbon tinggi yang dipadu dengan bahan-bahan lainnya, seperti Cemented Carbid, Tungsten, Widedan lain-lain. Pahat jenis ini tahan terhadap suhu kerja sampai dengan kurang lebih 1000° C, sehingga tahan aus/gesekan tetapi getas/rapuh dan dalam pengoperasiannya tidak harus menggunakan pendingin, sehingga cocok untuk mengerjakan baja, besi tuang, dan jenis baja lainnya dengan pemakanan yang tebal namun tidak boleh mendapat tekanan yang besar. Di pasaran pahat jenis ini ada yang berbentuk segi tiga, segi empat dan lain-lain yang pengikatan dalam tangkainya dengan cara dipateri keras (brassing) atau dijepit menggunakan tangkai dan baut khusus.  

4.    Bor senter 

Bor senter digunakan untuk membuat lubang senter diujung benda kerja sebagai tempat kedudukan senter putar atau tetap yang kedalamannnya disesuaikan dengan kebutuhan yaitu sekitar 1/3 ÷ 2/3 dari panjang bagian yang tirus pada bor senter tersebut. Pembuatan lubang senter pada benda kerja diperlukan apabila memilki ukuran yang relatif panjang atau untuk mengawali pekerjaan pengeboran.

5.    Kartel

Kartel adalah suatu alat yang digunakan untuk membuat alur-alur kecil pada permukaan benda kerja, agar tidak licin yang biasanya terdapat pada batang-batang penarik atau pemutar yang dipegang dengan tangan. Hasil pengkartelan ada yang belah ketupat, dan ada yang lurus tergantung gigi kartelnya

d.      Macam-macam pahat berdasarkan material pembentuknya :

1.    Pahat High Speed Steel (HSS )

High speed steel (HSS) adalah perkakas yang tahan terhadap kecepatan kerja yang tinggi dan temperatur yang tinggi juga dengan sifat tahan softening, tahan abrasi, dan tahan breaking. HSS merupakan peralatan yang berasal dari baja dengan unsur karbon yang tinggi. Pahat HSS ini digunakan untuk mengasah atau memotong benda kerja. Beberapa unsur yang membentuk HSS antara lain Tungsten/wolfram (W), Chromium (Cr), Vanadium (V), Molydenum (Mo), dan Cobalt (Co). Kekerasan permukaan HSS dapat ditingkatkan dengan melakukan pelapisan. Material pelapis yang digunakan antara lain : tungsten karbida, titanium karbida, dan titanium nitride, dengan ketebalan pelapisan 5~8 μm. Pahat jenis ini mampu mempertahankan kekerasan pada suhu moderat dan digunakan secara luas untuk mata bor, pahat bubut, dan tap. Selain itu harganya juga relatif murah.

2.    Pahat Karbida (HCS)

Pahat ini dibuat dari campuran antara karbida dan kobalt. Karbida mendapatkan kekerasan mereka dari biji-bijian tungsten dan ketangguhan mereka dari ikatan ketat yang dihasilkan oleh aksi penyemenan dari logam tersebut. Kekerasannya sekitar 90 HRC. Ketahanan aus dan ketangguhan (resistensi shock) dari karbida dapat diubah dengan memvariasikan jumlah kekerasan kobalt. Pahat jenis ini lebih unggul dibandingkan dengan pahat HSS, karena pahat ini memiliki ketangguhan dan ketahanan terhadap abrasi serta keausan. Selain itu, resistensi terhadap deformasi termal/perubahan bentuk karena panas, juga cukup baik. Oleh karena itu, harga pahat jenis ini juga relatif mahal.

3.      Pahat Baja 

Karbon Baja dengan kandungan karbon yang relatif tinggi (0,7% - 1,4% C) tanpa unsur lain dengan prosentasi unsur lain yang rendah (2% Mn, W, Cr) mampu mempunyai kekerasan permukaan yang cukup tinggi. Baja karbon ini bisa digunakan untuk kecepatan potong rendah (sekitar VC – 10 m/min) karena sifat martensit yang melunak pada temperatur sekitar 250°C. Pahat jenis ini hanya dapat digunakan untuk memotong logam yang lunak ataupun kayu. Karena harganya yang relatif murah maka sering digunakan untuk tap untuk membuat ulir                 .

4.    Pahat Paduan Cor Nonferro

Sifat-sifat paduan cor nonferro adalah diantara HSS dan Karbida (Cemented Carbide) dan digunakan dalam hal khusus diantara pilihan dimana karbida terlalu rapuh dan HSS mempunyai hot hardness dan wear resistance yang terlalu rendah. Jenis material ini dibentuk secara tuang menjadi bentuk-bentuk yang tidak terlampau sulit misalnya tool bit (sisipan) yang kemudian diasah menurut geometri yang dibutuhkan.Paduan nonferro terdiri dari 4 macam eleman utama adalah sebagai berikut :1. Cobalt : sebagai pelarut bagi elemen elemen lain2. Krom(Cr) : (10% s.d 35% berat) yang membentuk karbida.3.Wolfram (W) : (10% s.d 25% berat) sebagai pembentuk karbida4.Karbon : 3% C menghasilkan jenis yang keras dan tahan aus.

5.    Pahat Keramik

Keramik adalah material paduan metalik dan non metalik. Proses pembuatannya melalui powder processing. Keramik secara luas mencakup karbida, nitrida, borida, oksida, silikon, dan karbon. Keramik mempunyai sifat yang relatif rapuh.Beberapa contoh jenis keramik sebagai perkakas potong adalah :

1.  Keramik oksida atau oksida aluminium (Al2O3) murni atau ditambah 30% titanium (TiC) untuk menaikkan kekuatannonadhesif. Disertai dengan penambahan serat halus (whisker) dari SiC dimaksudkan untuk mengurangi kegetasan disertai dengan penambahan zirkonia (ZrO2) untuk menaikan jumlah retak mikro yang tidak terorientasi guna menghamabat pertumbuhan retak yang cukup besar dan memiliki sifat yang sangat keras dan tahan panas.

2.  Nitrida silicon (Si3N4) disebut kombinasi Si-Al-O-N

6.    Pahat CBN (Cubic Boron Nitride)

CBN termasuk jenis keramik. Dibuat dengan penekanan panas (HIP, 60kbar, 1500°C) sehingga bentuk grafit putih nitrida boron dengan strukrur atom heksagonal berubah menjadi struktur kubik. Pahat sisipan CBN dapat di buat dengan menyinter serbuk nitrida boron tanpa atau dengan material pengikat Al2O3, TiN, atau Co.CBN memiliki kekerasan yang sangat tinggi dibandingkan pahat sebelumnya. Pahat ini bisa digunakan untuk permesinan berbagai jenis baja pada keadaan dikeraskan, besi tuang, HSS, atau karbida. CBN memiliki afinitas yang sangat kecil terhadap baja dan tahan terhadap perubahan reaksi kimia sampai dengan kecepatan potong yang sangat tinggi. Saat ini, pahat CBN sangat mahal sehingga pemakaiannya sangat terbatas

.

7.    Pahat Intan

Merupakan pahat potong yang sangat keras yang merupakan hasil proses sintering serbuk intan tiruan dengan pengikat Co (5%-10%). Hot hardness sangat tinggi dan tahan terhadap deformasi plastis. Sifat ini ditentukan oleh besar butir intan serta prosentase dan komposisi material pengikat. Karena intan pada temperatur tinggi akan berubah menjadi grafit dan mudah terdifusi dengan atom besi, maka pahat intan tidak dapat di gunakan untuk memotong bahan yang mengadung besi (ferros). Cocok untuk “ultra high precision & mirror finish cutting” bagi benda kerja nonferro (Al Alloys, Cu Alloys, plastics, rubber).